專利名稱：自鎖卡口偶聯機構的制作方法
技術領域：
本發明的背景1．本發明的領域本發明涉及一種偶聯機構，特別是涉及一種自鎖卡口式(包括卡銷和槽)偶聯機構，該機構在初始將一個偶聯器的半爿插入到另一個偶聯器的半爿內以后，有一鎖緊套筒自動旋轉到鎖緊位置，從而可防止由于震動或振動不經意地脫開偶聯。與現有的這種型式的偶聯機構不同，本發明還增加一個軸向偶聯力，該力能在鎖緊套筒旋轉到鎖緊位置時將偶聯器的兩半爿拉緊在一起并且在偶聯完畢后繼續保持該狀態。
本發明的偶聯器可被用于電工的、液壓的或氣動的偶聯器系統，并且在需要密封的偶聯器系統特別有效，因為它能不斷將軸向力施加到兩個匹配的偶聯器之間的界面上。
2．相關技術的說明從美國專利5,067,909和5,167,522號中已知有這樣的自動鎖緊偶聯器，其中在初始將偶聯器的一個半爿插入到另一半爿內時，頂著彈簧力轉動鎖緊套筒，而在插置完畢時允許彈簧轉回到鎖緊位置。
這兩專利公開一種偶聯機構，當偶聯器的一個半爿被插入到另一半爿內時，使在一個半爿上的套筒頂著扭轉的彈簧力轉動，由于在套筒上和插入的那半爿偶聯器上兩個互補三角形小突片的凸輪作用，在兩個互補小突片互相接合后彈簧的返回力便可使套筒轉動到鎖緊位置，這樣兩個小突片便可防止偶聯器兩個半爿脫離接合，而在要脫開偶聯時須先扭轉套筒使兩個小突片互相脫開。
類似的偶聯器曾在美國專利5,662,488號中公開過并在本文的

圖1到3中示出。在這偶聯器中，偶聯器一個半爿2內的L形槽和偶聯套筒4上的卡銷3被用來使偶聯套筒相對于偶聯器另一半爿5轉動，因此當裝有套筒的半爿被安裝而沿軸向套入到聯軸器另一半爿內時，彈簧的扭轉返回力可迫使卡銷進入到L形槽的底部內。本例不用扭力彈簧，扭轉的返回力由插入的偶聯器半爿上的第二套凸輪表面6提供，該凸輪表面6被這樣配置使它與套筒上沿徑向向外的彈性部上的相應的第二套卡銷配合而起凸輪的作用，由第二套凸輪表面在第二套卡銷上造成的恢復力的扭轉分力使當第一卡銷抵達L形槽的底部時套筒轉動到鎖閂位置。
這些自鎖設計固有的問題為必需有一定數量的竄動，使互補的鎖緊結構，即美國專利5,067,909和5,167,522號中的三角形小突片及美國專利5,662,488號中的卡銷和槽能夠互相脫開，從而使套筒能隨扭轉力而轉動到鎖緊位置，同時這也是制造公差造成的結果。但在偶聯器兩個匹配的半爿之間出現竄動會增加接觸零件的磨損，并且在偶聯器密封的情況下能在偶聯器兩個匹配半爿的界面上損害密封，使得密封件由于偶聯器兩個半爿沒有能深入接觸或停留在所需的匹配位置而被彈性地設定。
在另一方面，已知在傳統的不自鎖的偶聯裝置的范圍內，解決這個在偶聯器兩個匹配半爿之間的公差或竄動問題的方法是在兩個匹配的半爿上施加一個軸向力。在偶聯器兩個匹配半爿上施加一個預載荷或軸向力的設計實例中包括美國專利3,805,379和4,820,185號。在美國專利3,805,379號中公開的設計在本文的圖4中示出，軸向力由轉動一個卡口偶聯套筒造成使卡銷通過相應的槽，經過偶聯器兩個半爿確定接觸之點，然后來到槽的一端，抵壓在一個由彈簧裝置提供的純粹為軸向的預載荷上。在匹配的方向上延長走動的距離限定施加在偶聯器兩個半爿上的預載荷。
由于所示傳統卡口偶聯器的預載荷是當卡銷在相應槽內走動到終端時施加的，因此完成偶聯需要增加一個手動施加的轉動力，從接觸點開始，在該點上預載荷彈簧開始被壓縮。結果這種裝置對美國專利5,067,909、5,167,522和5,662,488號中所公開的那種型式的自動銷緊機構便不能適用，因為其中施加力的彈簧在初始插入時便被壓縮。另外，傳統的軸向預載荷裝置不能提供制造公差，因為該公差會影響實際的預載荷。
而本發明在另一方面，將美國專利3,805,379號的軸向預載荷及美國專利5,067,909、5,167,522和5,662,488號的自鎖閂裝置結合起來，由于采用一個改進的扭轉力產生裝置而不用美國專利3,805,379號中所示機構來產生純粹為軸向的力，因此可同時產生轉動力和軸向力，從而提供一種消除現有型式偶聯器缺點的偶聯器。在本發明中，不僅有扭轉力施加在鎖閂套筒上使它轉動到鎖閂位置，而且與此同時扭轉力還有一個移動分力也被利用來將偶聯器的兩個半爿拉緊在一起。
迄今為止還沒有一個現有的偶聯機構作過像本發明所提供的那樣的偶聯器的結合，在該偶聯器中兩個半爿同時被拉緊在一起并被鎖住，因此偶聯器的兩個半爿能用單純的直線運動配合，偶聯器只需極少的力和運動便可自動完成偶聯進入到最終匹配的位置而可不需人的干預，也不會由于缺少進給而發生不完全的匹配。
本發明的綜述因此本發明的一個目的是要提供一種包括鎖緊套筒的偶聯機構，它能將偶聯器的兩個匹配的半爿自動鎖緊在一起，并能利用參與的產生力的元件，在匹配時和匹配后不斷將偶聯器的兩個半爿拉緊在一起。
本發明的第二個目的是要提供一種可用較少的配合和脫開的時間來連接偶聯器兩個半爿的機構，該機構能提供一個成功的偶聯所需的進給并能提供一個確實的抗振動/震動的偶聯力。
本發明的第三個目的是要提供一種連接器用的偶聯裝置，只須沿軸向直線地一推，不需其他干預便可連接，并且只須略微一轉便可脫開。
本發明的第四個目的是要提供一種連接器用的偶聯裝置，它在連接器的匹配的兩個半爿匹配后能提供將連接器匹配的兩個半爿不斷地拉緊在一起的力，本發明的第五個目的是要提供一種卡口式的偶聯機構，它能提供殼對殼深入到底的接觸，除去在匹配表面之間彈性體密封的偶而和永久的“彈性設定的”的特性。
本發明的第六個目的是要提供一種卡口式的偶聯機構，它有一個簡單的結構可不需另外增添抗振動的零件和程序如將偶聯套筒“安全捆綁”(safety-wiring)到一個固定點上。
本發明的第七個目的是要提供一種偶聯機構，該機構能減少軸向的磨損，辦法是消除匹配的兩個半爿之間的運動，使所有匹配構件做到真正的金屬對金屬的深入到底的接觸。
按照本發明的優先實施例的原理，上述這些目的都可達到，辦法是提供一個偶聯機構，該機構位在一個匹配的連接器對的偶聯器主半爿上，并包括一個內有多個扭轉力產生件的偶聯套筒，扭轉力產生件可包括但并不僅限于螺旋彈簧，它位在偶聯套筒和偶聯器主半爿之間。扭轉力被轉移到多個位在偶聯套筒內的多個卡銷上，而這些卡銷被布置得與槽的側邊接觸，當偶聯器主半爿直線地插置到偶聯器另外半爿內時，所說槽成為軌道用來導引所說卡銷的運動，從而導引偶聯套筒的運動。
由偶聯套筒內的力產生件的扭轉作用造成的力通過卡銷施加在一個適當傾斜的最終導軌段或鎖緊斜坡上，產生一個自率引的作用將匹配的兩半爿保持在一起，提供對震動/振動的抗力，同時使偶聯程序簡化，只需用直線的軸向推動即可連接，不需其他的干預。
與現有偶聯器的鎖緊裝置不同，本發明的軸向預載荷或連續施加力的作用是用特別簡單的結構獲得的，包括一套力產生件、卡銷和槽，它們能提供傳統的偶聯器裝置分開獲得的所有特性，并帶來不少好處，如容易使用、可靠性和提供制造公差而這是任何一種傳統的偶聯器裝置所沒有的。
就提供制造公差和其他尺寸精度而言，本發明能夠獲得所需的連續的軸向力而可不管制造公差、偶聯器零件的與溫度有關的尺寸變化、或其他不準確性的來源如摩擦磨損或疲勞，辦法是在配合的條件下允許卡銷停留在鎖緊斜坡的最終軌道段上的任何一處，而不是要求它們留在斜坡的端頭上。這樣，本發明的鎖緊機構就能自動補償配合表面包括軌道、卡銷或配合的兩個半爿上的尺寸不準確性或公差，而做到真正的金屬對金屬的殼體的接觸到底。
圖2為圖1中偶聯器裝置的力產生部的橫剖面圖。
圖3為圖1中偶聯器裝置的凸輪裝置的平面圖。
圖4為傳統的非自鎖的卡口偶聯器的預載荷裝置的略圖。
圖5為按照本發明的較優實施例的原理構造的卡口偶聯裝置的等角視圖，其中套筒和偶聯器半爿的部分用剖面示出。
圖5A為一平面圖示出偶聯套筒被固定到一個偶聯器半爿上的方式的細節。
圖6為一設在圖1中偶聯裝置上的直線導軌的平面圖。
圖7-10均為平面圖示出在圖5的偶聯裝置中卡銷和槽合作提供自鎖閂和施加軸向力的功能的方式。
較優實施例的詳細說明本發明的較優實施例的偶聯器包括一般為圓筒形的第一和第二偶聯器半爿20和21，它們被這樣布置可沿著一條公共軸線移動到一個配合位置，和一個鎖閂套筒22可旋轉地裝在第二個或為主的偶聯器半爿上。如所示出，偶聯器半爿20為一母的偶聯器半爿或插座，而偶聯器半爿21為一公的偶聯器半爿或插頭，該插頭可插入到偶聯器半爿20即插座內，但也可能將套筒設在偶聯器的內側，這樣裝有套筒的偶聯器半爿便可被用作另一偶聯器半爿的接受器。
如圖6所示，配合時在偶聯器半爿20和21之間的軸向對準是由互補而接合的直線導引結構來保持的，該結構的形式為在偶聯器半爿20的內表面上的槽23、23’和在偶聯器21上的凸塊。雖然沒有具體說明，凸塊的大小和間隔當然可以改變借以提供楔固作用來保證偶聯器兩個半爿在旋轉時的對準。另外，本行業的行家應該知道凸塊24也可設置在偶聯器半爿20上而將槽23、23’設在偶聯器半爿21上，槽和凸塊的數目和正確形狀都可改變只要它們能將一個偶聯器半爿導引到另一個偶聯器半爿內即可，并且可用槽和凸塊以外的導引結構例如采用具有非圓筒形的配合部，這也屬于本發明的范圍內。
偶聯器半爿可內藏電連接器插入件或液壓或氣動元件。在偶聯器半爿內的插入件或元件的細節雖然沒有示出，但那是本行業的行家都知道的，合適的電連接器插入件曾在圖1和2的例子中示出過。另外，本行業的行家應該知道偶聯器半爿和套筒可用任何一種適用的材料制成，例如偶聯器半爿和卡銷可用金屬制成，而套筒可用塑料制成。
在所示實施例中，自扭轉和軸向移動的功能都是由下面一組零件提供的，這組零件包括三個一般為L形的在第一偶聯器半爿20外部切出或制出的槽25、25’、25”，裝在可旋轉套筒22上的相應數目的向內伸出的卡銷26、26’(其中只有兩個在圖5中示出)和三個產生力的元件27(其中只有一個在圖5中示出)。產生力的元件27被夾持在從可旋轉套筒22向內伸出的擋止條28和從第二偶聯器半爿21沿徑向向外的擋止條29之間，這樣來產生力使套筒和第二偶聯器半爿相對轉動，而第二偶聯器半爿的轉動則被從第二偶聯器半爿上伸出的凸塊24與第一偶聯器半爿20內的直線導槽23的接合所限制如圖6所限制。擋止條28各包括兩個端表面30和31，端表面30與彈簧的一端接合，而端表面31由于與從第二偶聯器半爿沿徑向向外伸出的第二擋止條32接合被用來限制套筒相對于偶聯器半爿的轉動。當表面31與擋止條32接合時，套筒處在其初始位置而卡銷26、26’在進入L形槽25、25’、25”的位置上，這將在下面較詳細地說明。
可旋轉套筒可用任何一種合適的設施保持在第二偶聯器半爿21上。例如圖5A所示，擋卡條28的底表面被安排與偶聯器半爿21(擋止條32從其上伸出)上的向外伸出的凸緣33的頂表面接合，而套筒21(擋止條28從其上伸出)上的凸緣34的頂表面35被一波狀墊圈結構36接合，而結構36則被從第二偶聯器半爿伸出的保持環37固定。擋卡條28用螺紋緊固件39固定在凸緣34上。
所示產生力的零件27形式為螺旋彈簧，其兩端與擋止條28和29接合，該彈簧不被夾持在第二偶聯器半爿21的凸緣33和套筒22上的凸緣34之間，因此該彈簧在正常情況下能使套筒22上的擋止條28的端表面移動到抵壓在從第二偶聯器半爿21上伸出的擋止條32上。雖然在這里示出的是螺旋彈簧，但本行業的行家將可知道其他型式的彈性移動返回裝置也可自由替代使用只要它們能夠將足夠的扭轉力提供給套筒從而保證偶聯器的兩半爿不斷地被拉緊在一起即可，下面還將較詳細地說明。
要用所示螺旋彈簧結構將可旋轉套筒22裝配到偶聯器半爿21上時，可將偶聯器半爿21夾持在一只手中而將螺旋彈簧27仔細地定位在擋止條32的外表面上，并保持在大約45°的角度從對準鏈24上離開而朝向偶聯器半爿21的后面。這個工作并在偶聯器半爿21的另外兩個擋止條上重復進行。然后將偶聯套筒22安裝在偶聯器半爿21的后面使卡銷面向偶聯器半爿21上的對準鏈24。同時使螺旋彈簧的自由端與偶聯器套筒22上的擋止條28的端表面31接觸。隨著偶聯套筒22和偶聯器半爿21的進一步靠近，必然要轉動這兩個零件將螺旋彈簧壓縮。隨著螺旋彈簧的被壓縮，偶聯套筒和偶聯器半爿能完全套合在一起，導致擋止條28的底表面與偶聯器半爿21上的向外伸出的凸緣33的頂表面接合。將偶聯套筒和偶聯器半爿保持在一起，裝上波狀墊圈36，并使它與凸緣34的上表面35接合如圖5和5A所示。將一跟隨在波狀墊圈后面的保持環37降落到一個在偶聯器半爿的外周上延伸的凹槽內將它安裝，它就接合并壓縮波狀墊圈36。被保持環37壓縮的波狀墊圈36進一步使擋止條28的底表面與偶聯器21上的向外伸出的凸緣33的頂表面保持恒定的接合。
套筒克服螺旋彈簧27的作用然后由于卡銷和槽的合作使偶聯器兩個半爿拉緊在一起的方式在圖7-10中示出。槽25、25’、25”(今后統稱為槽25)的左邊形成一條軌道40，控制著套筒相對于偶聯器兩個半爿的運動，其時由于凸塊24和槽23的配合，兩個半爿被直線導引到配合位置如圖6所示。
在軌道開始處有一直線部分9幫助兩個配合的半爿適當地對準。具體地說，當偶聯器的兩個半爿初始套合在一起并由凸塊24嵌入到槽23、23’內而對準時，卡銷26將垂直地進入槽25內如箭頭A所示，并在該槽進口之下的點41上與軌道40接合。然后卡銷向右偏轉，開始跟隨軌道的凸輪部42如圖8所示，偏轉時使套筒22在相對于兩個對準的偶聯器半爿20和21為箭頭C的方向上轉動以資克服彈簧27在箭頭B所示方向上的力。
如圖8所示，當卡銷26接近軌道角時在偶聯套筒內產生最大的扭轉量。當卡銷移動到經過穩定點43時，即在兩個軌道部分42和44之間時，卡銷開始追隨產生力的元件或彈簧27所產生的力在箭頭B的方法上移動，來到最終的軌道部分或鎖緊斜坡44并在配合期間停留在該部分上。一種可以選用的方法是在點43之前斜角部分42之后包括一個垂直延伸的直線部分，目的是為了減少部分42的角度并增加偶聯器兩半爿配合所需的軸向力。
鎖緊斜坡44以相對于水平線即相對于橫越配合方向的線為D的角度延伸。結果，當套筒22追隨彈簧力在方向B上轉動時，在斜坡44和卡銷26之間的接合可迫使套筒同時向下移動。但由于套筒22相對于偶聯器半爿21的軸向運動受到擋止條28的底表面和凸緣33頂表面的接合的限制，套筒22在向下的配合方向上的移動將迫使偶聯器半爿21在配合方向上移動一直到達到一個極限為止即當配合的偶聯器的兩個半爿深入到底互相接觸時，這個情況發生在斜坡的點45上。
由產生力的元件27的扭轉力施加在鎖緊斜坡44上造成的力可使兩個配合的半爿保持拉緊在一起。按照設計，在配合狀態下的卡銷應停留在鎖緊斜坡44的第二直線區內，但它能夠停留在斜坡角度上的任何地方來自動補償在配合表面包括軌道、卡銷或配合的偶聯器兩半爿殼體的任何摩擦磨損和疲勞，這些殼體雖然能在它們之間的界面上做到真正的金屬對金屬的殼體深入接觸，但由于磨損和疲勞仍需補償。
偶聯器兩個半爿能容易地被脫開，只要用手克服彈簧力扭轉套筒22使卡銷26脫離點43并能從槽25中抽出即可，當偶聯器兩半爿被拉開時套筒便可自動轉回到其初始位置。
雖然本發明已就優先實施例特別充分地說明使本行業的行家不必做不適當的試驗，能夠制造并利用本發明但應知道除了上面所說明的以外，本行業的行家還可對所示實施例作出許多變化和修改。每一個這種變化和修改，包括那些沒有被本文提到的，都應包括在本發明的范圍，因此本發明的說明不能被看作是限制性的，本發明只能由所附權利要求書限定。
權利要求
1．一種偶聯裝置，具有第一偶聯器半爿；可與第一偶聯器半爿偶聯的第二偶聯器半爿；設在第一和第二偶聯器半爿上的互補接合的直線導引構件，用來將第二偶聯器半爿直線導引到與第一偶聯器半爿偶聯的位置；一個可旋轉地裝在第二偶聯器半爿上的套筒；一個鎖位在所說套筒和所說第二偶聯器半爿之間的產生旋轉力的結構，用來產生可使所說套筒沿第一方向轉動的旋轉返回力；一個裝在第一偶聯器半爿上的凸輪構件和一個裝在套筒上的從動構件，用來當所說第一偶聯器半爿相對于所說第二偶聯器半爿被直線導向所述偶聯的位置時，使所說套筒克服所說旋轉返回力沿第二方向相對于第一偶聯器半爿而轉動；一個裝在第一偶聯器半爿上的鎖緊斜坡，用來與所說從動構件接合，當所說套筒應答所說旋轉返回力而沿所說第一方向轉動時所說從動件從所說凸輪構件上脫離接合后使所說第一和第二偶聯器半爿被拉緊在一起。
2．按權利要求1的偶聯裝置，其特征為，所說產生力的設施包括至少一個彈簧。
3．按權利要求2的偶聯裝置，其特征為，所說彈簧為一鎖位在所說套筒和所說第二偶聯器半爿之間的螺旋線圈彈簧。
4．按權利要求1的偶聯裝置，其特征為，所說從動件構件包括一個從所說套筒上向內伸出的銷釘。
5．按權利要求4的偶聯裝置，其特征為，所說第一凸輪構件和所說鎖緊斜坡為切入所說第一偶聯器半爿的一側的槽的邊緣表面。
6．按權利要求5的偶聯裝置，其特征為，所說槽為-L形槽，有一沿所說偶聯裝置的軸向延伸的軸向部和一個大致沿該軸向部的橫向延伸的橫向部。
7．按權利要求6的偶聯裝置，其特征為，所說槽的軸向部包括一個沿所說第二方向傾斜不是零角度的表面，使當所說第一和第二偶聯器半爿被一起推動時，可使所說套筒沿所說第二方向轉動，該槽的軸向部的所說表面構成所說第一凸輪構件。
8．按權利要求7的偶聯裝置，其特征為，該槽的所說橫向部包括一個與所說第二旋轉方向傾斜不是零角度的表面，使當套筒應答所說力沿第二旋轉方向轉動時，所說第一和第二偶聯器半爿被一起拉動。
9．按權利要求6的偶聯裝置，其特征為，該槽的所說橫向部包括一個與所說第二旋轉方向傾斜不是零角度的表面，使當套筒應答所說力沿第二旋轉方向轉動時，所說第一和第二偶聯器半爿被一起拉動。
10．按權利要求9的偶聯裝置，其特征為，該槽的所說橫向部的所說表面被這樣安排，使得當所說第一和第二偶聯器半爿完全配合時，所說從動件處在所說表面的端部之間，從而所說第一和第二偶聯器半爿在所說配合位置可被所說力不斷拉緊在一起，在所說端部之間的所說位置大到足以調節所說偶聯器兩半爿或在配合界面上出現的密封裝置的尺寸公差。
11．按權利要求9的偶聯裝置，其特征為，所說互相接合的直線導引構件包括一個從所說第二偶聯器半爿上向外伸出的凸塊和一條在所說第一偶聯器半爿內側表面上的槽。
12．按權利要求1的偶聯裝置，其特征為，所說互相接合的直線導引構件包括一個從所說第二偶聯器半爿上向外伸出的凸塊和一條在所說第一偶聯器半爿內表面上的槽。
全文摘要
一種自動鎖緊卡口式偶聯機構包括:一個直線導引構件(23、23’、24),用來防止偶聯器兩半爿(20、21)之間的相對運動;一個套筒(22)可旋轉地裝在一個偶聯器半爿上;一個彈簧(27、28)鎖位在套筒和偶聯器半爿之間,能在其間產生扭轉力;一個L形槽(25)設在另一個偶聯器半爿上;和一個卡銷(26)從套筒上伸出,并可與槽邊形成的凸輪表面(42、44)接合。當偶聯器兩半爿被一起直線推動時,由于卡銷(26)和第一凸輪表面(42)之間的接合,使套筒可克服彈簧力而轉動。因此可使卡銷與構成鎖緊斜坡的第二凸輪表面(44)接合。當套筒被轉動到鎖緊位置上時,由于鎖緊斜坡的角度,彈簧力還將偶聯器的兩半爿拉緊在一起,并在卡銷停留在鎖緊斜坡上以后保持這個狀態。
文檔編號H01R13/625GK1321348SQ00801813
公開日2001年11月7日 申請日期2000年8月25日 優先權日1999年8月27日
發明者R·R·阿爾西基維茨, W·J·奧倫德爾, K·M·哈姆斯 申請人:安姆芬諾爾公司