CN101687598B - 止逆离合器用的扭矩臂组件 - Google Patents
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Abstract
设置止逆离合器(16)用的各种扭矩臂组件，使得能在多个扭矩臂组件之中分配负载、能受控地释放扭矩臂组件上的负载和/或感测负载。扭矩臂组件包括头部元件(42)，其连接至止逆离合器的外圈并且限定一对附接点(72、74)。臂元件(44)的一端枢转地连接至头部元件的一个附接点，而臂元件的另一端连接至固定结构。支柱(46)在头部元件的另一个附接点和臂元件之间延伸。在一个实施例中的止逆作用时，头部元件逆着支柱的力稍微旋转，允许其它扭矩臂组件接收一部分系统负载。支柱的位置能可调节以允许负载张力的受控释放。
Description
技术领域
本发明涉及止逆离合器用的扭矩臂组件，并且更具体地涉及能在较大系统内的多个止逆组件之中进行负载分配和/或允许受控地释放在止逆件上的负载或张力的扭矩臂组件。
背景技术
在很多电机驱动的系统中，期望防止或限制系统部件在一个方向上的运动。例如，并且参照图1，采矿操作通常使用倾斜输送机构10来将材料12输送到地面位置或其它出口。期望在动力损失或传动系统部件(比如电机14、齿轮箱或联接器)故障的情况下防止或限制传输机构10的反向运动，以防止材料12在传输机构10上往回运动并引起系统的损坏和操作系统的人员的显著伤害。
止逆离合器16通常用来防止旋转系统部件的反向旋转。参照图1和2，每个离合器16包括内圈18，其安装至由一个或多个电机14驱动的轴20，以便与轴20一起绕着旋转轴线22旋转。外圈24径向地布置于内圈18外部并且通常被固定以防止旋转。多个辊26径向地布置于内圈18和外圈24之间并且被弹簧28推压为与内圈18和外圈24接合。外圈24中的辊26和/或槽30成形为使得当电机14在一个旋转方向上驱动轴20和内圈18时，辊26采取允许内圈18和外圈24之间相对旋转的第一位置。当从动轴20和内圈18在相反的旋转方向上被驱动时(例如在电机14故障时由材料12的负载的力)，辊26采取第二位置并且强力地接合内圈18和外圈24，并防止内圈18和从动轴20相对于固定的外圈24旋转。
再次参照图1，每个止逆离合器16的外圈24可使用扭矩臂组件32被固定用以防止旋转。组件32包括连接至离合器的外圈24的头部34。臂36从头部延伸并且在远端38处固定至固定结构39(例如，传输机构10的支撑结构)。臂36与头部34成整体或刚性地结合至头部34。
常规的扭矩臂组件比如组件32具有数个缺点。扭矩臂组件32的刚性性质使得离合器16的内圈18和外圈24瞬时接合并且因此需要离合器16设计为吸收传输机构10上的最大负载。于是，离合器16相对昂贵。这在具有多个电机14和离合器16的系统中尤其麻烦。在大型传输系统中或在其它应用中，多个止逆离合器16可布置于单个轴20上和/或多个电机从动轴20会需要离合器。还没有指示离合器16上的负载的机构和释放离合器16上的负载或张力的结构。已经设想了一些扭矩臂组件来使得在大型系统中能在多个离合器之中分配负载。参照图1，这些类型的组件通常采用就座于臂的端部36和固定结构39之间的橡胶垫、弹簧、或液压缸。尽管这些组件通过延迟离合器16的内圈18和外圈24的接合能实现某种形式的负载分配，但是组件需要对支撑结构39进行成本很高的变型。而且，组件没有提供对离合器16上的负载或张力的进行感测或释放的装置。
本发明人已经认识到需要一种止逆离合器用的扭矩臂组件，其将最小化和/或避免一个或多个上述缺陷。
发明内容
本发明提供了一种改进的止逆离合器用的扭矩臂组件。
根据本发明一个实施例的扭矩臂组件包括头部元件，其构造用于连接至止逆离合器的外圈，头部元件限定隔开的第一和第二附接点。该组件还包括臂元件，其构造用于连接至接近臂元件的第一端的固定结构并且枢转地连接至接近臂元件的第二端的头部元件的第一附接点。该组件还包括支柱，其在第一端处结合至头部元件的第二附接点并且在第二端处结合至臂元件。根据本发明的另一实施例，该组件可包括传感器或分度负载指示标尺，其布置于头部元件和臂元件之间并且构造为指示头部元件和臂元件之间的距离，并且因此指示离合器和扭矩臂组件上的负载。根据本发明的另一实施例，臂元件上的支柱座沿着支柱的轴线可调节，以使得能受控地释放离合器和扭矩臂组件上的负载或张力。在本发明的又一实施例中，阻尼件在一端处连接至头部元件并且在第二端处连接至臂元件，并且与支柱一起用来调整组件以对系统的力进行受控的反作用。
根据本发明的扭矩臂组件相对于常规组件呈现显著改进。根据本发明一个实施例的组件使得离合器的外圈能进行受控的有限运动，从而延迟离合器接合并且使得能在较大系统中在离合器和扭矩臂组件之中进行负载分配。而且，该组件使得能在无需对现有系统进行昂贵的变型的情况下进行负载分配。根据本发明一些实施例的组件还可以，或者替代地，提供每个组件上的负载指示并且使得离合器和组件上的负载或张力能受控地释放。根据本发明一些实施例的组件还可使得能调整组件，以控制对采用这些组件的系统中的力的反作用。
从下面具体描述和以举例的方式示出本发明特点的附图中，本发明的这些和其它优点对于本领域技术人员而言将变得很明显。
附图说明
图1是结合现有技术扭矩臂组件的传输系统的透视图。
图2是常规止逆离合器的横截视图。
图3是根据本发明的一个实施例的扭矩臂组件的透视图。
图4是图3的组件的侧面平视图。
图5是图3的组件的顶部平视图。
图6是图3所示组件的一部分沿着图4的线6-6截取的横截视图。
图7是根据本发明另一个实施例的扭矩臂组件的一部分的侧面平视图。
图8是根据本发明另一个实施例的扭矩臂组件的一部分的侧面平视图。
图9是根据本发明另一个实施例的扭矩臂组件的一部分的侧面平视图。
图10是根据本发明另一个实施例的扭矩臂组件的透视图。
图11是图10的组件的侧面平视图。
图12是图10的组件的顶部平视图。
具体实施方式
现在参照附图，其中在各个视图中类似的附图标记用来标识相同的部件，图3示出根据本发明的扭矩臂组件40的一个实施例。组件40被设置来抑制止逆离合器的外圈的旋转，比如离合器16的外圈24(参见图2)，并且在离合器16防止电机驱动轴的反向旋转时吸收施加于离合器16上的负载。组件40包括头部元件42、臂元件44以及支柱46。组件46还可包括阻尼件48。
设置头部元件42来结合离合器16的外圈24以及组件40的其余部件。元件42包括第一和第二离合器附接板50、52以及臂附接板54。虽然板50、52、54在示图中示出为分开的元件，但是应当理解到，板50、52、54能是一体的以形成单体结构。
板50、52结合至外圈24的相对侧。板50、52可包括多个对准的孔径56，这些孔径56以圆形图样布置并且构造为接收延伸通过板50、52和外圈24的紧固件58。板50、52可以是环形的以提供用于从动轴20和离合器16的部分的间隙。板50、52可以是大致钟形的并且可在其间限定从离合器16向外延伸并且构造为接收板54的空间(如图3中最佳所示)。板50、52限定成对的对准孔径60、62，它们构造为接收延伸通过板50、52和板54的紧固件64。
板54布置于板50、52之间并且通过紧固件64结合至板50、52。参照图4，板54通常是U形的并且限定一对从基座70延伸的隔开的臂66、68。臂66比臂68短。应当理解到，板54的形状和尺寸可根据与组件40相关的各种设计要求来改变。臂66、68限定一对用于臂元件44和支柱46的隔开的附接点72、74，如将在下文更详细地讨论的。臂68还能限定用于阻尼件48的附接点。
臂元件44将离合器16和组件40上的负载传递至固定结构，比如图1所示的结构39。臂元件44可包括一对隔开的板76、78。参照图5，臂元件44还包括比如螺母组件80、紧固件82以及支柱座84之类的装置，用来释放离合器16和组件40上的负载或张力。
再次参照图3-5，板76、78将负载从离合器16传递至结构39。板76、78互相隔开。参照图4，板76、78限定臂元件44的第一和第二端部86、88以及过渡部分90并且可分别由顶板、底板和端板92、94、96接合在一起。端部86以抑制端部86相对于结构39的移动的方式连接至结构39。端部88通过衬套或轴承(未示出)在附接点72处枢转地连接至头部元件42的板54。过渡部分90布置于端部86、88之间并且以斜角从端部86至端部88下降。参照图5，板80、紧固件82和支柱座84在臂元件44的过渡部分90内布置于板76、78之间。参照图4，过渡部分90还可提供用于阻尼件48的附接点。
螺母组件80、紧固件82以及支柱座84提供一种用于释放离合器16和臂组件40上的负载或张力的装置。现在参照图6，组件80包括第一元件98，其通过例如焊缝或其它紧固件固定至板76、78。元件98限定构造来接收紧固件82和螺母102的阶梯式直径镗孔100。镗孔100的一部分可以是锥形的并且相应于螺母102的锥形表面。紧固件82是螺纹的并且延伸通过螺母102并进入支柱座84。支柱座84限定用于支柱46的座。支柱座84的构造可根据组件40中使用的支柱的类型而改变。支柱座84可沿着支柱46的轴线104相对于板76、78和螺母组件80移动。尤其，紧固件82可被旋转以调节支柱座84的位置并且因此调节支柱46的反作用力。这样，随着止逆作用通过允许离合器16的外圈24并且因此内圈18和轴20的某种有限的、受控的、另外的反向旋转，可以释放离合器16和组件40上的负载或张力。在一个实施例中，支柱座84的调节可允许大约17度的旋转。应当理解到，虽然示出的实施例包括螺母组件80和紧固件82，但是能采用其它结构以使得能沿着轴线104控制支柱座84的移动。
再次参照图3-5，将支柱46设置为允许头部元件42相对于臂元件44的移动，从而使得能在较大的系统比如传输机构10中在多个组件40之中进行负载分配。支柱46可包括压缩弹簧106，但是应当理解到还可使用流体缸。参照图4，弹簧106在第一端处在附接点74处结合至头部元件42的板54。参照图4-6，弹簧106可布置于在挂钩110和支柱座84之间延伸的螺纹轴108附近。参照图5，轴108可延伸通过挂钩110中的孔径并且由布置于挂钩110的一侧上的螺母112固定于此处。挂钩110的相对侧可形成与支柱座84相对的用于弹簧106的座。参照图4，挂钩110通过衬套或轴承(未示出)在附接点74处枢转地连接至板54的臂88。在离合器16的轴20和内圈18的旋转方向例如由于随着电机14故障的系统上的负载而反向时，辊26将根据离合器的正常操作结合离合器16的内圈18和外圈24。然而，组件40通过使用支柱46的非刚性附接将允许外圈24(并且因此内圈18和轴20)的有限的反向旋转。旋转在本发明的一个实施例中可小于2度。然而，旋转的度数能根据支柱46的选择来调节。有限的旋转为系统中其它离合器16的接合提供了另外的时间，并且因此使得能在更大系统中的组件40之中进行负载分配。因此，离合器16无需设计为吸收系统上的最大负载并且能使用较廉价的离合器。这种创造性的系统还使得能进行受控的负载分配，因为旋转量能通过支柱46的选择来调节。此外，这种创造性的组件40在无需对支撑结构39进行变型的情况下实现负载分配并且因此能适用于现有系统。
参照图3-4，设置阻尼件48来在施加和释放负载时控制组件40的运动。阻尼件48可包括流体阻尼件并且尤其是液压阻尼件。阻尼件48在一端处连接至头部元件42的板54并且在相对端处连接至臂元件44。阻尼件48可在板54的臂68和臂元件44的过渡部分90之间与阻尼件46大致平行地延伸。阻尼件48还可与支柱46同轴地布置。组件40相应于负载变化的相对运动能通过阻尼件48的选择来进行控制。
现在参照图7-9，组件40还可包括比如传感器114(图7)或分度负载指示标尺116(图8)或118(图9)之类的装置，用来测量头部元件42和臂元件44之间的距离，以提供离合器16和组件40上的负载的指示。参照图7，传感器114可包括线性电压位移转换器，其连接于头部元件42的板54的臂68上的附接点74或另外的点与臂元件44的过渡部分90之间。传感器114可显示相对距离或负载的指示，或者可将信号传输至远程处理器或显示器。参照图8，分度负载指示标尺116可替代地连接至头部元件42的板54的臂68上的附接点74或另外的点与臂元件44的过渡部分90之间，以提供相对距离的视觉指示或负载的指示。标尺116可布置为与支柱46平行。参照图9，分度负荷指示标尺118可替代地形成于与弹簧106同轴地布置的轴108上以减少部件数量。
现在参照图10-12，示出了根据本发明另一个实施例的扭矩臂组件120。再次设置组件120来抑制止逆离合器的外圈比如离合器16的外圈24(参见图2)的旋转，并且在离合器16防止电机驱动轴的反向旋转时吸收施加于离合器16上的负载。组件120包括头部元件122、臂元件124以及支柱126。
设置头部元件122来结合离合器16的外圈24和组件120的其余部件。元件122包括第一和第二离合器附接板128、130。板128、130结合至外圈24的相对侧。板128、130可包括多个对准的孔径132，这些孔径以圆形图样布置并且构造来接收延伸通过板128、130和外圈24的紧固件134。板128、130是环形的以提供用于从动轴20和离合器16的部分的间隙。板128、130可以是大致钟形的并且可在其间限定从离合器16向外延伸并且构造来接收臂元件124的一部分的空间。板128、130限定一对用于臂元件124和支柱126的隔开的附接点132、134，如在下文更详细地描述的。板128、130还在附接点132、134处限定成对的对准的孔径136、138，这些孔径构造来接收分别延伸通过板128、130和臂元件124并且通过板128、130和支柱126的紧固件140、142。
臂元件124将离合器16和组件120上的负载传输至固定结构，比如如图1所示的结构39。臂元件124可包括横梁144，其为大致I形横截面并且以抑制横梁144相对于结构39的移动的方式连接至结构39。臂延伸部146可从横梁144的一侧延伸并且通过衬套或轴承(未示出)在附接点132处枢转地连接至头部元件122的板128、130。托架148为了下文描述的目的可结合至横梁144的相对侧。托架148可包括顶壁150(图10中最好地示出)和从顶壁150延伸的侧壁152、154、156。托架148可焊接至横梁144。
设置支柱126来允许头部元件122的旋转，以随着止逆作用通过允许离合器16的外圈24并且因此内圈18和轴20的某种有限的、受控的反向旋转来释放离合器16和组件120上的负载或张力。在一个实施例中，支柱126可允许大约45度的旋转。支柱126在一端处结合至头部元件122的附接点134并且在另一端结合至臂元件124。支柱126可包括轴158。轴158的一端可限定孔径，该孔径构造来接收紧固件142和衬套或轴承(未示出)，轴158通过上述衬套或轴承在附接点134处枢转地连接至头部元件122的板128、130。轴158的另一端可布置于壳体160内。壳体160接收于臂元件124的托架148内并且枢转地支撑在托架148内。托架148的侧壁152、154和壳体160全部可限定对准的孔径，这些孔径构造来接收紧固件162和衬套或轴承(未示出)以允许壳体160相对于托架148旋转。
轴158从壳体160向外延伸并且可沿着延伸通过轴158的轴线164移动，以相对于壳体160缩回或延伸轴158。轴158沿着轴线164的移动引起头部元件122的旋转。轴158的一部分可以是螺纹的，允许轴158响应蜗轮(未示出)的旋转而移动，该蜗轮布置于壳体160内并且由输入轴166驱动，输入轴166与轴158垂直并且也从壳体160的任一侧延伸。输入轴166可用扳手或其它工具转动。在离合器16的正常操作期间，轴158缩回并且轴158的螺纹部分布置于壳体160内以保护其免受外来物体和元件影响。在离合器16的止逆操作之后，轴158可从壳体160延伸以引起头部元件122和离合器16的外圈24的旋转并且有限地释放离合器16上的负载或张力。
根据本发明的扭矩臂组件40或120相对于常规组件呈现了显著改进。组件40通过允许止逆离合器16的外圈24的有限的、受控的反向旋转使得能在多个组件40之中分配负载，从而为其它离合器16和组件40提供时间来吸收一部分负载。而且，负载分配在无需对系统支撑结构(例如，传输机构10的支撑结构39)进行昂贵的变型的情况下实现。这种创造性的组件40、120还通过允许支柱46的一个座84的移动(在组件40的情况下)或通过允许轴158的移动(在组件120的情况下)使得离合器和组件40、120上的负载或张力能受控地释放。组件40、120还使得能感测离合器16或组件40、120上的负载。
虽然本发明已经参照其一个或多个具体实施例示出和描述，但是本领域技术人员将理解到，在不脱离本发明的精神和范围之下能做出各种变化和变型。
Claims (28)
1.一种止逆离合器用的扭矩臂组件，其包括：
头部元件，其构造用于连接至所述止逆离合器的外圈，所述头部元件限定隔开的第一和第二附接点；
臂元件，其构造用于连接至接近臂元件的第一端的固定结构并且枢转地连接至接近所述臂元件的第二端的所述头部元件的所述第一附接点；以及
支柱，其在该支柱的第一端处结合至所述头部元件的所述第二附接点并且在该支柱的第二端处结合至所述臂元件。
2.根据权利要求1的扭矩臂组件，还包括阻尼件，在该阻尼件的一端处连接至所述头部元件，并且在该阻尼件的第二端处连接至所述臂元件。
3.根据权利要求2的扭矩臂组件，其中所述阻尼件布置为与所述支柱大致平行。
4.根据权利要求1的扭矩臂组件，还包括构造为产生指示所述头部元件和所述臂元件之间的距离的信号的传感器。
5.根据权利要求4的扭矩臂组件，其中所述传感器包括线性电压位移转换器。
6.根据权利要求1的扭矩臂组件，还包括布置于所述头部元件和所述臂元件之间的分度负载指示标尺。
7.根据权利要求6的扭矩臂组件，其中所述支柱包括弹簧并且所述标尺定位在与所述弹簧同轴地布置的轴上。
8.根据权利要求6的扭矩臂组件，其中所述标尺定位为与所述支柱平行。
9.根据权利要求1的扭矩臂组件，其中所述臂元件包括支柱座，所述支柱的所述第二端抵靠该支柱座起作用，所述支柱座沿着所述支柱的轴线可调节。
10.根据权利要求1的扭矩臂组件，其中所述支柱的所述第二端在所述臂元件的所述第一端和第二端的中间处连接至所述臂元件。
11.根据权利要求1的扭矩臂组件，其中所述支柱包括弹簧。
12.根据权利要求1的扭矩臂组件，其中所述支柱包括轴。
13.根据权利要求12的扭矩臂组件，其中所述轴沿着所述轴的轴线可移动。
14.根据权利要求12的扭矩臂组件，其中所述支柱的所述第二端布置于壳体内，所述壳体枢转地连接至所述臂。
15.一种由止逆离合器和扭矩臂组件形成的设备，其包括：
止逆离合器，其包括：
构造用于连接至从动轴的内圈；
径向地布置于所述内圈的外部的外圈；
布置于所述内圈和外圈之间的多个辊，所述多个辊构造为接合所述外圈并且抑制所述内圈和所述从动轴在第一旋转方向上的旋转；以及
扭矩臂组件，其包括：
头部元件，其构造用于连接至所述止逆离合器的所述外圈，所述头部元件限定隔开的第一和第二附接点；
臂元件，其构造用于连接至接近臂元件的第一端的固定结构，并且枢转地连接至接近所述臂元件的第二端的所述头部元件的所述第一附接点；以及
支柱，其在该支柱的第一端处结合至所述头部元件的所述第二附接点并且在该支柱的第二端处结合至所述臂元件。
16.根据权利要求15的设备，还包括阻尼件，在该阻尼件的一端处连接至所述头部元件，并且在该阻尼件的第二端处连接至所述臂元件。
17.根据权利要求16的设备，其中所述阻尼件布置为与所述支柱大致平行。
18.根据权利要求15的设备，还包括构造为产生指示所述头部元件和所述臂元件之间的距离的信号的传感器。
19.根据权利要求18的设备，其中所述传感器包括线性电压位移转换器。
20.根据权利要求15的设备，还包括布置于所述头部元件和所述臂元件之间的分度负载指示标尺。
21.根据权利要求20的设备，其中所述支柱包括弹簧并且所述标尺定位在与所述弹簧同轴地布置的轴上。
22.根据权利要求20的设备，其中所述标尺定位为与所述支柱平行。
23.根据权利要求15的设备，其中所述臂元件包括支柱座，所述支柱的所述第二端抵靠该支柱座起作用，所述支柱座沿着所述支柱的轴线可调节。
24.根据权利要求15的设备，其中所述支柱的所述第二端在所述臂元件的所述第一端和第二端的中间处连接至所述臂元件。
25.根据权利要求15的设备，其中所述支柱包括弹簧。
26.根据权利要求15的设备，其中所述支柱包括轴。
27.根据权利要求26的设备，其中所述轴沿着所述轴的轴线可移动。
28.根据权利要求26的设备，其中所述支柱的所述第二端布置于壳体内，所述壳体枢转地连接至所述臂。
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