一种扭矩限制器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种扭矩限制器，包括限制器外套、内轴、内圆环、外圆环和调整压紧组件；外圆环和内圆环沿环形间隙的轴线方向依次交错套设，外圆环和内圆环均为圆截面的开口圆环，内圆环的内圆直径等于内轴的直径，内圆环的外圆直径小于限制器外套的圆柱孔直径，外圆环的外圆直径等于限制器外套的圆柱孔直径，外圆环的内圆直径大于内轴的直径，内圆环和外圆环的圆截面的直径之和大于环形间隙的径向宽度。本发明的扭矩限制器，通过调整压紧组件压紧内圆环和外圆环，使内圆环向圆心收缩箍紧在内轴上，外圆环沿径向向外扩张撑紧在限制器外套的内圆面上，通过多组摩擦副传递扭矩，且在不增大扭矩限制器径向尺寸的前提下，提高了扭矩限制器的扭矩限值。
【专利说明】一种扭矩限制器
【技术领域】
[0001]本发明涉及机械制造【技术领域】，特别涉及一种扭矩限制器。
【背景技术】
[0002]机械行业中的很多动力传递系统都需要过载保护，对于传递扭矩的系统，主动侧与被动侧之间通过扭矩限制器进行扭矩传递并提供扭矩过载保护。
[0003]现有的摩擦式扭矩限制器是通过向两个摩擦片施加轴向压力，使两个摩擦片分别压紧在中间部件的两个端面上，依靠三者之间的静摩擦力传递扭矩，并且最大静摩擦力决定扭矩限制器的扭矩限值，当扭矩过大时，满足此扭矩的力超出了最大静摩擦力，则摩擦片与中间部件之间打滑，实现扭矩的过载保护。由于扭矩限值取决于最大静摩擦力的大小以及静摩擦力在转动部件的轴线方向和径向上的分布情况，且最大静摩擦力取决于作用于两个摩擦片的压力大小，而现有的摩擦式扭矩限制器仅通过垂直于转动轴线的两个摩擦端面上的静摩擦力传递扭矩，因此，在不增大扭矩限制器的径向尺寸的条件下，只能通过大幅度增大摩擦片上的垂直压力来提高扭矩限制器的扭矩限值，以满足大扭矩的传递，这样不仅对扭矩限制器的弹性压缩部件提出了更高的弹性要求，而且并不容易将弹性压缩部件调整至较大压力。
[0004]综上所述，如何在不增大扭矩限制器的径向尺寸的条件下，可以轻松提高扭矩限制器的扭矩限值，满足大扭矩的传递，是本领域技术人员亟待解决的问题。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种扭矩限制器，在不增大扭矩限制器的径向尺寸的前提下，轻松提高扭矩限制器的扭矩限值，以满足大扭矩的传递。
[0006]为达到上述目的，本发明提供以下技术方案:
[0007]一种扭矩限制器，包括:
[0008]限制器外套，所述限制器外套具有一端敞口的圆柱孔；
[0009]内轴，所述内轴套于所述限制器外套中，且所述内轴的外圆面与所述限制器外套的内圆面之间形成环形间隙；
[0010]沿所述环形间隙的轴线方向依次交错套设于所述环状间隙中的外圆环和内圆环，所述外圆环和所述内圆环均为圆截面的开口圆环，所述内圆环的内圆直径等于所述内轴的直径，所述内圆环的外圆直径小于所述限制器外套的圆柱孔直径，所述外圆环的外圆直径等于所述限制器外套的圆柱孔直径，所述外圆环的内圆直径大于所述内轴的直径，所述内圆环和所述外圆环的圆截面的直径之和大于所述环形间隙的径向宽度；
[0011]调整压紧组件，所述调整压紧组件位于所述限制器外套的敞口端，且与所述外圆环或内圆环接触，用于施加并调整轴向压紧力。
[0012]优选地，上述扭矩限制器中，所述调整压紧组件包括:
[0013]环形压板，所述环形压板的径向宽度小于等于所述环形间隙的径向宽度，且所述环形压板压紧在所述外圆环或内圆环上；
[0014]调整螺母，所述调整螺母螺纹连接于所述限制器外套的敞口端的圆柱孔内或螺纹连接于所述内轴的外圆面上；
[0015]弹性元件，所述弹性元件的两端分别与所述环形压板和所述调整螺母接触。
[0016]优选地，上述的扭矩限制器中，所述弹性元件为蝶形弹簧、波形弹簧或螺旋弹簧。
[0017]优选地，上述的扭矩限制器中，所述内圆环和所述外圆环的圆截面直径为所述环形间隙的径向宽度的0.6?0.95倍。
[0018]优选地，上述的扭矩限制器中，在所述限制器外套的轴线所在的平面内，所述内圆环和所述外圆环的圆截面的中心连线与所述限制器外套的轴线之间的夹角为20°?70。。
[0019]优选地，上述的扭矩限制器中，在所述限制器外套的轴线所在的平面内，所述内圆环和所述外圆环的圆截面的中心连线与所述限制器外套的轴线之间的夹角为35°?55。。
[0020]优选地，上述的扭矩限制器中，所述内圆环或所述外圆环与所述限制器外套的圆柱孔的内端面抵接。
[0021]优选地，上述的扭矩限制器中，所述内轴的与所述限制器外套的圆柱孔内端面接触的一端为环形台阶，所述内圆环或所述外圆环抵接在所述环形台阶上。
[0022]优选地，上述的扭矩限制器中，所述限制器外套的封闭端设置有可传递扭矩的连接孔或连接轴；所述内轴的外端设置有可传递扭矩的传动孔或传动轴。
[0023]优选地，上述的扭矩限制器中，所述内轴的内部为镂空结构。
[0024]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0025]本发明提供的扭矩限制器，通过调整压紧组件压紧开口的内圆环和外圆环，内圆环和外圆环之间相互挤压，使内圆环向圆心收缩，紧密地箍紧在内轴上，同时，外圆环沿径向向外扩张，紧密地撑紧在限制器外套的内圆面上，一个内圆环、一个外圆环、内轴外圆面和限制器外套内圆面之间组成一组摩擦副，内圆环和外圆环的数量为多个，则沿环形间隙的轴线方向上排列有多组摩擦副，从而由多组摩擦副产生的多个扭矩作用在垂直于限制器外套轴线的多个截面上，远多于现有技术中只有两个摩擦片所在的截面上的两个扭矩，并且，由于内圆环和外圆环的圆截面直径与环形间隙的径向宽度之间特定的大小关系，使得在内轴轴线所在的平面内，内圆环和外圆环的两个圆截面的中心连线与内轴轴线之间形成夹角，在相同的轴向压紧力作用下，通过受力分析，内圆环与外圆环之间、内圆环与内轴之间以及外圆环与限制器外套之间的压力均大于轴向压紧力，进而使每组摩擦副产生的最大静摩擦力均大于现有技术中的采用相同轴向压紧力所产生的最大静摩擦力，综合所有摩擦副提供的扭矩，最终大幅度提高了扭矩限制器的最大扭矩限值，从而在不增大扭矩限制器径向尺寸的前提下，可以满足大扭矩传递的需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的方案，下面将对实施例或现有技术中描述所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为本发明实施例提供的一种扭矩限制器的结构示意图；
[0028]图2为图1的俯视图；
[0029]图3为本发明实施例提供的一种扭矩限制器的内圆环和外圆环的结构示意图；
[0030]图4为本发明实施例提供的第二种扭矩限制器的结构示意图；
[0031]图5为本发明实施例提供的第三种扭矩限制器的结构示意图；
[0032]图6为本发明实施例提供的第四种扭矩限制器的结构示意图；
[0033]图7为本发明实施例提供的第五种扭矩限制器的俯视图。
[0034]上述图1-图7中，限制器外套1、连接轴11、连接孔12、内轴2、传动孔21、镂空结构22、传动轴23、环形台阶24、内圆环3、外圆环4、调整压紧组件5、环形压板51、弹性元件52、调整螺母53、环形间隙6。
【具体实施方式】
[0035]本发明提供了一种扭矩限制器，在不增大扭矩限制器的径向尺寸的前提下，轻松提高了扭矩限制器的扭矩限值，满足了大扭矩的传递。
[0036]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0037]请参考图1-图7，图1为本发明实施例提供的一种扭矩限制器的结构示意图；图2为图1的俯视图；图3为本发明实施例提供的一种扭矩限制器的内圆环和外圆环的结构示意图；图4为本发明实施例提供的第二种扭矩限制器的结构示意图；图5为本发明实施例提供的第三种扭矩限制器的结构示意图；图6为本发明实施例提供的第四种扭矩限制器的结构示意图；图7为本发明实施例提供的第五种扭矩限制器的俯视图。
[0038]本发明实施例提供了一种扭矩限制器，包括限制器外套1、内轴2、内圆环3、外圆环4和调整压紧组件5 ;其中，限制器外套I具有一端敞口的圆柱孔，该圆柱孔用于容置安装其它零件，限制器外套I的外部形状可以是回转体结构，也可以是多边形结构，根据实际使用情况制造不同的限制器外套I的外部结构，在此不做具体限定；内轴2套在限制器外套I中，即容置在圆柱孔中，内轴2轴线与限制器外套I的轴线重合，且内轴2的外圆面与限制器外套I的内圆面之间形成环形间隙6 ;内圆环3和外圆环4是具有圆截面的开口圆环，形状如图1和图3所示，内圆环3和外圆环4 一般为具有一定韧性的钢环，当然，其它具有韧性的材料同样适用，比如橡胶环等；内圆环3和外圆环4容置在环形间隙6内，且沿环形间隙6的轴线方向由限制器外套I的封闭端向敞口端依次交错套设；内圆环3的内圆直径等于内轴2的直径，且内圆环3的外圆直径小于限制器外套I的圆柱孔直径，从而使得内圆环3的内圆紧密地套在内轴2的外圆面上，而不与限制器外套I的内圆面接触；外圆环4的外圆直径等于限制器外套I的圆柱孔直径，且外圆环4的内圆直径大于内轴2的直径，从而使得外圆环4的外圆紧密地与限制器外套I的内圆面接触，而不与内轴2的外圆面接触；同时，内圆环3和外圆环4的圆截面的直径之和大于环形间隙6的径向宽度；调整压紧组件5位于限制器外套I的敞口端，且与外圆环4或内圆环3接触，用于施加并调整作用于外圆环4或内圆环3上的轴向压紧力。
[0039]上述扭矩限制器的工作原理是:通过调节压紧组件5向位于环形间隙6中的内圆环3和外圆环4施加轴向压紧力，由于内圆环3、外圆环4、内轴2以及限制器外套I的圆柱孔直径之间具有上述大小关系，使得在内轴2的轴线所在的平面内，内圆环3与外圆环4的两个圆截面的中心连线与内轴2轴线之间形成夹角，则受力情况以外圆环4与调整压紧组件5接触为例说明，调整压紧组件5直接施加给外圆环4轴向压紧力，该外圆环4的外圆径向施压给限制器外套I的内圆面，同时，该外圆环4沿外圆环4与内圆环3的圆截面的中心连线方向施压给内圆环3，此内圆环3再径向施压给内轴2的外圆面，同时此内圆环3倾斜于轴线地施压给下一个与之接触的外圆环4，以此类推，直到压紧靠近限制器外套I封闭端处的外圆环4或内圆环3,内圆环3和外圆环4之间相互挤压，由于施压方向倾斜于轴线,使得内圆环3向轴线方向收缩，压紧在内轴2的外圆面上，外圆环4沿径向向外扩张，撑紧在限制器外套I的内圆面上。一个内圆环3与内轴2之间形成一对摩擦副、一个内圆环3与一个外圆环4之间形成一对摩擦副、一个外圆环4与限制器外套I之间形成一对摩擦副，三对摩擦副组成一组摩擦副，每对摩擦副可以传递一定的摩擦力，几对摩擦副联合组成的一组摩擦副就可以将内轴2的扭矩传递给限制器外套1，或将限制器外套I的扭矩传递给内轴2，另外，内轴2的内端面与限制器外套I的圆柱孔内端面之间接触，也形成一对摩擦副，同样可以传递扭矩。由于内圆环3与外圆环4的圆截面的中心连线与内轴2轴线之间存在夹角，使得轴向压紧力分解得到的倾斜方向和径向的压紧力大于轴向压紧力，进而使每组摩擦副的最大静摩擦力大于单纯依靠轴向压紧力得到的最大静摩擦力，从而由每组摩擦副形成的每个扭矩的最大限值均大于现有技术中采用相同轴向压紧力得到的最大扭矩限值，进一步地，由于本发明提供的扭矩限制器I上的内圆环3和外圆环4的数量为多个，因此就有多组摩擦副，多组摩擦副形成的相应数目的扭矩分别作用于多个垂直内轴2轴线的截面上，比现有技术中的两个摩擦片所在截面上的两个扭矩数量多，因此，综合所有摩擦副形成的扭矩限值，最终得到的扭矩限制器的最大扭矩限值远大于现有的摩擦式扭矩限制器的扭矩限值，并且是在具有相同的径向尺寸的前提下进行的比较，本发明的扭矩限制器能够满足更大扭矩的传递。当传递的扭矩超过扭矩限制器的扭矩限值时，一对摩擦副之间的两个两件就会打滑，起到限制扭矩的作用。
[0040]对调整压紧组件5进行优化，本实施例中，调整压紧组件5包括环形压板51、弹性元件52和调整螺母53 ;环形压板51为环状结构，环形压板51的径向宽度小于等于环形间隙6的径向宽度，能够使环形压板51套在环形间隙6中，并压紧在外圆环4或内圆环3上；弹性元件52位于环形压板51和调整螺母53之间，弹性元件52的两端分别与环形压板51和调整螺母53接触，依靠调整螺母53的压紧力产生形变，进而压紧在环形压板51上，最终传递给内圆环3和外圆环4;调整螺母53螺纹连接于限制器外套I的敞口端的圆柱孔内，即调整螺母53具有外螺纹，限制器外套I的敞口端处的圆柱孔内表面设置有内螺纹，或者，调整螺母53螺纹连接于内轴2的外圆面上，即调整螺母53具有内螺纹，内轴2的靠近限制器外套I敞口端的圆周面上设置有外螺纹，调整螺母53的外端面设置有便于工具旋转拧紧调整螺母53的工具插孔。工作时，根据所要传递扭矩的大小，通过拧紧调整螺母53，实现轴向压紧力的施加和大小调整，进而实现对扭矩限制器的最大扭矩限值的调整。
[0041]当然，除了采用上述调整压紧组件5之外，调整压紧组件5还可以只包括弹性元件52和调整螺母53，弹性元件52直接与内圆环3或外圆环4接触，调整螺母53的外端面凸出限制器外套I的敞口端之外，且外端面的截面形状为波浪圆形，操作人员可以直接用手拧紧调整螺母53进行压力调节。只要能够实现对内圆环3和外圆环4的压紧力的调节，其它结构形式的调整压紧组件5同样属于本发明的保护范围。
[0042]进一步地，本实施例中的弹性元件52为蝶形弹簧、波形弹簧或螺旋弹簧，通过弹性形变提供更大的压紧力，实现扭矩限值的调节。
[0043]本实施例对内圆环3和外圆环4的尺寸进行优化，内圆环3和外圆环4的圆截面直径相等，且圆截面直径等于环形间隙6的径向宽度的0.6?0.95倍；当然，只要满足相邻的内圆环3和外圆环4的圆截面的中心连线与内轴2轴线之间能够形成夹角，则圆截面直径可以在0.5?I倍(不包含0.5倍和I倍)的环形间隙6的径向宽度之间，只不过0.6?
0.95倍是比较优选的技术方案。此外，内圆环3和外圆环4的圆截面直径可以不相等。
[0044]在内圆环3和外圆环4满足上述尺寸关系时，本实施例进一步优化，在限制器外套I的轴线(也是内轴2的轴线)所在的平面内，相邻内圆环3和外圆环4的圆截面的中心连线与限制器外套I的轴线之间的夹角为20°?70°，这样可以更好地将轴向压紧力分解放大为倾斜方向和径向的压紧力。
[0045]更优选地，在限制器外套I的轴线所在的平面内，相邻内圆环3与外圆环4的圆截面的中心连线与限制器外套I的轴线之间的夹角为35°?55°，已取得更好的压紧力放大效果。相比于现有技术，采用相同的轴线压紧力，本发明的轴向压紧力被分解为更大的倾斜方向和径向的压紧力，从而增大了最大静摩擦力，最终大大提高了扭矩限制器的扭矩限值。
[0046]本实施例中，内圆环3或者外圆环4与限制器外套I的圆柱孔的内端面抵接，即由圆柱孔的内端面向圆柱孔的敞口端，一种设置方式如图1所示:先套设一个外圆环4，接着套设一个内圆环3，再交错地套设一个外圆环4和一个内圆环3，以此类推，直到最外端的一个外圆环4与调整压紧组件5接触为止；另一种设置方式为:先套设一个内圆环3，接着套设一个外圆环4，再交错地套设一个内圆环3和一个外圆环4，以此类推，直到最外端的一个内圆环3与调整压紧组件接触为止。不难看出，内圆环3和外圆环4的数量可以是相等的，也可以相差一个，当内圆环3与圆柱孔的内端面接触时，则内圆环3的数量可以等于外圆环4的数量，或者比外圆环4的数量多一个；当外圆环4与圆柱孔的内端面接触时，则外圆环4的数量可以等于内圆环3的数量，或者比内圆环3的数量多一个。只要内圆环3和外圆环4之间是相互交错设置，并满足扭矩限制器的扭矩限值的需要，内圆环3和外圆环4的数量不做具体限定。
[0047]内圆环3或外圆环4除了可以抵接在限制器外套I的圆柱孔的内端面上之外，本实施例中，内轴2的与限制器外套的圆柱孔内端面接触的一端设置有环形台阶24，则内圆环3或外圆环4抵接在内轴2的环形台阶24上，同样能够实现压紧外圆环4和内圆环3的功能，内圆环3和外圆环4的数量以及布置方式如上述实施例所述，在此不再赘述。
[0048]为了实现扭矩的传递，在限制器外套I的封闭端设置有可传递扭矩的连接孔12或连接轴11，连接孔12和连接轴11的形状不做限定，可以是六方孔、花键或螺纹孔等；内轴2的外端设置有可传递扭矩的传动孔21或传动轴23，传动孔21和传动轴23的形状同样不做具体限定，可以是六方孔、花键或螺纹孔等。
[0049]本实施例中，内轴2的内部为镂空结构22，在保证结构强度的条件下，减轻内轴2的重量和材料，镂空结构22的形式在此不做具体限定。
[0050]如图2和图7所示，限制器外套I的外部形状可以是回转面结构，也可以是多边形结构，本实施例中优选为六边形面。
[0051]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0052]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种扭矩限制器，其特征在于，包括: 限制器外套(I)，所述限制器外套(I)具有一端敞口的圆柱孔； 内轴(2)，所述内轴(2)套于所述限制器外套(I)中，且所述内轴(2)的外圆面与所述限制器外套(I)的内圆面之间形成环形间隙(6)； 沿所述环形间隙(2)的轴线方向依次交错套设于所述环状间隙(6)中的外圆环(4)和内圆环(3),所述外圆环(4)和所述内圆环(3)均为圆截面的开口圆环,所述内圆环(3)的内圆直径等于所述内轴(2)的直径，所述内圆环(3)的外圆直径小于所述限制器外套(I)的圆柱孔直径，所述外圆环(4)的外圆直径等于所述限制器外套(I)的圆柱孔直径，所述外圆环(4)的内圆直径大于所述内轴(2)的直径，所述内圆环(3)和所述外圆环(4)的圆截面的直径之和大于所述环形间隙(6)的径向宽度； 调整压紧组件(5)，所述调整压紧组件(5)位于所述限制器外套(I)的敞口端，且与所述外圆环(4)或内圆环(3)接触，用于施加并调整轴向压紧力。
2.根据权利要求1所述的扭矩限制器，其特征在于，所述调整压紧组件(5)包括: 环形压板(51)，所述环形压板(51)的径向宽度小于等于所述环形间隙(6)的径向宽度，且所述环形压板(51)压紧在所述外圆环(4)或内圆环(3)上； 调整螺母(53)，所述调整螺母(53)螺纹连接于所述限制器外套(I)的敞口端的圆柱孔内或螺纹连接于所述内轴(2)的外圆面上； 弹性元件(52)，所述弹性元件(52)的两端分别与所述环形压板(51)和所述调整螺母(53)接触。
3.根据权利要求2所述的扭矩限制器，其特征在于，所述弹性元件(52)为蝶形弹簧、波形弹簧或螺旋弹簧。
4.根据权利要求1所述的扭矩限制器，其特征在于，所述内圆环(3)和所述外圆环(4)的圆截面直径为所述环形间隙(6)的径向宽度的0.6?0.95倍。
5.根据权利要求4所述的扭矩限制器，其特征在于，在所述限制器外套(I)的轴线所在的平面内，所述内圆环(3)和所述外圆环(4)的圆截面的中心连线与所述限制器外套(I)的轴线之间的夹角为20°?70°。
6.根据权利要求5所述的扭矩限制器，其特征在于，在所述限制器外套(I)的轴线所在的平面内，所述内圆环(3)和所述外圆环(4)的圆截面的中心连线与所述限制器外套(I)的轴线之间的夹角为35°?55°。
7.根据权利要求1-6任一项所述的扭矩限制器，其特征在于，所述内圆环(3)或所述外圆环(4)与所述限制器外套(I)的圆柱孔的内端面抵接。
8.根据权利要求1-6任一项所述的扭矩限制器，其特征在于，所述内轴(2)的与所述限制器外套(I)的圆柱孔内端面接触的一端为环形台阶(24)，所述内圆环(3)或所述外圆环(4)抵接在所述环形台阶(24)上。
9.根据权利要求1所述的扭矩限制器，其特征在于，所述限制器外套(I)的封闭端设置有可传递扭矩的连接孔(12)或连接轴(11);所述内轴(2)的外端设置有可传递扭矩的传动孔(21)或传动轴(23)。
10.根据权利要求1所述的扭矩限制器，其特征在于，所述内轴(2)的内部为镂空结构(22)。
【文档编号】F16D7/02GK103527651SQ201310533006
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月31日 优先权日:2013年10月31日
【发明者】王和清, 高树民 申请人:吉林大华机械制造有限公司