CN101210590B - 扭矩限制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种扭矩限制器，放置在第一转动体与第二转动体的动力传递路径上，扭矩限制器包括一设于第二转动体上的轮毂、一与第二转动体传动相连的压板以及一弹性压紧结构；压板具有一驱动面，轮毂具有一被驱动面，驱动面上设有上限位座，被驱动面上相应设有下限位座，限位座的至少一侧设有可容置整个滚珠的安全槽，上限位座与下限位座之间置入用以在压板与轮毂之间传递扭矩的滚珠。当压板与轮毂之间的传递扭矩超过脱离扭矩时，滚珠离开限位座，掉入下限位座一侧的安全槽内，不再与上限位座接触。本发明结构简单、成本低、可重复使用，同时脱离扭矩具有较高的稳定性和可控制性。

Description

扭矩限制器

技术领域

本发明涉及一种扭矩传动装置，尤其涉及一种可以传递和限制扭矩的扭矩限制器。

背景技术

扭矩限制器有许多应用的场合，例如设在汽车发动机与用于空气调节的压缩机的动力传递路径上。典型的外控式变排量压缩机具有一倾斜地支撑在主轴上的斜盘，斜盘角度可以通过压缩机的电控阀改变。当外控式变排量压缩机的内部出现故障使扭矩变大时，过大的扭矩会对发动机产生大的冲击。因此，压缩机必须具有过载保护机构，使得压缩机内部的扭矩过大时，压缩机与皮带轮脱离，避免压缩机内部扭矩过大对发动机的冲击。

一种现有的过载保护技术是公开号为CN1431413A的中国专利，当扭矩过大时，依靠在第一转动体和第二转动体之间传递扭矩的凸缘的断裂破坏来达到停止传递的目的。该技术的缺点是一旦产生破坏，该传动机构就完全失效了。

另一种现有技术是公开号为JP2000-46066的日本专利，其第一转动件和第二转动件之间由涡卷形弹簧连接并传递扭矩，扭矩过大时涡卷形弹簧的自由端与其中一个转动件脱离，停止传递扭矩。该技术的缺点是弹簧作为传动件和缓冲件，工作时一直处于变形状态易产生疲劳，启动时受到冲击力，因此可靠性难以保证。

发明内容

本发明的目的在于提供一种过载时不会导致结构完全失效、不易变形的扭矩限制器。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种扭矩限制器，放置在第一转动体与第二转动体的动力传递路径上，所述扭矩限制器包括一设于所述第二转动体上的轮毂、一与所述第一转动体传动相连的压板以及一弹性压紧结构；所述压板具有一驱动面，所述驱动面上设有若干个上限位座；所述轮毂具有一与所述压板的驱动面相对的被驱动面，所述被驱动面上对应压板的每个上限位座处设有下限位座，每对上限位座与下限位座之间置入用以在压板与轮毂之间传递扭矩的滚珠，每个下限位座的至少一侧设有可容置整个滚珠的安全槽；所述弹性压紧结构压设于所述压板上以设定所述压板与轮毂间的脱离扭矩。

当所述压板与轮毂之间的传递扭矩超过脱离扭矩时，每对上限位座与下限位座之间的滚珠离开限位座，掉入下限位座一侧的安全槽内，不再与上限位座接触。

本发明另外提供一种扭矩限制器，放置在第一转动体与第二转动体的动力传递路径上，所述扭矩限制器包括一设于所述第二转动体上的轮毂、一与所述第一转动体传动相连的压板以及一弹性压紧结构；所述压板具有一驱动面，所述驱动面上设有若干个上限位座；所述轮毂具有一与所述压板的驱动面相对的被驱动面，所述被驱动面上对应压板的每个上限位座处设有弹性件，每个弹性件具有一与上限位座相对的下限位座，每对上限位座与下限位座之间置入用以在压板与轮毂之间传递扭矩的滚珠，每个弹性件在下限位座下方通设有可容置整个滚珠的安全槽；所述弹性压紧结构压设于所述压板上以设定所述压板与轮毂间的脱离扭矩。

当所述压板与轮毂之间的传递扭矩超过脱离扭矩时，滚珠被压入下限位座下方的安全槽内，不再与上限位座接触。

上述的扭矩限制器可以结合在汽车发动机与用于空气调节的压缩机的动力传递路径上，其中第一转动体是受汽车发动机驱动的转子，第二转动体是汽车空调压缩机的主轴。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，结构简单、成本低，其脱离方式不仅能够避免采用破坏接触面方式所产生的高温和一次使用即失效的缺陷，同时脱离扭矩具有较高的稳定性和可控制性，理论计算也比较方便。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明的特征和优点，其中：

图1是设有本发明的第一较佳实施例的扭矩限制器的压缩机剖面图；

图2是图1所示压缩机的A向视图；

图3A是图1所示扭矩限制器的滚珠处于工作位置示意图；

图3B是图1所示扭矩限制器的滚珠离开工作位置示意图；

图4是图1所示扭矩限制器轮毂上的下限位座和安全槽分布示意图；

图5是设有本发明的第二较佳实施例的扭矩限制器的压缩机剖面图；

图6A是图5所示扭矩限制器的滚珠处于工作位置示意图；

图6B是图5所示扭矩限制器的滚珠离开工作位置示意图；

图7是图5所示扭矩限制器压板上的上限位座分布示意图；

图8是图5所示扭矩限制器轮毂上的弹性件分布示意图。

具体实施方式

第一较佳实施例

请参阅图1、图2所示，本发明的第一较佳实施例是结合在汽车发动机与用于空气调节的压缩机的动力传递路径上，其中作为第一转动体的皮带轮2是受汽车发动机驱动的转子，而作为第二转动体的主轴3为压缩机主轴，扭矩限制器1用于在皮带轮2与主轴3之间传递扭矩，下面描述扭矩限制器1的具体构成。

扭矩限制器1包括轮毂11、压板12、滚珠13、碟形弹簧14和调节螺母15。其中压板12通过若干个螺钉紧固件16(图2中示出3个)固定在皮带轮2上，轮毂11设于主轴3上，通过键连接、螺纹连接等方式与主轴3传动连接，较佳地采用花键连接，以避免扭矩传递过程中轴向力的产生。压板12具有一驱动面120，驱动面120上设有若干个上限位座121，相应地，轮毂11具有一与压板的驱动面120相对的被驱动面110，被驱动面110上对应压板的每个上限位座121处设有下限位座111。由此每对上限位座121与下限位座111上下相对，形成一个容置腔。容置腔内置入滚珠13，依靠滚珠13与上限位座121和下限位座111接触，在压板12与轮毂11之间传递扭矩。每个下限位座111两侧设有可容置整个滚珠13的安全槽112。当然，由于由皮带轮驱动的压板一般由单向转动，因此可仅在下限位座的其中一侧设置安全槽。例如压板为逆时针转动时，在下限位座沿逆时针方向的一侧设置一个安全槽。

碟形弹簧14和调节螺母15组成弹性压紧结构，其中碟形弹簧14作为弹性元件压设在压板12上，调节螺母15装配在轮毂11上，压缩碟形弹簧14，向压板12施加一定量的压力。通过调整施加在压板12上的压力，可以调节压板12与轮毂11之间的脱离扭矩。

下面结合图3A和图3B描述本实施例中的扭矩限制器工作原理。

在压缩机正常工作时，扭矩从皮带轮2传递到压板12上，再通过滚珠13与分别位于压板12上的上限位座121和位于轮毂11上的下限位座111接触传递到轮毂11(如图4A所示)，再由花键传递至压缩机主轴2，从而带动压缩机正常工作。当压缩机内部扭矩超过设定的脱离扭矩时，滚珠13与下限位座111的接触位置逐渐上移，克服碟型弹簧14对压板12的压力，最后导致滚珠13离开工作位置，掉入下限位座111其中一侧的安全槽112内，滚珠13不再与上限位座121接触，如图4B所示，从而使压缩机与皮带轮脱离。

对于只在下限位座其中一侧设置安全槽的情况，仍以压板为逆时针转动的情况为例，压缩机内部扭矩超过设定的脱离扭矩时，滚珠在压板的带动下离开下限位座，滚入其逆时针侧的安全槽内。

此外，如图1所示，异型螺母17与橡胶支撑垫18设在螺钉紧固件16与皮带轮连接的段上，在扭矩限制器1与皮带轮2之间起缓冲作用。

图4是图1所示扭矩限制器轮毂上的下限位座和安全槽分布示意图；如图4所示，下限位座111较佳地是分布在以主轴3为中心的圆周上，其两侧的安全槽112也同样设于该圆周；上限位座121与下限位座111是对应设置。在实际使用中一般设置3至6处滚珠和限位座的配合(图4中示出4个)，当然可以根据实际使用需要增加或减少滚珠和限位座的数量，并调整其位置。

上述压缩机的脱离扭矩由滚珠接触点的数量和弹性元件(即碟型弹簧14)的弹性系数所决定。实际工作中的脱离扭矩可以通过计算和试验进行确定和调节。一旦滚珠接触点的数量和碟型弹簧的弹性系数确定之后就能确保压缩机具有比较稳定的脱离扭矩。

第二较佳实施例

图5～图8是根据本发明原理的第二较佳实施例。

该第二较佳实施例也是结合在汽车发动机与用于空气调节的压缩机的动力传递路径上。与第一实施例不同的是，轮毂11的被驱动面110上设置的是多个弹性件113，每个弹性件113具有一与压板12的上限位座121相对的下限位座114，上限位座121与下限位座114之间置入滚珠13，弹性件113在下限位座114下方通设有可容置整个滚珠13的安全槽115，即下限位座114与安全槽115是上下连通的。实际上，下限位座114是由安全槽115上方的口部收缩而形成的。本实施例中的其他结构与第一实施例相同，因此不再赘述。

下面结合图6A和图6B描述本实施例中的扭矩限制器工作原理。

在压缩机正常工作时，扭矩从皮带轮2传递到压板12上，再通过滚珠13与分别位于压板12上的上限位座121和位于轮毂11上的弹性件113接触传递到轮毂11(如图6A所示)，再由花键传递至压缩机主轴3，从而带动压缩机正常工作。当压缩机内部扭矩超过设定的脱离扭矩时，滚珠13被逐渐压入至弹性件113形成的安全槽115内，不再与上限位座121接触(如图6B所示)，从而使压缩机与皮带轮2脱离。

如图6A、图6B所示，可以通过填加填充物116的方式改变弹性件113的弹性系数，从而改变脱离扭矩的范围。

图7和图8分别为压板12的上限位座121和轮毂11上的弹性件113和安全槽115的相对位置。上限位座121和弹性件113较佳地分布在以主轴3为中心的圆周上。图7和图8示出8个上限位座与弹性件113的配合，在实际使用中可以根据需要适当增加和减少其数量，或者改变它们的空间位置。

本发明的扭矩限制器不仅仅可结合在汽车发动机与用于空气调节的压缩机的动力传递路径上，还可结合在发动机和用于车辆制动辅助装置的液压泵、发动机和用于动力转向装置的液压泵、以及发动机和用于空气悬浮装置的空气泵等之间。

以上的实施例说明仅为本发明的较佳实施例说明，本领域技术人员可依据本发明的上述实施例说明而作出其它种种等效的替换及修改。然而这些依据本发明实施例所作的种种等效替换及修改，属于本发明的发明精神及由权利要求所界定的专利范围内。

Claims (5)

1.一种扭矩限制器，放置在第一转动体与第二转动体的动力传递路径上，其特征在于，所述扭矩限制器包括一设于所述第二转动体上的轮毂、一与所述第二转动体传动相连的压板以及一弹性压紧结构；所述压板具有一驱动面，所述驱动面上设有若干个上限位座；所述轮毂具有一与所述压板的驱动面相对的被驱动面，所述被驱动面上对应压板的每个上限位座处设有弹性件，每个弹性件具有一与上限位座相对的下限位座，每对上限位座与下限位座之间置入用以在压板与轮毂之间传递扭矩的滚珠，每个弹性件在下限位座下方通设有可容置整个滚珠的安全槽；所述弹性压紧结构压设于所述压板上以设定所述压板与轮毂间的脱离扭矩；

当所述压板与轮毂之间的传递扭矩超过脱离扭矩时，整个滚珠被压入下限位座下方的安全槽内，不再与所述驱动面接触。

2.如权利要求1所述的扭矩限制器，其特征在于，所述多个上限位座和弹性件分布在以所述第二转动体为中心的圆周上。

3.如权利要求1所述的扭矩限制器，其特征在于，所述轮毂与所述第二转动体是键连接或螺纹连接。

4.如权利要求1所述的扭矩限制器，其特征在于，所述压紧结构包括一调节螺母及一弹性元件，所述调节螺母套设于所述轮毂上且与所述压板间隔相对，所述弹性元件置于所述调节螺母与所述压板之间。

5.如权利要求1所述的扭矩限制器，其特征在于，所述第一转动体是受汽车发动机驱动的转子，所述第二转动体是汽车空调压缩机的主轴。

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