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分叉套筒型柔性聯(lián)軸器的制作方法

文檔序號(hào):5758288閱讀:284來(lái)源:國(guó)知局
專(zhuān)利名稱(chēng):分叉套筒型柔性聯(lián)軸器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明總體上涉及用于在旋轉(zhuǎn)軸之間傳遞動(dòng)力的套筒型柔性聯(lián)軸器,更具體地涉及具有分叉的互鎖轂的套筒型柔性聯(lián)軸器,并且具體地涉及具有加固彈性套筒的分叉聯(lián)軸器,加固彈性套筒具有與存在于松散地互鎖的分叉的槽之間的間隙相嚙合的齒。
背景技術(shù)
通過(guò)各種柔性、彈性的套筒型聯(lián)軸器傳遞動(dòng)力或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是已知的。依靠套筒剪切強(qiáng)度的各種聯(lián)軸器設(shè)計(jì)的示例是美國(guó)專(zhuān)利No. 6,283, 868和美國(guó)專(zhuān)利No. 6,142,878。剪切型套筒聯(lián)軸器通常具有一對(duì)適合于連接至兩個(gè)同軸的軸的相對(duì)轂或端件、以及在這兩個(gè)轂之間延伸并且與之嚙合的連接套筒。轂和套筒經(jīng)由多個(gè)沿著套筒的內(nèi)周邊的至少一部分軸向地延伸的肋或齒嚙合,所述肋或齒用于與相對(duì)地布置的端件中的槽相嚙合,以形成柔性聯(lián)軸器組件。這些聯(lián)軸器通常提供一些振動(dòng)隔離并且容許一定的軸未對(duì)準(zhǔn)。這些柔性套筒聯(lián)軸器存在的問(wèn)題包括彈性體的齒能在扭轉(zhuǎn)負(fù)荷之下剪切,套筒自身能在兩個(gè)嚙合端之間中間的區(qū)域中剪切為兩片,并且套筒能由于離心力高速地膨脹或爆炸。提高齒剪切阻力的方法包括使用更高強(qiáng)度塑料、合成物或彈性體用斷續(xù)或連續(xù)纖維加固套筒的彈性體,或用纖維加固齒。保護(hù)套筒不受離心力的方法包括用張力繩加固套筒,如在美國(guó)專(zhuān)利No. 5,660,591中所公開(kāi)的給轂提供套筒嚙合于其中的環(huán)形腔,以及如在美國(guó)專(zhuān)利No. 3,362,191中所公開(kāi)的提供外部金屬帶。保護(hù)套筒免受轂之間的扭轉(zhuǎn)和/或剪切的方法包括如美國(guó)專(zhuān)利No. 4,357,137中所公開(kāi)的使用環(huán)狀套筒嚙合于其間的一個(gè)內(nèi)部陽(yáng)性轂和一個(gè)外部陰性轂,如美國(guó)專(zhuān)利No. 6,671,475中所公開(kāi)的加厚套筒的中間區(qū)域,或如美國(guó)專(zhuān)利No. 5,295, 911中所公開(kāi)的使用具有徑向重疊的齒或分叉的轂。通常商用套筒因而相對(duì)較厚并且笨重。這些剪切型聯(lián)軸器設(shè)計(jì)在過(guò)度扭矩之下通過(guò)彈性體套筒的失效來(lái)提供機(jī)械保護(hù),雖然有時(shí)失效保障操作是更期望的。一種失效保障設(shè)計(jì)使用具有圓周地重疊的齒或分叉的轂,在齒之間具有彈性體元件插入其中的較大間隙。在操作期間,彈性體元件在驅(qū)動(dòng)和受驅(qū)齒之間保持受到壓縮,這樣高負(fù)荷是可能的。如果彈性體失效,重疊的齒繼續(xù)驅(qū)動(dòng)負(fù)荷。在彈性體失效時(shí)提供動(dòng)力的失效保障傳遞的另一個(gè)方法是提供剛性嚙合元件,其如美國(guó)專(zhuān)利No. 5,660,591中所公開(kāi)的可以是用彈性體涂覆的金屬。因?yàn)閺椥泽w層很薄,所以這個(gè)失效保障的聯(lián)軸器提供非常小的柔性以及非常小的振動(dòng)隔離。具有帶內(nèi)部齒的柔性套筒的分叉聯(lián)軸器已經(jīng)在美國(guó)專(zhuān)利No. 3,360,962和日本未審查專(zhuān)利公開(kāi)07-259876A中提出。每個(gè)分叉具有一系列與套筒中的齒相嚙合的槽。在操作期間,彈性體元件在驅(qū)動(dòng)和受驅(qū)分叉之間保持處于張緊。在萬(wàn)一套筒失效時(shí)提供失效保障操作。雖然建議了各種實(shí)施例,仍然不知道或沒(méi)有教導(dǎo)如何將張緊型操作的優(yōu)點(diǎn)與壓縮型操作的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合以在使用更少材料的情況下獲得增大的耐久性、增大的扭轉(zhuǎn)定額和/ 或降低的聯(lián)軸器尺寸。因而,現(xiàn)有技術(shù)未能公開(kāi)具有加固彈性體套筒的分叉聯(lián)軸器,套筒具有與互鎖分叉之間的間隙以及其上的槽相嚙合的齒。現(xiàn)有技術(shù)未能公開(kāi)具有雙齒輪廓的聯(lián)軸器套筒。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種在緊湊包裝中提供具有優(yōu)良扭轉(zhuǎn)負(fù)荷能力、失效保障操作以及扭轉(zhuǎn)減震的柔性聯(lián)軸的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明涉及一種聯(lián)軸器,其具有柔性環(huán)狀套筒、驅(qū)動(dòng)端件以及受驅(qū)端件。端件中的每個(gè)可連接至軸,用于從一個(gè)軸至另一個(gè)軸傳遞運(yùn)動(dòng)和/或力。端件具有多個(gè)軸向地突起的分叉,其布置為使得驅(qū)動(dòng)分叉配合入或松散地互鎖于驅(qū)動(dòng)分叉之間的間隔中,并且每對(duì)分叉之間具有間隙。套筒貼合地配合在松散地互鎖的分叉的周邊周?chē)?。每個(gè)分叉在其外周邊中具有至少一個(gè)分叉槽。兩個(gè)周邊邊緣的任一個(gè)或兩個(gè)可被成形為形成槽側(cè)翼,并且相鄰分叉上的兩個(gè)相鄰槽側(cè)翼的每組可形成間隙槽。套筒具有多個(gè)內(nèi)部齒,其包括多個(gè)槽齒和多個(gè)間隙齒。分叉槽和槽齒嚙合,并且間隙槽與間隙齒嚙合。每個(gè)分叉上的槽的數(shù)目可以是一個(gè)、兩個(gè)或更多。本發(fā)明還涉及用于聯(lián)軸器的柔性套筒,其具有與間隙齒不同尺寸的槽齒。槽齒可大于間隙齒。齒的節(jié)距可以不變。一定數(shù)目的槽齒可與單個(gè)間隙齒交替。所述數(shù)目可以是一個(gè)、兩個(gè)或更多。本發(fā)明的實(shí)施例在每個(gè)端件上可具有2至64個(gè)分叉,或在每個(gè)端件上4至12個(gè)分叉。分叉可從大致圓柱形支架的圓形端面突起,或分叉可連接至這種支架的外部圓柱形表面。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中,松散地配合的分叉之間的間隙或間隔包括互鎖分叉的周邊的大約15%至大約20%。在另一個(gè)實(shí)施例中,間隙可包括互鎖分叉的總周邊的大約 5%至大約50%、或大約10%至大約30%。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中,柔性套筒可具有環(huán)狀彈性或塑性本體,以及有齒內(nèi)表面上的織物層、背面上的織物、本體中的纖維裝載材料以及嵌在本體中的張力繩或織物中的至少一個(gè)。彈性本體可由橡膠、塑料等或它們的組合制成。套筒可以是多個(gè)在端件的互鎖分叉周?chē)S向地并排布置的多個(gè)套筒區(qū)段。套筒還可以是單個(gè)彈性材料并且可以沒(méi)有纖維加固。本發(fā)明還涉及在分叉的端部上具有定位片以便于盲組裝的分叉聯(lián)軸器。前面已經(jīng)相當(dāng)寬泛地概述了本發(fā)明的特點(diǎn)和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)以便本發(fā)明接下來(lái)的詳細(xì)描述更好理解。本發(fā)明的另外特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將在形成本發(fā)明權(quán)利要求主題的下文中描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白,所公開(kāi)實(shí)施例的概念和具體實(shí)施例可易于利用為修改或設(shè)計(jì)用于實(shí)施本發(fā)明相同目的的其它結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)意識(shí)到,這種等同構(gòu)造不脫離本發(fā)明如所附權(quán)利要求所闡明的精神和范圍。相信將是本發(fā)明特征的新穎特點(diǎn)(對(duì)于其結(jié)構(gòu)和操作方法)與另外目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)一起從下面結(jié)合附圖的描述中將更好理解。然而, 將明顯地理解到,每個(gè)附圖僅提供用于示出和描述的目的而不是要作為本發(fā)明的限制。


結(jié)合于其中相同數(shù)字指示相同部件的說(shuō)明書(shū)中并且形成說(shuō)明書(shū)一部分的附圖示出本發(fā)明的實(shí)施例并且與描述一起用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。在圖中圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的分解透視圖;圖2是本發(fā)明的套筒實(shí)施例的正面圖;圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的端件的透視圖;圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例圖3的端件與示出為部分地切除的第二端件和套筒相組裝的側(cè)面圖;圖5是圖4的組件的橫截視圖;圖6是本發(fā)明的又一實(shí)施例的分解透視圖;圖7是本發(fā)明的又一實(shí)施例的橫截示意圖;圖8是本發(fā)明的實(shí)施例的負(fù)荷能力性能特征的圖表;圖9是用于本發(fā)明的未對(duì)準(zhǔn)性能特征的測(cè)試方法的示意圖;圖10是示出本發(fā)明實(shí)施例的套筒寬度和扭轉(zhuǎn)能力之間關(guān)系的圖表;并且圖11是示出本發(fā)明實(shí)施例的齒負(fù)荷和聯(lián)軸器使用壽命之間關(guān)系的圖表。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的分解透視圖在圖1中示出。在圖1中,聯(lián)軸器10具有兩個(gè)端件1 和12b以及柔性環(huán)狀套筒14。套筒14具有多個(gè)齒15,齒15從套筒的內(nèi)表面徑向向內(nèi)突起并且沿著套筒的寬度軸向地延伸。齒15可以是一致的或可具有兩個(gè)或多個(gè)不同尺寸和/或形狀。每個(gè)端件1 和12b具有多個(gè)分叉20,分叉20連接至相應(yīng)的端部支架 16a和16b并且由此突起。在圖1的實(shí)施例中,在每個(gè)端件上具有八個(gè)分叉20。每個(gè)端部支架可適合借助比如孔18嚙合未示出的軸(或下文稱(chēng)為“軸”的其它功能上等同的旋轉(zhuǎn)元件或設(shè)備)。在圖1的實(shí)施例中,每個(gè)分叉20具有沿著分叉的外周邊的長(zhǎng)度軸向地延伸的兩個(gè)脊22。每個(gè)分叉20因此具有在分叉的外周邊中并且沿著分叉的長(zhǎng)度軸向地延伸的分叉槽M。分叉20的外周邊可具有成形的邊緣沈,其也形成脊22的外部側(cè)翼。雖然對(duì)于最大負(fù)荷能力而言每個(gè)分叉優(yōu)選地具有一個(gè)槽,每個(gè)分叉具有兩個(gè)或更多槽的實(shí)施例也是期待的。因而,在其它實(shí)施例中,每個(gè)分叉可具有三個(gè)或更多的脊22,在其間具有兩個(gè)或更多的分叉槽,并且套筒可具有與單個(gè)間隙齒交替的相應(yīng)數(shù)目的槽齒。在圖1的聯(lián)軸器組裝時(shí),端件的分叉20松散地裝配入相對(duì)端件的分叉之間的間隔 28內(nèi),并且套筒14貼合地裝配在松散地互鎖的分叉周?chē)?。間隙保留在每個(gè)相鄰對(duì)的互鎖分叉之間。如圖2更清楚地示出,套筒14可具有兩種齒15 交替布置的槽齒35和間隙齒37。 槽齒與間隙齒的比等于每個(gè)分叉上的槽的數(shù)目。因而,與各個(gè)間隙齒交替或放置于間隙齒之間的槽齒的數(shù)目等于每個(gè)分叉的槽的數(shù)目。間隙齒37與分叉之間的間隙相嚙合,而槽齒 35與分叉槽M相嚙合。分叉脊22因而與套筒槽39相嚙合,套筒槽39也已知為接合區(qū)域 39。套筒14的齒節(jié)距P是從槽齒35的尖端至鄰近間隙齒37的尖端的圓周距離。節(jié)距在端件的外徑處測(cè)量。圖2的套筒實(shí)施例14示出,這種創(chuàng)造性的套筒可具有可由彈力或彈性材料構(gòu)成的主體31。套筒主體材料例如可以是橡膠、塑料、熱塑彈性體(“TPE”)、熱塑氨基甲酸乙酯 (“TPU”)或熱塑硫化橡膠(“TPV”)等。套筒可包括單一同質(zhì)材料、或彈性材料可與填充物、短纖維、增量劑、可塑劑、抗氧化劑、抗臭氧劑、操作助劑、固化劑、加速劑、活性助劑等相混合。從有齒動(dòng)力傳遞帶的技術(shù)領(lǐng)域中已知的材料,比如彈性體合成物和紡織品增強(qiáng)物,可有利地用于套筒中。因而,例如,齒側(cè)面32和/或后側(cè)33可具有用于齒加固和/或耐磨損的紡織品或織物的、編織的或非編織的層。有用的織物材料例如包括棉花、尼龍、聚酯、丙烯酸纖維、芳族聚酰胺、聚酮以及其它合成或天然的纖維。主體31可具有嵌入其中的紡織品或織物增強(qiáng)物層,比如螺旋張力繩47,其可以是玻璃、芳族聚酰胺、碳、ΡΒ0、聚酯、人造絲、丙烯酸纖維、尼龍、維尼綸、金屬或其它纖維或紗線以及它們的混合物。紡織物增強(qiáng)物可膠粘地處理,用于粘接至套筒主體的彈性材料。各種有用的套筒材料和構(gòu)造以及齒輪廓在美國(guó)專(zhuān)利No. 6,283, 868中描述,該專(zhuān)利的內(nèi)容通過(guò)參考結(jié)合于此。其它有用的套筒材料和構(gòu)造 (主要基于聚亞安酯)在美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)No. 2005/260375A1中描述,該專(zhuān)利的內(nèi)容通過(guò)參考結(jié)合于此。聯(lián)軸器的端件通??梢允菆?jiān)韌的剛性材料,比如金屬或合成物,并且可以由任何適合的工藝形成。將端件連接至軸的手段不受限,而是可以是鍵槽、軸向孔、螺紋、干涉配合、固定螺絲、凸緣、螺栓、夾具、錐形襯套等或它們的組合。這兩個(gè)端件根據(jù)應(yīng)用需要可使用連接至它們相應(yīng)的軸或旋轉(zhuǎn)設(shè)備的不同手段。而且這兩個(gè)端件相對(duì)于凸緣、支撐元件等可具有不同的細(xì)節(jié),只要彼此互鎖并且與柔性套筒相嚙合所需的基本特點(diǎn)存在。具有不同分叉支撐布置的本發(fā)明的第二實(shí)施例在圖3-5中示出。雖然第一實(shí)施例具有帶較大盤(pán)狀支架16a的端件,并且盤(pán)狀支架16a具有從其圓形表面突起的分叉,而第二實(shí)施例具有帶圓柱形支架46的端件42,并且圓柱形支架46具有連接至其外部圓柱形表面的分叉50。分叉的內(nèi)周邊或底表面64的大約一半突起超過(guò)支架46,而分叉的另一半連接至支架46。因而,第二實(shí)施例的分叉與第一實(shí)施例的完全突起的分叉相比可以顯著地更堅(jiān)硬和/或更堅(jiān)固。替代地,這個(gè)第二實(shí)施例能變型為提供與第一實(shí)施例的那些具有類(lèi)似強(qiáng)度或硬度的更多、更小的分叉。圖4示出具有在柔性套筒14安裝在分叉周?chē)那闆r下組裝的兩個(gè)端件42和43的聯(lián)軸器40。套筒14部分切除地示出以便更清楚地示出嵌入套筒14 中的加固繩47和位于松散地互鎖的分叉之間的分叉間隙60。可選地,凸緣44和/或45可用來(lái)防止套筒的軸向移動(dòng)。圓柱形支架46具有孔48,其是可結(jié)合于端件中的連接至軸的各種手段的示例。圖3中所示的端件42具有七個(gè)分叉50,每個(gè)類(lèi)似于圖1的端件12的八個(gè)分叉。分叉50的自由端至少在具有齒/或槽輪廓的邊緣上可具有斜面58,以便于套筒組裝到端件上并且最小化對(duì)套筒的損壞,如果尖銳邊緣存在于分叉的端部上,將出現(xiàn)損壞。如在第一實(shí)施例中,分叉50具有齒5 和52b、軸向槽M以及成形邊緣56。本發(fā)明提供用于具有一定程度未對(duì)準(zhǔn)的兩個(gè)軸的結(jié)合。分叉之間的間隙60和套筒的柔性性質(zhì)容許成角度的軸未對(duì)準(zhǔn)或徑向軸未對(duì)準(zhǔn)。圖5中所示的基部間隙66和圖4 中所示的端部間隙62對(duì)于容許未對(duì)準(zhǔn)來(lái)說(shuō)是必要的。間隙60、62越大、聯(lián)軸器為了軸未對(duì)準(zhǔn)所需的公差就越大。分叉之間的間隙60需要最大的考慮,因?yàn)樗鼈冞€會(huì)影響套筒上間隙齒的設(shè)計(jì)和/或嚙合。在圖中,例如,分叉之間的間隙60是互鎖分叉區(qū)段總周邊的大約15 至20 %。間隙60可有利地是分叉總周邊的大約5 %至大約50 %、或大約10 %至大約30 %。 聯(lián)軸器還能容許軸向的軸位移,因?yàn)槎瞬块g隙62能改變。套筒可從一個(gè)凸緣44延伸至另一個(gè)凸緣45,包括接觸一個(gè)或這兩個(gè)凸緣,如圖4中所示,因而在聯(lián)軸器的組裝和/或操作期間確定地維持端部間隙62。本發(fā)明還將提供高負(fù)荷或扭矩的阻力。在將負(fù)荷或運(yùn)動(dòng)或從一個(gè)軸傳遞至另一個(gè)中,聯(lián)軸器的操作可描述為在套筒的各個(gè)區(qū)段中張緊和壓縮的組合。結(jié)合過(guò)程可參照?qǐng)D5 中的聯(lián)軸器40的橫截視圖更詳細(xì)地描述。為了討論的緣故,端件42將假設(shè)連接至驅(qū)動(dòng)軸或設(shè)備(未示出),并且端件43將假定連接至受驅(qū)軸或設(shè)備(未示出)。因而,端件42的分叉50是驅(qū)動(dòng)分叉,并且端件43的分叉51是受驅(qū)分叉。旋轉(zhuǎn)方向由大箭頭指示。聯(lián)軸器套筒的張緊區(qū)段(大致標(biāo)記為區(qū)域T)如下出現(xiàn)。驅(qū)動(dòng)分叉50通過(guò)尾部分叉齒52a,將力施加在嚙合于驅(qū)動(dòng)分叉槽Ma中的槽齒(比如套筒14的齒3 上。因而,套筒的槽齒35經(jīng)受剪切力。齒剪切力然后從齒傳遞至套筒主體31,并且如果存在張力繩,至少在定位于驅(qū)動(dòng)分叉齒5 和受驅(qū)分叉齒59a之間的張緊區(qū)段53中的套筒主體中產(chǎn)生張力。張力然后從嚙合于受驅(qū)分叉槽Mb中的套筒齒通過(guò)齒剪切力傳遞至受驅(qū)分叉齒59a。相對(duì)于旋轉(zhuǎn)方向,套筒跨越每個(gè)驅(qū)動(dòng)分叉和其后面的受驅(qū)分叉之間的間隙的尾部區(qū)段將在驅(qū)動(dòng)分叉拉動(dòng)受驅(qū)分叉時(shí)受拉。因而,總扭轉(zhuǎn)負(fù)荷在張緊區(qū)段T之間分開(kāi),并且張緊區(qū)段的數(shù)目等于端件上的分叉的數(shù)目。這個(gè)張緊負(fù)荷分配在分叉的數(shù)目最大化時(shí)是最有效。套筒的齒剪切能力在槽齒與實(shí)際一樣大時(shí)最大化。因而,通常優(yōu)選地在每個(gè)分叉上具有單個(gè)大槽,盡管可使用其它數(shù)目的槽,比如兩個(gè)、或從三個(gè)至九個(gè)。聯(lián)軸器套筒的壓縮區(qū)段(在圖5中大致標(biāo)記為區(qū)域C)如下出現(xiàn)。前部驅(qū)動(dòng)分叉齒52b的前部邊緣57a推動(dòng)嚙合于間隙槽55中的槽齒(比如套筒14的齒37)的尾部邊緣。 因而,套筒跨越驅(qū)動(dòng)分叉及其前面受驅(qū)分叉之間的間隙的每個(gè)區(qū)段將在驅(qū)動(dòng)分叉推動(dòng)受驅(qū)分叉時(shí)被壓縮。因而,每個(gè)另外間隙齒37將在驅(qū)動(dòng)分叉50的前部側(cè)翼57a和受驅(qū)分叉51 的尾部側(cè)翼57b之間被壓縮。因而,扭轉(zhuǎn)負(fù)荷也在壓縮區(qū)段C之間分開(kāi),并且壓縮區(qū)段的數(shù)目等于端件上的分叉的數(shù)目。由于用于柔性套筒的間隙齒的材料(比如橡膠)與受拉相比通常在受壓時(shí)更堅(jiān)固,并且由于留在張緊區(qū)段中的間隙齒在承載負(fù)荷上作用較小或沒(méi)有作用,間隙齒37無(wú)需與槽齒35 —樣大。因而,通常優(yōu)選地具有尺寸小于槽齒,或與實(shí)際一樣小的間隙齒。聯(lián)軸器套筒的負(fù)荷能力在套筒和端件具有合理數(shù)量的張緊和壓縮區(qū)段以使得將符合聯(lián)軸器設(shè)計(jì)的通??臻g限制時(shí)最大化??倧埩ω?fù)荷由每個(gè)張緊區(qū)段大致相等地共分, 即,由每個(gè)張緊區(qū)段承載的實(shí)際張緊負(fù)荷至多是總負(fù)荷除以端件的數(shù)目。張緊負(fù)荷進(jìn)一步降低由通過(guò)處于受壓的間隙齒共分的負(fù)荷量。另外,負(fù)荷能力在使得槽齒盡可能地大以最小化剪切力對(duì)槽齒的影響時(shí)最佳。間隙齒可小于槽齒,因?yàn)殚g隙齒處于受壓而不是剪切,并且通常來(lái)說(shuō),與剪切相比,柔性材料在受壓時(shí)變形較少并且經(jīng)得住更高的負(fù)荷。因而,具有多個(gè)分叉并且具有雙齒輪廓的非常大直徑的聯(lián)軸器能傳遞非常高的扭矩。對(duì)于給定的扭矩需求,與現(xiàn)有技術(shù)的套筒聯(lián)軸器相比,小得多的包裝尺寸是可能的。應(yīng)當(dāng)注意到,負(fù)荷在套筒的整個(gè)寬度上分配。因而,增加分叉長(zhǎng)度和套筒寬度直接增大聯(lián)軸器的負(fù)荷能力。在現(xiàn)有技術(shù)的剪切型套筒中,扭轉(zhuǎn)負(fù)荷集中于套筒寬度中心附近的相對(duì)狹窄帶區(qū)中,導(dǎo)致套筒的整個(gè)寬度不能有效地使用。本發(fā)明提供扭轉(zhuǎn)軸振動(dòng)的良好減震。減震量取決于用于套筒中的材料。已經(jīng)發(fā)現(xiàn),減震級(jí)別能與具有更厚套筒、更多材料使用和/或更大包裝尺寸的現(xiàn)有技術(shù)聯(lián)軸器一樣好。相信扭轉(zhuǎn)負(fù)荷通過(guò)所有槽齒(它們處于剪切中)以及間隙齒(它們處于受壓中)的一半在套筒的整個(gè)寬度上的分配,尤其在雙齒輪廓的情況下,最大化套筒齒材料的減震作用。本發(fā)明提供用于在套筒失效時(shí)的失效保障操作。分叉將干涉并且驅(qū)動(dòng)聯(lián)軸器。噪音會(huì)產(chǎn)生,這也提供了需要維護(hù)的可聽(tīng)見(jiàn)警報(bào)。聯(lián)軸器可在寬泛的尺寸范圍中設(shè)計(jì)以容許具有寬泛范圍需求的寬泛范圍應(yīng)用。通常聯(lián)軸器越大,其應(yīng)當(dāng)具有更多的分叉并且負(fù)荷能力將更大。聯(lián)軸器的直徑例如可從小于4 毫米至大于1米的范圍。本發(fā)明的端件可具有多于一個(gè)的任何數(shù)目的分叉。例如,端件每個(gè)可具有2至64個(gè)分叉、或3至40個(gè)、或4至12個(gè)分叉。端件上的分叉越多,套筒加固中共分的張緊負(fù)載越多,并且套筒的負(fù)荷能力越高。然而,添加一個(gè)或多個(gè)分叉的邊際益處隨著數(shù)目的增加而降低,并且生產(chǎn)費(fèi)用會(huì)增加。分叉最有利的數(shù)目因而取決于套筒或聯(lián)軸器的直徑和期望的齒尺寸。方便并且有用的設(shè)計(jì)方法是將套筒的齒節(jié)距選擇為單位為毫米的多個(gè)pi (π或3. 142)。那么套筒中齒的數(shù)目將是整數(shù),并且齒的數(shù)目將隨著聯(lián)軸器的直徑而增加。對(duì)于任何給定尺寸的聯(lián)軸器,設(shè)計(jì)者可選擇相當(dāng)寬泛的實(shí)際范圍的節(jié)距。因此,還可將產(chǎn)生相當(dāng)寬泛范圍的套筒上齒的數(shù)目、和/或?qū)挿悍秶姆植鏀?shù)目。而且,嚙合于每個(gè)分叉上的套筒齒的數(shù)目可在相當(dāng)寬泛的范圍內(nèi)選擇,例如從一個(gè)至大約九個(gè)、或從一個(gè)至兩個(gè)的范圍。而且,可有利地選擇用于槽和/或間隙齒的各種齒輪廓和/或輪廓組合。因而,在本發(fā)明的范圍內(nèi)可考慮聯(lián)軸器設(shè)計(jì)的大量可能變化。圖6示出聯(lián)軸器70的第三實(shí)施例,其在每個(gè)分叉73的自由端上具有分叉定位片 80。分叉定位片80能在缺少視覺(jué)輸入中準(zhǔn)確地組裝聯(lián)軸器設(shè)備。盲組裝可能是必要的,例如,在聯(lián)軸器用于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)上某些難以到達(dá)的位置中時(shí)。在圖6中,分叉連接至支架74 的外表面,如在上面的第二實(shí)施例中那樣??蛇x的凸緣76a和76b設(shè)有插槽8 和82b以在聯(lián)軸器完全組裝時(shí)容納定位片。如在前面的實(shí)施例中,端件7 和72b具有多個(gè)分叉73, 每個(gè)在與套筒14相嚙合的兩個(gè)齒79之間具有槽78。圖7示出聯(lián)軸器90的第四實(shí)施例,其具有用于軸連接的不同布置,其中兩個(gè)軸96a 和96b從相同的方向連接。具有分叉94a的端件92a以前述實(shí)施例的方式連接至空心軸 96a。具有分叉94b的端件92b連接至從空心軸96a突起的實(shí)心軸96b。這兩個(gè)端件的分叉以前述實(shí)施例的方式松散地互鎖。圖7還示出,兩個(gè)較窄的套筒1 和14b可用來(lái)代替一個(gè)寬套筒??墒褂枚嘤趦蓚€(gè)的較窄寬度的套筒。在剪切型套筒聯(lián)軸器的情況下這將是不可能,但是在張緊型套筒聯(lián)軸器的情況下,張力負(fù)荷能力相對(duì)獨(dú)立,因?yàn)閮蓚€(gè)或更多較小的套筒已經(jīng)組合起來(lái)以達(dá)到給定的總套筒寬度。負(fù)荷仍然在兩個(gè)或更多套筒的整個(gè)組合寬度上有效地分配。雖然圖7 示出具有兩個(gè)并排安裝的套筒的聯(lián)軸器,應(yīng)當(dāng)理解這里所討論的或其它圖中所示的任何其它實(shí)施例能具有剛好如圖7中所示那樣兩個(gè)或更多并排安裝的套筒,并且圖7的實(shí)施例能具有如由其它圖中的實(shí)施例所示出的單個(gè)套筒。同樣,比如定位片、加固繩、雙齒輪廓、間隙槽、某個(gè)分叉數(shù)量等可在一個(gè)或多個(gè)圖形的實(shí)施例中示出的特點(diǎn)可用于其它實(shí)施例或者所示那些之外的組合。為了保證柔性套筒和兩個(gè)端件之間貼合的配合,套筒可在具有與由互鎖分叉所呈現(xiàn)的表面相同的尺寸和輪廓但是分叉之間沒(méi)有間隙的模具上構(gòu)建。可選的織物、本體彈性體和/或張力繩可根據(jù)套筒制造的已知方法應(yīng)用至模具。套筒可在壓力之下(對(duì)于橡膠) 在模具上硬化,或?qū)τ跓崴芩芰蟿t是冷卻。在任一情況下,在從模具移除并且冷卻之后的自然收縮將保證端件上貼合的配合。示例比較套筒聯(lián)軸器根據(jù)美國(guó)專(zhuān)利No. 6,283,868構(gòu)建。比較示例(“比較例”)1和 4在套筒本體中使用氯丁( “CR”)橡膠成分,而其它示例在套筒本體中使用氫化丁腈橡膠 (“HNBR”)成分。根據(jù)本發(fā)明的創(chuàng)造性示例(“示例”)使用與比較示例相類(lèi)似的HNBR材料構(gòu)建。所有示例包含RFL處理玻璃纖維的螺旋纏繞張力繩并且具有用于粘附的橡膠膠水外涂層。所有示例在套筒齒表面上還包含橡膠化的尼龍織物或“外殼”,用于增強(qiáng)剛性和耐磨損。在表1中,表示本發(fā)明實(shí)施例的樣品稱(chēng)為“示例”,并且表示現(xiàn)有技術(shù)的樣品稱(chēng)為“比較示例”。為了示出能從本發(fā)明的柔性聯(lián)軸器預(yù)期的增大的操作負(fù)荷能力,負(fù)荷能力分析在本發(fā)明的柔性聯(lián)軸器設(shè)備的樣品以及表示現(xiàn)有技術(shù)的樣品上執(zhí)行。負(fù)荷能力測(cè)試通過(guò)將要測(cè)試的聯(lián)軸器安裝在順時(shí)針和逆時(shí)針地旋轉(zhuǎn)超過(guò)a士 15°弧地震蕩的驅(qū)動(dòng)軸和具有預(yù)定扭轉(zhuǎn)負(fù)荷的受驅(qū)軸之間來(lái)執(zhí)行。負(fù)荷能力由相應(yīng)于規(guī)定循環(huán)數(shù)目的失效扭矩來(lái)確定。對(duì)于比較示例2和3以及創(chuàng)造性的示例5執(zhí)行這個(gè)測(cè)試。從各個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn),對(duì)于每個(gè)聯(lián)軸器,負(fù)荷-使用壽命線由圖8中繪出的最小方形和結(jié)果確定。創(chuàng)造性的示例5展現(xiàn)了與現(xiàn)有技術(shù)的聯(lián)軸器相比顯著地較高的負(fù)荷-使用壽命特征,即使示例5的套筒寬度僅是現(xiàn)有技術(shù)的寬度的大約一半,外徑與現(xiàn)有技術(shù)的聯(lián)軸器相當(dāng),并且套筒厚度是現(xiàn)有技術(shù)的一半或更小。應(yīng)當(dāng)理解到,套筒厚度是套筒外徑(“0D”)和端件OD之間差值的大約一半。因而,創(chuàng)造性的聯(lián)軸器與現(xiàn)有技術(shù)的聯(lián)軸器相比在顯著地更小的包裝尺寸上提供了顯著地更高的扭轉(zhuǎn)能力。創(chuàng)造性的聯(lián)軸器的負(fù)荷能力的特征還在于在德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(“DIN”)740中闡明的方法和原理。其結(jié)果在下面表1中就單位為牛頓-米(Nm)的“標(biāo)稱(chēng)扭矩”和“峰值扭矩”額定值闡明。能從根據(jù)本發(fā)明的端件OD與現(xiàn)有技術(shù)的聯(lián)軸器相當(dāng)?shù)珜挾葹榇蠹s一半的柔性聯(lián)軸器中預(yù)期的增大負(fù)荷能力,可通過(guò)將比較例1-3與示例5相比較或通過(guò)將比較例4與示例6相比較而看到。能從根據(jù)本發(fā)明的寬度與現(xiàn)有技術(shù)的聯(lián)軸器相當(dāng)并且OD稍大的柔性聯(lián)軸器中預(yù)期的增大的負(fù)荷能力,可通過(guò)將比較例4與示例7相比較而看到。創(chuàng)造性的聯(lián)軸器的扭轉(zhuǎn)剛性和靜態(tài)減震在扭轉(zhuǎn)剛性滯后實(shí)驗(yàn)中測(cè)試。剛性和減震結(jié)果在表1中呈現(xiàn),對(duì)于比較例1和3以及示例5-12。創(chuàng)造性的聯(lián)軸器的剛性隨著寬度而增大,如由對(duì)于示例8-11的結(jié)果所示。將比較例3和示例5相比較示出了,創(chuàng)造性的聯(lián)軸器的剛性比具有類(lèi)似扭矩額定值、類(lèi)似直徑但是寬度大得多的現(xiàn)有技術(shù)套筒聯(lián)軸器高得多。這個(gè)更高的剛性反映了在套筒的每個(gè)張緊區(qū)段中開(kāi)始起作用的玻璃加固繩的高張力剛性。另一方面,減震示出對(duì)于寬度非常小的相關(guān)性。由表1中的創(chuàng)造性聯(lián)軸器示例展示的減震范圍和量與表1中的現(xiàn)有技術(shù)聯(lián)軸器所展示的減震量非常相當(dāng)。盡管減震能力類(lèi)似于現(xiàn)有技術(shù),但是應(yīng)當(dāng)注意到,創(chuàng)造性的減震器與現(xiàn)有技術(shù)相比用顯著較少的材料獲得了這個(gè)減震。高剛性、優(yōu)良減震以及貼合地配合的套筒的特征有助于給聯(lián)軸器提供非常小的反沖。
權(quán)利要求
1.一種柔性聯(lián)軸器,其包括 環(huán)狀套筒;驅(qū)動(dòng)端件;以及受驅(qū)端件;其中,所述環(huán)狀套筒、所述驅(qū)動(dòng)端件和所述受驅(qū)端件基本同軸; 所述環(huán)狀套筒包括在所述環(huán)狀套筒內(nèi)周邊上的多個(gè)軸向地延伸的齒,所述齒包括 多個(gè)槽齒和多個(gè)間隙齒,它們布置為使得一個(gè)或多個(gè)槽齒構(gòu)成的數(shù)目與單個(gè)間隙齒交替;并且所述槽齒在選自于尺寸、輪廓和形狀的至少一個(gè)特征上不同于所述間隙齒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的柔性聯(lián)軸器,其中所述槽齒大于所述間隙齒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的柔性聯(lián)軸器,其中所述數(shù)目在1至9的范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的柔性聯(lián)軸器,其中所述數(shù)目是一個(gè)或兩個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的柔性聯(lián)軸器,其中所述數(shù)目是一個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的柔性聯(lián)軸器,其中所述環(huán)狀套筒緊密地配合在所述驅(qū)動(dòng)端件和受驅(qū)端件的周邊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的柔性聯(lián)軸器,其中所述驅(qū)動(dòng)端件和受驅(qū)端件包括多個(gè)松散地配合的分叉。
全文摘要
一種聯(lián)軸器具有柔性環(huán)狀套筒、驅(qū)動(dòng)端件以及受驅(qū)端件。這些端件具有多個(gè)軸向地突出的分叉,它們布置為使得驅(qū)動(dòng)分叉松散地互鎖入受驅(qū)分叉之間的間隔,并且每對(duì)分叉之間具有間隙。套筒貼合地配合在松散地互鎖的分叉的周邊周?chē)?。每個(gè)分叉在其外周邊中具有至少一個(gè)分叉槽。兩個(gè)周邊邊緣的每個(gè)可被成形來(lái)形成槽側(cè)翼,并且相鄰分叉上的每組兩個(gè)相鄰槽側(cè)翼可形成間隙槽。套筒具有多個(gè)內(nèi)部齒,其包括與多個(gè)間隙齒交替布置的多個(gè)槽齒。分叉槽和槽齒嚙合,并且間隙槽與間隙齒嚙合。槽齒可大于間隙齒。
文檔編號(hào)F16D3/54GK102425615SQ20111038619
公開(kāi)日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2008年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月17日
發(fā)明者A·J·克拉克, J·A·尼肖, J·W·布萊克 申請(qǐng)人:蓋茨公司
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