專利名稱：緊湊式盤簧扭矩限制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能量傳遞裝置技術(shù)，且更具體地，屬于摩擦型扭矩限制離合器。更具體 地，本發(fā)明提出了一種用于中空軸電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的扭矩限制離合器，并且其采用機(jī)加工的 盤簧，允許顯著減小尺寸而不會(huì)累及可操作性。
背景技術(shù)：
在輸入能量源和輸出機(jī)構(gòu)之間使用扭矩限制離合器是已知的。典型地，扭矩限制 離合器具有特定的最初起動(dòng)扭矩，其在軸上的扭矩超過(guò)離合器的特定最初起動(dòng)扭矩時(shí)，允 許在輸入和輸出軸或機(jī)構(gòu)之間的滑動(dòng)。一些采用扭矩限制離合器的機(jī)械設(shè)備使用中空軸電機(jī)。例如，地下采礦設(shè)備的各 個(gè)部分使用中空軸電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)工作器具。這些電機(jī)通常具有固定在一端的扭矩限制離合 器，離合器輸入端固定在中空電機(jī)軸。扭矩限制離合器的輸出端與輸出軸或扭矩軸連接，該 扭矩軸將扭矩傳遞到工作器具或齒輪減速箱。典型地，輸出軸在中空電機(jī)軸內(nèi)部向后穿過(guò) 電機(jī)。這樣設(shè)置的目的是，在維修時(shí)提供容易接觸到離合器的便利性，以及便于將離合器相 對(duì)于工作器具定位在電機(jī)的相反側(cè)。在使用中，工作器具可能遭遇表現(xiàn)為突然使電機(jī)減速 的塞卡，其產(chǎn)生了高級(jí)別的扭矩。扭矩限制離合器的目的是防止該高級(jí)別的扭矩?fù)p壞驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)組件。接觸到扭矩限制離合器是必要的，這是因?yàn)楸仨毑鹣码x合器以便于更換離合器內(nèi) 的磨損的摩擦元件以及進(jìn)行其它維護(hù)活動(dòng)。由于必須拆下離合器以使得輸入端可固定到電 機(jī)軸上，因此也需要接觸到離合器。因此希望具有一種易于拆下以及重新安裝，且通常被設(shè) 置在可接觸的位置的扭矩限制離合器。由其申請(qǐng)的受讓人所擁有的美國(guó)專利5，688，176“] 111^口16 Disc Torque Limiter for Hollow Shaft Motors”提出并描述了能夠?qū)崿F(xiàn)上述益處的可取特性的扭矩限制離合 器。盡管本現(xiàn)有技術(shù)的裝置實(shí)現(xiàn)了一定程度的緊湊性，但彈簧蓋組件的實(shí)施和使用是進(jìn)行 尺寸減小的限制因素，并且在所考慮的特性的應(yīng)用中，是希望消除對(duì)于這樣的彈簧蓋組件 的依賴的。一種期望是使得緊湊式扭矩限制器的整個(gè)結(jié)構(gòu)和構(gòu)造在整個(gè)尺寸，尤其軸向長(zhǎng)度 上得以減小。進(jìn)一步的期望是，所考慮的特性的緊湊式扭矩限制器的摩擦區(qū)域或范圍，可以 被防護(hù)或密封以免遭受出現(xiàn)在操作區(qū)域中的外部污染。更進(jìn)一步的是，為了增強(qiáng)可操作性 和適應(yīng)性，速度傳感器、磨損指示器等等的利用和實(shí)施看起來(lái)是被希望的，假設(shè)它們不會(huì)增 加可操作單元的整體尺寸。更進(jìn)一步的期望是，所考慮的類型的扭矩限制離合器是易于維修和整修的。為了 達(dá)到該目的，期望的是離合器組件的摩擦元件作為成套組件以及作為輸出輪轂組件的一部 分被維護(hù)，該輸出輪轂組件可易于從離合器組件本身移除，以使得摩擦元件及分離器元件 和其它需要這種維護(hù)的部件一起可被移除、整修和更換。

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，本發(fā)明的第一方面提供一種緊湊式盤簧扭矩限制離合器，其不依賴于 使用彈簧蓋組件來(lái)設(shè)定特定的最初起動(dòng)扭矩。本發(fā)明的另一方面提供一種緊湊式盤簧扭矩限制離合器，其中，諸如蝶形彈簧的 機(jī)加工的盤簧施加力到端板上，以便設(shè)定用于離合器組件的特定最初起動(dòng)扭矩。本發(fā)明的另一方面還提供一種緊湊式盤簧扭矩限制離合器，其特別適合于同與中 空軸電機(jī)協(xié)同運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械一起使用，該中空軸電機(jī)具有最小化離合器所需要的可操作外殼 的整體結(jié)構(gòu)和構(gòu)造。本發(fā)明的另一方面還提供一種緊湊式盤簧扭矩限制離合器，其中，防護(hù)罩、傳感 器、磨損指示器等等與離合器結(jié)合在一起提供，而不會(huì)增加它的尺寸和復(fù)雜性。本發(fā)明的另一方面還提供緊湊式盤簧扭矩限制離合器，其在更緊湊和更有效空間 利用的外殼中提供現(xiàn)有技術(shù)的可操作能力和特性。本發(fā)明的另一方面還提供緊湊式盤簧扭矩限制離合器，其中，包括有離合器組件 的摩擦部分的輸出輪轂組件，易于從該組合件拆除以便于維修和整修。本發(fā)明的前述和其它方面隨著詳細(xì)的說(shuō)明的進(jìn)行將變得顯而易見(jiàn)，本發(fā)明的前述 和其它方面由緊湊的扭矩限制離合器實(shí)現(xiàn)，其包括固定于中空軸電機(jī)的輸入輪轂；固定 于穿過(guò)中空軸電機(jī)的輸出輪轂；插入在所述輸入和輸出輪轂之間的摩擦塞，所述摩擦塞包 括插在多個(gè)分離器板之間的多個(gè)摩擦片，所述摩擦片和分離器板夾在端板和盤簧之間，所 述盤簧推擠所述摩擦片和分離器板直到它們強(qiáng)力接合彼此。本發(fā)明的其它方面由用于緊湊式扭矩限制離合器的摩擦塞實(shí)現(xiàn)，其包括端板、盤 簧、多個(gè)被夾在所述端板和盤簧之間的交織摩擦片和分離器板；且其中，所述盤簧推擠所述 摩擦片和分離器板直到它們相互強(qiáng)力接合。


為了完全理解本發(fā)明的各個(gè)方面、技術(shù)和結(jié)構(gòu)，應(yīng)參考下面的詳細(xì)說(shuō)明和附圖，其 中圖1為根據(jù)本發(fā)明的扭矩限制離合器的部分端視圖；圖2為沿著線2-2取得的圖1的扭矩限制離合器的剖面圖；圖3為沿著線3-3取得的圖1的扭矩限制離合器組件的部分剖面圖；以及圖4為圖1和2的組件的部分剖視圖，其展示出將輸出輪轂組件和摩擦塞從作為 整體的離合器組合件分離的便利性。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參考圖1和2，可看到，根據(jù)本發(fā)明制造的緊湊式盤簧扭矩限制離合器總體由 符號(hào)10表示。作為主要組件，扭矩旋轉(zhuǎn)離合器10包括輸入輪轂12，其具有從其穿過(guò)的帶花 鍵中央鉆孔14。該鉆孔14適于接收來(lái)自于驅(qū)動(dòng)電機(jī)(未示出)的中空外部帶花鍵的輸入 軸(未示出)。如圖所示的，中空外部帶花鍵的輸入軸適于憑借螺紋連接到輸入輪轂12上 并抵靠鎖緊墊圈18的螺母16固定到輸入輪轂12上。輸出輪轂20也被包括為扭矩限制離合器10的一部分以及一塊，該輸出輪轂具有從其自身穿過(guò)的中心軸向延伸的帶花鍵鉆孔22。帶花鍵鉆孔22適于接收扭矩軸(未示 出)，其通常穿過(guò)中空電機(jī)軸到達(dá)組件相對(duì)端部處的齒輪箱。因此，要理解，鉆孔14，22是共 軸的，鉆孔22具有比鉆孔14的直徑充分小的直徑，以允許扭矩軸可由帶花鍵鉆孔接收并延 伸穿過(guò)中空電機(jī)軸。鉆孔22的端部具有扭矩軸定位器部分M，其提供用于將扭矩軸固定到輸出輪轂 20的裝置，諸如通過(guò)保持器、定位環(huán)等等。因此，定位器部分M限定扭矩限制離合器組件 10的輸出端的最大延長(zhǎng)部分，同樣適于由接收工具的蓋子接收。該構(gòu)造允許扭矩限制離合 器組件10的軸向尺寸的顯著減小。摩擦塞沈插入在輸入輪轂12和輸出輪轂20之間，如圖1和3所示出的，其包括 例如由帽螺釘30固定在輸入輪轂12上的端板觀。多個(gè)這樣的帽螺釘環(huán)繞地提供在端板 觀周圍。摩擦塞沈進(jìn)一步包括夾在輸入輪轂12和端板觀之間的摩擦片32，34。一對(duì)摩 擦片32鍵連接到輸出輪轂20并且可與輸出輪轂20 —起旋轉(zhuǎn)。附加的摩擦片34通過(guò)帽螺 釘36固定于輸出輪轂20。分離器板38，40夾在摩擦片32，34之間，其具有穿過(guò)其中的孔以用于接收扭矩銷 釘42。扭矩銷釘42被接收在輸入輪轂12的鉆孔44和端板觀中的臺(tái)階孔46內(nèi)。臺(tái)階孔 46接收扭矩銷釘42的頭部48。扭矩銷釘42具有兩個(gè)不同直徑的部分，其限定肩部50，該 肩部緊靠接受在銷釘42的較小直徑部分上的分離器板40。銷釘42由保持器或定位環(huán)52 保持在該緊靠位置。還具有多個(gè)定位銷M以用于接收在端板觀的對(duì)齊鉆孔和輸入輪轂12 中以便在它們之間保持對(duì)齊和接合。青銅軸承56插入在輸出輪轂20和端板觀之間，以便在超出離合器組件10的特 定最初起動(dòng)扭矩的情形下，允許這些構(gòu)件之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在離合器組件10的相反端 部，密封環(huán)58接收在輸入輪轂12的內(nèi)邊緣周圍的凹入環(huán)形槽中。如所示的，封鉛60插入 在密封環(huán)58和環(huán)形槽之間。諸如蝶形彈簧的機(jī)加工盤簧62插入在分離器板40和密封環(huán)58之間，分離器板40 固定于扭矩銷釘42。機(jī)加工的盤簧或蝶形彈簧62被精確制造，以使得彈簧的力與撓度曲線 特性的平坦部分位于離合器組件10的期望操作的范圍，以至于離合器10的最初起動(dòng)扭矩 特性將在摩擦塞由新的到完全磨損的整個(gè)范圍上大體一致。第一 0形環(huán)64接收在密封環(huán)58內(nèi)且接收盤簧62的內(nèi)圓周表面。優(yōu)選地，0形環(huán) 64由彈性材料制成，其確保盤簧62的定心在密封環(huán)58上。換句話說(shuō)，0形環(huán)64的彈性使 得在0形環(huán)64周圍均勻的力分布實(shí)現(xiàn)期望的定心。第二 0形環(huán)66也提供在密封環(huán)58的 周圍的槽內(nèi)，其用作用于密封環(huán)58的保持器或定位環(huán)，確保在離合器組件10的組裝和拆卸 期間密封環(huán)保持在盤簧62上。特別地，當(dāng)摩擦塞沈和輸出輪轂20被從輸入輪轂12移除， 0形環(huán)66確保蝶形彈簧或機(jī)加工的盤簧62保持安裝在密封環(huán)58上。如進(jìn)一步在圖2中所示的，輸出輪轂組件20以與密封環(huán)58接合的方式接收密封 墊68，以確?？赡苎刂ぞ毓芎?或中空電機(jī)管從裝置的連接塊通過(guò)的任何油、油脂或潤(rùn) 滑劑不會(huì)進(jìn)入摩擦片32，34和分離器板38，40的區(qū)域。換句話說(shuō)，密封墊68被提供作為安 全封以便在運(yùn)轉(zhuǎn)裝置失敗的情形下保護(hù)摩擦塞26，其中扭矩限制離合器10連接到所述裝 置。進(jìn)一步參考圖2，可看到盤簧62進(jìn)一步由彈簧夾70保持，該彈簧夾通過(guò)帽螺釘72
6固定于分離器板40，其確保在組裝和拆卸期間，盤簧62保持與摩擦塞沈相結(jié)合。如圖2中所示的，扭矩限制離合器組件10可具有圍繞在其周圍的防護(hù)罩74，該罩 74保護(hù)摩擦片沈遠(yuǎn)離環(huán)境垃圾等等。此外，套管76可提供在輸入輪轂12的端部上以提供 精磨的表面。本領(lǐng)域技術(shù)人員意識(shí)到套管76主要為精磨的套管，其減小對(duì)于其它方式精磨 輸入輪轂12的外部所必要的工作量。本發(fā)明在此處考慮使用數(shù)字控制和可編程的操作。為了那個(gè)目的，速度傳感器78 可設(shè)置在端板觀上，因此可操作地固定在輸入輪轂12上。以相同的方式，速度傳感器80 可固定在輸出輪轂20上。當(dāng)然它們兩個(gè)之間的速度差代表輸入和輸出輪轂之間的滑動(dòng)，且 可被用于調(diào)整載荷等等。圖4示出一部分固定在輸入輪轂12上并接收由輸出輪轂20的帶花鍵鉆孔22接 收的輸出軸84的中空軸電機(jī)82。在圖4中，可進(jìn)一步看出，摩擦塞沈和輸出輪轂20可以 單元的形式從輸入輪轂12移除，以便當(dāng)需要時(shí)允許容易地維護(hù)、重裝和/或更換分離器和 摩擦盤。為了那個(gè)目的，要理解，螺栓30的移除將使端板觀從輸入輪轂12脫離并如圖4 中所示的，允許輸出輪轂20和摩擦塞沈軸向移除。扭矩銷釘52周圍的保持器50用于將 摩擦片32、34和分離器板38、40固定到端板觀上。將彈簧夾70固定到分離器板40的帽 螺釘36確保在移除期間保持盤簧或蝶形彈簧62。同樣，保持器0形環(huán)66和壓縮的彈性0 形環(huán)64確保在移除和更換期間密封環(huán)58也作為摩擦塞沈的一部分和一塊被保持。維護(hù)或修理時(shí)間的確定也通過(guò)扭矩銷釘42變得明顯，該扭矩銷釘也用作磨損指 示器，這一點(diǎn)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。由于摩擦片和分離器板磨損，盤簧62 朝向端板觀推擠分離器板40，且盤62推抵密封環(huán)58。利用由保持器52固定到分離器板 40上的扭矩銷釘42，當(dāng)該磨損發(fā)生時(shí)，銷釘42的頭部48漸漸移向端板觀的表面。當(dāng)頭部 48與端板觀的表面齊平時(shí)，這表示分離器板和摩擦片已經(jīng)最大磨損，并且更換和整修是必 需的。當(dāng)摩擦片和分離器板被整修或更換時(shí)，且當(dāng)摩擦塞26被重新定位以及該組件由帽螺 釘36重新定位時(shí)，盤簧62如此壓縮和撓曲以使得扭矩銷釘42的頭部48放在臺(tái)階孔46內(nèi) 并重新開(kāi)始磨損和指示過(guò)程。要理解，在緊湊式盤簧扭矩限制離合器10的操作中，機(jī)加工的盤簧62被構(gòu)造以 使得它工作在由扭矩及磨損銷釘42調(diào)節(jié)的撓曲的整個(gè)范圍上的力與撓曲曲線的平坦范圍 內(nèi)。扭矩限制離合器10的特有扭矩因此由機(jī)加工的盤簧62建立，且輸入輪轂12和輸出輪 轂20以通常的旋轉(zhuǎn)工作而在它們之間沒(méi)有滑動(dòng)，直到超出由盤簧62建立的該離合器10的 特有扭矩。在那時(shí)，輸入輪轂12和輸出輪轂20之間的相對(duì)滑動(dòng)被作為發(fā)生在摩擦片32、34 和分離器板38、40以及端板觀之間的滑動(dòng)而被感受到。就是這個(gè)滑動(dòng)產(chǎn)生了分離器板和 摩擦片上的磨損。因此可以看到本發(fā)明的各個(gè)方面已經(jīng)由上面所呈現(xiàn)和描述的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)消除 拉長(zhǎng)的彈簧和/或彈簧蓋組件，并采用蝶形彈簧，其工作在力與撓曲曲線的平坦范圍內(nèi)，緊 湊式盤簧扭矩限制離合器10的尺寸與現(xiàn)有技術(shù)相比被顯著減小。而且，通過(guò)提供易于作為 組合件從輸入輪轂移除的摩擦塞組件，非常利于和加快磨損部件的維護(hù)、修理和更換，以至 于故障時(shí)間或停工時(shí)間被保持在最小。雖然，根據(jù)專利法規(guī)僅僅詳細(xì)提出和描述了本發(fā)明的最佳方式和最佳實(shí)施例，但 本發(fā)明不限于此或不由此所限。因此，為了理解本發(fā)明的真正范圍和寬度，應(yīng)參考附帶的權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1.一種緊湊式扭矩限制離合器，其包括輸入輪轂，其固定在中空軸電機(jī)上；輸出輪轂，其固定在穿過(guò)中空軸電機(jī)的軸上；摩擦塞，其插入在所述輸入和輸出輪轂之間，所述摩擦塞包括插入在多個(gè)分離器板之 間的多個(gè)摩擦片，所述摩擦片和分離器板夾在端板和盤簧之間，所述盤簧推擠所述摩擦片 和分離器板直到強(qiáng)力接合彼此。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的緊湊式扭矩限制離合器，其中，所述盤簧促使所述輸入輪轂和所 述端板之間的強(qiáng)力接合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的緊湊式扭矩限制離合器，其中，所述盤簧具有力與撓曲之間的特 定關(guān)系，并且在所述摩擦塞的使用壽命期間在所述關(guān)系大體恒定的區(qū)域運(yùn)轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的緊湊式扭矩限制離合器，其中，所述盤簧由密封環(huán)接收，該密封環(huán) 與所述輸入輪轂嚙合，且其中在所述密封環(huán)和所述輸出輪轂之間插入密封墊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的緊湊式扭矩限制離合器，其中，所述摩擦塞進(jìn)一步包括將所述盤 簧保持為所述摩擦塞的一部分的彈簧夾。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的緊湊式扭矩限制離合器，其進(jìn)一步包括插入在所述盤簧和所述密 封環(huán)之間的第一 0形環(huán)，所述第一 0形環(huán)將所述盤簧定心在所述密封環(huán)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的緊湊式扭矩限制離合器，其進(jìn)一步包括由所述密封環(huán)接收的第二 0形環(huán)，所述第二 0形環(huán)用于將所述密封環(huán)保持在所述盤簧上。
8.根據(jù)權(quán)利要求4的緊湊式扭矩限制離合器，其中，所述盤簧、密封環(huán)以及端板與所述 輸入輪轂的軸向鉆孔共軸并從所述輸入輪轂的軸向鉆孔徑向向外設(shè)置。
9.根據(jù)權(quán)利要求5的緊湊式扭矩限制離合器，其中，所述端板可拆卸地固定于所述輸 入輪轂。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的緊湊式扭矩限制離合器，其中，所述端板和夾在中間的分離器板 和摩擦片由扭矩銷釘固定在一起。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的緊湊式扭矩限制離合器，其中，至少一個(gè)所述扭矩銷釘也為磨 損銷釘，其指示磨損狀態(tài)和所述摩擦片和分離器板的剩余使用壽命。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的緊湊式扭矩限制離合器，其中，所述輸出輪轂和摩擦塞可作為 單個(gè)組合件從所述輸入輪轂拆除。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的緊湊式扭矩限制離合器，其中，所述輸出輪轂包括花鍵和扭矩軸 定位器，該扭矩軸定位器部分突出所述端板。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的緊湊式扭矩限制離合器，其進(jìn)一步包括，分別可操作地連接于 所述輸入和輸出輪轂的第一和第二速度傳感器。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的緊湊式扭矩限制離合器，其進(jìn)一步包括，在所述摩擦塞和至少一 部分所述輸入輪轂周圍延伸且沿著它們軸向延伸的防護(hù)罩。
16.一種用于緊湊式扭矩限制離合器的摩擦塞，其包括端板；盤簧；多個(gè)交織摩擦片和分離器板，它們被夾在所述端板和盤簧之間；以及其中，所述盤簧推擠所述摩擦片和分離器板。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的用于緊湊式扭矩旋轉(zhuǎn)離合器的摩擦塞，其中，所述摩擦塞進(jìn)一 步包括將所述盤簧保持為所述摩擦塞一部分的彈簧夾。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的用于緊湊式扭矩旋轉(zhuǎn)離合器的摩擦塞，其進(jìn)一步包括插入在所 述盤簧和密封環(huán)之間的第一 0形環(huán)，所述密封環(huán)適于由輸入輪轂接收，所述第一 0形環(huán)將所 述盤簧定心在所述密封環(huán)上。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的用于緊湊式扭矩旋轉(zhuǎn)離合器的摩擦塞，其進(jìn)一步包括由所述密 封環(huán)接收的第二 0形環(huán)，所述第二 0形環(huán)用于將所述密封環(huán)保持在所述盤簧上。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的用于緊湊式扭矩旋轉(zhuǎn)離合器的摩擦塞，其中，所述盤簧包括蝶 形彈簧。
全文摘要
一種緊湊式盤簧扭矩限制離合器，具有帶有摩擦塞的輸入輪轂和輸出輪轂，該摩擦塞可作為整個(gè)組合件從輸入輪轂拆卸以便于維護(hù)和修理。扭矩限制離合器的力致動(dòng)器為可操作地插入在輸入輪轂和摩擦塞之間的蝶形彈簧或機(jī)加工的盤簧。在摩擦塞的使用壽命期間，蝶形彈簧的撓曲位于力與撓曲曲線的平坦部分，并為扭矩限制離合器建立特定的最初起動(dòng)扭矩。蝶形彈簧的使用顯著地減小了扭矩限制離合器的軸向尺寸，其適于空間奇缺的應(yīng)用領(lǐng)域。
文檔編號(hào)F16D7/02GK102072265SQ20101055758
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日
發(fā)明者D·C·海登賴希, R·E·小科爾 申請(qǐng)人:埃博集團(tuán)有限公司