CN206190764U - 法兰连接装置和扭矩传输总成 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及法兰连接技术领域，提供一种法兰连接装置和扭矩传输总成，所述法兰连接装置包括相互连接的第一法兰和第二法兰，其中，所述第一法兰形成有插接槽，所述第二法兰上形成有能够插接在所述插接槽内的插接块，所述插接槽和所述插接块的周向壁之间形成有沿所述插接槽的周向定位所述插接槽和所述插接块的弹性定位结构，其中，所述插接槽和所述插接块具有通过所述弹性定位结构定位而使得所述第一法兰和所述第二法兰同步转动的状态；和，所述插接槽和所述插接块具有能够克服所述弹性定位结构的弹性力进行相对转动的状态，以使得所述第一法兰和所述第二法兰能够相对转动。

Description

法兰连接装置和扭矩传输总成

技术领域

本实用新型涉及法兰连接技术领域，特别涉及一种法兰连接装置和扭矩传输总成。

背景技术

法兰连接广泛应用于机械领域中的部件连接，常用于变速器、减速器、分动器等装置中的传动轴或半轴的连接。

传统中，法兰连接通常采用四颗或六颗螺栓进行刚性固定连接，这种法兰连接形式具有以下缺陷：

1、由于无法确保每颗螺栓的制造加工一致性，所有装配完成后并不能保证总成的动平衡精度和安装时的配合精度；

2、螺栓连接形式繁琐，每颗螺栓都需要分别紧固安装，造成安装工时较长，且容易漏掉力矩，给整车使用造成危险隐患；

3、法兰连接装置之间形成刚性连接，不能对它两端连接的部件起到过载保护作用，例如，目前市场上常有车辆断轴的故障发生，此故障对车内乘客的安全有极大隐患；

4、螺栓连接结构需要较大的安装空间，例如，在车辆底盘上应用传统中的法兰连接装置则需要在车辆底盘布置时给螺栓安装工具留足够的空间，常常造成底盘空间的浪费，不利于车辆底盘的设计布置。

因此，希望有一种法兰连接装置能够克服或者至少减轻上述至少部分缺陷。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种法兰连接装置，以简化法兰连接且能够对通过法兰连接的传动轴起到保护作用。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种法兰连接装置，包括相互连接的第一法兰和第二法兰，所述第一法兰形成有插接槽，所述第二法兰上形成有能够插接在所述插接槽内的插接块，所述插接槽和所述插接块的周向壁之间形成有沿所述插接槽的周向定位所述插接槽和所述插接块的弹性定位结构，其中，所述插接槽和所述插接块具有通过所述弹性定位结构定位而使得所述第一法兰和所述第二法兰同步转动的状态；和，所述插接槽和所述插接块具有能够克服所述弹性定位结构的弹性力进行相对转动的状态，以使得所述第一法兰和所述第二法兰能够相对转动。

进一步的，所述插接槽为具有锥形结构的凹槽，所述插接块形成为与所述插接槽相配合的具有锥形结构的凸块。

进一步的，所述插接槽形成为截头圆锥形凹槽，所述插接块形成为与所述截头圆锥形凹槽相配合的截头圆锥形凸块，其中，所述截头圆锥形凹槽的中心线与所述第一法兰的中心线重合，所述截头圆锥形凸块的中心线与所述第二法兰的中心线重合。

进一步的，所述弹性定位结构包括沿所述插接槽的周向均匀间隔设置的偶数个弹性定位部。

进一步的，所述弹性定位部包括定位凹槽和弹性定位凸起，所述弹性定位凸起能够在自身弹性力的作用下卡紧在所述定位凹槽内，其中，所述弹性定位凸起的头部和/或所述定位凹槽形成有弧形引导结构。

进一步的，所述弹性定位凸起包括定位钢球和压接于所述定位钢球的弹簧，所述弹簧向所述定位钢球施加径向压力以将所述定位钢球压紧于所述定位凹槽，所述定位钢球用作所述弧形引导结构。

进一步的，所述弹性定位凸起设置于所述第一法兰，所述定位凹槽设置于所述第二法兰，所述弹簧处于压缩状态并向所述定位钢球施加使得所述定位钢球部分凸出于所述插接槽的周向内壁的径向压力。

进一步的，所述插接槽的周向侧壁上形成有贯穿所述插接槽的侧壁的安装通孔，所述安装通孔与所述插接槽连接的一端处形成有钢球限位结构，所述安装通孔与所述第一法兰的外周面连接的一端处形成有内螺纹，所述弹性定位凸起还包括形成有与所述内螺纹相配合的外螺纹的锁紧件，所述定位钢球、所述弹簧和所述锁紧件自内向外依次安装于所述安装通孔中。

进一步的，所述第一法兰和/或所述第二法兰上形成有减重孔；和/或所述第一法兰和所述第二法兰的法兰连接面处设置有用于密封所述插接槽和所述插接块之间的插接结构的密封结构。

相对于现有技术，本实用新型所述的法兰连接装置具有以下优势：

本实用新型所述的法兰连接装置通过插接槽和插接块实现第一法兰和第二法兰的快速连接，结构简单、安装方便，通过插接槽和插接块之间的弹性定位结构能够实现第一法兰和第二法兰之间的扭矩传递，并且插接槽和插接块能够在第一法兰和第二法兰之间的扭矩超出预定值时克服所述弹性定位结构的弹性力相对转动，以使得第一法兰和第二法兰能够相对转动，实现对扭矩传递系统各部件的过载保护。

本实用新型的另一目的在于提出一种扭矩传输总成，以简化扭矩传输总成的结构。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种扭矩传输总成，包括：扭矩输入轴和扭矩输出轴，所述扭矩传输总成设置有根据上文所述的法兰连接装置，所述第一法兰通过花键结构安装于所述扭矩输入轴，所述第二法兰安装于所述扭矩输出轴。

所述扭矩传输总成与上述法兰连接装置相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的一种实施方式所述的法兰连接装置的示意图；

图2为图1所示的法兰连接装置的第一法兰的示意图；

图3为图2所示的第一法兰的旋转剖视示意图，以在剖视图中同时示出减重孔和安装通孔；

图4为图1所示的法兰连接装置的第二法兰的剖视示意图；

图5为图1所示的法兰连接装置扭矩传递示意图；

图6为图1所示的法兰连接装置的过载保护原理示意图；

图7为图1所示的法兰连接装置的弹性定位凸起的示意图。

附图标记说明：

1-第一法兰，11-安装花键，12-弹性定位凸起，121-定位钢球，122-弹簧，123-锁紧件，13-减重孔，14-安装通孔，141-内螺纹，142-钢球限位结构，15-插接槽，16-密封凹槽，2-第二法兰，21-插接块，211-定位凹槽，22-密封凸缘。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本实用新型。

根据本实用新型的一个方面，提供一种法兰连接装置，参见图1，所述法兰连接装置包括相互连接的第一法兰1和第二法兰2，第一法兰1形成有插接槽15，第二法兰2上形成有能够插接在插接槽15内的插接块21，插接槽15和插接块21的周向壁之间形成有沿插接槽15的周向定位插接槽15和插接块21的弹性定位结构，其中，插接槽15和插接块21具有通过所述弹性定位结构定位而使得第一法兰1和第二法兰2同步转动的状态；和，插接槽15和插接块21具有能够克服所述弹性定位结构的弹性力而使得第一法兰1和第二法兰2能够相对转动的状态。

本实用新型所述的法兰连接装置通过插接槽15和插接块21实现第一法兰1和第二法兰2的快速连接，结构简单、安装方便，通过插接槽15和插接块21之间的弹性定位结构能够实现第一法兰1和第二法兰2之间的扭矩传递，并且插接槽15和插接块21能够在第一法兰1和第二法兰2之间的扭矩超出预定值时克服所述弹性定位结构的弹性力相对转动，以使得第一法兰1和第二法兰2能够相对转动，实现对扭矩传递系统各部件的过载保护。

上述法兰连接装置取消了螺栓连接，无需在车辆底盘等需要设置法兰连接装置的位置预留工具的操作空间，节约法兰连接装置所占用的布置空间，并且，该法兰连接装置可传递的扭矩可通过调整弹性定位结构的弹性力来灵活调整，提高了法兰连接装置的通用性，无需为每个传动结构单独设计特定的法兰连接装置。

插接槽15和插接块21的结构可根据实际需要进行适当的选择，能够满足使用需求即可，例如，插接槽15和插接块21形成为相互配合的圆柱形槽和圆柱形块，或者形成为相互配合的圆环形槽和圆环形块。优选地，参见图1和图5所示，插接槽15为具有锥形结构的凹槽，插接块21形成为与插接槽15相配合的具有锥形结构的凸块，锥形结构有利于插接槽15和插接块21的定位安装，提高法兰连接装置的安装精度。其中，所述插接槽15和插接块21的锥形结构的形式可根据实际需要进行适当的选择，例如，插接槽15和插接块21整体形成为锥形槽和锥形块，或者插接槽15和插接块21的头部或尾部形成为锥形结构，或者，插接槽15和插接块21可形成横截面具有锥形结构的环形槽和环形块。

参见图3和图4，插接槽15形成为截头圆锥形凹槽，插接块21形成为与所述截头圆锥形凹槽相配合的截头圆锥形凸块，其中，所述截头圆锥形凹槽的中心线与第一法兰1的中心线重合，所述截头圆锥形凸块的中心线与第二法兰2的中心线重合，便于第一法兰1和第二法兰2的定位安装，且截头圆锥形结构简单，便于该法兰连接装置的生产制造。参见图3，所述接头圆锥形凹槽和截头圆锥形凸块的锥度θ可根据实际需要进行任意适当的选择，优选为在10°±5°的范围内。

所述弹性定位结构的结构和布置形式可根据实际需要进行任意适当的选择，能够满足使用需求即可。优选地，所述弹性定位结构包括沿插接槽15的周向均匀间隔设置的偶数个弹性定位部，以实现第一法兰1和第二法兰2传递扭矩过程中的动平衡，在图示实施方式中，沿插接槽15的周向均匀设置的四个弹性定位部，使用者也可根据实际需要设置两个、六个或其他适当数量的弹性定位部。

传统法兰都是通过螺栓连接的，由于无法保证螺栓的一致性，很难保证装配后的动平衡精度。本实用新型中所提供的法兰连接装置通过弹性定位结构连接，在弹性定位部完成安装后，可以先进行各个弹性定位部之间的动平衡校正，校正完成后再与另一个法兰装配，有效提高法兰连接装置的动平衡精度，且便于法兰连接装置的高效装配。

所述弹性定位部的数量可根据实际需要进行认识适当的选择，例如，通过弹性力使得插接槽15外表面和插接块21外表面相互压紧，利用二者之间的摩擦力定位第一法兰1和第二法兰2，但是利用插接槽15和插接块21的外表面之间的摩擦力定位第一法兰1和第二法兰2可能会导致其安装精度较低。优选地，所述弹性定位部包括定位凹槽211和弹性定位凸起12，弹性定位凸起12能够在自身弹性力的作用下卡紧在定位凹槽211内，通过设置在插接槽15和插接块21上的凸起和凹槽定位二者，可将插接槽15和插接块21的外表面的精度设置的较高以提高第一法兰1和第二法兰2的安装精度，且凸起和凹槽的定位方式也使得第一法兰1和第二法兰2的定位可靠性更高。

其中，为了使得在第一法兰1和第二法兰2之间的扭矩传递超出预定值时，弹性定位凸起12能够顺利从定位凹槽211内脱出，弹性定位凸起12的头部和/或定位凹槽211形成有弧形引导结构。

弹性定位凸起12的结构可根据实际需要进行任意适当的选择，例如，在插接块21的外周面设置偶数个弯折向外凸起的弹簧钢片，插接槽15的内周面设置有与所述弹簧钢片的凸起形状相对应的凹槽。优选地，参见图5和图7，弹性定位凸起12包括定位钢球121和压接于定位钢球121的弹簧122，弹簧122向定位钢球121施加径向压力以将定位钢球121压紧于定位凹槽211，定位钢球121用作所述弧形引导结构，定位钢球121和弹簧122组成的弹性定位凸起12装配简便，且定位精度较高，定位钢球121的球形外轮廓可用做弧形引导结构，使得当第一法兰1和第二法兰2之间传递的扭矩超限时定位钢球121能够顺利从定位凹槽211中脱出。

弹性定位凸起12和定位凹槽211的布置方式可根据实际需要进行适当的选择，例如，将定位凹槽211设置于插接槽15，弹性定位凸起12设置于插接块21、或者将定位凹槽211和弹性定位凸起12交错设置于插接槽15和插接块21上。参见图1、图2和图4，弹性定位凸起12设置于第一法兰1，定位凹槽211设置于第二法兰2，弹簧122处于压缩状态并向定位钢球121施加使得定位钢球121部分凸出于插接槽15的周向内壁的径向压力，便于定位凹槽的加工成型和弹性定位凸起12的设置。

定位凹槽211的形状可根据实际需要进行任意适当的设置，例如，定位凹槽形成为方形凹槽、长条形凹槽等，参见图4，定位凹槽211优选为形成为与定位钢球121的外轮廓相对应的弧形凹槽，并进一步优选为使得弧形凹槽的直径与定位钢球121的直径相同，以提高第一法兰1和第二法兰2之间的连接的稳定性。

弹性定位凸起12的安装方式可根据实际需要进行任意适当的选择，例如，在插接槽15的侧壁上开设盲孔，将弹簧122和定位钢球121塞入该盲孔中，但是，这种安装方式难以实现弹性定位凸起12准确、可靠的安装。优选地，参见图1、图2和图3所示，插接槽15的周向侧壁上形成有贯穿插接槽15的侧壁的安装通孔14，安装通孔14与插接槽15连接的一端处形成有钢球限位结构142，安装通孔14与第一法兰1的外周面连接的一端处形成有内螺纹141，弹性定位凸起12还包括形成有与内螺纹141相配合的外螺纹的锁紧件123，定位钢球121、弹簧122和锁紧件123自内向外依次安装于安装通孔14中。钢球限位结构142能够实现定位钢球121的限位，避免其脱出安装通孔14，且弹性定位凸起12的各个部件自第一法兰1的外侧依次安装在安装通孔14中即可，有效提高了安装和调节的便利性。此外，用于可通过对锁紧件123的锁紧力的调整实现对弹性定位凸起12的弹性力的调整，以灵活调整第一法兰1和第二法兰2可传递的最大扭矩，锁紧件123的形式可根据实际需要进行适当的选择，例如，螺栓、螺柱等。

参见图3，钢球限位结构142形成为与定位钢球121的外轮廓相对应的弧形结构，以使得定位钢球121在钢球限位结构142处的限位更加稳定，且有利于定位钢球121自定位凹槽211中顺利脱出。

参见图5，F表示弹簧施加在定位钢球121上的压力，k表示弹簧122的刚度，x表示弹簧122的变形量，H_s表示定位钢球121与第二法兰2之间的摩擦力，R表示相对的定位钢球121的圆心之间的距离，μ表示定位钢球121与第二法兰2之间的摩擦系数，其中，F＝kx，H_s＝μf，T＝H_sR，根据上述计算方式可得出该法兰连接装置可传递的最大扭矩，当第一法兰1和第二法兰2之间传递实际扭矩超出最大扭矩时，即可使得定位钢球121脱出定位凹槽211实现过载保护。

优选地，第一法兰1和/或第二法兰2上形成有减重孔13，以减轻第一法兰1和第二法兰2的重量，降低制造成本，有利于车辆等装置的轻量化设计。

优选地，第一法兰1和第二法兰2的法兰连接面处设置有用于密封插接槽15和插接块21之间的插接结构的密封结构，避免外界灰尘、杂质等插接槽15和插接块21之间的配合的影响。所述密封结构的形式可根据实际需要进行任意适当的选择，参见图2、图4和图5，在图示实施方式中，第一法兰1上形成有密封凹槽16，第二法兰2上形成有密封凸缘22，二者相互配合以密封所述插接结构，其中，可在密封凹槽16和密封凸缘22的配合处设置密封垫圈等部件以进一步提高密封性。

根据本实用新型的另一个方面，提供一种扭矩传输总成，该扭矩传输总成包括：扭矩输入轴和扭矩输出轴，所述扭矩传输总成设置有根据上文所述的法兰连接装置，第一法兰1通过花键结构安装于所述扭矩输入轴，第二法兰2安装于所述扭矩输出轴，参见图5和图6所示，扭矩输入轴的扭矩按照图5所示的路线传递至扭矩输出轴，当扭矩输出轴和扭矩输出轴之间传递的扭矩超出预定值时，定位钢球121自定位凹槽211中脱出，使得扭矩传输断开，实现对扭矩传输总成的保护，避免断轴等危险情况的发生。

上述扭矩传输总成根据实际需要应用于变速器、减速器和分动器等，第一法兰1和第二法兰2与相应的轴之间的连接形式可根据实际需要采用花键、螺母锁紧等任意适当的形式。参见图1，第一法兰1上设置有安装花键11，使得第一法兰1通过花键结构安装于扭矩输入轴。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种法兰连接装置，包括相互连接的第一法兰(1)和第二法兰(2)，其特征在于，所述第一法兰(1)形成有插接槽(15)，所述第二法兰(2)上形成有能够插接在所述插接槽(15)内的插接块(21)，所述插接槽(15)和所述插接块(21)的周向壁之间形成有沿所述插接槽(15)的周向定位所述插接槽(15)和所述插接块(21)的弹性定位结构，其中，

所述插接槽(15)和所述插接块(21)具有通过所述弹性定位结构定位而使得所述第一法兰(1)和所述第二法兰(2)同步转动的状态；和，

所述插接槽(15)和所述插接块(21)具有能够克服所述弹性定位结构的弹性力进行相对转动的状态，以使得所述第一法兰(1)和所述第二法兰(2)能够相对转动。

2.根据权利要求1所述的法兰连接装置，其特征在于，所述插接槽(15)为具有锥形结构的凹槽，所述插接块(21)形成为与所述插接槽(15)相配合的具有锥形结构的凸块。

3.根据权利要求2所述的法兰连接装置，其特征在于，所述插接槽(15)形成为截头圆锥形凹槽，所述插接块(21)形成为与所述截头圆锥形凹槽相配合的截头圆锥形凸块，其中，所述截头圆锥形凹槽的中心线与所述第一法兰(1)的中心线重合，所述截头圆锥形凸块的中心线与所述第二法兰(2)的中心线重合。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的法兰连接装置，其特征在于，所述弹性定位结构包括沿所述插接槽(15)的周向均匀间隔设置的偶数个弹性定位部。

5.根据权利要求4所述的法兰连接装置，其特征在于，所述弹性定位部包括定位凹槽(211)和弹性定位凸起(12)，所述弹性定位凸起(12)能够在自身弹性力的作用下卡紧在所述定位凹槽(211)内，其中，所述弹性定位凸起(12)的头部和/或所述定位凹槽(211)形成有弧形引导结构。

6.根据权利要求5所述的法兰连接装置，其特征在于，所述弹性定位凸起(12)包括定位钢球(121)和压接于所述定位钢球(121)的弹簧(122)，所述弹簧(122)向所述定位钢球(121)施加径向压力以将所述定位钢球(121)压紧于所述定位凹槽(211)，所述定位钢球(121)用作所述弧形引导结构。

7.根据权利要求6所述的法兰连接装置，其特征在于，所述弹性定位凸起(12)设置于所述第一法兰(1)，所述定位凹槽(211)设置于所述第二法兰(2)，所述弹簧(122)处于压缩状态并向所述定位钢球(121)施加使得所述定位钢球(121)部分凸出于所述插接槽(15)的周向内壁的径向压力。

8.根据权利要求7所述的法兰连接装置，其特征在于，所述插接槽(15)的周向侧壁上形成有贯穿所述插接槽(15)的侧壁的安装通孔(14)，所述安装通孔(14)与所述插接槽(15)连接的一端处形成有钢球限位结构(142)，所述安装通孔(14)与所述第一法兰(1)的外周面连接的一端处形成有内螺纹(141)，所述弹性定位凸起(12)还包括形成有与所述内螺纹(141)相配合的外螺纹的锁紧件(123)，所述定位钢球(121)、所述弹簧(122)和所述锁紧件(123)自内向外依次安装于所述安装通孔(14)中。

9.根据权利要求1-3中任意一项所述的法兰连接装置，其特征在于，

所述第一法兰(1)和/或所述第二法兰(2)上形成有减重孔(13)；和/或

所述第一法兰(1)和所述第二法兰(2)的法兰连接面处设置有用于密封所述插接槽(15)和所述插接块(21)之间的插接结构的密封结构。

10.一种扭矩传输总成，包括：扭矩输入轴和扭矩输出轴，其特征在于，所述扭矩传输总成设置有根据权利要求1-9中任意一项所述的法兰连接装置，所述第一法兰(1)通过花键结构安装于所述扭矩输入轴，所述第二法兰(2)安装于所述扭矩输出轴。