聯(lián)軸器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種聯(lián)軸器，包括一對(duì)構(gòu)件：第一構(gòu)件，其具有以中心點(diǎn)以及延伸穿過(guò)該中心點(diǎn)的扭矩軸線為中心的外部凸面球形周緣；和第二環(huán)形構(gòu)件，其具有以該中心點(diǎn)為中心并且與內(nèi)部第一構(gòu)件的外部周緣互補(bǔ)的內(nèi)部凹面球形周緣。內(nèi)部構(gòu)件和外部構(gòu)件的球形表面相互作用以在兩者之間傳遞徑向載荷并在兩者之間傳遞沿扭矩軸線作用的載荷。軸裝置徑向于中心點(diǎn)延伸并且將第一環(huán)和第二環(huán)聯(lián)接以從一個(gè)向另一個(gè)傳遞扭矩載荷。該對(duì)構(gòu)件的每個(gè)構(gòu)件能夠在軸裝置限制出的方向上繞所述中心點(diǎn)相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
聯(lián)軸器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種聯(lián)軸器。
【背景技術(shù)】
[0002] 機(jī)械聯(lián)軸器是眾所周知的。例如包括：用于聯(lián)接角位移的軸的聯(lián)軸器、萬(wàn)向節(jié)、等 速萬(wàn)向節(jié)、用于將驅(qū)動(dòng)軸聯(lián)接至從動(dòng)軸的聯(lián)軸器；用于將轉(zhuǎn)矩軸連接至例如懸架系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu)元件的聯(lián)軸器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 根據(jù)本發(fā)明，一種聯(lián)軸器具有內(nèi)部構(gòu)件和外部環(huán)形構(gòu)件并且包括：
[0004] ?所述一對(duì)或多對(duì)構(gòu)件可以包括或可以不包括內(nèi)部構(gòu)件和外部構(gòu)件中的一個(gè)或 兩個(gè)，每對(duì)構(gòu)件為具有公共軸線并具有位于所述軸線上的公共第一中心的第一構(gòu)件和第二 環(huán)形構(gòu)件；
[0005] ?所述第一構(gòu)件具有外部凸面球形周緣；
[0006] ?所述第二環(huán)形構(gòu)件具有內(nèi)部球形凹面周緣，所述第一環(huán)形構(gòu)件的外部凸面周緣 接納在所述內(nèi)部球形凹面周緣中；
[0007] ?所述外部凸面周緣和所述內(nèi)部凹面周緣關(guān)于所述第一中心同心并且彼此互補(bǔ)， 并且彼此相互作用以在兩者之間傳遞沿所述扭矩軸線作用的軸向載荷；
[0008] ?徑向于所述公共第一中心布置有一個(gè)或直徑上對(duì)置的一對(duì)軸以從所述構(gòu)件中 的一個(gè)構(gòu)件向另一構(gòu)件傳遞扭矩載荷;所述第一構(gòu)件和所述第二構(gòu)件被所述軸限制成能夠 繞所述軸相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)。
[0009] 對(duì)于大多數(shù)實(shí)際應(yīng)用，除了外部構(gòu)件以外的所述多個(gè)構(gòu)件包括具有公共中心的球 形部段。球形部段是球面中的一對(duì)平行平面之間的部分。然而，在一些情況中，其中，可以考 慮使用球形部段而且其中平面不平行但不相交或通過(guò)尖端在公共軸線上的圓錐截切的情 形，這種替代方案在制造、裝配和使用中會(huì)具有缺點(diǎn)而不太可能被采用。
[0010] 所述內(nèi)部構(gòu)件和所述外部環(huán)形構(gòu)件可以包括被至少一個(gè)軸聯(lián)接的一對(duì)構(gòu)件，或 者，可以存在布置在所述內(nèi)部構(gòu)件與所述外部構(gòu)件之間的一個(gè)或多個(gè)中間構(gòu)件，每一對(duì)鄰 接的構(gòu)件包括通過(guò)軸聯(lián)接在一起的一對(duì)構(gòu)件。
[0011] 所述軸承受扭矩并且所述第一構(gòu)件和所述第二構(gòu)件的球形表面承受軸向載荷和 徑向載荷。大部分的任意軸向載荷通過(guò)球形表面承受。所述軸也可以承受一些軸向載荷。因 此，徑向載荷和軸向載荷與扭矩載荷分開(kāi)。在一個(gè)實(shí)施例中，軸構(gòu)造成在被聯(lián)接的構(gòu)件之間 不傳遞徑向載荷，因此軸不承受徑向載荷。因此，徑向載荷大部分或全部被球形表面承受。
[0012] 在權(quán)利要求中闡述了本發(fā)明的其他特征，不限于以下示例。
[0013] 可以使用根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例描述的聯(lián)軸器以用于將必須在具有至少一個(gè)旋 轉(zhuǎn)自由度的情況下聯(lián)接的任何兩個(gè)結(jié)構(gòu)元件進(jìn)行聯(lián)接。一些示例作為將元件聯(lián)接至固定結(jié) 構(gòu)的"結(jié)構(gòu)性固定聯(lián)軸器"是有用的。另一些示例作為將兩個(gè)旋轉(zhuǎn)元件進(jìn)行聯(lián)接的"撓性聯(lián) 軸器"是有用的。根據(jù)本發(fā)明的聯(lián)軸器例如可以用于聯(lián)接角位移的軸、或用作萬(wàn)向節(jié)、等速 萬(wàn)向節(jié)、用于將驅(qū)動(dòng)軸聯(lián)接至從動(dòng)軸的聯(lián)軸器、以及為用于將轉(zhuǎn)向輪轂連接至比如懸架系 統(tǒng)的懸臂之類(lèi)的固定結(jié)構(gòu)元件。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 以下參照附圖描述本發(fā)明的若干示例，在附圖中：
[0015] 圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的聯(lián)軸器的運(yùn)行的參考坐標(biāo)系；
[0016] 圖2A至2C示出根據(jù)本發(fā)明的聯(lián)軸器的示例，圖2A為聯(lián)軸器的元件未對(duì)準(zhǔn)的軸視 圖，圖2B是沿圖2A的軸線A3的橫截面圖，圖2C是沿圖2A的軸線A2的橫截面圖；
[0017]圖3A和圖3B示出包括根據(jù)圖2的聯(lián)軸器的示例的輪鼓中心轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，圖3A是等軸 測(cè)圖，圖3B是橫截面圖；
[0018] 圖4A至圖4F示出根據(jù)本發(fā)明的聯(lián)軸器的另一示例，圖4A是沿圖1的軸線A1的軸視 圖，圖4B是沿圖4A的平面A-A的橫截面圖，圖4C是沿圖4A的平面B-B的橫截面圖，圖4D示出聯(lián) 軸器的元件未對(duì)準(zhǔn)的軸視圖，圖4E是圖4A的聯(lián)軸器的軸向橫截面圖，圖4F是沿圖4D的平面 A-A的橫截面圖；
[0019] 圖5A和5B是連接在一起的圖4的一對(duì)聯(lián)軸器的橫截面圖；
[0020] 圖6A至圖6F示出根據(jù)本發(fā)明的聯(lián)軸器的另一示例，圖6A是沿圖1的軸線A1的軸視 圖，圖6B是沿圖6A的平面A-A的橫截面圖，圖6C是沿圖6A的平面B-B的橫截面圖，圖6D是側(cè)視 圖；圖6E是沿圖6D的平面C-C的橫截面圖；圖6F是沿圖6D的平面D-D的聯(lián)軸器的橫截面圖；
[0021] 圖7A、7B和7C示出根據(jù)本發(fā)明的聯(lián)軸器的一個(gè)代表性構(gòu)件上的軸承，圖7A是聯(lián)軸 器的等軸測(cè)圖，圖7B是軸向橫截面圖，圖7C是分解圖；
[0022] 圖8示出用于限制根據(jù)本發(fā)明的聯(lián)軸器的元件的相對(duì)旋轉(zhuǎn)的器件；
[0023] 圖9是可以適于根據(jù)本發(fā)明的聯(lián)軸器的改型的橫截面圖；
[0024] 圖10是在軸承內(nèi)的根據(jù)本發(fā)明的代表性聯(lián)軸器的橫截面圖；以及
[0025] 圖11A和11B示出組裝之前示例中描述的聯(lián)軸器的方式。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 參照如圖1中示出的參考坐標(biāo)系描述附圖中的本發(fā)明的示例。
[0027] 參考坐標(biāo)系具有限定出軸向方向的第一軸線A1。第二軸線A2垂直于第一軸線A1。 在第一軸線和第二軸線的相交處是聯(lián)軸器的同心構(gòu)件的同心球形表面的中心點(diǎn)C。第一軸 線和第二軸線以及中心點(diǎn)位于第一平面P1中，第一軸線和中心點(diǎn)位于與第一平面垂直的第 二平面P2中。穿過(guò)中心點(diǎn)C的第三平面P3垂直于其他平面。第三軸線A3限定為垂直于軸線A1 和A2,且位于第三平面中并穿過(guò)中心點(diǎn)C。
[0028] 第一軸線A1是扭矩軸線，例如，在第一軸線A1上，驅(qū)動(dòng)軸或從動(dòng)軸連接至聯(lián)軸器， 第二軸線A2和第三軸線A3是聯(lián)軸器的相對(duì)旋轉(zhuǎn)的軸線。
[0029] 在其他示例中，聯(lián)軸器具有以中心點(diǎn)C為中心的一些構(gòu)件以及以另一中心點(diǎn)C2為 中心的另一些構(gòu)件，當(dāng)構(gòu)件對(duì)準(zhǔn)時(shí)，所述另一中心點(diǎn)C2沿著第一軸線A1從C偏移。從C的偏移 量C2可以是少量的例如是零點(diǎn)幾毫米。分別平行于軸線A2和A3的另外兩軸線A21和A31分別 穿過(guò)中心點(diǎn)C2。
[0030] 在圖2中，聯(lián)軸器包括圍繞第一軸線A1的內(nèi)部環(huán)形構(gòu)件201。內(nèi)部構(gòu)件201包括圍繞 中心點(diǎn)C的球形部段并且具有外部球形表面S1，外部球形表面S1是以第一軸線的中心點(diǎn)C為 中心的凸面球形。內(nèi)部構(gòu)件201具有中心圓筒形孔40，在該示例中，中心圓筒形孔40具有用 于接合對(duì)應(yīng)的花鍵軸的花鍵42。
[0031] 外部環(huán)形構(gòu)件202具有內(nèi)部球形表面S21，內(nèi)部球形表面S21是與內(nèi)部構(gòu)件201的外 表面S1互補(bǔ)的凸面球形。凹面球形表面S21以與內(nèi)部環(huán)的球形表面相同的軸線上的中心點(diǎn)C 為中心。在該示例中，外部環(huán)的內(nèi)部球形表面S21和內(nèi)部構(gòu)件201的外部球形表面S1為接觸 的滑動(dòng)軸承表面。
[0032]內(nèi)部環(huán)形構(gòu)件201、202通過(guò)軸裝置聯(lián)接，軸裝置包括直徑上對(duì)置的一對(duì)軸XI和 XII，該對(duì)軸XI和XII位于穿過(guò)中心點(diǎn)C的公共軸線上，在該情況下在軸線A3上。該對(duì)軸限制 內(nèi)部環(huán)和外部環(huán)繞軸線A3相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)。
[0033] 軸XI和XII中的每一者包括半軸XS，半軸XS固定在外部環(huán)形構(gòu)件202的孔B2中并延 伸到內(nèi)部構(gòu)件201的孔B1中，半軸XS在孔B1中能夠旋轉(zhuǎn)。半軸布置成使得其在內(nèi)部環(huán)與外部 環(huán)之間不傳遞徑向載荷。這通過(guò)在軸的端部與徑向鄰接的球面表面之間設(shè)置徑向間隙并且 通過(guò)允許半軸XS與內(nèi)部構(gòu)件201之間在孔B1中移動(dòng)的一些徑向自由度而實(shí)現(xiàn):這些結(jié)構(gòu)將 半軸與徑向載荷和軸向載荷隔離。
[0034]半軸可以通過(guò)過(guò)盈配合固定在外部環(huán)形構(gòu)件202中或者另外例如通過(guò)冷焊被固 定。
[0035]軸可以呈現(xiàn)其他形式。半軸XS可以使頭部在外部構(gòu)件202的外表面的凹部中以不 突出到外表面的上方并且通過(guò)在外部構(gòu)件的孔B2中的螺紋接合而固定在外部構(gòu)件202中。 [0036]軸將內(nèi)部構(gòu)件201軸向保持在外部構(gòu)件202中。另外，內(nèi)部構(gòu)件和外部構(gòu)件的球形 表面相互作用以將內(nèi)部構(gòu)件軸向保持在外部構(gòu)件中。
[0037] 鄰接的凸面球形表面和凹面球形表面的中心點(diǎn)C位于內(nèi)部構(gòu)件201的軸向相向面 F1與F3之間以及外部構(gòu)件202的面F2與F4之間。因此，內(nèi)部凸面球形表面中途在軸向相向面 F1與F3之間的周緣的半徑大于外部構(gòu)件202的凹面表面在軸向相向面F2與F4處的周緣的半 徑。因此，內(nèi)部構(gòu)件201在內(nèi)部環(huán)形構(gòu)件201繞第二軸線和/或繞第一軸線旋轉(zhuǎn)的運(yùn)行范圍上 軸向保持在外部環(huán)形外部構(gòu)件202中。
[0038] 在圖2的示例中，內(nèi)部構(gòu)件201在其用以接合半軸的中心圓筒形孔中具有花鍵。可 以在最外部構(gòu)件(在該情況中為外部環(huán)形構(gòu)件202)的外部周緣上附加地或替代性地設(shè)置用 于接合另一半軸的花鍵(未示出）?？梢栽试S聯(lián)軸器相對(duì)于半軸滑動(dòng)，從而提供軸向自由度。
[0039] 第一環(huán)形構(gòu)件和第二環(huán)形構(gòu)件各自是以第一軸線A1和第二軸線A2的相交處的中 心點(diǎn)C為中心的球體的一段。
[0040] 在圖2,如示出的，存在分擔(dān)聯(lián)軸器上的載荷的兩個(gè)直徑上對(duì)置的軸XI和XII。在聯(lián) 軸器設(shè)計(jì)成在輕載荷下運(yùn)行的情況下可以忽略一個(gè)。
[0041] 圖2的示例具有如圖3示出的比如中心輪鼓轉(zhuǎn)向的靜態(tài)應(yīng)用。
[0042]在圖3中，車(chē)輪的轉(zhuǎn)向輪鼓62通過(guò)支撐構(gòu)件64支撐，支撐構(gòu)件64在該示例中是懸 臂。如參照?qǐng)D2描述的聯(lián)軸器E1將懸臂64聯(lián)接至轉(zhuǎn)向輪鼓62。臂64例如通過(guò)花鍵接合在聯(lián)軸 器E1的內(nèi)部環(huán)201的中心孔40中。軸XI、X11(僅XI示出）允許外部環(huán)形構(gòu)件202繞一個(gè)軸線 (轉(zhuǎn)向軸線）相對(duì)于內(nèi)部環(huán)形構(gòu)件201和臂64旋轉(zhuǎn)。外部環(huán)形構(gòu)件202支撐62車(chē)輪62，車(chē)輪62 能夠在軸承63上旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)向臂60固定至外部環(huán)形構(gòu)件202以使其相對(duì)于內(nèi)部環(huán)和臂64旋轉(zhuǎn)。 [0043]在該示例中，軸X1、X11提供支撐以允許相對(duì)旋轉(zhuǎn)，但不驅(qū)動(dòng)輪鼓62。
[0044]在圖4中示出聯(lián)軸器的另一示例，該聯(lián)軸器包括以第一軸線為中心的內(nèi)部環(huán)形構(gòu) 件401，內(nèi)部環(huán)形構(gòu)件401具有以軸線A1的點(diǎn)C為中心的凸面球形的外部周緣表面S1。內(nèi)部環(huán) 形構(gòu)件401具有中心圓筒形孔40,中心圓筒形孔40具有用于接合對(duì)應(yīng)的花鍵半軸的花鍵。 [0045]中間環(huán)形構(gòu)件402具有內(nèi)部球形表面S21，內(nèi)部球形表面S21是與內(nèi)部構(gòu)件402的外 表面S1互補(bǔ)的凹面球形。在該示例中，第二構(gòu)件的內(nèi)部球形表面S21和內(nèi)部構(gòu)件401的外部 球形表面S1為接觸的滑動(dòng)軸承表面。
[0046]第一對(duì)的直徑上對(duì)置的軸XI、X11徑向于第一軸線A1沿第三軸線A3延伸以將內(nèi)部 構(gòu)件401聯(lián)接至中間構(gòu)件402。第一軸和第二軸限制內(nèi)部構(gòu)件和中間構(gòu)件繞第三軸線A3相對(duì) 于彼此旋轉(zhuǎn)。中間構(gòu)件402具有凸面球形的外周緣S22。外部環(huán)形構(gòu)件403具有內(nèi)部球形表面 S31，內(nèi)部球形表面S31是與中間構(gòu)件402的外表面S22互補(bǔ)的凹面球形。在該示例中，外部構(gòu) 件403的內(nèi)部球形表面S31和中間構(gòu)件402的外部球形表面S22為接觸的滑動(dòng)軸承表面。 [0047]第二對(duì)的直徑上對(duì)置的軸X2、X21徑向于第一軸線A1沿垂直于第三軸線A3的第二 軸線A2延伸已將中間構(gòu)件402聯(lián)接至外部構(gòu)件403。軸X2和X21限制中間構(gòu)件402和外部構(gòu)件 403繞第二旋轉(zhuǎn)軸線A2相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)(參見(jiàn)圖1)，第二旋轉(zhuǎn)軸線A2穿過(guò)中心點(diǎn)C并且垂直 于第一軸線A1以及垂直于第三軸線A3。第二對(duì)的軸允許包括中間構(gòu)件和外部構(gòu)件402和403 的一對(duì)構(gòu)件獨(dú)立于包括內(nèi)部構(gòu)件和中間構(gòu)件401和402的一對(duì)構(gòu)件的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。
[0048]以與參照?qǐng)D2描述的類(lèi)似的方式，球形表面S1、S21、S22和S31承受沿軸線A1的徑向 和沿軸線A1方向作用的載荷。軸在內(nèi)部構(gòu)件401、中間構(gòu)件402和外部構(gòu)件403之間傳遞扭 矩。
[0049]內(nèi)部構(gòu)件401保持在中間構(gòu)件402中，并且中間構(gòu)件402以與內(nèi)部構(gòu)件201在圖2保 持在外部構(gòu)件202中的相同的方式保持在外部構(gòu)件403中。
[0050] 第一半軸或其他結(jié)構(gòu)元件可以接合在第一環(huán)形構(gòu)件401的中心孔中，第二半軸或 其他結(jié)構(gòu)元件可以與外部構(gòu)件403接合。為此，外部構(gòu)件403可以固定至凸緣或與凸緣成為 一體(未示出），或者，外部構(gòu)件403可以包括例如用于聯(lián)接至結(jié)構(gòu)元件的其他器件，例如外 部花鍵。
[0051] 圖4的聯(lián)軸器的一個(gè)用途是作為萬(wàn)向節(jié)。聯(lián)軸器通過(guò)中間構(gòu)件402和外部構(gòu)件403 分別地繞第三軸線A3和第二軸線A3的相對(duì)旋轉(zhuǎn)允許半軸的角位移。
[0052]內(nèi)部構(gòu)件401和中間構(gòu)件402包括繞中心點(diǎn)C的球形部段。
[0053]在圖5A和圖5B示出一種聯(lián)軸器裝置，其包括兩個(gè)圖4中示出的種類(lèi)的聯(lián)軸器。
[0054]在圖5A，聯(lián)軸器裝置包括兩個(gè)圖4通的過(guò)聯(lián)軸器裝置件66連接在一起的聯(lián)軸器E2。 該結(jié)構(gòu)件剛性地連接兩個(gè)聯(lián)軸器。連接器結(jié)構(gòu)件6是聯(lián)接外部構(gòu)件403的管道。在另一示例 中，取代管道，一個(gè)聯(lián)軸器的外部構(gòu)件403通過(guò)連接器結(jié)構(gòu)件67連接至另一聯(lián)軸器的第一構(gòu) 件401，如例如在圖5B中示出。
[0055]圖5A的聯(lián)軸器裝置是近似于雙聯(lián)式萬(wàn)向節(jié)，如果單獨(dú)的聯(lián)軸器E2中的一個(gè)的一對(duì) 軸不垂直于相對(duì)應(yīng)的另一對(duì)軸。
[0056]在取代圖4的聯(lián)軸器E2的使用的情況下使用圖2的聯(lián)軸器，在兩個(gè)聯(lián)軸器的軸是相 同取向的情況下，聯(lián)軸器裝置是手搖曲柄。在其他示例中，一個(gè)聯(lián)軸器的軸垂直于另一者的 投影。
[0057]聯(lián)軸器中的一個(gè)可以在管道66中軸向地自由移動(dòng)。
[0058]圖6的聯(lián)軸器包括內(nèi)部環(huán)形構(gòu)件601、第一中間環(huán)形構(gòu)件、第二中間環(huán)形構(gòu)件、第三 中間環(huán)形構(gòu)件602、606、604和外部環(huán)形構(gòu)件605。
[0059]已發(fā)現(xiàn)的是，當(dāng)構(gòu)件對(duì)準(zhǔn)時(shí)，第三中間構(gòu)件604和外部構(gòu)件605必須沿軸線A1相對(duì) 于內(nèi)構(gòu)件和第一中間構(gòu)件601和602偏移（參照?qǐng)D6D)。偏移可以是少量的。這可以通過(guò)將第 二中間構(gòu)件603的外部球形表面S32從第二中間構(gòu)件603的內(nèi)部球形表面S31軸向偏移來(lái)實(shí) 現(xiàn)。因此使用圖1的參考坐標(biāo)系，內(nèi)部構(gòu)件和第一中間構(gòu)件601和602的以中心點(diǎn)C為中心，第 二中間構(gòu)件和第三中間構(gòu)件603和604的以點(diǎn)C2為中心。
[0060] 第一環(huán)形構(gòu)件601具有外部球形表面S1，外部球形表面S1是以第一軸線A1的中心 點(diǎn)C為中心的凸面球形。第一環(huán)形構(gòu)件601具有中心圓筒形孔40,在該示例中，中心圓筒形孔 40具有用于接合對(duì)應(yīng)的花鍵半軸的花鍵42。
[0061 ] 第一中間環(huán)形構(gòu)件602具有內(nèi)部球形表面S21，內(nèi)部球形表面S21是與內(nèi)部構(gòu)件602 的外表面S1互補(bǔ)的凹面球形。表面S1和S21是接觸的滑動(dòng)軸承表面。
[0062]第一對(duì)的直徑上對(duì)置的軸XI、X11徑向于第一軸線A1沿第三軸線A3延伸以聯(lián)接內(nèi) 部構(gòu)件601和第一中間構(gòu)件602。第一對(duì)的軸限制包括內(nèi)部構(gòu)件和第一中間構(gòu)件601和602的 一對(duì)構(gòu)件繞穿過(guò)并垂直于第一軸線A1的第三旋轉(zhuǎn)軸線A3相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)。
[0063]第一中間構(gòu)件602具有凸面球形的外周緣S22。第二中間環(huán)形構(gòu)件603具有內(nèi)部球 形表面S31，內(nèi)部球形表面S31是與第一中間構(gòu)件602的外表面S22互補(bǔ)的凹面球形。在該示 例中，第二中間構(gòu)件603的內(nèi)部球形表面S31和第一中間構(gòu)件602的外部球形表面S22為接觸 的滑動(dòng)軸承表面。
[0064]第二對(duì)的直徑上對(duì)置的軸X2、X21徑向于第一軸線A1沿第二軸線A2延伸，從而聯(lián)接 包括第一中間構(gòu)件和第二中間構(gòu)件602和603的一對(duì)構(gòu)件。第二對(duì)的軸限制第一中間構(gòu)件 602和第二中間構(gòu)件603繞第二旋轉(zhuǎn)軸線A2相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)，第二旋轉(zhuǎn)軸線A2穿過(guò)中心點(diǎn)C 并且垂直于第一軸線以及垂直于第三軸線A3。第二對(duì)的軸允許構(gòu)件602和603-對(duì)構(gòu)件獨(dú)立 于構(gòu)件601和602-對(duì)構(gòu)件的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。
[0065]第二中間構(gòu)件603具有凸面球形的外周緣S32。第三中間環(huán)形構(gòu)件604具有內(nèi)部球 形表面S41，內(nèi)部球形表面S41是與第一中間構(gòu)件602的外表面S32互補(bǔ)的凹面球形。在該示 例中，第三中間構(gòu)件604的內(nèi)部球形表面S41和第二中間構(gòu)件603的外部球形表面S32為接觸 的滑動(dòng)軸承表面。
[0066]第三對(duì)的直徑上對(duì)置的軸X3、X31徑向于第一軸線A1沿第二軸線A2延伸，從而聯(lián)接 包括第二中間構(gòu)件和第三中間構(gòu)件603和604的一對(duì)構(gòu)件。第二對(duì)的軸限制構(gòu)件603和604繞 穿過(guò)中心點(diǎn)C2并平行于A2的旋轉(zhuǎn)軸線A21相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)。因此，第二對(duì)的軸限制一對(duì)構(gòu)件 603和604繞軸線A21相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)。第三對(duì)的軸允許第二中間構(gòu)件和第三中間構(gòu)件獨(dú)立 于第一中間構(gòu)件和第二中間構(gòu)件的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。
[0067] 第三中間構(gòu)件604具有凸面球形的外周緣S42。
[0068] 外部環(huán)形構(gòu)件605具有內(nèi)部球形表面S51，內(nèi)部球形表面S51是與第三中間構(gòu)件604 的外表面S42互補(bǔ)的凹面球形。在該示例中，外部構(gòu)件605的內(nèi)部球形表面S51和第三中間構(gòu) 件604的外部球形表面S42為接觸的滑動(dòng)軸承表面。
[0069] 第四對(duì)的直徑上對(duì)置的軸X4、X41沿平行于軸線A3但不穿過(guò)中心點(diǎn)C2的旋轉(zhuǎn)軸線 A31延伸。第四對(duì)的軸限制構(gòu)件604和605繞垂直于軸線A21的A31相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)。因此，第 四對(duì)的軸限制構(gòu)件604和605繞軸線A31相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)。第四對(duì)的軸允許一對(duì)構(gòu)件604和 605獨(dú)立于一對(duì)構(gòu)件603和604的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。
[0070] 構(gòu)件以與以上參照?qǐng)D2描述的相同的方式保持在聯(lián)軸器中。
[0071] 軸Π 至X41與圖2的軸Π 和Π 1相同。
[0072]在圖6A至6F中，內(nèi)部構(gòu)件和第一中間構(gòu)件601和602包括關(guān)于中心點(diǎn)C的球形部段， 第二中間構(gòu)件和第三中間構(gòu)件603和604也包括但關(guān)于點(diǎn)C2的球形部段。然而，第二中間部 段603的中心孔口是關(guān)于中心點(diǎn)C的球形部段，第一中間部段602接納在該孔口中。
[0073] 圖6的聯(lián)軸器的一個(gè)示例用途是作為雙聯(lián)式萬(wàn)向節(jié)。
[0074] 在圖2至圖6的示例中，球形表面全部是接觸的滑動(dòng)軸承表面。可以在鄰接的球形 表面之間設(shè)置滾動(dòng)軸承。在圖7,可以在聯(lián)軸器的構(gòu)件的表面處設(shè)置保持在一個(gè)或多個(gè)籠 101中的滾珠軸承100。在圖7的示例中，滾珠保持在軸X之間的兩個(gè)滾珠架中，滾珠架是半球 形件，軸X可以是內(nèi)部構(gòu)件701和外部構(gòu)件702的軸XI和XII。因此，球形表面具有用于承受徑 向載荷和軸向載荷的滾動(dòng)元件。徑向載荷路徑獨(dú)立于被施加的扭矩載荷。該方法比在凹槽 中使用滾珠以承受扭矩載荷和徑向載荷更有效。如圖7示出的是兩構(gòu)件式聯(lián)軸器，然而，圖7 的原理可以延伸為如圖4或圖6中示出的具有一個(gè)或多個(gè)中間構(gòu)件的軸承。
[0075] 作為替代性實(shí)施方式或附加地，滾動(dòng)軸承102還可以安裝在軸上以減小摩擦。
[0076]內(nèi)部構(gòu)件701包括關(guān)于中心點(diǎn)C的球形部段。在圖7,軸XI和XII使頭部Η嵌入到外部 構(gòu)件702中并螺紋接合外部構(gòu)件702的孔中的螺紋。
[0077] 該示例中的鄰接構(gòu)件的球形表面合作以承受徑向和軸向載荷。為了確保聯(lián)軸器可 以承受希望的軸向載荷和徑向載荷，球形表面需要充分地重疊。因此，在本發(fā)明的實(shí)施例 中，可以設(shè)置限制鄰接構(gòu)件的相對(duì)旋轉(zhuǎn)的器件。這種限制器件還輔助每個(gè)內(nèi)部環(huán)保持在其 關(guān)聯(lián)的外部環(huán)中。這種限制器件的示例包括聯(lián)軸器內(nèi)的止動(dòng)件。如例如在圖8示出的，在一 個(gè)示例中，固定銷(xiāo)Ν從外部構(gòu)件2突出到內(nèi)部構(gòu)件1的狹縫L中。要領(lǐng)會(huì)的是，可以使用限制相 對(duì)旋轉(zhuǎn)的任何其他適合器件。在一些示例中，聯(lián)軸器通過(guò)限制相對(duì)旋轉(zhuǎn)的支撐結(jié)構(gòu)部支撐。 在其他示例中，通過(guò)聯(lián)軸器被連接的結(jié)構(gòu)元件限制相對(duì)旋轉(zhuǎn)。
[0078] 如圖9中示出的，為了增加相對(duì)旋轉(zhuǎn)的運(yùn)行范圍，鄰接構(gòu)件1和2或2和3中的外部構(gòu) 件2或3可以在軸向方向上大于內(nèi)部的一個(gè)構(gòu)件1或2。圖9示出如圖4中的三個(gè)環(huán)形構(gòu)件1、2 和3。圖9的原理可以應(yīng)用于本發(fā)明的示例的各對(duì)環(huán)形構(gòu)件中的任一個(gè)。
[0079] 參照?qǐng)D10,圖2、4和6的示例的任一個(gè)可以固定在軸承110內(nèi)，軸承110可以固定至 例如隔板、地板或壁之類(lèi)的固定結(jié)構(gòu)件112。這允許聯(lián)軸器聯(lián)接至任何兩個(gè)結(jié)構(gòu)元件，在固 定結(jié)構(gòu)件112的每一側(cè)一個(gè)，聯(lián)軸器必須聯(lián)接為使得具有至少兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度。例如，固定 結(jié)構(gòu)可以是車(chē)輛的隔板，并且聯(lián)軸器聯(lián)接車(chē)輛的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的部段。
[0080] 軸承110允許圖10的聯(lián)軸器Ε在固定結(jié)構(gòu)件112內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
[0081] 圖11Α和11Β示出聯(lián)軸器的裝置。聯(lián)軸器包括一對(duì)環(huán)形構(gòu)件1和2、外部構(gòu)件2在內(nèi)部 構(gòu)件1的外部。構(gòu)件2具有兩個(gè)直徑上對(duì)置的裝入槽L1和L2。裝入槽延伸橫跨外部構(gòu)件2的寬 度的一半(裝入槽也可以在圖7C中看到）。狹縫的尺寸為使得狹縫的直徑對(duì)置地面6通過(guò)內(nèi) 部構(gòu)件1的外表面S1的直徑間隔開(kāi)(包括在設(shè)置了如圖7的保持架101)。每個(gè)狹縫的寬度等 于或稍微大于內(nèi)部構(gòu)件的寬度。內(nèi)部構(gòu)件1在向一旁引入到如圖11A示出的狹縫中并隨后旋 轉(zhuǎn)到與外部構(gòu)件2相同的平面中。一對(duì)構(gòu)件1和2的軸孔在組裝過(guò)程的適當(dāng)階段處對(duì)準(zhǔn)。
[0082] 該選項(xiàng)使每個(gè)構(gòu)件能夠由實(shí)體材料件加工而成并使由將半體進(jìn)行聯(lián)結(jié)造成的失 敗風(fēng)險(xiǎn)最小化。所描述的方法使本說(shuō)明書(shū)中描述的全部支承表面能夠?yàn)檫B續(xù)的，即，避免在 將由螺栓連接或焊接在一起的兩個(gè)半體組裝而成的構(gòu)件進(jìn)行聯(lián)結(jié)的聯(lián)結(jié)處的任何接頭（因 而弱化區(qū)域）。
[0083] 在圖11，一對(duì)構(gòu)件1和2分別是圖2中的201和202、圖4中的401和402、402和403、圖6 中的601和602、602和603、603和604、604和605、圖7中的701和702的各對(duì)構(gòu)件的代表例。
[0084] 在以上的示例中，對(duì)于滑動(dòng)軸承表面，配合的凸面球形表面和凹面球形表面應(yīng)準(zhǔn) 確地匹配。這要求聯(lián)軸器的適當(dāng)精確制造。
[0085] 可以在球形支承表面之間注射襯里材料。凸面球形表面可以精確地加工。凹面球 形表面可以粗糙地加工以形成粗糙表面，粗糙表面也可以是近似于被稱(chēng)為教堂形的彎曲表 面的分片線性，可以是注射在精確加工的凸面表面與粗糙凹面表面之間的襯里材料以形成 準(zhǔn)確匹配的凹面球形表面。凸面球形表面在襯里注射至聯(lián)軸器之前涂覆脫模劑。
[0086]襯里材料可以是塑料。一些塑料的組分不是公開(kāi)已知的，這是由于供應(yīng)商通常商 業(yè)性地對(duì)其組分敏感。然而，聚甲醛樹(shù)脂（Deh-in ) 1;是可以使用的一個(gè)已知產(chǎn)品或者可以 使用聚四氟乙稀(Polytetrafluoroethylene/PTFE)基材料。
[0087] 在對(duì)以上示出那些的替代性實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)元件比如半軸固定至聯(lián)軸器的內(nèi)部構(gòu) 件或與聯(lián)軸器的內(nèi)部構(gòu)件成為一體。在替代性實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)元件比如半軸固定至聯(lián)軸器 的外部構(gòu)件或與聯(lián)軸器的外部構(gòu)件成為一體。結(jié)構(gòu)元件可以固定至聯(lián)軸器的內(nèi)部構(gòu)件和外 部構(gòu)件或者與聯(lián)軸器的內(nèi)部構(gòu)件和外部構(gòu)件成為一體。
[0088] 以上描述的示例可以在聯(lián)軸器的內(nèi)部環(huán)中和/或最外部周緣表面上具有花鍵以用 于將聯(lián)軸器連接至待聯(lián)接的結(jié)構(gòu)元件。
[0089] 替代性地，可以使用將聯(lián)軸器連接至結(jié)構(gòu)元件的任何其他適合器件。例如，外周緣 可以具有用于將其連接至對(duì)應(yīng)的螺紋結(jié)構(gòu)元件的螺紋。同樣地，內(nèi)部構(gòu)件可以具有中心孔， 該中心孔設(shè)置有螺紋或采用鍵以接合半軸。內(nèi)部構(gòu)件可以與半軸成為一體，軸設(shè)置有用于 連接至另一結(jié)構(gòu)元件的螺紋。聯(lián)軸器的外部構(gòu)件可以通過(guò)任何適合的器件連接至結(jié)構(gòu)元 件。
[0090] 如以上描述的聯(lián)軸器可以由任何適合的材料制成。具有滑動(dòng)軸承表面的示例可以 是例如高性能鋼、黃銅、青銅、鋁、鈦等的金屬，或者是例如尼龍、玻璃填充尼龍、乙縮醛、丙 稀臆 _丁二稀_苯乙?。ˋcrylonitrile Butadiene StyreneAcrylonitrile Butadiene Styrene/ABS)、聚甲醛樹(shù)脂（Delrill ) Kl的塑料。
[0091] 應(yīng)指出的是，圖4的聯(lián)軸器的內(nèi)部環(huán)形構(gòu)件和外部環(huán)形構(gòu)件401和403可以連接至 相應(yīng)的半軸或其他結(jié)構(gòu)構(gòu)件，因此，中間構(gòu)件402僅是相對(duì)于其他兩者移動(dòng)的部分;這可能 導(dǎo)致設(shè)計(jì)者選擇黃銅或青銅用于移動(dòng)的中間環(huán)以及選擇鋼用于內(nèi)部環(huán)和外部環(huán)。相同原理 可以應(yīng)用于聯(lián)軸器的其他示例。
[0092] 金屬環(huán)形構(gòu)件環(huán)可以通過(guò)常規(guī)潤(rùn)滑劑例如潤(rùn)滑脂來(lái)潤(rùn)滑。替代性地，固體潤(rùn)滑劑 表面可以設(shè)置為如以上討論的比如塑料襯里。材料和潤(rùn)滑劑的選擇取決于聯(lián)軸器的預(yù)期用 途。
[0093] 在所有示例中，內(nèi)部構(gòu)件包括具有用以接納半軸的中心孔口的環(huán)形球形構(gòu)件。然 而，內(nèi)部構(gòu)件可以不具有中心孔口但是例如螺栓連接至半軸上的凸緣。
[0094] 在示出的示例中，為了最大的緊密度，一對(duì)構(gòu)件的包括球形部段的每個(gè)構(gòu)件具有 部段對(duì)準(zhǔn)時(shí)處于公共平面的平行側(cè)。具體地：
[0095] ?在圖2的布置中，一對(duì)構(gòu)件的包括球形部段的每個(gè)構(gòu)件具有對(duì)準(zhǔn)時(shí)處于公共平 面的平行側(cè)。
[0096] ?在圖4的布置中，每個(gè)構(gòu)件包括具有對(duì)準(zhǔn)時(shí)處于公共平面的平行側(cè)的球形部段。
[0097] ?在圖6的布置中，第一對(duì)的構(gòu)件(601，602)各自包括具有對(duì)準(zhǔn)時(shí)處于公共平面的 平行側(cè)的球形部段，第三對(duì)的構(gòu)件(603，604)和第四對(duì)的構(gòu)件(604，605)各自包括具有對(duì)準(zhǔn) 時(shí)處于公共平面的平行側(cè)的球形部段。盡管如此，這并不適于第二對(duì)的構(gòu)件(602,603)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種聯(lián)軸器，包括內(nèi)部構(gòu)件和外部環(huán)形構(gòu)件，所述聯(lián)軸器包括一對(duì)或多對(duì)構(gòu)件，所述 一對(duì)或多對(duì)構(gòu)件可以包括或可以不包括內(nèi)部構(gòu)件和外部構(gòu)件中的一個(gè)或兩個(gè)，每對(duì)構(gòu)件為 具有公共軸線(Al)并具有位于所述軸線上的公共第一中心（C)的第一構(gòu)件和第二環(huán)形構(gòu) 件;所述第一構(gòu)件具有外部凸面球形周緣(SI);所述第二環(huán)形構(gòu)件具有內(nèi)部球形凹面周緣 (S21)，所述第一環(huán)形構(gòu)件的外部凸面周緣接納在所述內(nèi)部球形凹面周緣(S21)中；所述外 部凸面周緣和所述內(nèi)部凹面周緣關(guān)于所述第一中心（C)同心并且彼此互補(bǔ)，并且彼此相互 作用以在兩者之間傳遞沿所述扭矩軸線(Al)作用的軸向載荷;徑向于所述公共第一中心布 置有一個(gè)或直徑上對(duì)置的一對(duì)軸(X)以從所述構(gòu)件中的一個(gè)構(gòu)件向另一構(gòu)件傳遞扭矩載 荷;所述第一構(gòu)件和所述第二構(gòu)件被所述軸限制成能夠繞所述軸相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)軸器，其中，除了所述外部構(gòu)件以外的構(gòu)件包括具有公共中 心(C、C2)的球形部段。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聯(lián)軸器，其中，所述凸面球形表面和所述凹面球形表面 (S1、S21)是接觸的，所述凸面球形表面和所述凹面球形表面(S1、S21)承受所述聯(lián)軸器的徑 向載荷和沿所述扭矩軸線(Al)作用的載荷。4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的聯(lián)軸器，進(jìn)一步包括所述凸面球形表面與所述凹 面球形表面之間和/或圍繞所述軸(X)的滾動(dòng)元件軸承(100、102)。5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的聯(lián)軸器，其中，一對(duì)構(gòu)件中的第二環(huán)形構(gòu)件(202、 402、403、602、603、604、605)將一對(duì)構(gòu)件中的第一構(gòu)件（201、401、402、601、602、603、604)保 持在所述聯(lián)軸器內(nèi)。6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的聯(lián)軸器，其中，一對(duì)構(gòu)件中的第二環(huán)形構(gòu)件具有 一對(duì)直徑上對(duì)置的裝入槽(L1、L2)，該對(duì)構(gòu)件中的第一構(gòu)件可以通過(guò)所述一對(duì)直徑上對(duì)置 的裝入槽(LI、L2)插入以保持在所述聯(lián)軸器內(nèi)。7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的聯(lián)軸器，包括最內(nèi)部構(gòu)件(401)、中間構(gòu)件(402) 和最外部構(gòu)件(403)，所述最內(nèi)部構(gòu)件(401)和所述中間構(gòu)件(402)包括第一對(duì)構(gòu)件，并且所 述中間構(gòu)件(402)和所述最外部構(gòu)件(403)包括第二對(duì)構(gòu)件，并且其中，聯(lián)接所述第二對(duì)構(gòu) 件(402、403)的軸(X1、X21)垂直于聯(lián)接所述第一對(duì)構(gòu)件(401、402)的軸〇1、乂11)，所述第二 對(duì)構(gòu)件能夠獨(dú)立于所述第一對(duì)構(gòu)件相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)。8. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的聯(lián)軸器，具有第一中間構(gòu)件(602)、第二中間構(gòu)件 (603)、第三中間構(gòu)件(604)，所述內(nèi)部構(gòu)件(601)和所述第一中間構(gòu)件(602)形成一對(duì)構(gòu)件， 所述第一中間構(gòu)件（602)和所述第二中間構(gòu)件（603)為第二對(duì)構(gòu)件，所述第二中間構(gòu)件 (603)和所述第三中間構(gòu)件(604)為第三對(duì)構(gòu)件，并且所述第三中間構(gòu)件(604)和所述最外 部構(gòu)件(605)為第四對(duì)構(gòu)件。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的聯(lián)軸器，其中，對(duì)于所述第三對(duì)構(gòu)件而言，含有其軸(X3、M31) 的平面垂直于含有所述第一對(duì)構(gòu)件的軸(X1、X11)的平面并且與含有所述第二對(duì)構(gòu)件的軸 (X2、X21)的平面重合。10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的聯(lián)軸器，其中，所述第二中間構(gòu)件(603)的凸面外表面具 有外周緣(S32)，所述外周緣(S32)關(guān)于公共第二中心(C2)是凸面球形，當(dāng)所述構(gòu)件對(duì)準(zhǔn)時(shí)， 所述公共第二中心(C2)沿所述公共軸線(Al)的方向從所述公共第一中心(C)偏移。11. 根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)所述的聯(lián)軸器，其中，所述第三中間構(gòu)件(603)具有其 以所述公共第二中心為中心的外部凸面周緣(S32)以及其以所述第一公共中心(C)為中心 的內(nèi)部凹面周緣。12. 根據(jù)權(quán)利要求8至11中任一項(xiàng)所述的聯(lián)軸器，其中，連接所述第四對(duì)構(gòu)件的軸(X4、 X41)平行于連接所述第三對(duì)構(gòu)件的軸(X3、X31)，并且其中，所述第四對(duì)構(gòu)件(604、605)能夠 在獨(dú)立于所述第一對(duì)構(gòu)件、所述第二對(duì)構(gòu)件和所述第三對(duì)構(gòu)件的方向上繞所述第二公共中 心相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)。13. -種聯(lián)軸器裝置，所述聯(lián)軸器裝置包括兩個(gè)根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的聯(lián) 軸器，這兩個(gè)聯(lián)軸器通過(guò)連接結(jié)構(gòu)件(66、67)連接，所述連接結(jié)構(gòu)件聯(lián)接每個(gè)聯(lián)軸器的最外 部構(gòu)件，或者將一個(gè)聯(lián)軸器的最外部構(gòu)件連接至另一個(gè)聯(lián)軸器的最內(nèi)部構(gòu)件，此外，可選 地，所述聯(lián)軸器中的一個(gè)聯(lián)軸器被設(shè)置為或不被設(shè)置為能夠相對(duì)于所述連接結(jié)構(gòu)件自由地 軸向移動(dòng)。14. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的聯(lián)軸器或聯(lián)軸器裝置，其中，所述軸不傳遞一對(duì) 構(gòu)件的每個(gè)構(gòu)件之間的徑向載荷和軸向載荷。15. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的聯(lián)軸器，其中，所述最內(nèi)部構(gòu)件和所述最外部構(gòu) 件中的一個(gè)被固定而不能繞所述扭矩軸線旋轉(zhuǎn)。
【文檔編號(hào)】F16D3/20GK105899830SQ201480068382
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2014年12月12日
【發(fā)明人】西蒙·帕克
【申請(qǐng)人】朋克聯(lián)軸器有限公司