联轴器
阅读：229发布：2020-05-11
专利汇可以提供联轴器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种 联轴器 ，包括内部构件(1)，内部构件具有以中心点(C)为中心的外部凸面球形周缘(S1)。第一内部构件具有穿过中心点延伸的 扭矩 轴线(A1)。第二构件外部环(2)具有内部凹面球形周缘，该内部凹面球形周缘以中心点为中心且与内部构件的外部周缘互补。第一内部构件(1)和第二构件中的一个具有长形突起(M1)，长形突起以平行于径向于中心点延伸的线的方式突出到另一构件的对应的长形狭槽(K1)中。狭槽和突起在平行于扭矩轴线(A1)的平面中伸长。突起和狭槽相互作用以将绕扭矩轴线(A1)的扭矩从一个构件传递至另一构件。内部构件和第二构件能够在突起和狭槽限制出的方向上绕所述中心点相对于彼此旋转。，下面是联轴器专利的具体信息内容。
1.一种联轴器，具有内部构件和外部环形构件，所述联轴器包括一对或多对构件，所述一对或多对构件可以包括或可以不包括最内部构件和最外部构件中的一个或两个，每对构件为具有公共轴线(A1)并具有位于所述轴线上的公共第一中心(C)的第一构件和第二环形构件；所述第一构件具有外部凸面球形周缘(S1)；所述第二环形构件具有内部凹面球形周缘(S21)，所述第一环形构件的外部凸面周缘接纳在所述内部凹面球形周缘(S21)中；所述外部凸面周缘和所述内部凹面周缘关于所述第一中心(C)同心并且彼此互补，并且彼此相互作用以在两者之间传递沿所述扭矩轴线(A1)作用的轴向载荷；至少一个长形突起(M)从一对构件中的一个构件突出到该对构件中的另一构件的长形狭槽(K)中，每个突起(M)和每个狭槽(K)在含有或平行于相关的该对构件的中心轴线的平面(P2)中伸长，所述狭槽(M)和所述突起(K)在所述平面(P2)的方向上突出并且设置成与该对构件相互作用以从该对构件的最内部构件向该对构件的另一构件传递扭矩；除了所述内部构件以外的每个构件具有横跨其宽度的一半延伸的一对直径上对置的装入狭槽，以使一对构件的第一构件能够引入到该对构件的第二构件的内部凹面周缘中并被该对构件的第二构件轴向地保持。
2.根据权利要求1所述的联轴器，其中，除了所述外部构件以外的构件包括具有公共中心(C、C2)的球形部段。
3.根据权利要求1或2所述的联轴器，包括一对长形突起(M)，所述一对长形突起(M)从所述一对构件中的一个构件径向于所述中心轴线(A1)突出到该对构件中的另一构件的对应的长形狭槽(S)中，所述突起和所述狭槽在直径上彼此对置并且在所述平面中伸长。
4.根据前述权利要求中任一项所述的联轴器，其中，每个突起(M)的径向相向周缘与该突起突出到其中的所述狭槽(K)的对应径向相向表面间隔开。
5.根据前述权利要求中任一项所述的联轴器，其中，作为所述联轴器的相互作用支承表面的所述凸面球形表面和所述凹面球形表面(S1、S21...)是接触的滑动轴承表面，所述接触的滑动轴承表面承受所述联轴器的径向载荷，并且所述接触的滑动轴承表面承受所述联轴器的沿所述扭矩轴线作用的载荷。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的联轴器，进一步包括在所述凸面球形表面(S21)与所述凹面球形表面(S1)之间和/或每个所述突起(M)的长形相向侧面与其关联狭槽(K)的对应长形侧面之间的滚动元件轴承(90、92)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的联轴器，具有一个中间环形构件(602)，所述内部构件(601)和所述中间构件(602)形成一对构件，并且所述中间构件(602)和最外部构件(603)形成另一对构件，其中至少一个突起(M1、M2)从每对构件中的一个构件突出到该对构件中的另一构件的至少一个狭槽(K1、K2)中，并且含有所述中间构件(602)与所述最外部构件(603)之间的狭槽和突起的平面垂直于含有所述内部构件(601)与所述中间构件(602)之间的狭槽和突起的平面。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的联轴器，具有第一中间构件(802)、第二中间构件(803)和第三中间构件(804)，所述内部构件(801)和所述第一中间构件(802)形成一对构件，所述第一中间构件(802)和所述第二中间构件(803)为第二对构件，所述第二中间构件(803)和所述第三中间构件(804)为第三对构件，并且所述第三中间构件(804)和最外部构件(805)为第四对构件，其中至少一个突起(M)从每对构件中的一个构件突出到该对构件中的另一构件的至少一个狭槽(K)中，并且除了所述第三对构件(803、804)以外，含有一对构件之间的狭槽和突起的平面垂直于含有下一低序数的一对构件之间的狭槽和突起的平面，优选地，在第三对构件的情况下，含有突起(M3、M31)与狭槽(K3、K31)的平面与含有所述第二对构件的突起(M2、M21)和狭槽(K2、K21)的平面对准。
9.根据权利要求8所述的联轴器，其中，所述第三中间构件(804)和所述最外部构件(805)具有公共第二中心(C2)，当所述第三中间构件(804)和所述最外部构件(805)与所述第二中间构件(803)对准时，所述公共第二中心(C2)沿所述中心轴线(A1)从所述公共第一中心(C)偏移。
10.根据权利要求8或9所述的联轴器，具有其以所述第三中间构件和所述最外部构件的公共第二中心(C2)为中心的外部凸面球形周缘(S32)以及其以所述公共第一中心(C)为中心的内部球形凹面周缘(S31)。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的联轴器，在除了所述第一对构件以外的一对或多对构件之间具有代替突起和狭槽的轴(X)，每个所述轴的轴线为所述一对构件的外部构件绕该对构件的内部构件旋转的轴线。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的联轴器，还包括联接各对构件的至少一个轴(X)，所述轴位于一个构件相对于另一构件沿所述突起和所述狭槽限制出的方向旋转的轴线上。
13.根据前述权利要求中任一项所述的联轴器，其中，所述第二构件的内部球形凹面周缘对着所述中心的角度大于所述第一构件的外部球形凸面对着所述中心的角度。
14.一种联轴器装置，所述联轴器装置包括两个根据前述权利要求中任一项所述的联轴器，其中，连接结构件(66、68)连接所述联轴器的两个最外部构件(202、603、805、902)，或者一个联轴器的最外部构件(202、603、805、902)通过连接结构件连接至另一联轴器的最内部构件(201、601、801、901)，此外，可选地，所述联轴器中的一个联轴器被设置为或不被设置为能够相对于所述连接结构件自由地轴向移动。
15.根据权利要求1所述的联轴器，包括另一长形突起(M16')，所述另一长形突起(M16')从一对构件中的一个构件突出到另一构件的另一狭槽(K16')中，所述另一突起(M16')和所述另一狭槽(K16')在与所述第一平面平行且间隔开的平面中突出并伸长。
联轴器
技术领域
[0001] 本发明涉及一种联轴器。
背景技术
发明内容
[0003] 根据本发明，具有内部构件和外部环形构件的联轴器包括：一对或多对构件，所述一对或多对构件可以包括或可以不包括最内部构件和最外部构件中的一个或两个，每对构件为具有公共轴线并具有位于所述轴线上的公共第一中心的第一构件和第二构件；
[0004] ·所述第一构件具有外部凸面球形周缘；
[0005] ·所述第二环形构件具有内部球形凹面周缘，所述第一环形构件的外部凸面周缘接纳在所述内部球形凹面周缘中；
[0007] ·至少一个长形突起从一对构件中的一个构件突出到该一对构件中的另一构件的长形狭槽中，每个突起和每个狭槽在含有或平行于相关的该对构件的中心轴线的平面中伸长，所述狭槽和所述突起在所述平面的方向上突出并且设置成与该对构件相互作用以从该对构件的最内部构件向该对构件的另一构件传递扭矩；
[0008] ·除了所述内部构件以外的每个构件具有横跨其宽度的一半延伸的一对直径上对置的装入狭槽，以使一对构件的第一构件能够引入到该对构件的第二构件的内部凹面周缘中并被该对构件的第二构件轴向地保持。
[0009] 对于大多数实际应用，除了外部构件以外的所述多个构件包括具有公共中心的球形部段。
[0010] 球形部段是球体中的一对平行平面之间的部分。然而，在一些情况中，其中，可以考虑使用球形部段而且其中平面不平行但不相交或通过尖端在公共轴线上的圆锥截切的情形，这种替代方案在制造、装配和使用中会具有缺点而不太可能被采用。
[0012] 可以使用根据本发明的联轴器以用于将必须在具有至少一个旋转自由度的情况下联接的任何两个结构元件进行联接。一些示例作为将元件联接至固定结构的“结构性固定联轴器”是有用的。另一些示例作为将两个旋转元件进行联接的“挠性联轴器”是有用的。通过示例的方式，根据本发明的各种联轴器可以使用于联接角位移的轴，比如万向节、等速万向节、用于将驱动轴联接至从动轴的联轴器；用于将转矩轴连接至例如悬架系统的结构元件的联轴器。
附图说明
附图说明
[0013] 以下参照附图描述本发明的示例，在附图中：
[0015] 图2A至图2D示出根据本发明的联轴器的示例，图2A是元件未对准情况下的联轴器的等轴测图，图2B是在参考坐标系中的联轴器的轴向侧视图，图2C是沿图2B的的轴线A2截取的横截面图，图2D是图2B的沿轴线A3截取的横截面图；
[0016] 图3A至图3E示出组装图2的联轴器的方法；
[0018] 图5A和5B是连接在一起的一对联轴器的横截面图；
[0019] 图6A至图6C根据本发明的联轴器的另一示例，图6A是图6B的沿轴线A2的横截面图，图6B是图1的沿轴线A1的轴视图，图6C是联轴器的元件未对准的透视图；
[0020] 图7A至7C示出连接在一起的一对联轴器，图7A是联轴器的元件对准的横截面图，图7B示出元件未对准，图7C是元件未对准的等轴测图；
[0021] 图8A至图8E示出根据本发明的联轴器的另一示例，图8A是沿图1的轴线A1的轴视图，图8B是示出联轴器的元件未对准的等轴测轴视图，图8C是沿轴线A3的横截面图，图8D是沿轴线A2的横截面图，图8E是如图8A中示出的联轴器的侧视图；
[0022] 图9A至图9E示出根据本发明的联轴器的示例中的轴承，图9A是联轴器的元件的轴视图，图9B是图9A的元件的侧视图，图9C是图9A的元件的俯视图，图9D是联轴器的横截面图，图9E是联轴器的等轴测图；
[0023] 图10示出用于限制根据本发明的联轴器的元件的相对旋转的器件；
[0024] 图11是在根据本发明的联轴器的示例中有益的突起和狭槽的示意图；
[0025] 图12A是示出未对准元件的之前附图的联轴器的改型的横截面图，图12B是图12A的联轴器的等轴测图；
[0026] 图13A至图13C示出根据本发明的又一示例联轴器，图13A是沿图1的轴线A1的轴视图，图13B是示出联轴器的元件未对准的透视图。图13C是示出联轴器的元件未对准的另一等轴测图；
[0027] 图14A至图14E示出根据本发明的联轴器的另一示例，图14A是联轴器的元件未对准的沿图1的轴线A1的轴视图，图14B是沿图14D的平面C-C的轴视横截面图，图14C是沿图14A的平面A-A的横截面图，图14D是图14A的联轴器的侧视图，图14E是联轴器的等轴测图；
[0028] 图15A和图15B示出了根据本发明的联轴器的另一示例；
[0029] 图16示出在结合了联轴器的部分中的突起和狭槽与另一部分中的轴的使用的联轴器的示例，其中，图16A、16B、16D是构件未对准的联轴器的等轴测后视图、等轴测前视图和等轴测侧视图；图16C是联轴器的横截面图，以及
[0030] 图17A至17D示出根据本发明的联轴器的另一示例，图17A是联轴器的等轴测前视图，图17B是联轴器的等轴测后视图，图17C是轴线A3上的横截面图，图17D是等轴测侧视图。
具体实施方式
[0031] 参照如图1中示出的参考坐标系描述图2至17中的本发明的示例。
[0032] 参考坐标系具有限定出轴向方向的第一轴线A1。第二轴线A2垂直于第一轴线A1。在第一轴线和第二轴线的相交处是联轴器的同心构件的同心球形表面的中心点C。第一轴线和第二轴线以及中心点位于第一平面P1中，第一轴线和中心点位于与第一平面垂直的第二平面P2中。穿过中心点C的第三平面P3垂直于另外两个平面。垂直于轴线A1和A2的第三轴线A3位于第三平面中并穿过中心点C。
[0033] 第一轴线A1是扭矩轴线，例如驱动轴或从动轴在第一轴线A1上连接至联轴器，第二轴线A2和第三轴线A3是联轴器的相对旋转的轴线。
[0034] 在一些示例中，联轴器具有以中心点C为中心的一些构件以及以另一中心点C2为中心的另一些构件，当构件对准时，所述另一中心点C2沿着第一轴线A1从C偏移。C2从C的偏移可以是少量的例如是零点几毫米。分别平行于轴线A2和A3的另外两轴线A21和A31穿过中心点C2。
[0035] 在图2中，联轴器包括一对构件201和202，内部环形构件201和外部环形构件202各自包括球形部段。内部环形构件201围绕轴线A1以位于该轴线上的中心点C为中心并且具有外部周缘表面S1，外部周缘表面S1是凸面球形并且以中心点C为中心。内部环形构件201具有中心孔口40，中心孔口40在该示例中具有用于接合对应的花键轴的花键42。
[0036] 外部环形构件202具有内部周缘凹面球形表面S21，内部周缘凹面球形表面S21与内部构件201的凸面外表面S1互补。凹面球形表面S21以相同的中心点C为中心。外部构件202的内部球形表面S21和内部构件201的外部球形表面S1是接触的滑动轴承表面。
[0037] 长形突起M1和M11从内部构件201的凸面球形表面S1径向于中心点C并且平行于第一轴线A1延伸。突起的外表面还平行于球形表面S1延伸。突起延伸到外部环形构件202的内部凹面表面S21中的互补狭槽K1和K11中。突起和狭槽将内部环形构件和外部环形构件限制成能够相对于彼此绕第二旋转轴线A2旋转，第二旋转轴线A2穿过中心点并垂直于第一轴线。突起M11和狭槽K11分别与突起M1和狭槽K1相同并与突起M1和狭槽K1在直径上对置。联轴器能够在无突起M11和狭槽K11的情况下工作，但不太坚固而易于失效。
[0038] 邻接的凸面球形表面和凹面球形表面S1、S21的中心点C位于内部构件201的轴向相向面F1与F3之间并且位于外部构件202的外部面F2与F4之间。因此，内部凸面球形表面在轴向相向面F1与F3之间的中间位置处的周缘的半径大于外部构件202的凹面表面在轴向面F2和F4处的周缘的半径。因此，内部环形构件在外部环形构件202绕第二轴线旋转的运行范围内轴向保持在外部环形外部构件中。
[0039] 在图2示出的示例E1中，在内部构件201的中心孔中存在用以接合轴的花键42。可以在外部构件202的外部周缘上附加地或替代性地设置用于接合另一轴的花键(未示出)。可以允许联轴器相对于轴滑动，从而提供轴向自由度。
[0040] 在示出的示例中，突起M1、M11配合到关联狭槽K1、K11中使得在突起的两侧与狭槽的两侧之间存在最小间隙。然而，在另一示例中，突起中的一个突出到其关联狭槽中使得在突起的两侧与狭槽的两侧之间存在预定的足够间隙以在以最小间隙配合至其关联狭槽的另一突起失效的情况下备用。
[0041] 在图2中，内部构件201和外部构件202均是环形的。内部构件201和外部构件202每个都是以第一轴线A1和第二轴线A2的相交处的中心点C为中心的球体的一部分。
[0042] 如在图2A至图2D中示出的，突起从内部环形构件201突出到外部构件202的狭槽中。然而，突起可以从外部构件突出到内部环形构件201的狭槽中。
[0043] 在图2中，球形表面承受径向于轴线和沿轴线方向作用的载荷。突起和狭槽传递内部构件与外部构件之间绕第一轴线的扭矩。内部构件201和外部构件202包括球形部段。
[0044] 在联轴器的一个用途中，轴绕第一轴线的旋转从内部构件201通过突起M1和M11以及狭槽K1和K11传递至同样旋转的外部构件202。外部构件可以连接至另一轴。在另一用途中，构件中的一个构件(例如外部构件)固定并且静态转矩从内部构件传递至外部构件。
[0045] 图3A至图3E示出图2的联轴器是如何组装的。以下图4至17中示出的所有其他联轴器使用相同的方法。外部构件202具有两个直径上对置的装入狭槽L1和L2。如图3E中示出的，狭槽横跨外部构件的宽度的一半延伸。狭槽的尺寸设定为使得狭槽的直径对置的底面6间隔开内部构件201的外表面S1的直径的距离。每个狭槽的宽度等于或稍微大于内部构件的宽度。如在图3A、3B和3C中示出的，内部构件201以其突起M1、M11与狭槽K1、K11对准的方式从旁侧引入至狭槽中，并且随后旋转使得突起进入狭槽。
[0046] 以下描述的其他联轴器具有围绕内部构件同心环的两个或多个环形构件。每一对环形构件可以按照参照图3描述的方式组装。要注意的是，图3D和图3E示出例如图6A至图6C的实施例的环形构件602，图6A至图6C的实施例围绕内部构件具有两个环形构件，中间环形构件602装配在最外环形构件603内。
[0047] 图3的组装方法提供一种坚固、结实的联轴器。该方式使单独构件能够由实体材料件加工而成并使将两个构件半部联结在一起造成的失效风险最小化。所描述的方法能够使本说明书中描述的全部支承表面都是连续的，即，避免在将由螺栓连接或焊接在一起的两个半部组装而成的构件的联结处的任何接头(以及由此形成的弱化区域)。
[0048] 图2的联轴器的一个可能用途为车辆的轮毂中心转向机构。在图4中，转向轮毂62通过支撑构件64支撑，支撑构件64在该示例中是悬臂。
[0049] 联轴器P1将悬臂64联接至转向轮毂62。臂64通过花键42接合在联轴器的第一内部环形构件201的中心孔口40中。突起M1、M11和狭槽K1、K11允许外部环形构件202绕一个轴线(转向轴线)相对于第一内部环形构件201和臂64旋转。外部构件202支撑车轮62，车轮62能够在轴承63上旋转。转向臂60固定至外部环形构件202以使其相对于第一内部环形构件和轴64旋转。
[0050] 在该示例中，突起M1、M11和狭槽K1、K11提供支撑以允许相对旋转，但不驱动轮毂62。
[0051] 图5A示出一种联轴器装置，该联轴器装置包括两个如图2示出的通过连接结构件66连接在一起的联轴器。该结构件66刚性地连接两个联轴器。在图5A中，该结构件连接联轴器的外部构件202。两个联轴器的突起相对于彼此垂直，但可以不垂直。在图5A的示例中，连接结构件是联接外部构件的管道。在图6A的改型中，联轴器中的一个固定在管道中而另一个在管道内自由轴向移动。
[0052] 在图5B示出的另一示例中，一个联轴器的外部构件202通过以68示意性示出的连接结构件连接至另一个的内部构件201。
[0053] 这种联轴器的一个示例用途是曲柄。如果两个联轴器的突起是相同的取向。在其他示例中，一个联轴器的突起垂直于另一个联轴器的突起。
[0054] 在图6A至6C中，联轴器包括第一内部环形构件601、环形中间构件602和环形最外部构件603。构件601、602、603中的每一个包括关于中心C的球形部段。内部环形构件601以第一轴线A1为中心，内部环形构件601具有以轴线A1的点C为中心的凸面球形的外部周缘表面S1。第一内部环形构件601具有中心孔40，在该示例中，中心圆筒形孔40具有用于接合对应的花键轴的花键42。
[0055] 中间环形构件602具有内部球形表面S21，内部球形表面S21是与第一内部构件601的外表面S1互补的凹面球形。在该示例中，中间构件602的内部球形表面S21和第一内部构件601的外部球形表面S1为接触的滑动轴承表面。
[0056] 直径上对置的长形突起M1和M11从内部构件601的凸面球形表面S1径向于第一轴线A1并且平行于第一轴线A1延伸。突起的径向外表面还平行于球形表面S1延伸。突起延伸到中间构件602的内部凹面表面S21中的互补狭槽K1和K11。突起M1和M11与狭槽K1和K11限制第一内部构件601和中间构件602绕穿过并垂直于第一轴线A1的第二旋转轴线A2相对于彼此旋转。
[0057] 中间构件602具有凸面球形的外部周缘S22。最外环形构件603具有内部球形表面S31，内部球形表面S31是与中间构件602的外表面S22互补的凹面球形。在该示例中，最外部构件的内部球形表面S31和中间构件602的外部球形表面S22为接触的滑动轴承表面。
[0058] 第二长形突起M2和M22从中间构件602的凸面球形表面S22沿第一轴线的径向并且平行于第一轴线延伸。第二突起M2和M22的径向外表面还平行于球形表面延伸。
[0059] 突起M2和M21延伸到最外环形构件603的内部凹面表面中的互补的第二狭槽K2和K21。第二突起M2和M21与第二狭槽K2和K21垂直于第一突起M1和M11与第一狭槽K1和K11。第二突起M2和M21与第二狭槽K2和K21限制中间构件602和最外部构件603绕第三旋转轴线A3相对于彼此旋转(参见图1)，第三旋转轴线A3穿过中心点C并且垂直于第一轴线A1以及垂直于第二轴线A2。
[0060] 内部构件601保持在中间构件602中，并且中间构件602保持在最外部构件603中。
[0061] 在该示例中，第二突起M2和M21与对应的狭槽K2和K21可以省略，但在失效的情况下不太安全。
[0062] 图6的联轴器的一个用途是作为万向节，这是由于其允许轴通过内部构件和最外部构件绕第二轴线的相对旋转进行角位移。
[0063] 图6的联轴器具有凸缘44，凸缘44固定至第三环形构件或与第三环形构件成一体用以将第三环形构件连接至结构元件，例如轴。凸缘44可以通过花键或一些其他连接期间替换。
[0064] 在内部构件601和中间构件602中，突起M1、M11和M2、M21可以在中间构件602和最外部构件603分别突出至狭槽K1和K11、K2、K21中。
[0065] 多对构件601和602、以及602和603各自包括以下权利要求含义内的一对构件。
[0066] 图7示出一种联轴器装置，该联轴器装置包括两个图6示出的类型的通过联轴器装置66连接在一起的联轴器E2(无凸缘44)。该结构件刚性地连接两个联轴器。在图7，其连接联轴器的最外部构件603。在图7的示例中，连接结构件是联接外部构件的管道。在另一示例中，代替管道，一个联轴器的最外部构件连接至另一个的最内部构件。如果联轴器中的一个的突起或多个突起不垂直于另一个的突起或多个突起，图7的联轴器的一个示例性用途近似于双联式万向节装置。联轴器E2中的一个可以在管道66中自由轴向地移动。
[0067] 在另一示例中，取决于应用，一个联轴器的突起M1、M11、M2和M21可以垂直于另一者的突起，或者优选地平行于另一者的突起。
[0068] 在图8A至图8E，联轴器包括以第一轴线A1上的中心点C为中心的内部环形构件801、第二中间环形构件、第二中间环形构件和第三中间环形构件802、803、804以及外部环形构件805。构件801和802和其球形支承表面关于中心点C是同心的。构件804和805和其球形支承表面关于中心点C2是同心的，中心点C2如在图1的参考坐标系中描述的沿轴线A1偏移。第二中间构件803具有以C为中心的内部球形表面和以C2为中心的外部球形表面。
[0069] 内部环形构件801具有外部球形表面S1，外部球形表面S1是以第一轴线A1的中心点C为中心的凸面球形。内部环形构件801具有中心孔口，中心形孔具有用于接合对应的花键半轴的花键。
[0070] 第一中间构件802具有内部球形表面S21，内部球形表面S21是与第一环形构件801的外表面S1互补的凹面球形。在该示例中，环形构件802的内部球形表面S21和第一环形构件801的外部球形表面S1为接触的滑动轴承表面。
[0071] 直径上对置的长形突起M1和M11从内部环801的凹面球形表面S1沿第一轴线A1的径向并且平行于第一轴线A1延伸。突起M1和M11的径向外表面还平行于球形表面S1延伸。突起延伸到第一中间环形构件802的内部凹面表面S21中的互补的第一狭槽K1和K11。第一突起和第一狭槽限制包括内部构件801和第一中间环形构件802的一对构件绕垂直于第一轴线A1的第二轴线A2相对于彼此旋转。
[0072] 第一中间环形构件802具有凸面球形的外部周缘S22。第二中间环形构件803具有内部球形表面S31，内部球形表面S31是与第一中间环形构件802的外表面S22互补的凹面球形。在该示例中，第二中间构件803的内部球形表面S31和第一中间环形构件802的外部球形表面S22为接触的滑动轴承表面。
[0073] 第二长形突起M2和M21从第一中间构件802的凹面球形表面S22沿第一轴线A1的径向并且平行于第一轴线A1延伸。第二突起M2和M21的径向外表面还平行于球形表面S22延伸。突起延伸到第二中间构件803的内部凹面表面S31中的互补第二狭槽K2和K21中。第二突起M2和M21与第二狭槽K2和K21垂直于第一突起M1和M11与第一狭槽K1和K11。第二突起M2和M21与第二狭槽K2和K21限制包括第一中间环形构件802和第二中间构件803的一对构件绕第三轴线A3相对于彼此旋转，第三轴线A3穿过中心点C并且垂直于第一轴线A1和第二轴线A2。
[0074] 第二中间环形构件803具有凸面球形的外部周缘S32。第三中间环形构件804具有内部球形表面S41，内部球形表面S41是与第一中间环形构件803的外表面S32互补的凹面球形。在该示例中，第三中间环形构件804的内部球形表面S41和第二中间环形构件803的外部球形表面S32为接触的滑动轴承表面。
[0075] 第三长形突起M3和M31从第二中间环形构件803的凹面球形表面S32沿第一轴线A1的径向并且平行于第一轴线A1延伸。突起M3和M31的径向外表面还平行于球形表面S32延伸。突起M3和M31延伸到第三中间环形构件804的内部凹面表面中的互补的第三狭槽K3和K31。第三突起M3和M31和第三狭槽K3和K31与突起M2和M21和狭槽K2和K21处于相同的平面，因此限制包括第二中间构件803和第三中间构件804的一对构件绕平行于轴线A3的轴线A31相对于彼此旋转。会看到的是，第二中间环形构件803与其他环形构件不同在于：与第一中间环形构件802的突起M2和M21合作的其内部狭槽K2和K21与突起M3和M31处于相同平面中。
[0076] 第三中间环形构件804具有凸面球形的外部周缘S42。凹面球形与第三环形构件804的外表面S42互补。在该示例中，最外环形构件805的内部球形表面S51和第三中间环形构件804的外部球形表面S42为接触的滑动轴承表面。第四长形突起M4和M41从第三环形构件804的凹面球形表面S42沿第一轴线A1的径向并且平行于第一轴线A1延伸。
[0077] 第四突起M4和M41的径向外表面还平行于球形表面延伸。突起延伸到最外部构件805的内部凹面表面S51中的互补的第四狭槽K4和K41。第四突起M4、M41与第四狭槽K4、K41垂直于第三突起M3、M31与第三狭槽K3、K31。第四突起M4、M41与第四狭槽K4、K41限制包括第三中间环形构件804和最外部构件805的一对构件绕平行于轴线A2的轴线A21相对于彼此旋转，如图8D示出的。另一轴线A21穿过并垂直于第一轴线，这是由于第四突起M4、M41与第四狭槽K4、K41平行于第一突起M1和M11与第一狭槽K1和K11。
[0078] 构件以与参照图3描述的相同的方式被组装并且保持在联轴器中。
[0079] 如在以前示例中，突起M11、M21、M31和M41和对应的狭槽K11、K21、K31和K41可以省略，但在失效时不太安全。
[0080] 在图8的示例中，发现的是，第三中间构件和最外部构件应沿轴线A1相对于第一构件和第二构件偏移。这可以通过将第二中间构件803的外部球形表面S32从第二中间构件803的内部球形表面S31轴向偏移来实现，如图8D中示出的。
[0081] 图8的联轴器的一个示例性用途是近似于等速万向节或双联式万向节。在一个双联式设计中，内部环形构件801可以构造成在水平平面中移动，第一中间环形构件802可以构造成在竖向平面中移动，第二中间环形构件803可以构造成在(但具有偏移量)竖向平面中移动，第三中间构件804可以构造成在水平平面中移动。在另一设计中，内部环形构件801构造成在竖向平面中移动，第一中间构件802在水平平面中移动等。
[0082] 在图8的示例中，在内部环形构件中，突起可以突出至外部环形构件的狭槽。
[0083] 多对构件801和802、以及802和803、803和804、以及804和805各自包括以下权利要求含义内的一对构件。
[0084] 构件801和802包括关于中心C的球形部段。构件803、804、和805包括关于中心C2的球形部段。然而，第二中间构件803的中心孔口是以中心C为中心的球形部段。
[0085] 在图2至图8的示例中，球形表面全部是接触的滑动轴承表面。可以在一对环形构件的邻接的球形表面之间设置球形滚子或其他转动轴承。
[0086] 可以在突起上设置滚动轴承。
[0087] 参照图9A、9B和9C，在一对构件901和902的内部构件901之间设置保持在两个笼91中的滚珠轴承90形式的滚动轴承。作为替代性实施例或附加地，在突起M1和M2的两侧的凹部L2中设置保持在笼G中的滚柱轴承92。
[0088] 回到图10，如所讨论的，一对邻接的构件的球形表面合作承受径向载荷和轴向载荷。为了确保联轴器可以承受希望的轴向载荷和径向载荷，球形表面需要充分地重叠。因此，可以设置限制一对邻接构件的相对旋转的器件。这种限制器件还辅助每个内部环形构件保持在其关联的外部环形构件中。在图10中，限制器件可以包括固定销N，固定销N从一对构件1001和1002的外部构件1002突出到邻接的构件的凹槽L中，在本实施例中，固定销为该一对构件的内部环形构件1的突起M1中。这种限制器件的其他示例包括联轴器内的止动件和限制移动的支撑机构部。
[0089] 图11示出突起M1、M2...等的形式。突起M突出到狭槽K中。如在图11中示意性地示出，优选地，突起的径向外表面与狭槽的径向外端部间隔开以避免或至少减小突起上的径向载荷。
[0090] 本发明的示例中的任一者的突起和狭槽可以具有渐开线或伪渐开线形状。突起M的径向外端部可以与狭槽K的径向外面间隔开以减小突起和狭槽上的径向载荷。
[0092] 在图11，突起M1、M2...等的外端部中的端部示出为一部分圆筒轮廓的横截面，端部可以具有平板轮廓的横截面。通常，纵向地，端部的轮廓为与其关联的环形构件是同心的。然而，如果突起和关联的狭槽足够地深且在突起的外端部与狭槽的基部之间允许足够间隙，则表面可以是球形的、圆筒形的或平坦(笔直通过)。
[0093] 如图12中示出的，为了增加相对旋转的运行范围，两对邻接构件1和2或2和3中的外部构件2或3可以在轴向方向A1上大于内部的一个构件1或2。图12示出三个环形构件1、2和3。图12的原理可以应用于本发明的示例的各对环形构件中的任一个。换言之，由外部构件2或3的内部球形凹面周缘对着中心的角度适当地大于由内部构件1或2的外部球形凸面周缘对着中心的角度。
[0094] 在以上参照图1至12描述的所有示例中，每个突起M和关联的狭槽K限定与第一轴线A1同心的径向平面P2和P3，其中，被突起和狭槽联接的邻接构件被限制绕轴线A2、A3、A21或A31相对于彼此旋转。要注意的是，在以上描述的示例中，突起和狭槽全部在轴线A1的中心C或C2上沿径向突出。
[0095] 如在图13中示出的，以上描述的示例的邻接的各对构件(在图13中示出为1和2)中的每个单个突起和关联的狭槽可以被两个(或多个)平行间隔开的突起和狭槽替换。在图13示出的示例中，每个单个突起和狭槽通过两个突起M16、M16'和狭槽K16、K16'替换，在相对旋转的所述径向平面P的每一侧上一个突起和狭槽并且各一个突起和狭槽与相对旋转的所述径向平面P距离相等。在图13的示例中，突起和狭槽在平面P2的每一侧并与平面P2距离相等。
[0096] 在其他示例中，以上描述的示例的每个径向延伸的单个突起和关联狭槽可以由从穿过该径向延伸的突起和狭槽的径向平面偏移且平行于该平面的平面中的单个突起和狭槽替换。
[0097] 图14示出本发明的重要实施例，该重要实施例用以在例如飞行器工业建立的高度安全性的严格应用中使用。在图14，除了突起M和狭槽K以外，设置用于联接邻接的构件的轴X。图14示出图6的联轴器的改型，其中，轴X2、X21和X1、X11分别设置在轴线A2和A3上，轴X2、X21和X1、X11由相对旋转的多对邻接的构件601和602以及602和603的突起M1、M11、M2、M21和狭槽K1、K11、K2、K21限定。联结邻接构件的轴可以包括两个直径上对置的轴，所述两个直径上对置的轴在一个端部固定至两个构件的外部构件并且突出到两个构件中的内部构件的外表面的孔中。每个这种轴用作两个构件中的内部构件的普通轴承。可以在一对构件的内部构件中围绕轴设置滚柱或其他转动轴承。
[0098] 轴X围绕一对环形构件的内部构件的孔具有间隙。例如，在图14B中，轴X2和轴X21在环形构件602的其孔内具有间隙，并且轴X2和轴X21的基部也不接触突起M1和M11。在图14C中，类似地，轴X1和X11与内部环形构件601不接触。因此，扭矩载荷在构件601、602、603之间通过突起和狭槽M1、M2等和K1、K2等正常传递。如果突起M1失效，突起M22提供足够的冗余度以实现正常操作。然而，如果突起M11也失效，则轴X1和X11可以替换突起M1和M11传递扭矩载荷。由于即使轴X1和X11中的一个失效，联轴器也可以继续工作，因此，存在进一步的冗余度。该冗余度提供足够的安全操作连续性以能够在正常维修中识别实现，并因而替换联轴器。
[0099] 在之前段落中，联轴器设计成使得扭矩载荷会通过突起和狭槽正常传递。通过设计狭窄的突起(或更宽的狭槽)并且减小围绕轴的间隙，在失效的情况下，可以颠倒位置通过轴正常承受载荷并且突起和槽用作备用。
[0100] 除了突起和狭槽以外，可以在如图6和图8的具有多对构件的示例的某些对的但非全部对的构件上设置轴。例如，除了突起和狭槽以外，可以在最内对的构件(即，图6的构件601和602以及图8的801和802)上设置轴。
[0101] 图15示出图6中示出的联轴器的另一改型。在图15中，内部构件601具有直径上对置的径向突出突起部M1和M11，其从外部球形表面突出到中间构件602的内部球形表面中的互补狭槽K1和K11。突起部限制第一构件和第二构件在突起部的平面中相对地旋转。
[0102] 中间构件602具有与最外部构件603的内部凹形表面接合的外部球形表面。第二构件和第三构件通过与突起M1、M11共面(对准的)半轴X23和X23联接，使得该对构件602和603能够垂直于一对构件601和602的相对旋转进行相对旋转。
[0103] 这种联轴器是有益的，这是由于在中间构件与外部构件602和603之间的扭矩相对低于内部构件与第一中间构件601和602之间的扭矩。
[0104] 在图15的示例的内部环形构件601中，突起M1和M11可以突出至外部环形构件602的狭槽。
[0105] 图16示出图8的示例的改型，其中，包括第二中间构件和第三中间构件803和804的一对构件与包括第三中间构件804和最外部构件805的一对构件之间的突起通过X34、X341、X45和X451替换。如示出地，可以存在将邻接的一对构件803和804与一对构件804和805进行联接的一个半轴或两个直径上对置的半轴。第三构件在径向上厚度大于图8的第三构件，这是由于该第三构件必须容纳与第二构件的突起关联的狭槽和将第三构件连接至第四构件的半轴。如图8中示出的，第二中间构件803在内部组群的内部构件801、第一中间构件802以及第二中间构件803与外部组群的第二中间构件803、第三中间构件804和最外部构件805之间设置轴向偏移。
[0106] 这种联轴器是有益的，这是由于外部组群处的扭矩相对地低于施加至内部组群的扭矩。
[0107] 参照图17，图2、6、8、14、15和16示出的联轴器的任一个示例可以固定在轴承1701内，轴承1701可以例如通过凸缘1702固定至例如隔板、地板或壁之类的固定结构件。这允许联轴器联接至任何两个结构元件，在固定结构件的每一侧一个，联轴器必须联接为使得具有至少两个旋转自由度。例如，固定结构可以是车辆的隔板，并且联轴器联接车辆的转向机构的部段。
[0108] 图17示出轴承内的一个联轴器。在图5和图7的示例中，通过管道66前后联结的两个联轴器可以支撑在围绕管道66的轴承内。
[0109] 在另一布置中，轴固定至联轴器的最内部构件或者与联轴器的最内部构件成为一体。在另一布置中，轴固定至联轴器的最外部构件或者与联轴器的最外部构件成为一体。轴可以固定至联轴器的最内部构件和最外部构件或者与联轴器的最内部构件和最外部构件成为一体。
[0110] 以上描述的示例可以在联轴器的内部构件中和/或在最外部构件的周缘表面上具有花键以将联轴器连接至待联接的结构元件。
[0111] 替代性地，可以使用将联轴器连接至结构元件的任何其他适合器件。例如，外部周缘可以具有用于将其连接至对应的螺纹结构元件的螺纹。同样地，如图2示出的中心孔口可以具有螺纹或键以联接至具有螺纹或键槽的轴。特别对于那些在构件上具有两个或多个突起的示例，突起应大体上相等地分承载荷。对于滑动轴承表面，突起和狭槽的表面应准确地匹配。同样，对于滑动轴承表面，配合的凸面球形表面和凹面球形表面应准确地匹配。这要求联轴器的适当精确制造。
[0112] 在制作联轴器的一个示例性方法中，在突起与狭槽之间注射衬里材料以提供精确配合。同样地，可以在球形支承表面之间注射衬里材料。凸面球形表面可以精确地加工。凸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弯曲表面的分片线性，可以是注射在精确加工的凸面表面与粗糙凹面表面之间的衬里材料以形成准确匹配的凹面球形表面。凸面球形表面在注射衬里至联轴器之前涂覆脱模剂。
[0113] 可以注射塑料以设置支承衬里材料；用于衬里的一些塑料的组分不是已知的，这是由于供应商商业性地对其组分敏感。然而，聚甲醛树脂 是可以使用的一个已知产品或者可以使用聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene/PTFE)基材料。
[0114] 如以上描述的联轴器可以由任何适合的材料制成。具有滑动轴承表面的示例可以是例如高性能钢、黄铜、青铜、铝、钛等的金属并被加工成型，或者是例如尼龙、玻璃填充尼龙、乙缩醛、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(Acrylonitrile Butadiene StyreneAcrylonitrile Butadiene Styrene/ABS)、聚甲醛树脂 的塑料并被模制或加工成型。具体地，可以看到，使用如参考图3描述的装入狭槽避免制造两个半体的环形构件并将其螺栓连接、焊接或模锻在一起，特别在安全性严格的情形中，这始终是劣势的来源。应指出的是，图6的联轴器可以构造成：内部构件601和最外部构件603连接至轴或其他结构元件，使得仅中间构件602相对于其他两个构件自由移动；这可能导致设计者选择黄铜或青铜用于移动的中间构件以及选择钢用于内部构件601和最外部构件603。相同原理可以应用于其他联轴器。材料的选择取决于联轴器的预期用途。
[0115] 以上实施例是本发明的示例性示例。设想了本发明的其他实施例。应当理解，关于任何一个实施例描述的任何特征可以单独使用，或者与描述的其他特征组合使用，并且也可以与任何其他实施例的一个或多个特征组合使用，或者与任何其他实施例的组合结合使用。在不偏离所附权利要求书中限定的本发明的范围的前提下，还可以使用未在上文描述的等同方案以及变型方案。
[0116] 在图2至17的特定示例中，内部构件是具有中心孔口以配装在轴上的环形构件。在某些应用中，内部构件可以不具有中心孔口，并且可以螺栓连接至轴或例如轴的端部上的凸缘。除了内部构件以外的构件具有中心孔以允许该内部构件嵌套在该非内部构件内。
[0117] 在所有示出的示例中，构件包括具有平行侧的球形部段。切实可行的是构造侧面不平行的联轴器，然而，实际上，这种构造很可能不适合配置。
[0118] 在所有示例中，内部构件包括具有用以接纳轴的中心孔口的环形球形构件。然而，内部构件可以不具有中心孔口但是例如螺栓连接至轴上的凸缘。
[0119] 在示出的示例中，为了最大的紧密度，一对构件的包括球形部段的每个构件具有部段对准时处于公共平面的平行侧。具体地：
[0120] ·在图2的布置中，一对构件的包括球形部段的每个构件具有对准时处于公共平面的平行侧；
[0121] ·在图6的布置中，每个构件包括具有对准时处于公共平面的平行侧的球形部段；
[0122] ·在图8的布置中，第一对的构件(801，802)各自包括具有对准时处于公共平面的平行侧的球形部段，第三对的构件(803，804)和第四对的构件(804，805)各自包括具有对准时处于公共平面的平行侧的球形部段。这并不适于第二对的构件(802，803)。
[0123] 之前段落中的讨论明显地不适于如图12示出的联轴器的下述一对构件：所述一对构件的外部构件具有增强的工作范围。
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