TWI742182B

TWI742182B - 夾緊耦合器

Info

Publication number: TWI742182B
Application number: TW106135760A
Authority: TW
Inventors: 愛瓦德史密司; 伊利亞伊格蘭特; 西蒙佈勞
Original assignee: 德商Ｚｆ福利特利基赫芬股份有限公司
Priority date: 2016-10-28
Filing date: 2017-10-18
Publication date: 2021-10-11
Also published as: DE102016221310A1; CN108019435A; CN108019435B; TW201816299A

Abstract

本發明涉及一種夾緊耦合器，包括：一耦合軸，其具有一能彈性變形的容納區以容納一第二軸；一夾緊環，其在該容納區中組裝在該耦合軸的周圍；至少一夾緊螺栓，其能栓入至該夾緊環中，以將其夾緊固定在該耦合軸上且因此使該容納區變窄；及一止動元件，其須配置在該夾緊環中，以防止該夾緊螺栓由該夾緊環中旋轉出來。因此，該止動元件組裝在該容納區之開口中，使該夾緊環和該耦合軸至少互相固定而能旋轉。本發明亦涉及行星齒輪和工具機齒輪，其都具有上述的夾緊耦合器。

Description

夾緊耦合器

本發明涉及一種夾緊耦合器以及一種能切換之行星齒輪(gear)和一種二級式工具機齒輪，其分別具有此種夾緊耦合器。

行星造型中之二級式工具機齒輪由先前技術中已為人所知。此處的範例是本發明申請人之構造系列ZF-二重奏計劃2K之齒輪。由文件DE 199 17 673 A1,DE 103 48 755 A1和DE 10 2015 100 169 B3中已知此種行星造型的二級式工具機齒輪。

夾緊耦合器亦已為人所知，例如，由文件DE 10 2011 013 887 A1,DE 101 55 581 A1和DE 10 2004 011 361 C5中已為人所知。此種夾緊耦合器亦稱為夾緊輪轂(hub)。此夾緊耦合器具有一個或多個止動元件，其防止一夾緊環相對於一耦合軸作旋轉，及/或此夾緊耦合器具有一在該夾緊環中的停止器以供一夾緊螺栓使用，該停止器防止該夾緊螺栓由該夾緊環中旋轉出來。藉由該停止器，則該夾緊環亦能彈性地擴大，使該夾緊耦合器之安裝更簡易。

本發明的目的是改良上述先前技術，且此目的係藉由主請求項之特徵達成，優先的實施形式則能由附屬的請求項推知。

本發明之一目的，係提供一種夾緊耦合器，包括：一耦合軸，其具有一能彈性變形的容納區以容納一第二軸；一夾緊環，其在該容納區中組裝在該耦合軸的周圍；至少一夾緊螺栓，其能栓入至該夾緊環中，以將其夾緊固定在該耦合軸上，且因此使該容納區變窄；及一止動元件，其須配置在該夾緊環中，以防止該夾緊螺栓由該夾緊環中旋轉出來。

此外，本發明之特徵為：該止動元件組裝在該容納區之開口中，使該夾緊環和該耦合軸能互相固定而旋轉。該夾緊環和該耦合軸之間的相對旋轉因此已被阻止，如此，該止動元件具有後續功能，該夾緊螺栓在旋轉出來時，所需的遺失保護及停止功能；該夾緊環在該耦合軸/容納區上所需的旋轉保護。

該止動元件能至少在周圍方向中定位在該耦合軸之容納區的開口中，前述定位方式能為嵌卡、組裝方式，防止了夾緊環和耦合軸之間的相對旋轉。如此，夾緊耦合器能達成一種簡易的平衡，此乃因夾緊環和耦合軸在旋轉方向中固定地互相配置著，又，該止動元件和該容納區之開口，以嵌卡、組裝方式互相連接亦能在軸向中延伸。

該夾緊環特別是由徑向有狹縫之環形成，其剛好具有一夾緊螺栓。該夾緊螺栓連接著該環之位於該夾緊狹縫之二側的夾縫面。藉由該夾緊螺栓之栓入，能使該環彈性地變窄，以將所需之夾緊力施加至耦合軸之容納區。該夾緊環之狹縫在變窄後，能使狹縫面互相移動或甚至互相靠緊。藉由該止動元件旋轉出來且靠緊，能使該夾緊環彈性地擴大。該夾緊環之狹縫因此擴大，狹縫面互相移開。

此外，該夾緊環亦能由二個或更多個環區段形成，各個環區段分別與一夾緊螺栓連接。在此種情況下，能設有複數個該止動元件，特別是每一夾緊螺栓設有一個。

所謂”徑向的”或”徑向中”目前在意義上特別是指一種方向軸(中)，其定位成與該夾緊耦合器，特別是該耦合軸，之旋轉軸成直角且與該旋轉軸相交。該旋轉軸同時能形成該夾緊耦合器之縱軸。與此相對，”沿縱的方向”或”縱向中”在意義上特別是指一種方向軸(中)，其定位成與該夾緊耦合器之旋轉軸平行或共軸。

該止動元件特別是以單一部份構成。該止動元件特別是於徑向中經由該夾緊環而突起且向內伸入至該容納區之開口中。該止動元件特別是能栓入至該夾緊環中。於是，該夾緊環具有一種螺紋，例如，內螺紋，且該止動元件具有一種與該內螺紋相對應的螺紋，例如，外螺紋。容納區中的開口特別是未具有螺紋或未具有其它用於該止動元件之徑向固定件。

該止動元件特別是一種螺栓。該止動元件能具有一種平頭或鑄造頭，例如，六邊頭。該止動元件之軸的直徑能小於該夾緊螺栓之軸的直徑。

該止動元件之螺紋能只在該止動元件之軸的總長度之一部份上延伸。特別是，在該止動元件之在容納區之開口中突起或應突起的部份中能不設置螺紋。該部份特別是平滑地形成，例如，形成為圓柱形或圓錐形。因此，該止動元件於徑向中未固定在該開口中。該止動元件因此形成為能在徑向中移動至該開口中，即，該止動元件於徑向中不以該開口或該容納區固定。

該止動元件當然亦能形成為壓力銷釘或彈簧銷釘且壓入至該夾緊環中。

該耦合軸之容納區能具有一鑽孔以容納第二軸。該耦合軸因此能利用該容納區而插在該第二軸上。該容納區例如能支配該狹縫。這樣對該容納區之彈性有貢獻。該容納區例如能支配縱向夾縫或螺栓形式的夾縫/與縱向成橫向而延伸的夾縫。縱向夾縫在該耦合軸之縱向中延伸，其它夾縫則與縱向成橫向而延伸。複數個夾縫能朝向該耦合軸之正面而敞開，即，通向正面。複數個狹縫亦能形成為長孔的形式。複數個狹縫能朝向正面而敞開，其它狹縫則能形成為長孔。

該止動元件組裝在該容納區之開口中，該開口能以是該止動元件之一專用的開口。該開口因此只能用於該止動元件之侵入。該開口之空間大小因此準確地依據該止動元件調整。該開口能是一種鑽孔，例如，一種通道鑽孔或袋孔鑽孔。該開口另外亦能由容納區中已存在的開口形成。另，該開口能由該容納區中，提供該容納區之彈性用的狹縫形成。

亦建議一種能切換的行星齒輪，其以該齒輪殼體中能旋轉地配置著的該驅動軸和能旋轉地配置著的從動軸支配該齒輪殼體，該驅動軸至少能旋轉地與一太陽齒輪連接，該從動軸至少能旋轉地與一行星載體連接。

這包含：該驅動軸能位置固定地與該太陽齒輪連接，或該驅動軸和該太陽齒輪能以單件形式構成，因此，能形成一共同的構件。這亦包含：該從動軸能位置固定地與該行星載體連接，或該從動軸和該行星載體能以單件形式構成，即，能形成一共同的構件。

所建議的行星齒輪另外具有一中空齒輪，其特別是在該齒輪殼體中設定成能旋轉。該行星齒輪另外支配一至少能在第一和第二切換位置中移動的套筒。該套筒能在第一切換位置中使該中空齒輪能旋轉地與該齒輪殼體連接，且該套筒能在第二切換位置中使該中空齒輪能旋轉地與該驅動軸連接。

第一切換位置中，該中空齒輪因此在旋轉時與該齒輪殼體固定地連接著，其因此不能再相對於該齒輪殼體而旋轉。因此，該中空齒輪之旋轉動量能支撐在該殼體上。在此種第一切換位置中，該齒輪具有一種不等於1之傳動比(i≠1)。

第二切換位置中，該中空齒輪在旋轉時與該驅動軸連接。由於該驅動軸在旋轉時與該中空齒輪和太陽齒輪連接著，則該行星齒輪被封鎖。該中空齒輪、該太陽齒輪和該行星載體然後能持續地只在相同方向中以相同轉數旋轉。在第二切換位置中，該齒輪因此具有等於1之傳動比(i=1)。

最後，所建議的該行星齒輪亦具有所建議的夾緊耦合器。因此，該行星齒輪之驅動軸形成該夾緊耦合器之耦合軸。該驅動軸因此支配該容納區，該容納區上配置著夾緊環及該夾緊螺栓和該止動元件。

基本上亦能額外地或以另一方式亦對行星齒輪之從動器設置一種建議的夾緊耦合器。因此，該從動軸形成該夾緊耦合器之所述耦合軸。

該耦合軸之容納區特別是用於容納一驅動馬達(例如，一種電動(E)-機械)之驅動馬達軸。該驅動馬達軸因此特別是指該電動-機械之轉子軸。

該行星齒輪之齒輪殼體因此能形成一種凸緣以安裝(例如，栓鎖)該電動-機械。該齒輪殼體能支配一個或多個開口，經由該開口能抓住該夾緊耦合器之夾緊螺栓。因此，該夾緊螺栓能由該齒輪殼體之外部栓入至該夾緊環中。特別是須設置該開口，使得在電動-機械設置在該齒輪殼體上，且該轉子軸配置在該驅動軸/耦合軸之容納區中時，該開口能達成抓住之功能。

該齒輪殼體優先支配一密封之內部空間。該內部空間之內部配置一套筒、一中空齒輪、一太陽齒輪、一行星齒輪和一行星載體。該內部空間優先以潤滑材料填充。該驅動軸/耦合軸由該密封之內部空間突出。於此，該驅動軸/耦合軸和齒輪殼體之間配置一軸墊圈，例如，徑向軸密封環。此處設計方式為：在密封區的外部配置該容納區，其具有一夾緊螺栓。因此，該齒輪殼體能預先填充潤滑劑。該驅動馬達稍後不需其它的填充措施即能配置在該齒輪殼體上。該驅動軸/耦合軸因此藉由該軸墊圈密封。該墊圈能定位成直接與該容納區相鄰。

該行星齒輪之套筒包括一機械扣件，其使一套筒保持在第一切換位置及/或第二切換位置中。該扣件產生一種保持力。目前的情況下，該保持力直接作用在該套筒上，該保持力使該套筒保持在各別的切換位置中。在該保持力過大時，該套筒能另外由各別的切換位置移動出來。該套筒移動至切換位置優先藉由一種作用器達成，以藉由電動馬達之作用器或電磁作用器達成。

能構成該套筒，使其只能移動至第二切換位置。另一方式是該套筒另外仍能移動至一空轉位置，其作為第三切換位置。在此種空轉位置中，該中空齒輪能自由地在該齒輪殼體中旋轉，這樣就能使該行星齒輪空轉。該套筒能具有一機械扣件，其使套筒保持在空轉位置。因此，該扣件之零件，特別是具彈性之壓力配件，能在第一或第二切換位置時受到保護。

亦建議一種二級式工具機齒輪，其依據所建議的行星齒輪構成。

該工具機齒輪使用在工具機中，將由驅動馬達提供的旋轉動量和轉速轉移至工具機之心軸。該心軸例如能承載加工用的工具或工件。工具機例如是旋轉機或銑切機或研磨機或對應的加工中心。

工具機齒輪特別是準確地以二級形式形成。因此，其恰巧具有二個傳動比轉換級。傳動比轉換級中的傳動比例如能以是i=5(第一傳動比轉換級；該套筒之第一切換位置)和i=1(第二傳動比轉換級；套筒之第二切換位置)。

本發明以下將依據圖式詳述，由此能推知本發明之其它優先的實施形式和特徵。因此，各圖分別地以示意圖顯示。

〔習知〕

無

〔本發明〕

1‧‧‧驅動軸、耦合軸

1A‧‧‧容納區

1B‧‧‧耦合件

2‧‧‧從動軸

3‧‧‧滾動軸承

4‧‧‧齒輪殼體

4A‧‧‧軸承蓋

4B‧‧‧耦合件

5‧‧‧滾動軸承

6‧‧‧太陽齒輪

7‧‧‧行星齒輪

8‧‧‧行星載體

8A‧‧‧行星螺栓

9‧‧‧中空齒輪

9A‧‧‧頭部

9B‧‧‧耦合件

10‧‧‧滾動軸承

11‧‧‧套筒

11A‧‧‧耦合件

11B‧‧‧第二耦合件

11C‧‧‧導槽

12‧‧‧驅動元件

12A‧‧‧侵入部

13‧‧‧導引銷釘

14‧‧‧作用器

15‧‧‧扣件

15A‧‧‧具彈性的壓力件

15B、15C‧‧‧凹槽

16‧‧‧夾緊耦合器

17‧‧‧狹縫

18‧‧‧夾緊環

18A‧‧‧夾緊環狹縫

19‧‧‧夾緊螺栓

20‧‧‧止動元件

21‧‧‧開口

22‧‧‧止檔部

23‧‧‧重量區

24‧‧‧容納件

L‧‧‧旋轉軸/縱軸

Z‧‧‧區域

第1圖係二級式行星齒輪；第1A圖係第1圖之一區段；第2圖係一種夾緊耦合器；及第3圖係第2圖之夾緊耦合器的分解圖。

各圖中相同或至少功能上相同的構件或元件設有相同的參考符號。

請參閱第1圖所示，二級式行星齒輪特別是一種工具機齒輪。該行星齒輪支配一驅動軸1以將旋轉動量導入至齒輪中，且該行星齒輪支配一從動軸2以將旋轉動量由齒輪導出。該驅動軸1藉由至少一滾動軸承3而定位在一齒輪殼體4中。該從動軸2藉由至少一滾動軸承5而定位在該齒輪殼體4中。該從動軸2定位成與該驅動軸1成共軸。

該驅動軸1形成一夾緊耦合器16之一部份，其將在第2圖和第3圖及相關的說明中詳述。該驅動軸1於此形成該夾緊耦合器16之一耦合軸1，該驅動軸1因此亦能稱為耦合軸1。

請參閱第1圖所示，該驅動軸1用於該滾動軸承3，且配置在一軸承蓋4A上，該軸承蓋4A係為該齒輪殼體4之一部份，該軸承蓋4A同時形成一凸緣，能將一驅動馬達(例如，電動馬達)安裝在該齒輪殼體4上。此外，該軸承蓋4A向著該驅動馬達而密封該齒輪殼體4之內部空間，又該驅動軸1具有一容納區1A以供該驅動馬達之轉子軸使用，且該轉子軸能***至該容納區1A中，又，該夾緊耦合器16係用於：經由夾緊使該驅動馬達之轉子軸，能與該驅動軸1固定地連接著而能旋轉。

複請參閱第1圖所示，該驅動軸1至少與一太陽齒輪6固定地連接著而能旋轉，例如嵌卡、組裝方式互相連接，此外，該驅動軸1和該太陽齒輪6亦能以單件形式共同構成，例如一體成形或以黏合、焊接方式互相連接。該太陽齒輪6係與複數個行星齒輪7連接成輪齒形。該行星齒輪7亦能旋轉地配置在一行星載體8上。該行星齒輪7能旋轉地位於一行星載體8之行星螺栓8A上，又，該行星載體8至少與一從動軸2固定地連接著而能旋轉，以藉由嵌卡或組裝方式互相連接。此外，該從動軸2和該行星載體8亦能以單件形式共同構成，例如一體成形或以黏合、焊接方式互相連接。該行星載體8目前經由該從動軸2之滾動軸承5而能旋轉地定位在該齒輪殼體4之中。

請參閱第1圖所示，該行星齒輪7係與該行星齒輪7之中空齒輪9連接成輪齒形，該中空齒輪9係經由至少一滾動軸承10而能旋轉地定位在該齒輪殼體4中，該中空齒輪9支配正面之頭部9A，在該頭部9A上設有一耦合件9B，該耦合件9B使該中空齒輪9能移動地與該套筒11固定地連接著而能旋轉。因此，該套筒11支配一相對應的該耦合件11A，且以嵌卡、組裝方式而與該耦合件9B互相連接。

複請參閱第1圖所示，該套筒11係與該驅動軸1共軸且定位著，該套筒11亦能稱為切換套筒，其係能切換該行星齒輪7之齒輪級，該套筒11能在至少一第一切換位置和一第二切換位置中移動，且能推移在各該第一和第二切換位置中，該套筒11經由各該耦合件9B,11A而與該中空齒輪9能旋轉地連接著。

承上，在該行星齒輪7中，其中該套筒11配置在該第二切換位置中，藉由上述各該耦合件9B,11A且藉由該驅動軸1之耦合件1B，該套筒11使該中空齒輪9與該驅動軸1能旋轉地連接著，因此，在未顯示的該第一切換位置中，該套筒11使該中空齒輪9能旋轉地與該齒輪殼體4連接著。因此，該套筒11具有該第二耦合件11B，該第二耦合件11B能在該第一切換位置中與該齒輪殼體4之對應的該耦合件4B一起作用，該套筒11面對該第二切換位置而該從動軸2之方向中移動。

第1A圖以放大圖顯示第1圖中標記的區域Z。各該耦合件1B,4B,11A,11B在此圖能良好地被看到。

請參閱第1A圖所示，該套筒11之第一切換位置中，該套筒11能旋轉地由該驅動軸1去耦合。各該耦合件1B,11A因此未互相作用。該驅動軸1能相對於與該齒輪殼體4互相固定的該套筒11而旋轉。

承上，該套筒11之第二切換位置(參閱第1圖)中，該套筒11能旋轉地由該齒輪殼體4去耦合。各該耦合件4B,11B因此未互相作用。該套筒11因此能與該驅動軸1一起相對於固定的該齒輪殼體4而旋轉。

複請參閱第1A圖所示，該套筒11設置一種空轉位置以作為一第三切換位置，其中該套筒11和該中空齒輪9既不與該驅動軸1且亦不與該齒輪殼體4能旋轉地連接。因此，該行星齒輪處於空轉中。該第三切換位置能以該套筒11之中央位置，其位於各該第一和第二切換位置之間。又，該套筒11目前藉由一驅動元件12而移動至切換位置中。該驅動元件12，例如是一種切換叉。該驅動元件12以一侵入部12A侵入至該套筒11之導槽11C中。因此，該驅動元件12之移動能轉移至能旋轉的套筒11上。該導槽11C和該侵入部12A形成一旋轉耦合器。

承上，該驅動元件12藉由設定在該齒輪殼體4上的一作用器14而移動。因此，適當方式是其涉及一種電磁或一電動作用器14。另一方式是，亦能設置一手桿或類似物件以人工移動該驅動元件12。

請參閱第1A圖所示，該套筒11具有一機械扣件15，其將該套筒11保持在各該第一和第二切換位置，且亦能選擇保持在該第三切換位置。此扣件目前一方面由該中空齒輪9中具彈性的壓力件15A形成，且另一方面係由該套筒11中與該壓力件15A對應的，用於該第一切換位置的第一凹槽15B，以及該套筒11中與該壓力件15A對應的，用於該第二切換位置的第二凹槽15C形成(請參閱第1A圖)。對該第三切換位置而言，仍能設置一種定位於各該第一和第二凹槽15B,15C之間的第三凹槽，該扣件15使一種保持力作用在各別切換位置上的該套筒11上，為了將該套筒11移動至另一切換位置，必須克服該保持力。

第2圖和第3圖係顯示第1圖之行星齒輪中所使用的夾緊耦合器，第2圖係顯示已組裝完成的狀態中之夾緊耦合器，第3圖則係顯示該夾緊耦合器之分解圖。

請參閱第3圖所示，該行星齒輪中，該驅動軸1同時形成該夾緊耦合器之耦合軸。該夾緊耦合器之旋轉軸/縱軸，詳細而言是該夾緊耦合器之耦合軸/驅動軸1，以參考符號L標示。

在第1圖中，具有容納區1A之驅動軸/耦合軸1由該齒輪殼體4之密封的內部空間突出。該容納區1A以及該夾緊耦合器16之夾緊環18和一夾緊螺栓19位於密封的內部空間外部。

此外，第2圖和第3圖中所示的夾緊耦合器16之能利用性不限於行星齒輪或工具機。取而代之者，該夾緊耦合器16能用於每一種軸-軸-或軸-轂-連接。

以上簡述，該耦合軸/驅動軸1之容納區1A係用於即將與該耦合軸/驅動軸1連接的另一軸，例如，電動-機械之轉子軸。

請參閱第1及2圖所示，該容納區1A目前由該耦合軸/驅動軸1中之鑽孔形成。此鑽孔特別是形成一種通道式鑽孔。此通道式鑽孔能藉由封閉件密封，例如，栓塞。因此，例如，潤滑劑不能流經該耦合軸/驅動軸1，又，該容納區1A形成為具有較薄的壁面，該容納區1A另外具有一狹縫17，其分佈在該耦合軸/驅動軸1之周圍，該狹縫17通向該耦合軸/驅動軸1之正面，藉由該狹縫17則該耦合軸/驅動軸1能較容易地在該容納區1A中，彈性地在徑向中變形，該狹縫因此對該容納區1A之能彈性地變形具有重大貢獻。

承上，在容納區1A上設置一夾緊環18，其於耦合軸/驅動軸1之周圍方向中組裝該容納區1A。夾緊環18具有一徑向的夾緊環狹縫18A。藉由該夾緊環狹縫18A，使該夾緊環能在能在周圍方向中擴大和變窄。又，該夾緊環18能具有重量區23，其上能使該夾緊耦合器平衡。該容納區1A能具有止檔部22或套環，以作為該夾緊環18用的軸向停止器。

複請參閱第1及2圖所示，一夾緊螺栓19栓入至該夾緊環18中。該夾緊螺栓19連接該夾緊環18之由該夾緊環狹縫18A形成的狹縫面。藉由該夾緊螺栓19之栓入，能使該夾緊環狹縫18A彈性地變窄。於是，該夾緊環在容納區1A上夾緊，這樣會造成該容納區1A彈性地在徑向中變窄。於是，配置在容納區1A中的一第二軸被固定地夾緊。此該第二軸以嵌卡或組裝方式與耦合軸/驅動軸1互相連接。

請參閱第1及2圖所示，在該夾緊螺栓19之頭部的區域中設有一止動元件20，該止動元件20係由螺栓形成，該止動元件20栓入至該夾緊環18中。相對於此，該夾緊環18和該止動元件20因此支配著互相對應的螺紋。

承上，該止動元件20對該夾緊螺栓19形成一種遺失保護，當該夾緊螺栓19由該夾緊環18旋轉出來時，該夾緊螺栓19之頭部係被該止動元件20檔住，而無法離開被定位在該止動元件20上，且亦能防止了該夾緊螺栓19由該夾緊環18掉出去，藉由該夾緊螺栓19繼續旋轉，該夾緊環18額外地擴大，能使該夾緊環18更容易安裝。

請參閱第3圖所示，該止動元件20穿過該夾緊環18且在容納區1A中侵入至該耦合軸/驅動軸1之開口21中，使該耦合軸/驅動軸1和該夾緊環18至少互相固定著而能旋轉。該開口21能為該止動元件20之專用開口。因此，該止動元件20亦能防止該夾緊環18之軸向掉落，即，沿著旋轉軸L掉落。另一方式是，亦能使用多個狹縫17之一作為開口21。此外，該夾緊環18於軸向中就不再由該止動元件20固定著，又，該止動元件20本身於徑向中未固定在開口21中，即，該止動元件20本身能***至該開口21中。此外，該止動元件20在徑向中由該夾緊環18固定著。

承上，該止動元件20能保護該夾緊螺栓19遺失之功能、及該夾緊環18旋轉保護和保護遺失之功能。

耦合軸/驅動軸1目前在其遠離該夾緊環18之正面中具有一容納件24。此容納件24在第1圖之實施例中用於在該處固定該太陽齒輪6。