专利名称：自锁卡口偶联机构的制作方法
技术领域：
本发明的背景1．本发明的领域本发明涉及一种偶联机构，特别是涉及一种自锁卡口式(包括卡销和槽)偶联机构，该机构在初始将一个偶联器的半爿插入到另一个偶联器的半爿内以后，有一锁紧套筒自动旋转到锁紧位置，从而可防止由于震动或振动不经意地脱开偶联。与现有的这种型式的偶联机构不同，本发明还增加一个轴向偶联力，该力能在锁紧套筒旋转到锁紧位置时将偶联器的两半爿拉紧在一起并且在偶联完毕后继续保持该状态。
本发明的偶联器可被用于电工的、液压的或气动的偶联器系统，并且在需要密封的偶联器系统特别有效，因为它能不断将轴向力施加到两个匹配的偶联器之间的界面上。
2．相关技术的说明从美国专利5,067,909和5,167,522号中已知有这样的自动锁紧偶联器，其中在初始将偶联器的一个半爿插入到另一半爿内时，顶着弹簧力转动锁紧套筒，而在插置完毕时允许弹簧转回到锁紧位置。
这两专利公开一种偶联机构，当偶联器的一个半爿被插入到另一半爿内时，使在一个半爿上的套筒顶着扭转的弹簧力转动，由于在套筒上和插入的那半爿偶联器上两个互补三角形小突片的凸轮作用，在两个互补小突片互相接合后弹簧的返回力便可使套筒转动到锁紧位置，这样两个小突片便可防止偶联器两个半爿脱离接合，而在要脱开偶联时须先扭转套筒使两个小突片互相脱开。
类似的偶联器曾在美国专利5,662,488号中公开过并在本文的
图1到3中示出。在这偶联器中，偶联器一个半爿2内的L形槽和偶联套筒4上的卡销3被用来使偶联套筒相对于偶联器另一半爿5转动，因此当装有套筒的半爿被安装而沿轴向套入到联轴器另一半爿内时，弹簧的扭转返回力可迫使卡销进入到L形槽的底部内。本例不用扭力弹簧，扭转的返回力由插入的偶联器半爿上的第二套凸轮表面6提供，该凸轮表面6被这样配置使它与套筒上沿径向向外的弹性部上的相应的第二套卡销配合而起凸轮的作用，由第二套凸轮表面在第二套卡销上造成的恢复力的扭转分力使当第一卡销抵达L形槽的底部时套筒转动到锁闩位置。
这些自锁设计固有的问题为必需有一定数量的窜动，使互补的锁紧结构，即美国专利5,067,909和5,167,522号中的三角形小突片及美国专利5,662,488号中的卡销和槽能够互相脱开，从而使套筒能随扭转力而转动到锁紧位置，同时这也是制造公差造成的结果。但在偶联器两个匹配的半爿之间出现窜动会增加接触零件的磨损，并且在偶联器密封的情况下能在偶联器两个匹配半爿的界面上损害密封，使得密封件由于偶联器两个半爿没有能深入接触或停留在所需的匹配位置而被弹性地设定。
在另一方面，已知在传统的不自锁的偶联装置的范围内，解决这个在偶联器两个匹配半爿之间的公差或窜动问题的方法是在两个匹配的半爿上施加一个轴向力。在偶联器两个匹配半爿上施加一个预载荷或轴向力的设计实例中包括美国专利3,805,379和4,820,185号。在美国专利3,805,379号中公开的设计在本文的图4中示出，轴向力由转动一个卡口偶联套筒造成使卡销通过相应的槽，经过偶联器两个半爿确定接触之点，然后来到槽的一端，抵压在一个由弹簧装置提供的纯粹为轴向的预载荷上。在匹配的方向上延长走动的距离限定施加在偶联器两个半爿上的预载荷。
由于所示传统卡口偶联器的预载荷是当卡销在相应槽内走动到终端时施加的，因此完成偶联需要增加一个手动施加的转动力，从接触点开始，在该点上预载荷弹簧开始被压缩。结果这种装置对美国专利5,067,909、5,167,522和5,662,488号中所公开的那种型式的自动销紧机构便不能适用，因为其中施加力的弹簧在初始插入时便被压缩。另外，传统的轴向预载荷装置不能提供制造公差，因为该公差会影响实际的预载荷。
而本发明在另一方面，将美国专利3,805,379号的轴向预载荷及美国专利5,067,909、5,167,522和5,662,488号的自锁闩装置结合起来，由于采用一个改进的扭转力产生装置而不用美国专利3,805,379号中所示机构来产生纯粹为轴向的力，因此可同时产生转动力和轴向力，从而提供一种消除现有型式偶联器缺点的偶联器。在本发明中，不仅有扭转力施加在锁闩套筒上使它转动到锁闩位置，而且与此同时扭转力还有一个移动分力也被利用来将偶联器的两个半爿拉紧在一起。
迄今为止还没有一个现有的偶联机构作过像本发明所提供的那样的偶联器的结合，在该偶联器中两个半爿同时被拉紧在一起并被锁住，因此偶联器的两个半爿能用单纯的直线运动配合，偶联器只需极少的力和运动便可自动完成偶联进入到最终匹配的位置而可不需人的干预，也不会由于缺少进给而发生不完全的匹配。
本发明的综述因此本发明的一个目的是要提供一种包括锁紧套筒的偶联机构，它能将偶联器的两个匹配的半爿自动锁紧在一起，并能利用参与的产生力的元件，在匹配时和匹配后不断将偶联器的两个半爿拉紧在一起。
本发明的第二个目的是要提供一种可用较少的配合和脱开的时间来连接偶联器两个半爿的机构，该机构能提供一个成功的偶联所需的进给并能提供一个确实的抗振动/震动的偶联力。
本发明的第三个目的是要提供一种连接器用的偶联装置，只须沿轴向直线地一推，不需其他干预便可连接，并且只须略微一转便可脱开。
本发明的第四个目的是要提供一种连接器用的偶联装置，它在连接器的匹配的两个半爿匹配后能提供将连接器匹配的两个半爿不断地拉紧在一起的力，本发明的第五个目的是要提供一种卡口式的偶联机构，它能提供壳对壳深入到底的接触，除去在匹配表面之间弹性体密封的偶而和永久的“弹性设定的”的特性。
本发明的第六个目的是要提供一种卡口式的偶联机构，它有一个简单的结构可不需另外增添抗振动的零件和程序如将偶联套筒“安全捆绑”(safety-wiring)到一个固定点上。
本发明的第七个目的是要提供一种偶联机构，该机构能减少轴向的磨损，办法是消除匹配的两个半爿之间的运动，使所有匹配构件做到真正的金属对金属的深入到底的接触。
按照本发明的优先实施例的原理，上述这些目的都可达到，办法是提供一个偶联机构，该机构位在一个匹配的连接器对的偶联器主半爿上，并包括一个内有多个扭转力产生件的偶联套筒，扭转力产生件可包括但并不仅限于螺旋弹簧，它位在偶联套筒和偶联器主半爿之间。扭转力被转移到多个位在偶联套筒内的多个卡销上，而这些卡销被布置得与槽的侧边接触，当偶联器主半爿直线地插置到偶联器另外半爿内时，所说槽成为轨道用来导引所说卡销的运动，从而导引偶联套筒的运动。
由偶联套筒内的力产生件的扭转作用造成的力通过卡销施加在一个适当倾斜的最终导轨段或锁紧斜坡上，产生一个自率引的作用将匹配的两半爿保持在一起，提供对震动/振动的抗力，同时使偶联程序简化，只需用直线的轴向推动即可连接，不需其他的干预。
与现有偶联器的锁紧装置不同，本发明的轴向预载荷或连续施加力的作用是用特别简单的结构获得的，包括一套力产生件、卡销和槽，它们能提供传统的偶联器装置分开获得的所有特性，并带来不少好处，如容易使用、可靠性和提供制造公差而这是任何一种传统的偶联器装置所没有的。
就提供制造公差和其他尺寸精度而言，本发明能够获得所需的连续的轴向力而可不管制造公差、偶联器零件的与温度有关的尺寸变化、或其他不准确性的来源如摩擦磨损或疲劳，办法是在配合的条件下允许卡销停留在锁紧斜坡的最终轨道段上的任何一处，而不是要求它们留在斜坡的端头上。这样，本发明的锁紧机构就能自动补偿配合表面包括轨道、卡销或配合的两个半爿上的尺寸不准确性或公差，而做到真正的金属对金属的壳体的接触到底。
图2为图1中偶联器装置的力产生部的横剖面图。
图3为图1中偶联器装置的凸轮装置的平面图。
图4为传统的非自锁的卡口偶联器的预载荷装置的略图。
图5为按照本发明的较优实施例的原理构造的卡口偶联装置的等角视图，其中套筒和偶联器半爿的部分用剖面示出。
图5A为一平面图示出偶联套筒被固定到一个偶联器半爿上的方式的细节。
图6为一设在图1中偶联装置上的直线导轨的平面图。
图7-10均为平面图示出在图5的偶联装置中卡销和槽合作提供自锁闩和施加轴向力的功能的方式。
较优实施例的详细说明本发明的较优实施例的偶联器包括一般为圆筒形的第一和第二偶联器半爿20和21，它们被这样布置可沿着一条公共轴线移动到一个配合位置，和一个锁闩套筒22可旋转地装在第二个或为主的偶联器半爿上。如所示出，偶联器半爿20为一母的偶联器半爿或插座，而偶联器半爿21为一公的偶联器半爿或插头，该插头可插入到偶联器半爿20即插座内，但也可能将套筒设在偶联器的内侧，这样装有套筒的偶联器半爿便可被用作另一偶联器半爿的接受器。
如图6所示，配合时在偶联器半爿20和21之间的轴向对准是由互补而接合的直线导引结构来保持的，该结构的形式为在偶联器半爿20的内表面上的槽23、23’和在偶联器21上的凸块。虽然没有具体说明，凸块的大小和间隔当然可以改变借以提供楔固作用来保证偶联器两个半爿在旋转时的对准。另外，本行业的行家应该知道凸块24也可设置在偶联器半爿20上而将槽23、23’设在偶联器半爿21上，槽和凸块的数目和正确形状都可改变只要它们能将一个偶联器半爿导引到另一个偶联器半爿内即可，并且可用槽和凸块以外的导引结构例如采用具有非圆筒形的配合部，这也属于本发明的范围内。
偶联器半爿可内藏电连接器插入件或液压或气动元件。在偶联器半爿内的插入件或元件的细节虽然没有示出，但那是本行业的行家都知道的，合适的电连接器插入件曾在图1和2的例子中示出过。另外，本行业的行家应该知道偶联器半爿和套筒可用任何一种适用的材料制成，例如偶联器半爿和卡销可用金属制成，而套筒可用塑料制成。
在所示实施例中，自扭转和轴向移动的功能都是由下面一组零件提供的，这组零件包括三个一般为L形的在第一偶联器半爿20外部切出或制出的槽25、25’、25”，装在可旋转套筒22上的相应数目的向内伸出的卡销26、26’(其中只有两个在图5中示出)和三个产生力的元件27(其中只有一个在图5中示出)。产生力的元件27被夹持在从可旋转套筒22向内伸出的挡止条28和从第二偶联器半爿21沿径向向外的挡止条29之间，这样来产生力使套筒和第二偶联器半爿相对转动，而第二偶联器半爿的转动则被从第二偶联器半爿上伸出的凸块24与第一偶联器半爿20内的直线导槽23的接合所限制如图6所限制。挡止条28各包括两个端表面30和31，端表面30与弹簧的一端接合，而端表面31由于与从第二偶联器半爿沿径向向外伸出的第二挡止条32接合被用来限制套筒相对于偶联器半爿的转动。当表面31与挡止条32接合时，套筒处在其初始位置而卡销26、26’在进入L形槽25、25’、25”的位置上，这将在下面较详细地说明。
可旋转套筒可用任何一种合适的设施保持在第二偶联器半爿21上。例如图5A所示，挡卡条28的底表面被安排与偶联器半爿21(挡止条32从其上伸出)上的向外伸出的凸缘33的顶表面接合，而套筒21(挡止条28从其上伸出)上的凸缘34的顶表面35被一波状垫圈结构36接合，而结构36则被从第二偶联器半爿伸出的保持环37固定。挡卡条28用螺纹紧固件39固定在凸缘34上。
所示产生力的零件27形式为螺旋弹簧，其两端与挡止条28和29接合，该弹簧不被夹持在第二偶联器半爿21的凸缘33和套筒22上的凸缘34之间，因此该弹簧在正常情况下能使套筒22上的挡止条28的端表面移动到抵压在从第二偶联器半爿21上伸出的挡止条32上。虽然在这里示出的是螺旋弹簧，但本行业的行家将可知道其他型式的弹性移动返回装置也可自由替代使用只要它们能够将足够的扭转力提供给套筒从而保证偶联器的两半爿不断地被拉紧在一起即可，下面还将较详细地说明。
要用所示螺旋弹簧结构将可旋转套筒22装配到偶联器半爿21上时，可将偶联器半爿21夹持在一只手中而将螺旋弹簧27仔细地定位在挡止条32的外表面上，并保持在大约45°的角度从对准链24上离开而朝向偶联器半爿21的后面。这个工作并在偶联器半爿21的另外两个挡止条上重复进行。然后将偶联套筒22安装在偶联器半爿21的后面使卡销面向偶联器半爿21上的对准链24。同时使螺旋弹簧的自由端与偶联器套筒22上的挡止条28的端表面31接触。随着偶联套筒22和偶联器半爿21的进一步靠近，必然要转动这两个零件将螺旋弹簧压缩。随着螺旋弹簧的被压缩，偶联套筒和偶联器半爿能完全套合在一起，导致挡止条28的底表面与偶联器半爿21上的向外伸出的凸缘33的顶表面接合。将偶联套筒和偶联器半爿保持在一起，装上波状垫圈36，并使它与凸缘34的上表面35接合如图5和5A所示。将一跟随在波状垫圈后面的保持环37降落到一个在偶联器半爿的外周上延伸的凹槽内将它安装，它就接合并压缩波状垫圈36。被保持环37压缩的波状垫圈36进一步使挡止条28的底表面与偶联器21上的向外伸出的凸缘33的顶表面保持恒定的接合。
套筒克服螺旋弹簧27的作用然后由于卡销和槽的合作使偶联器两个半爿拉紧在一起的方式在图7-10中示出。槽25、25’、25”(今后统称为槽25)的左边形成一条轨道40，控制着套筒相对于偶联器两个半爿的运动，其时由于凸块24和槽23的配合，两个半爿被直线导引到配合位置如图6所示。
在轨道开始处有一直线部分9帮助两个配合的半爿适当地对准。具体地说，当偶联器的两个半爿初始套合在一起并由凸块24嵌入到槽23、23’内而对准时，卡销26将垂直地进入槽25内如箭头A所示，并在该槽进口之下的点41上与轨道40接合。然后卡销向右偏转，开始跟随轨道的凸轮部42如图8所示，偏转时使套筒22在相对于两个对准的偶联器半爿20和21为箭头C的方向上转动以资克服弹簧27在箭头B所示方向上的力。
如图8所示，当卡销26接近轨道角时在偶联套筒内产生最大的扭转量。当卡销移动到经过稳定点43时，即在两个轨道部分42和44之间时，卡销开始追随产生力的元件或弹簧27所产生的力在箭头B的方法上移动，来到最终的轨道部分或锁紧斜坡44并在配合期间停留在该部分上。一种可以选用的方法是在点43之前斜角部分42之后包括一个垂直延伸的直线部分，目的是为了减少部分42的角度并增加偶联器两半爿配合所需的轴向力。
锁紧斜坡44以相对于水平线即相对于横越配合方向的线为D的角度延伸。结果，当套筒22追随弹簧力在方向B上转动时，在斜坡44和卡销26之间的接合可迫使套筒同时向下移动。但由于套筒22相对于偶联器半爿21的轴向运动受到挡止条28的底表面和凸缘33顶表面的接合的限制，套筒22在向下的配合方向上的移动将迫使偶联器半爿21在配合方向上移动一直到达到一个极限为止即当配合的偶联器的两个半爿深入到底互相接触时，这个情况发生在斜坡的点45上。
由产生力的元件27的扭转力施加在锁紧斜坡44上造成的力可使两个配合的半爿保持拉紧在一起。按照设计，在配合状态下的卡销应停留在锁紧斜坡44的第二直线区内，但它能够停留在斜坡角度上的任何地方来自动补偿在配合表面包括轨道、卡销或配合的偶联器两半爿壳体的任何摩擦磨损和疲劳，这些壳体虽然能在它们之间的界面上做到真正的金属对金属的壳体深入接触，但由于磨损和疲劳仍需补偿。
偶联器两个半爿能容易地被脱开，只要用手克服弹簧力扭转套筒22使卡销26脱离点43并能从槽25中抽出即可，当偶联器两半爿被拉开时套筒便可自动转回到其初始位置。
虽然本发明已就优先实施例特别充分地说明使本行业的行家不必做不适当的试验，能够制造并利用本发明但应知道除了上面所说明的以外，本行业的行家还可对所示实施例作出许多变化和修改。每一个这种变化和修改，包括那些没有被本文提到的，都应包括在本发明的范围，因此本发明的说明不能被看作是限制性的，本发明只能由所附权利要求书限定。
权利要求
1．一种偶联装置，具有第一偶联器半爿；可与第一偶联器半爿偶联的第二偶联器半爿；设在第一和第二偶联器半爿上的互补接合的直线导引构件，用来将第二偶联器半爿直线导引到与第一偶联器半爿偶联的位置；一个可旋转地装在第二偶联器半爿上的套筒；一个锁位在所说套筒和所说第二偶联器半爿之间的产生旋转力的结构，用来产生可使所说套筒沿第一方向转动的旋转返回力；一个装在第一偶联器半爿上的凸轮构件和一个装在套筒上的从动构件，用来当所说第一偶联器半爿相对于所说第二偶联器半爿被直线导向所述偶联的位置时，使所说套筒克服所说旋转返回力沿第二方向相对于第一偶联器半爿而转动；一个装在第一偶联器半爿上的锁紧斜坡，用来与所说从动构件接合，当所说套筒应答所说旋转返回力而沿所说第一方向转动时所说从动件从所说凸轮构件上脱离接合后使所说第一和第二偶联器半爿被拉紧在一起。
2．按权利要求1的偶联装置，其特征为，所说产生力的设施包括至少一个弹簧。
3．按权利要求2的偶联装置，其特征为，所说弹簧为一锁位在所说套筒和所说第二偶联器半爿之间的螺旋线圈弹簧。
4．按权利要求1的偶联装置，其特征为，所说从动件构件包括一个从所说套筒上向内伸出的销钉。
5．按权利要求4的偶联装置，其特征为，所说第一凸轮构件和所说锁紧斜坡为切入所说第一偶联器半爿的一侧的槽的边缘表面。
6．按权利要求5的偶联装置，其特征为，所说槽为-L形槽，有一沿所说偶联装置的轴向延伸的轴向部和一个大致沿该轴向部的横向延伸的横向部。
7．按权利要求6的偶联装置，其特征为，所说槽的轴向部包括一个沿所说第二方向倾斜不是零角度的表面，使当所说第一和第二偶联器半爿被一起推动时，可使所说套筒沿所说第二方向转动，该槽的轴向部的所说表面构成所说第一凸轮构件。
8．按权利要求7的偶联装置，其特征为，该槽的所说横向部包括一个与所说第二旋转方向倾斜不是零角度的表面，使当套筒应答所说力沿第二旋转方向转动时，所说第一和第二偶联器半爿被一起拉动。
9．按权利要求6的偶联装置，其特征为，该槽的所说横向部包括一个与所说第二旋转方向倾斜不是零角度的表面，使当套筒应答所说力沿第二旋转方向转动时，所说第一和第二偶联器半爿被一起拉动。
10．按权利要求9的偶联装置，其特征为，该槽的所说横向部的所说表面被这样安排，使得当所说第一和第二偶联器半爿完全配合时，所说从动件处在所说表面的端部之间，从而所说第一和第二偶联器半爿在所说配合位置可被所说力不断拉紧在一起，在所说端部之间的所说位置大到足以调节所说偶联器两半爿或在配合界面上出现的密封装置的尺寸公差。
11．按权利要求9的偶联装置，其特征为，所说互相接合的直线导引构件包括一个从所说第二偶联器半爿上向外伸出的凸块和一条在所说第一偶联器半爿内侧表面上的槽。
12．按权利要求1的偶联装置，其特征为，所说互相接合的直线导引构件包括一个从所说第二偶联器半爿上向外伸出的凸块和一条在所说第一偶联器半爿内表面上的槽。
全文摘要
一种自动锁紧卡口式偶联机构包括:一个直线导引构件(23、23’、24),用来防止偶联器两半爿(20、21)之间的相对运动;一个套筒(22)可旋转地装在一个偶联器半爿上;一个弹簧(27、28)锁位在套筒和偶联器半爿之间,能在其间产生扭转力;一个L形槽(25)设在另一个偶联器半爿上;和一个卡销(26)从套筒上伸出,并可与槽边形成的凸轮表面(42、44)接合。当偶联器两半爿被一起直线推动时,由于卡销(26)和第一凸轮表面(42)之间的接合,使套筒可克服弹簧力而转动。因此可使卡销与构成锁紧斜坡的第二凸轮表面(44)接合。当套筒被转动到锁紧位置上时,由于锁紧斜坡的角度,弹簧力还将偶联器的两半爿拉紧在一起,并在卡销停留在锁紧斜坡上以后保持这个状态。
文档编号H01R13/625GK1321348SQ00801813
公开日2001年11月7日 申请日期2000年8月25日 优先权日1999年8月27日
发明者R·R·阿尔西基维茨, W·J·奥伦德尔, K·M·哈姆斯 申请人:安姆芬诺尔公司