一种定扭矩液压联结器的制作方法

1.本发明涉及一种用于传递扭矩的联结器，具体的说是一种定扭矩液压联结器。


背景技术：

2.目前，市场上各种需要传递扭矩的场合所使用的联结器大多为刚性联结器。为了更好地增加扭矩传递效果也有一些柔性联结器。不管是刚性联结器还是柔性联结器通常采用齿、键配合等机械结构，这类结构设计复杂、运行过程中磨损也很严重，尤其是在一些需要传递定扭矩（超过额定扭矩需要打滑空转）的特殊使用场合。现有的用于限定扭矩传动的机械联结器，通常都是利用摩擦片的摩擦力进行扭矩传动或打滑空转，从而实现定扭矩传动。例如：作为铁道系统中，用于信号基础设备的转撤机的传动部分就是采用该结构形式。使用实践证明，现有的这种联结器结构，存在着磨损严重、运行振动大、使用寿命短、使用成本高等缺陷。另外，当摩擦片打滑时会产生高温、高热量还导致机构的可靠性差、传递效率低以及运行噪音大等相关问题。
3.在液压传递领域，摆线泵是一种为输送流体而提供中、低压力的能量转换装置。它的基本结构包括具有多个内切圆弧齿形的针轮和具有短幅外摆线齿廓并与针轮内齿廓啮合的转子构成的一对摆线啮合副；以及与摆线啮合副工作油腔相配套的位于体壳上的一对进出油道。其工作原理是：利用体壳与针轮外圆间的偏心回转，使针轮齿廓和转子齿廓间的各密闭容腔在运动过程中不断产生容积的变化，并配合进出油道的配油系统来实现吸油、排油功能的不断循环。其结构原理可作为液压动力装置使用。现有技术中并没有将其应用在定扭矩联结器中的记载或启示。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供一种能够利用液压系统实现进行定扭矩控制与传动的应用结构，并且在减少磨损、延长使用寿命、提高传动平稳性和可靠性以及减小运行噪音方面均具有一定优势的定扭矩液压联结器。
5.为了解决上述技术问题，本发明的定扭矩液压联结器，包括作为一个传动半轴的体壳；体壳内设置有针轮以及针轮相配合的摆线转子；针轮和摆线转子构成的摆线啮合副通过端盖封装在体壳内腔中形成注满液压油的工作腔，工作腔的对应位置分别与体壳基体内的进、出油道相通，摆线啮合副及进、出油道能够配合体壳的相对回转运动实现摆线泵的功能；摆线转子与体壳的回转中心同轴并分别作为联结器动力输入与输出的两个半轴；进、出油道与配油系统连接，配油系统能够打开或阻止工作腔中液压油的流动。
6.所述配油系统位于体壳的基体内，配油系统包括一对进、出油道以及两个进、出油道中各安装的一个组合阀体。
7.两个所述组合阀体的一端分别连接进、出油道，两个所述组合阀体的另一端相互连通。
8.每个组合阀体由并联的一个单向阀和一个溢流阀组成，单向阀的流通方向为朝向
工作腔内的方向；溢流阀的溢流方向为朝向工作腔外的方向。
9.所述体壳上设置有用于与外部动力系统连接的齿轮。
10.所述摆线转子的回转中心内安装有用于动力输出的轴套。
11.所述端盖与轴套之间以及体壳与轴套之间均设置有支撑轴承，所述轴承外侧端面上均布置有骨架油封。
12.所述端盖的外侧端面还固定安装有压在骨架油封端面上的止挡盖。
13.所述体壳的基体内还设置有一个以上的储油腔，两个所述组合阀体的连接端通过储油腔相沟通。
14.本发明的优点在于：
15.（1）通过在体壳内设置的由针轮和摆线转子配合形成的摆线啮合副，在工作腔液压油被封闭时能够形成刚性的扭矩传递单元，同时利用溢流阀的压力设定，使得传动副在高于设定油压时因液压油的流动而构成摆线泵运动，便实现了定扭矩的打滑。
16.（2）将由针轮和摆线转子配合形成的摆线啮合副作为扭矩传递单元，打滑时针轮外圆与体壳间、针轮齿面与摆线转子齿面间均为相对滑动的运动，且由于各滑动面间均充满了液压油液，因此摩擦损失小、发热低、传动效率高，同时减少了机械磨损、降低了故障率，延长了使用寿命。
17.（3）针轮和摆线转子配合形成的摆线啮合副在超扭矩打滑时是依据溢流阀的溢流压力，因此在“打滑动作”的全过程只有轻微的溢流噪音，并没有机械冲击振动以及摩擦噪音，使产品运转的平稳性、可靠性以及振动、噪音水平都会得到明显的改善。
附图说明
18.图1为本实用新型定扭矩液压联结器的立体结构示意图；
19.图2为本实用新型定扭矩液压联结器中外壳处的剖面结构示意图；
20.图3为本实用新型定扭矩液压联结器中齿轮处的剖面结构示意图；
21.图4为图3的a-a截面结构示意图；
22.图5为本实用新型定扭矩液压联结器的侧视结构示意图；
23.图6为图5的a-a截面结构示意图；
24.图7为图5的b-b截面结构示意图。
具体实施方式
25.下面结合附图和具体实施方案，对本实用新型的定扭矩液压联结器作进一步详细说明。
26.如图所示，本实用新型的定扭矩液压联结器，包括作为一个传动半轴的体壳1，体壳1内设置有针轮2以及与针轮配合形成摆线啮合副3的摆线转子4，通过摆线啮合副3使得啮合部位形成滚动啮合；体壳1上设置有用于与外部动力系统输入传动连接的齿轮9，摆线转子4的回转中心安装有用于动力输出的轴套10，摆线转子4和轴套10通过键联结为一体，轴套10内固定安装输出轴以便于转速/转矩的输出，针轮2和摆线转子4构成的摆线啮合副通过端盖5封装在体壳1内腔中形成注满液压油的工作腔6，当针轮2随体壳1回转时由于在偏心力的作用下，摆线转子与针轮间将产生按一齿差的减速比进行同向回转运动的趋势，
这将使摆线啮合副间的各工作腔产生容积的变化而在相关容腔内形成容腔压力；进、出油道与相应的配油系统连接，配油系统能够打开或阻止工作腔中液压油的流动；当该压力值低于配油系统设定的压力设定值时，工作腔形成的两个区域内的压力油不会被溢出，此时工作容腔内的液压油将使针轮对摆线转子产生输出转矩，实现了摆线马达输出转矩/转速的功能；由于摆线转子4与体壳1同轴回转，分别作为联结器的两个半轴；其利用了摆线啮合副既可作为转子泵实现建立工作腔压力的功能，又能实现在工作腔压力的作用下作为摆线马达输出转速/转矩的功能；当工作腔内液压油被阻止流动时，体壳1与摆线转子成为刚性联结从而可传递转矩/转速；配油系统中具有溢流阀，当工作腔内液压油通过进、出油道上的溢流阀溢流时，其压力容腔内的液压油将在高低压腔间形成循环流动，此时摆线啮合副就能够形成相对回转运动，同时针轮也相对体壳作行星运动，因此摆线转子与体壳间将不传递转矩，即处于“打滑状态”，具体地说，在正常传递转矩时，齿轮9通过电机及相应的减速机构（即：外部动力系统）获得一定的转速/转矩输入后便会带动针轮做同向减速回转并压缩液压油形成一定的工作腔压力，该液压油压力将推动摆线转子，当工作腔内压力低于配油系统设定的压力时体壳、针轮、摆线转子以及输出轴在工作腔的作用下可视作一个相对静止的整体（根据压力介质的体积不可压缩的原理）并将输入到齿轮上的转速/转矩以一齿差的减速比传递到输出轴实现转撤机的运动（转速/转矩）输出；当输出轴输出阻力转矩增大到使工作腔内的液压油压力将高于调定压力时，由于工作腔内的液压油通过配油系统将压力介质外溢至吸油回路（进、出油通道），此时在针轮与摆线转子间将可产生相对滑移转动，此时其输出轴的输出转速为零，输出转矩始终保持在设定的转矩。即转撤机所设定的“打滑转矩”。
27.进一步地，在体壳1的基体内还设置有两个储油腔，这两个储油腔分别与摆线啮合副的工作腔中形成的高低压区域相通，以方便于轴承润滑、内腔注油排气，连通油道，所说的配油系统位于体壳1的基体内，它包括一对进、出油道以及分别安装在两个进、出油道中的一个组合阀体8；两个组合阀体的一端分别连接进、出油道，两个组合阀体的另一端相互连通并与储油腔连通；每个组合阀体8由并联的一个单向阀和一个溢流阀组成，单向阀的流通方向为朝向工作腔内的方向；溢流阀的溢流方向为朝向工作腔外的方向。
28.本实施例中，在配油系统的进、出油道上集成了2只具有单向补油功能的整体插装式溢流阀，这不仅可实现双向回转时各方向转矩标定的独立控制，以便于输出转矩的控制与标定，同时亦可避免由于液力介质的气蚀现象对联结器运转平稳性产生的不利影响。
29.再进一步地，如图4所示，对于其具体安装结构来说，在端盖5的内表面与轴套10右侧的外表面之间以及体壳1左侧的内表面与轴套10的左侧的外表面之间均设置有轴承以及在轴承外侧端面上的骨架油封，以实现回转密封；在端盖5的外侧端面（图4所示的右侧端面）和体壳左侧还各安装了一只骨架油封端面上的止挡盖11，用于防止油封滑落。
30.另外，摆线转子与输出轴采用分体式结构，再经过键联结成一体，这有利于提高摆线啮合副的配合精度，实现降低运转噪音的性能要求。
31.其具体工作原理如下：
32.当齿轮旋转时，转动力会带动针轮旋转，由于其工作腔内装满液压油且处于密封状态，根据帕斯卡原理：密闭空间的液体可以向密闭空间内任意一点传导压强，且各点压强相等，因此，针轮会压缩工作腔内一侧的液体使其产生压强，而这个压强的力会传导到摆线
转子4上，从而带动摆线转子4和输出轴旋转。
33.当输出轴旋转到位置无法旋转时，工作腔内的压力会陡增，当压力增大到溢流阀设定的压力时，溢流阀内的阀芯会打开，进行泄油，而压缩出来的这一部分油会被溢流阀溢出到摆线啮合副的另一侧腔体内，形成循环流动。
34.当齿轮旋转一定角度时，齿轮带动针轮按照白线齿轮副齿差旋转相应角度，此时一侧区域体积明显减小，而另外一侧区域体积明显增大，由于工作腔内总体积不变，因此，“打滑回转”时溢流阀溢出的油的容积将等于吸油腔吸入的容积，油液将在压力腔与吸油腔间循环流动。
35.通过上述分析可见，输入的转速/转矩均利用摆线啮合副的工作腔变化转化使液压油产生相应的压力和流量来带动摆线转子的转动，并经轴套将此转速/转矩传递到输出轴上实现转速/转矩的输出，通过设定液压油的压力值即可控制其输出转矩的标定值，当输出轴旋转到位置无法旋转时，工作腔内一部分区域的体积发生变化，压力会陡增，当压力达到溢流阀设定的压力时，溢流阀的阀芯就会打开进行泄油，该区域体积变小，另一侧吸油腔的体积将变大，而被溢流阀排出来的油会被吸到另一侧体积变大的区域，由于被压缩的体积和另一侧的增大体积相等，所以工作腔内的总油量保持不变。