CN104685253B - 通过外座圈的径向表面进行转矩传递的逆止离合器 - Google Patents

通过外座圈的径向表面进行转矩传递的逆止离合器 Download PDF

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Abstract

提供了一种具有改善的转矩传递的逆止离合器(24)。离合器(24)包括外壳(28)、设置在外壳(28)内并且被构造成用以联接至从动部件从而用于围绕旋转轴线(26)旋转的内座圈(30)、以及设置在外壳(28)中并且在内座圈(30)的径向向外处的外座圈(32)。多个转矩传递部件(34)设置在内座圈(30)和外座圈(32)之间,使得内座圈(30)能够在第一旋转方向上相对于外座圈(32)自由旋转,但是转矩传递部件(34)接合内座圈(30)和外座圈(32)并且制止内座圈(30)在第二旋转方向上相对于外座圈(32)旋转。摩擦盘(36、38)联接至外壳(28)的径向内表面和外座圈(32)的径向外表面,并且被构造成用以彼此接合从而传递制动转矩。

Description

通过外座圈的径向表面进行转矩传递的逆止离合器
技术领域
[0001]本发明涉及逆止离合器。特别地,本发明涉及这样的逆止离合器,在所述逆止离合器中通过外座圈的径向表面来传递制动转矩以允许在减小离合器尺寸的同时改善转矩传递。
背景技术
[0002]在许多电机驱动系统中,期望的是阻止或限制系统各构件在一个方向上移动。例如,采矿操作通常使用倾斜的传送机来将材料运送至地面位置或其它出口。在电力中断或传动系统构件(诸如电机、变速箱或联接装置)发生故障时,期望的是阻止或限制传送机反向运动,从而阻止材料在传送机上逆向运动并且阻止对系统造成损害以及对操作系统的人员造成重大损伤。
[0003]经常使用逆止离合器来阻止旋转系统各构件反向旋转。如图1中所示的常规逆止离合器10包括内座圈12,所述内座圈安装至由电机或类似装置驱动的轴(未示出),从而连同轴围绕旋转轴线14旋转。外座圈16设置在内座圈12的径向向外处并且被固定以阻止旋转。在内座圈12和外座圈16之间径向地布置多个转矩传递部件18,例如滚柱或楔块。内座圈
12、外座圈16和/或部件18被成形以使得当电机沿着一个旋转方向驱动轴和内座圈12时,部件18采取允许内座圈12和外座圈16相对旋转的第一位置。当(例如,在电机发生故障时通过材料的负载力)沿着相反的旋转方向驱动内座圈12时,部件18采取第二位置并且强有力地接合内座圈12和外座圈16而且阻止内座圈12和从动轴相对于固定的外座圈16旋转。
[0004]在图1中所示的离合器10中,弹簧加压的摩擦盘20、22设置在外座圈16的两个轴向端部上并且位于外座圈16和周围结构之间。因而,通过外座圈16的所述两个轴向端部传递制动转矩。离合器10提供了相对低的维护和简单的设计,但是具有一些缺点。尽管使用了相对大尺寸的离合器,但是离合器10传递相对小的制动转矩。离合器10还具有相对低的热导率,这限制了通过摩擦盘20、摩擦盘22所产生的摩擦。摩擦盘20、摩擦盘22的磨损(以及热膨胀和制造公差)导致在外座圈16上产生变化的轴向负载并且导致摩擦系数发生相对大的改变。外座圈16还必须使用灵敏的平面轴承或相对大的滚柱轴承来定位在中心处。离合器10的设计还使得其难以适用于各种传动系。最终,离合器所产生的相对高的热量限制了离合器能够滑动的时间,这减小了离合器抑制沿着传送机的纵向振动的能力,所述沿着传送机的纵向振动由于电机或相关构件突然发生故障所引起。
[0005]在此,发明人已经意识到需要一种将最小化和/或消除一个或更多个上述缺陷的逆止离合器。
发明内容
[0006]本发明涉及一种逆止离合器。特别地,本发明涉及一种这样的逆止离合器,在所述逆止离合器中通过外座圈的径向表面来传递转矩以在允许使用较小离合器的同时改善力矩传递。
[0007]根据本发明的一个实施例的逆止离合器包括:外壳、设置在外壳内并且被构造以联接至从动部件从而围绕旋转轴线旋转的内座圈、以及设置在外壳中并且在内座圈的径向向外处的外座圈。多个转矩传递部件设置在内座圈和外座圈之间。内座圈能够相对于外座圈在第一旋转方向上自由地旋转。转矩传递部件被构造以接合内座圈和外座圈,并且制止内座圈相对于外座圈在第二旋转方向上旋转。第一摩擦盘联接至外壳的径向内表面。第二摩擦盘联接至外座圈的径向外表面并且被构造以接合第一摩擦盘。
[0008]根据本发明的逆止离合器可提供多个优点。本创新性的离合器虽然具有相对小的尺寸,但是能够传递相对大的制动转矩。本创新性的离合器具有相对高的热导率以用于增大摩擦。外座圈上的轴向负载与摩擦盘的磨损、温度膨胀和制造公差无关。摩擦系数在离合器的使用寿命期间也相对稳定,并且能够调整摩擦系数以满足操作者的需求。能够使用比常规离合器中的轴承更结实和/或更小的带保持架的滚柱轴承来将外座圈定位在中心处。离合器的设计也能够易于适应于各种传动系。最后,与常规离合器相比,本离合器产生的热量减小,允许增加滑动次数,从而能够改善对于在传送机以及类似系统中由于电机或其它驱动部件突然发生故障而引起的振动的抑制。与在常规离合器中通过弹簧力来进行控制形成对照的是,滑动次数还通过在摩擦盘中使用不同材料和使用润滑剂而得到更好的控制。
[0009]根据阅读以下详细说明书和权利要求书并且根据查阅作为示例示出本发明的特征的附图,本发明的前述和其它方面、特征、细节、用途和优点将变得显而易见。
附图说明
[0010]图1是现有技术的逆止离合器的剖视图。
[0011 ]图2是根据本发明的逆止离合器的透视图。
[0012]图3是图2的离合器的平面视图。
[0013]图4是图2的离合器的剖视图。
具体实施方式
[0014]现在参照附图,其中在各视图中相同的附图标记用来指代相同的构件,图2至4示出了根据本发明的一个实施例的逆止离合器24。离合器24被设计成用以制止从动轴(未示出)围绕旋转轴线26反向旋转以及抑制由于刹车滑动而在传动系中引起的纵向振动。离合器24可以包括外壳28、内座圈30、外座圈32、转矩传递部件34、摩擦盘36、摩擦盘38、用于推动摩擦盘36和摩擦盘38处于接合状态的机构(例如,活塞40和弹簧42)、用于调节作用在弹簧42上的张力并且因而调节作用在离合器24中的摩擦力的机构(例如,调节器44)、轴承46、轴承48、轴承50、轴承环52、轴承环54和弹簧56。
[0015]外壳28提供了用于与由于离合器24的接合而产生的转矩发生反作用的路径。外壳28还向离合器24的其它构件提供了结构支撑,并且保护那些部件免受外部物体和元件的影响。夕卜壳28可以由常规金属和金属合金制成并且可以包括多个部件58、60、62、64、66。
[0016]外壳28的部件58的结构呈环形。部件58的径向内表面68的直径变化以在两个轴向端部处限定肩部70、肩部72,这些肩部的尺寸设计成用以接收外壳28的部件60、部件62。表面68还限定一个或更多个齿槽74或齿状部以用于下文所述的目的。部件58在一个轴向端部处限定了径向向外延伸的凸缘76,所述凸缘具有多个轴向延伸孔78,所述多个轴向延伸孔被构造成用以接收紧固件(未示出)以用于将外壳28安装至固定或静止的结构。部件58还可以限定多个径向延伸的润滑剂端口 80,通过所述润滑剂端口可以将润滑剂提供至离合器24的内部部件以及从离合器24排出润滑剂。
[0017]部件60提供了定心直径(外径)以用于将离合器24安装至周围结构。部件60的结构呈环形,并且设置在离合器24的一个轴向端部处。部件60被构造以接合部件58中的肩部70。部件60可以使用延伸通过孔82的紧固件而联接至部件58,所述孔82与部件58中的对应孔对准。部件60还可以使用延伸通过孔84的紧固件而联接至轴承环52,所述孔84与轴承环52中的对应孔对准。部件60限定了反应表面86,可以将摩擦盘36、摩擦盘38压在所述反应表面上。
[0018]部件62被设置在部件58、部件64之间。部件62的结构呈环形,并且被构造成用以接合部件58中的肩部72以及部件64中的对应肩部。部件62的径向内表面的直径变化以限定肩部88,所述肩部被构造成用以限制活塞40在一个轴向方向上(在图4中朝向左侧)运动。部件62限定了终止于肩部88处的径向延伸的流体端口 90,并且可以在端口 90的两侧上的径向内表面中限定凹槽,所述凹槽被构造成用以接收流体密封件92、流体密封件94 ο能够通过端口90来提供流体(例如,液压流体),从而抵抗弹簧42的力地将流体压力施加至活塞40以释放刹车。类似地,部件62可以在靠近部件62的两个轴向端部的径向外表面中限定凹槽,所述凹槽被构造成用以接收流体密封件。
[0019]外壳28的部件64的结构也呈环形。部件64的径向内表面的直径变化以限定被构造成用以接收部件62的肩部96以及被构造成用以接收轴承环54和弹簧56的肩部98。部件64还可以限定对应于弹簧42个数的多个轴向延伸孔100。孔100与弹簧42对准并且被构造成用以接收调节器44。参照图3,部件64可以通过使用常规的紧固件102(例如,螺钉、螺栓或铆钉)联接至部件62。
[0020]外壳28的部件66封闭离合器24的一个轴向端部。部件66可以通过使用常规的紧固件(例如,螺钉、螺栓或铆钉)联接至部件64。部件66可以包括润滑剂计量器103以用于确定润滑剂水平和状况。计量器103可以包括透明材料(例如,玻璃)以允许可视地观测流体水平和状况。
[0021]内座圈30提供了用于将离合器24联接至从动轴的机构。内座圈30呈环形并且尺寸被设计成用以接收从动轴。内座圈30可以限定位于径向内表面中的键或键槽104,所述键或键槽被构造成用以接合从动轴中的匹配键槽或键,以便将内座圈30与从动轴对齐并且将内座圈30可旋转地联接至所述从动轴。
[0022]当内座圈30沿着两个旋转方向中的一个旋转时,外座圈32通过转矩传递部件34将制动转矩传递至内座圈30。外座圈32设置在内座圈30和部件34的径向向外处。外座圈32的径向内表面的直径变化以限定轴承表面106和转矩传递表面108。外座圈32的径向外表面110限定了一个或更多个齿槽(未示出)或齿状部以用于下文中所述的目的。
[0023]转矩传递部件34提供了用于联接内座圈30和外座圈32的机构并且在现有技术中是常规的。部件34径向地设置在内座圈30和外座圈32之间,并且可以由保持架保持在合适位置处或者可以是松的。部件34还可以被弹簧(未示出)偏压成接合或脱离内座圈30或外座圈32。内座圈30的径向外表面和外座圈32的径向内表面108可以限定凸轮表面和/或传递部件34可以被成形,从而使得当内座圈30沿着一个旋转方向旋转时部件34采取第一位置以允许内座圈30相对于外座圈32旋转(即自由转动);而当内座圈30试图沿着相反的旋转方向旋转时部件34采取第二位置以制止内座圈30相对于外座圈32旋转。
[0024]摩擦盘36、摩擦盘38被设置成以便于在沿着一个旋转方向驱动内座圈30时将制动转矩从外壳28传递至外座圈32,并且进一步通过部件34将制动转矩传递至内座圈30。摩擦盘36、摩擦盘38在现有技术中是常规的。摩擦盘36、摩擦盘38可以由金属和金属合金、半金属材料(金属和非金属的复合物)、有机材料和/或烧结材料制成。摩擦盘36在径向外表面上限定了多个齿槽或齿状部,所述齿槽或齿状部被构造成用以接收和接合位于外壳28的部件58上的齿槽74。类似地,摩擦盘38在径向内表面上限定了多个齿槽或齿状部,所述齿槽或齿状部被构造成用以接收和接合位于外座圈32的径向外表面110上的齿槽。摩擦盘36、摩擦盘38在轴向方向上交替布置或交错布置。一个或更多个摩擦盘36、摩擦盘38可以径向对齐并且布置在部件34的径向向外处。
[0025]活塞40被设置成用以推动摩擦盘36、摩擦盘38朝向外壳28的部件60的表面86并且彼此接合。活塞40的结构呈环形。活塞40径向设置在外座圈32和外壳28的部件62、部件64之间并且与摩擦盘36、摩擦盘38轴向对齐。活塞40的径向外表面的直径变化以限定肩部,所述肩部被构造成用以接合部件62中的肩部88以限制活塞40沿着一个方向(在图4中朝向左侧)轴向移动并且限定一表面,液压压力能够通过端口 90施加在所述表面上以释放刹车。活塞40限定多个封闭孔112,所述多个封闭孔被构造成用以在其中接收弹簧42和调节器44。
[0026]弹簧42被构造成用以沿着一个轴向方向(在图4中朝向左侧)偏压活塞40以推动摩擦盘36、摩擦盘38接合。弹簧42可包括常规卷簧或波状弹簧,并且尺寸被设计成用以接收在活塞40的孔112中。虽然所示的实施例采用弹簧42来控制活塞40的移动,但是应当理解的是,作为替代可以使用流体压力来控制活塞40。
[0027]调节器44提供了用于调节弹簧42中的张力并且因而调节离合器24中的摩擦力的机构。调节器44可以包括螺栓,所述螺栓延伸通过外壳28的部件64中的孔100并且接合相应的弹簧42。调节器44的移动压缩或释放相应的弹簧42,以改变弹簧42施加在活塞40上的力。
[0028] 轴承46、轴承48、轴承50被设置成以使得外座圈32在轴向方向和径向方向上处于中心处。根据本发明的一个方面,轴承46、轴承48、轴承50可以包括带保持架的滚柱轴承,与常规的平面轴承或滚柱相比,所述带保持架的滚柱轴承更结实、更小型并且需要更少的维护。轴承46径向设置在外座圈32的轴承表面106和轴承环52的对应轴承表面之间。轴承46可以与一个或更多个摩擦盘36、摩擦盘38径向对齐。轴承48轴向设置在位于外座圈32的一个轴向端部处的轴承表面和轴承环52的对应轴承表面之间。类似地,轴承50轴向设置在位于外座圈32的相对的轴向端部处的轴承表面和轴承环54的对应轴承表面之间。
[0029] 轴承环52、轴承环54提供了与外座圈32的对应表面相对的轴承表面。轴承环52、轴承环54的结构呈环形。轴承环52可以通过使用如上所述的常规紧固件而联接至外壳28的部件60。可以通过外壳28的部件64限制轴承环54径向移动,但是所述轴承环能够沿着轴线26自由地轴向移动。
[0030] 弹簧56被设置成用以通过轴承环54而向轴承48、轴承50施加负载。弹簧56在现有技术中是常规的并且可以包括卷簧或波状弹簧。弹簧56被轴向地设置在轴承环54和外壳28的部件64之间,并且被部件64限制径向移动。
[0031]根据本发明的离合器24提供了相对于常规逆止离合器而言的多个优点。将摩擦盘36、摩擦盘38定位在外座圈32的径向表面110上使得能够在相对紧凑的区域中使用比常规离合器更多的摩擦盘36、摩擦盘38。结果是本发明的离合器24虽然尺寸相对小,但是能够传递相对大的制动转矩。本发明的离合器24还具有相对高的热导率以用于增大摩擦。此外,夕卜座圈32上的轴向负载与摩擦盘36、摩擦盘38的磨损、温度膨胀和制造公差无关。在离合器24的使用寿命期间摩擦系数也相对稳定,并且能够调整摩擦系数以满足操作者的需求。能够使用比常规离合器中的轴承更结实和/或更小的带保持架的滚柱轴承46、48、50来将外座圈32定位在中心处。离合器24的设计也能够易于适应各种传动系。最后,与常规的离合器相比离合器24所产生的热量减小,允许增加滑动次数,从而能够提高对于传送机以及类似系统中的振动的抑制,所述振动由于电机或其它驱动部件突然发生故障而引起。
[0032]虽然已经参照本发明的一个或更多个特定的实施例示出和描述了本发明,但是本领域中的技术人员应当理解的是,能够进行多种变型和修改而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (11)

1.一种逆止离合器,包括: 夕卜壳; 内座圈,所述内座圈设置在所述外壳中并且被构造以联接至从动部件从而用于围绕旋转轴线旋转; 外座圈,所述外座圈被设置在所述外壳中并且在所述内座圈的径向向外处; 多个转矩传递部件,所述多个转矩传递部件设置在所述内座圈和所述外座圈之间,所述内座圈能够相对于所述外座圈在第一旋转方向上自由地旋转,所述转矩传递部件被构造成用以接合所述内座圈和外座圈并且制止所述内座圈相对于所述外座圈在第二旋转方向上旋转; 第一摩擦盘,所述第一摩擦盘联接至所述外壳的径向内表面;以及第二摩擦盘,所述第二摩擦盘联接至所述外座圈的径向外表面并且被构造成用以接合所述第一摩擦盘, 第一组多个滚柱轴承,所述第一组多个滚柱轴承接合所述外座圈的第一轴向端部;以及 第二组多个滚柱轴承,所述第二组多个滚柱轴承接合所述外座圈的所述径向外表面和径向内表面中的一个。
2.根据权利要求1所述的逆止离合器,还包括: 第三摩擦盘,所述第三摩擦盘联接至所述外座圈的所述径向外表面并且设置在所述第一摩擦盘相对于所述第二摩擦盘的相对侧。
3.根据权利要求1所述的逆止离合器,还包括: 第三摩擦盘,所述第三摩擦盘联接至所述外壳的所述径向内表面并且设置在所述第二摩擦盘相对于所述第一摩擦盘的相对侧。
4.根据权利要求3所述的逆止离合器,还包括: 第四摩擦盘,所述第四摩擦盘联接至所述外座圈的所述径向外表面并且设置在所述第三摩擦盘相对于所述第二摩擦盘的相对侧。
5.根据权利要求1所述的逆止离合器,还包括用于推动所述第一摩擦盘和所述第二摩擦盘彼此接合的推动机构。
6.根据权利要求5所述的逆止离合器,其中所述推动机构包括: 活塞,所述活塞被构造成用以接合所述第一摩擦盘和第二摩擦盘中的一个摩擦盘;以及 弹簧,所述弹簧被构造成用以沿着第一轴向方向推动所述活塞朝向所述一个摩擦盘。
7.根据权利要求6所述的逆止离合器,还包括用于调节通过所述弹簧施加至所述活塞的力的调节机构。
8.根据权利要求6所述的逆止离合器,其中,所述活塞在所述多个转矩传递部件的径向向外的位置处接合所述一个摩擦盘。
9.根据权利要求1所述的逆止离合器,还包括第三组多个滚柱轴承,所述第三组多个滚柱轴承接合所述外座圈的第二轴向端部。
10.根据权利要求1所述的逆止离合器,其中,所述第一摩擦盘相对于所述外壳的所述径向内表面能够轴向移动,所述第二摩擦盘相对于所述外座圈的所述径向外表面能够轴向移动。
11.根据权利要求1所述的逆止离合器,其中,所述第一摩擦盘和第二摩擦盘中的至少一个布置在所述多个转矩传递部件的径向向外处。
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