CN103154555B - 转矩限制的离合器制动器 - Google Patents

Abstract

一种用于安装在可旋转轴上的离合器制动器包括外环形壳体和内环形套圈。内环形套圈安装在壳体内并且固定在可旋转轴上，以便可以与轴一起转动并且能够相对于壳体转动。一个或多个垫插入在壳体和套圈之间并且被偏压成在两者之间提供摩擦接合。优选的是，壳体和套圈两者包括一对弧形半环形构件以便于安装和拆卸。

Description

转矩限制的离合器制动器

相关申请的交叉参考

本申请要求了2010年6月15日提交的序列号为No.61/354,852的美国专利临时申请的申请日权益，该文献的全部内容在这里被引用作为参考。

技术领域

本发明涉及用于大型机动车辆的摩擦离合器和变速器。

背景技术

离合器制动器为大体扁平环状，并且用花键连接到位于分离轴承机构和变速器之间的传动输入轴上。一旦机动车辆的主离合器脱开，则离合器制动器阻止并且停止从动轴的转动，从而可以进行平滑的换档操作。由于其相对较小的尺寸以及在使用期间受到的扭力相对较小，所以在更换主离合器变速器之前往往需要更换离合器制动器。

许多离合器制动器设计正在使用中，并且每种已知的设计具有一些缺点，大部分缺点涉及离合器制动器的组装、安装和/或拆卸。这些已知的设计可以根据其安装程序分类，并且现在使用三种形式：（1）整体式环形组件；（2）具有两个单独配合半部的组件；以及（3）铰接组件。

整体式组件虽然廉价但是要通过部分拆卸离合器、使得变速器下降或者通过在两个地方分解离合器制动器以使之能够拆卸来进行更换。所有三种更换选择方案成本都高，最后一种还存在潜在的危险。

包括组装并且固定以形成环形组件的配合半部的离合器制动器其示例包括在Babcock的美国专利No.4,512,450、Flotow等人的美国专利No.5,031,739、Gregory等人的美国专利No.5,076,406以及Ijames的美国专利No.5,435,425中所示的离合器制动器。这些离合器制动器其两个半部通过各种方法和紧固件连接。

离合器制动器随后的发展形成了铰接式离合器制动器，这些离合器制动器已经被市场所接受。这些制动器在Lero等人的美国专利No.5,285,881、Catrinta（在这里所披露的离合器制动器的发明人）的美国专利No.6,450,310以及Black,Jr.等人的美国专利No.7,311,183中显示出。这些专利披露了由两个弧形构件构成的离合器制动器，这两个弧形构件在一个端部出相互铰接连接并且在第二端部处通过其它装置连接，以形成围绕着轴的封闭弧形组件。铰接式离合器制动器与两件式离合器制动器相比安装和拆卸更方便。

这些离合器制动器包括转矩限制结构。转矩限制设计通过改善离合器制动器寿命而降低了需要更换的频率并且为变速器和离合器提供了更高的安全系数。这是通过使得离合器制动器在制动器受到过大制动压力时能够滑动来实现的，由此避免了出现会导致磨损的过大应力。许多专利（Sink的美国专利No.3,763,977，Taylor的美国专利No.4,043,437，MacKendrick等人的美国专利No.4,186,826，Flotow的美国专利No.4,657,124，Flotow等人的美国专利No.4,762,215，Kitano等人的美国专利No.4,782,926，Kitano等人的美国专利4,807,730以及Tariton的美国专利No.4,947,969）教导了在壳体和内环形套圈构件之间采用特定摩擦连接。当在壳体和套圈之间的扭力太大，则它们相对于彼此滑动并且由此避免了损坏。另外，与传统设计不同，扭矩限制离合器制动器在不正确应用时不会干扰机动车辆操作。

虽然扭矩限制设计对于其所期望的目的而言工作相对良好，但是该离合器制动器将仍然最终失效并且必须更换。因此，对于已知的转矩限制离合器制动器设计，必须通过下降并且拆卸离合器和变速器来更换该离合器制动器。

在Harris的美国专利No.5,099,970以及之后Weigand等人的美国专利No.5,415,256中针对转矩限制离合器制动器首次提出了方便安装和更换的可分开部分构思。Harris披露了可分开的转矩限制离合器制动器，它利用了棘爪机构作为转矩限制结构，而不是摩擦式机构。棘爪机构的使用便于以可分开半部制造该装置，这些半部可以在不用从机动车辆中将离合器和变速器拆除的情况下安装。Weigand等人提供了多件摩擦式转矩限制离合器制动器，它也可以分成半部以方便拆卸和安装。

虽然在这两个专利中所披露的构思将更换方便与转矩限制结构结合在一起，但是这些设计仍然存在缺点。具体地说，这些离合器制动器的大部分部件的相对复杂性和脆弱性使得它们不适合用于它们必须在其中工作的恶劣环境。

因此，本发明的目的在于提供容易相对于变速器输入轴安装和拆卸而不会损坏离合器制动器的转矩限制离合器制动器组件。

本发明的另一个目的在于提供可以在不使用专用工具的情况下安装或拆卸并且更具体地说可以手动安装或拆卸的转矩限制离合器制动器。

发明内容

从附图和下面的详细说明中将清楚了解的这些目的以及其它目的是通过这样一种离合器制动器来提供的，该离合器制动器具有摩擦式转矩限制机构并且分成多个部分以便于拆卸和安装。

在本发明的一个实施方案中，该离合器制动器包括用于围绕着变速器齿轮箱输入轴装配并且与之接合以便可与之一起转动的内环形套圈构件。设有包括两个半圆形部分的壳体，从而在允许壳体和内环形套圈之间进行相对运动之前在内环形套圈和壳体之间传递限定量的转矩。

更具体地说，摩擦式转矩限制机构由优选具有两个大体上半圆形扁平半环的内部环形构件形成，这些半环优选具有互补的成形端部以使它们保持接合。半圆形环包括垫或对垫支撑，这些垫被偏压成与壳体摩擦接合。在第一实施方案中，内部环形构件的半环形成有用于容纳垫的凹穴或凹槽，并且按照在位于凹穴中的垫施加压力的方式布置有弹簧垫圈以迫使它们与壳体接合。在第二实施方案中，垫包括与外壳体的半环同心的可扩展环形半圆形构件，并且可扩展构件被偏压成与壳体接合。在第三实施方案中，内部环形构件的半环形成有用于容纳垫的凹穴或凹槽，并且这些垫包括摩擦地接合壳体的片簧。

两个壳体弧形构件包括位于两侧上的半圆形罩，这些罩覆盖着垫并且垫在其上施加向外的力。当在离合器制动器上的转矩超过某个值时，在垫和壳体之间的摩擦被克服，并且离合器制动器壳体相对于内环形套圈滑动，由此限制了施加在离合器制动器上的力并且防止对它造成损坏。

在本发明的另一个方面中，壳体可以由两个半圆形或弧形构件形成，它们一起形成环形扁平环。这些弧形构件优选在一个端部处通过紧固件连接在一起以提供枢接端部，从而能够很容易用一只手穿过相对较小的开口将壳体的两个半部围绕着输入轴设置并且围绕着轴一起回转。壳体的每个弧形构件的第二端部包括形状互补的相配凸起，以将弧形构件的第二端部彼此可拆卸连接，因此将离合器制动器可拆卸地固定在输入轴上。在将弧形构件闭合时，产生出声音以通知安装者可以安装紧固件以完成制动器的闭合并且将它固定在轴上。

参照附图和下面的详细说明将清楚了解这些方面以及其它方面。

在本发明的另一个方面中，壳体的每个弧形构件的第二端部可以包括用于容纳杆的孔。在将杆容纳在每个孔中时形成杠杆，它可以由安装者抓握以便于将离合器制动器围绕着输入轴闭合。

参照附图和下面的详细说明将清楚了解这些方面以及其它方面。

附图说明

图1为平面图，显示出包括离合器制动器的机动车辆的离合器和变速器。

图2为显示出处于打开位置中的根据本发明的离合器制动器的第一实施方案的平面图，并且用剖面显示出相关的变速器输入轴。

图3a为图2的离合器制动器组件的分解透视图。

图3b为根据本发明的离合器制动器组件的第二实施方案的分解视图。

图3c为根据本发明的离合器制动器组件的第三实施方案的分解视图。

图4a为沿着图2的4-4线剖开的剖面透视图。

图4b为图3b的实施方案的剖面透视图。

图4c为图3c的实施方案的剖面透视图。

图5a为沿着图4a的5a线剖开的放大剖视图。

图5b为沿着图4b的5b线剖开的放大剖视图。

图5c为沿着图4c的5c线剖开的放大剖视图。

图6为根据本发明的离合器制动器组件的连接端部的细节图。

具体实施方式

下面将对根据本发明的离合器制动器的示例性实施方案进行说明。对于本领域技术人员而言显而易见的是，该具体实施方案可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下重新配置，并且可以包括本领域技术人员认为不需要落入在本发明范围内的可选特征。

参照这些附图，在图1中看到大体上由20表示的离合器制动器组件，这既可以限制转矩并且方便更换。如图1所示，离合器制动器20在变速器15和离合器10/分离轴承13之间固定在齿轮箱输入轴12上。离合器制动器组件20通常可以描述为具有两个可分开的半部，在图2中表示为20a和20b。如在图3a、3b和3c中最清楚看出的一样，离合器制动器由多个大体上半圆形或半环形构件构成，它们组合以形成圆环形构件。这种剖分设计使得制动器能够分成多个半部以便于拆卸和更换。

参照图2和3a，组件的最里面部件为内环形套圈50，并且包括两个半圆形部分50a、50b，每个部分具有向内凸起的凸起51a、51b。这些凸起51a、51b形成花键，这些花键与在齿轮箱输入轴12上的键槽12a、12b（图2）协作，从而输入轴的转动驱动内环形套圈50转动。内环形套圈的两个区段具有如此成形的端部55a、55b，从而将使得它们保持接合与它们在闭合空腔内一样长。

内环形套圈50的每个半圆形部分50a、50b包括两个凹穴52a、52b，它们每个都具有朝着凹穴的边缘设置的凸起或安装凸起53a、53b。虽然显示出每个凹穴具有两个这种凸起，但是在不脱离本发明的情况下可以采用更多或更少的凸起。每个凹穴还包括显示出位于凹穴中央的小通孔54a、54b，其功能将在下面进行说明。

设有两个垫70a、70b，它们形状设置成装配在凹穴52a、52b内。如在这里所用的一样，“垫”用于包括为设置用于在内环形套圈和壳体之间的摩擦接合以便阻止在它们之间出现相对运动的结构。垫的表面具有由例如摩擦材料63a、63b提供的加强摩擦特性，这些摩擦材料形成在表面上或者结合在表面上。垫70a、70b包括用于将垫设置在凸起53a、53b上的孔71a、71b。为了使得垫偏压成与壳体接合，将弹簧垫圈80例如“Belleville”垫圈安装在位于每个内环形套圈及其相应的垫之间的凸起上。

用于内环形套圈50的壳体由具有基本上平坦的平行前、后表面的两个弧形构件40和42提供，并且在弧形构件的一个端部40a和42a处通过紧固装置即铆钉44连接在一起。前、后表面设有外板30a、30b、32a、32b，它们设有摩擦增强表面34a、34b、36a、36b。如所示一样，外板30a、30b、32a、32b与其相应的弧形构件40、42分开形成。但是，外板和弧形构件可以形成为一体。

为了形成与在输入轴12上的凸起51a和51b接合的闭合环形组件20，这些构件40和42的第二端部40b和42b优选形成有形状互补的相配凸起，如在图6中所示一样，以便形成由紧固件80和径向“搭锁”两者构成的连接部。

将各个离合器制动器部件组装在离合器壳体罩30a、30b、32a、32b内并且挤压在一起，将弹簧垫圈80挤压并且使之部分扁平。弹簧垫圈的弹性在壳体和内环形套圈50的具有摩擦增强面61a、61b和垫的摩擦增强面70a、70b的侧面之间保持相当大的压力，因此针对内环形套圈50相对于壳体的转动产生出摩擦阻力。

如在图3a中最清楚地看出的一样，离合器制动器20的每个半圆形子部件包括小通孔，即通孔37a、37b、33a、33b、62a、62b、54a、54b、72a、72b、64a、64b、31a、31b、35a、35b。这些孔用来保持在这些部件之间的对准以便组装和安装目的。具体地说，在离合器制动器的制造和安装期间，必须保持套圈50及其子部件相对于壳体及其子部件的正确位置。因此，销96、80容纳在轴向对准的孔中。这些销因此防止了在套圈和壳体的子部件之间出现相对运动。但是，一旦离合器制动器首次接合，则将销96、98被剪切，因此使得内环形套圈在壳体内旋转。这些销96、98优选由塑料或其它易碎材料制成，从而它们在离合器制动器20的使用相对容易破裂。

弧形构件40和42的自由端40b、42b优选如图6所示一样成形。端部40b和42b由于互补成形的倾斜面或斜面45而在彼此上滑动，并且在笔直面46卡住弧形构件42的表面47时锁定就位。这同时是通过听得到的搭扣来实现的，因此给安装者发出信号表示该组件完全闭合，并且可以通过转动紧固件90来促动第二结构，该紧固件拧入到构件40中，从而使得40b和42b锁紧在一起。

离合器制动器20的安装通过变速器钟形壳体的观察窗口来完成，该壳体大约为4英寸×6英寸，从而提供了通向在钟形壳体中的各个部件的有限通道。

为了进一步方便围绕着轴关闭离合器制动器20，设有两个销92和94，它们用来可拆卸地容纳在位于搭锁端部40b和42b附近的两个孔48和49中。将这些销挤压在一起直到听到搭扣声，然后从孔48和49中取出。然后可以将紧固件90拧紧以完成安装。

为了拆卸离合器制动器20，将紧固件90松开并且将例如螺丝起子的顶端在暴露的外部连接部57处插入在两个弧形构件40和42之间以撬开离合器制动器。

可选的是，如果由于某些原因不能拆除紧固件90，则设置V形沟槽56，从而可以使用凿子或类似工具使得在两个弧形构件40和42之间的壳体连接部破裂。然后可以使得离合器制动器枢转地打开并且很容易拆卸。

参照图3b、4b和5b，这些附图显示出根据本发明的转矩限制离合器制动器的第一可选实施方案。在该实施方案中，与构成图2、3a、4a和5a的实施方案的那些部件类似的部件用类似的附图标记表示。

在第一可选实施方案中，内环包括垫。具体地说，内环73包括两个形状类似的半圆形环73a、73b，它们具有与内环50类似的整体结构。内环73包括用于接合在轴上的键槽12a、12b的凸起51a、51b以及形状互补的相配合端部55a、55b。内环73的每个半圆形半部73a、73b由弹性材料例如弹簧钢构成，形成为具有大体上中空的内部（在图4b、5b中最清楚地显示出）。内环73a、73b形成可扩展环形，该环形在装配到壳体中时压缩以便在壳体的相对表面上施加向外的力。

在该第一可选实施方案中，壳体的内表面设有摩擦增强表面，而不是内环的外表面具有摩擦增强表面。如所示的一样，摩擦增强表面75a、75b、76a、76b单独形成并且结合在外罩30a、30b、32a、32b的内表面上。但是，在不脱离本发明的范围的情况下，摩擦增强表面可以直接形成到壳体的侧壁表面上。如所示的一样，摩擦面75a、75b、76a、76b分别设有对准通孔77a、77b、78a、78b，用于容纳销96、98以便在组装期间对准，如上所述一样。

参照图3c、4c和5c，可以看到与在图3a、4a和5a中所示的类似的第二可选实施方案，但是每个垫80a、80b包括分段的片簧。每个片簧80a、80b包括多个首尾连接的大体上为U形的片段，并且外表面具有由材料63a、63b形成的摩擦增强表面。可选的是，垫80a、80b可以包括弹性波形垫圈。

如在图5c中最清楚地看到的一样，片簧的一个端部具有延伸的凸起82，它容纳在位于凹穴52a、52b中的切口狭槽84中，以便帮助将片簧保持就位以便组装。

因此，已经给出了满足本发明所有目的的离合器制动器组件。虽然已经针对某些优选实施方案对本发明进行了说明，但是这些实施方案决不是对本发明进行限制。例如，虽然将在壳体和内环形套圈之间提供摩擦接合的垫描述为由内环形套圈承载，但是这可以反过来，从而垫由壳体承载并且被偏压成与内环形套圈摩擦接合。因此，本发明由下面的权利要求限定。

Claims (7)

1.一种用于安装在可旋转轴上的离合器制动器，该离合器制动器包括：

外环形壳体，所述外环形壳体包括第一弧形构件和第二弧形构件，所述第一弧形构件和第二弧形构件在第一端部处可枢转地相连以及在第二端部处可拆卸地相连，所述第一弧形构件的所述第二端部和第二弧形构件的所述第二端部具有形状互补的互锁表面，所述第一弧形构件和第二弧形构件均具有与之成一体的相对表面；

内环形套圈，所述内环形套圈适于安装在所述可旋转轴上从而能够由所述可旋转轴驱动而旋转并且能够相对于所述外环形壳体转动，所述内环形套圈包括容纳在所述外环形壳体的所述相对表面之间的第三弧形构件和第四弧形构件；所述内环形套圈的第三弧形构件和第四弧形构件中的每一个具有凹槽，该凹槽接收至少一个垫，并且通过与所述内环形套圈相连的至少一个弹性部件而将每个垫沿轴向偏压成与所述外环形壳体的所述相对表面中的至少一个表面接合；

紧固件，用于将所述外环形壳体的所述第一弧形构件的所述第二端部和第二弧形构件的所述第二端部彼此固定。

2.如权利要求1所述的离合器制动器，其中所述外环形壳体包括位于其外缘上的沟槽，所述沟槽使得所述外环形壳体易于在所述沟槽处破裂。

3.如权利要求1或2所述的离合器制动器，其中所述第一弧形构件的第二端部和第二弧形构件的第二端部的所述形状互补的互锁表面在所述第一弧形构件的第二端部和第二弧形构件的所述第二端部接合时产生出声音指示。

4.如权利要求1或2所述的离合器制动器，其中所述至少一个弹性部件是至少一个弹簧垫圈。

5.如权利要求1或2所述的离合器制动器，其中每个垫包括片簧。

6.如权利要求1或2所述的离合器制动器，其中所述内环形套圈的第三弧形构件和所述内环形套圈的第四弧形构件包括可扩展的弹性材料。

7.如权利要求1或2所述的离合器制动器，其中所述第一弧形构件、第二弧形构件、第三弧形构件和第四弧形构件具有对准孔和容纳在所述对准孔中的销，以保持所述内环形套圈相对于所述外环形壳体的相对位置。