CN112334351A - 电动机轴的扭矩限制联接器 - Google Patents
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Abstract
提供了一种用于将电动机连接到车辆的可旋转输入的扭矩限制联接器，包括：刚性框架，该刚性框架配置为联接到电动机的可旋转输入或输出轴中的一个；以及弹性构件，所述弹性构件配置为接合电动机的可旋转输入或输出轴中的另一个，其接合刚性框架，使得当从输出轴接收的扭矩量低于预定扭矩限制时，弹性构件基本上保持其形状并抑制可旋转输入与输出轴之间的角位移，当从输出轴接收的扭矩量超过预定扭矩限制时，弹性构件改变形状，从而允许可旋转输入与输出轴之间的角位移。
Description
技术领域
本申请涉及一种电动机轴联接器，并且更具体地涉及一种用于将电动机轴联接到可旋转输入的扭矩限制联接器。
背景技术
车辆可包括执行各种车辆功能的电动机，包括例如相对于曲轴的角位置调节一个或多个凸轮轴的角位置或调节乘客或驾驶员座椅的位置。电动机可用于操作凸轮轴相位器，使得凸轮轴正时相对于曲轴提前或延迟。该凸轮轴相位器可以包括多个止挡件，这些止挡件限制了该凸轮轴相位器的授权范围，并且当该凸轮轴相位器到达该范围的末端时，可以通过该电动机的输出轴将相对大量的扭矩施加到该凸轮轴相位器上。这种相对大量的扭矩可能对凸轮轴相位器造成不希望的应力。在车辆功能中使用的电动机可以以在电动机的输出轴与车辆的可旋转输入之间引入未对准的方式安装。
发明内容
在一个实施例中，提供了一种用于将电动机连接到车辆的可旋转输入的扭矩限制联接器，包括刚性框架，该刚性框架配置为联接到电动机的可旋转输入或输出轴中的一个；以及弹性构件，所述弹性构件配置为接合所述电动机的所述可旋转输入或所述输出轴中的另一个，其接合所述刚性框架，使得当从所述输出轴接收的扭矩量低于预定扭矩限制时，所述弹性构件基本上保持其形状并抑制所述可旋转输入与所述输出轴之间的角位移，当从所述输出轴接收的扭矩量超过所述预定扭矩限制时，所述弹性构件改变形状，从而允许所述可旋转输入与所述输出轴之间的角位移。该弹性构件以适应该电动机的可旋转输入与输出轴之间的未对准的方式接合该刚性框架和该电动机的可旋转输入或输出轴。
在另一个实施例中，提供了一种用于将电动机连接到车辆的可旋转输入的扭矩限制联接器，包括环形刚性框架，所述环形刚性框架包括中心轴向孔和多个弹性构件接收特征件，其被配置为联接到所述可旋转输入上；以及弹性构件，所述弹性构件被布置在所述环形刚性框架的中心轴向孔内并且在所述多个弹性构件接收特征件中的每一个处被接合到所述环形刚性框架上，包括被配置为接合该电动机的输出轴的至少一个轴接收部分，所述扭矩限制联接器：当从所述输出轴接收的扭矩量处于或低于预定扭矩限制时，保持所述电动机的所述输出轴的角位置与所述可旋转输入的角位置之间的固定关系，并且当施加到所述输出轴的扭矩量超过所述预定扭矩限制时，允许所述可旋转输入与所述输出轴之间的角位移。
在又一个实施例中，提供了一种用于将电动机连接到车辆的可旋转输入的扭矩限制联接器，包括环形刚性框架，所述环形刚性框架包括中心轴向孔和多个弹性构件接收特征件，其被配置为联接到所述可旋转输入上；以及弹性构件，该弹性构件被布置在该中心轴向孔内并且在该多个弹性构件接收特征件中的每一个处被接合到该环形刚性框架上，其中该弹性构件包括多个轴接收部分，这些轴接收部分各自被配置为用于接合该电动机的输出轴的基本上球形的部件，该扭矩限制联接器：当扭矩量处于或低于预定扭矩限制时，保持所述电动机的所述输出轴的角位置与所述可旋转输入的角位置之间的固定关系，并且当施加到所述输出轴的扭矩量超过所述预定扭矩限制时，允许所述可旋转输入与所述输出轴之间的角位移。
附图说明
图1是描绘扭矩限制联接器系统的实现的透视图；
图2是描绘扭矩限制联接器系统的另一个实现的透视图；
图3是描绘扭矩限制联接器的实现的透视图；
图4是描绘图3的扭矩限制联接器的实施例在联接状态下的实现的截面轮廓图；
图5是描绘处于释放状态的图3的扭矩限制联接器的实施例的实现的截面轮廓图；
图6是描绘扭矩限制联接器的另一个实现的透视图；
图7是描绘扭矩限制联接器的另一个实现的透视图；
图8是描绘扭矩限制联接器的另一个实现的透视图；
图9是描绘扭矩限制联接器的另一个实现的透视图；并且
图10是描绘扭矩限制联接器的另一个实现的透视图。
具体实施方式
一种扭矩限制联接器限制由电动机的输出轴施加至机械装置的可旋转输入的扭矩量。该扭矩限制联接器可以包括接合该电动机的输出轴的弹性构件以及接合该机械装置的可旋转输入的框架。扭矩限制联接器可连接电动机的输出轴和可旋转输入，使得电动机通过扭矩限制联接器驱动可旋转输入。在一个实施例中，弹性构件是半刚性的并且可以装配在扭矩限制联接器的框架的孔内。该弹性构件可以被该框架保持在联接状态下，例如被该框架的内孔壁和/或该框架的弹性构件接收特征件保持。该框架的内孔接收该弹性构件并且它可以通过该框架上的接收特征件而保持在那里。然而，当电动机向输出轴提供超过预定值的扭矩时，弹性构件变形并且允许输出轴相对于机械装置的可旋转输入的角位置改变。当电动机施加到输出轴并通过弹性构件连通到机械装置的扭矩低于预定值时，弹性构件的形状基本上固定。然而，当扭矩上升超过预定值时，弹性构件变形，从而允许输出轴改变相对于机械装置的角位置。
在一些实施例中，扭矩限制联接器的弹性构件可以以可释放地接合电动机的输出轴的方式固定地联接到框架，使得当达到扭矩限制时，扭矩限制联接器和输出轴可以彼此独立地旋转。并且，在其他实施例中，扭矩限制联接器能够可释放地接合可旋转输入并且能够固定地联接电动机的输出轴，使得当达到扭矩限制时输出轴和可旋转输入能够彼此独立地旋转。一旦达到该扭矩限制，可旋转输入能够相对于输出轴有角度地移位。所述弹性构件能够确保施加到所述可旋转输入的扭矩量被限制为低于所述扭矩限制的量。
例如，扭矩限制联接器的弹性构件可以包括能够可释放地接合电动机的输出轴的至少一个轴接收部分，并且可以进一步包括能够接合扭矩限制联接器的框架以抵抗框架和弹性构件之间的角位移的一个或多个框架接合部分。在许多实施例中，扭矩限制联接器可布置为使得框架接合部分相对于框架固定地保持弹性构件。此外，如上所述，当扭矩达到预定扭矩水平时，电动机的输出轴产生足够的力以使弹性构件变形，从而允许电动机的输出轴相对于可旋转输入旋转。在一个实施例中，弹性构件可在弹性构件接合部分处在相对侧上接合输出轴，所述弹性构件接合部分配置为紧密地符合轴接收部分的形状。当达到预定扭矩水平时，弹性构件通过输出轴变形，使得轴接收部分被迫彼此远离。弹性构件的变形使得弹性构件从输出轴的弹性构件接合部脱离，从而允许输出轴独立于弹性构件、框架以及可旋转输入而旋转。
参见图1，示出了扭矩限制联接器系统1，该扭矩限制联接器系统包括扭矩限制联接器10、电动机12和可旋转输入14。扭矩限制联接器10可以包括弹性构件16和框架20，弹性构件16可以接合电动机12的输出轴18，框架20可以将扭矩从弹性构件16传递到可旋转输入14。扭矩限制联接器10能够连接输出轴18和可旋转输入14，使得由电动机12产生的扭矩能够用于经由输出轴18旋转可旋转输入14。扭矩限制联接器10可以包括接合输出轴18的至少一个轴接收部分22。此外，扭矩限制联接器10的弹性构件16可以包括至少一个框架接合部分24，该框架接合部分经由弹性构件接收特征件30(仅示出了一个)联接到扭矩限制联接器10的框架20。弹性构件接收特征件30允许弹性构件16相对于框架20移动，使得弹性构件16的框架接合部分24径向地滑入和滑出弹性构件接收特征件30；然而，在其他实施例中，弹性构件接收特征件可相对于框架保持弹性构件，使得此径向移动受到限制。当输出轴与可旋转输入14之间的扭矩达到预定扭矩值或水平(在此称为“扭矩限制”)时，扭矩限制联接器10至少在轴接收部分22处通过弹性构件16的变形限制从电动机12传递到可旋转输入14的扭矩。一旦达到该扭矩限制，可旋转输入相对于输出轴18有角度地移位，扭矩仍然被限制到第二预定限制(或第二扭矩限制)，其可以是与扭矩限制相同或不同的扭矩值。
在轴接收部分22处的弹性构件16与输出轴18之间的联接的具体配置可以至少部分地规定允许滑动或脱离联接的扭矩限制。因此，扭矩限制联接器10可以在电动机12和可旋转输入14之间传递扭矩，直到扭矩限制。扭矩限制可以通过扭矩限制联接器系统1的修改来调节，例如通过以改变在轴接收部分22处施加到输出轴18上的弹性构件16的回弹力的方式修改扭矩限制联接器系统1。例如，可以调节弹性构件16的回弹性或弹簧特性，从而导致不同的扭矩限制。
电动机12可以是将电力转换成旋转力或机械能的多种电动机中的任一种。电动机12可以是各种电动机、步进电动机(或其他无电刷电动机)中的任一种，包括机械换向器电动机、电子换向器电动机、异步电动机或同步电动机。此外，电动机12可以由交流(AC)源或直流(DC)电源供电，包括各种类型的电池、电网(例如，110V AC电网)和其他发电机。在一个实施例中，电池可用于将DC递送到电动机12。电动机12可以包括可以用于接收电力的电引线26。在至少一个实施例中，电动机12可以递送不同方向和大小的扭矩，这可以基于递送至电动机12的电力的量。
在许多实施例中，电动机12可以包括定子、转子和壳体(未示出)。该定子可以被集成到该壳体中并且可以包括绕组或永磁体。该转子可以被定位在该定子的相反末端之间并且可以包括绕组或永磁体。该转子可以包括该输出轴18或者可以固定地连接到该输出轴18上，这样使得该转子与该输出轴18一起旋转。这些绕组可以包括一个或多个导线(或导电元件)，这些导线环绕该对应部分，例如该转子和/或该定子。电流或功率可以从电源(例如电池或发电机)递送到绕组。电动机12的输出轴18可以是圆柱形的并且可以围绕延伸穿过输出轴18的中间的中心轴线旋转。
另外，输出轴18可以包括一个或多个弹性构件接合部分28，每个弹性构件接合部分接合扭矩限制联接器10的弹性构件16的轴接收部分22。输出轴18的弹性构件接合部分28的数量可以对应于弹性构件16的轴接收部分22的数量。当这两个部分可操作地彼此接合时，弹性构件16的轴接收部分22与弹性构件接合部分28之间的接触点或接触表面可以被称为输出轴联接器界面。在至少一个实施例中，弹性构件接合部分28可以各自是输出轴18的直径减小的部分，例如图3和图4中所示的部分。该直径减小部分可以是凹口特征件、轴特征件上的平坦部、具有驱动平坦特征件的轴、焊接柄特征件或D形切口特征件。在其他实施例中，弹性构件接合部分28可以包括允许弹性构件16可释放地接合输出轴18的其他特征件。该弹性构件接合部分28(例如，直径减小部分)的形状和尺寸可与弹性构件16的轴接收部分22互补，并且在该实施例中，每个弹性构件接合部分均包括相对平坦的表面。然而，在其他实施例中，输出轴18的弹性构件接合部分28的形状和尺寸可以取决于多种因素而变化，例如在轴接收部分22处的弹性构件16的形状和尺寸以及输出轴18与扭矩限制联接器10之间是否需要轴向或径向未对准，如将在下文更详细地讨论的。在至少一个实施例中，弹性构件接合部分28的表面可以相对于输出轴18的其他部分的表面具有更高或更低的摩擦系数，并且可以调节摩擦系数以获得所希望的扭矩限制。调节弹性构件16的弹性构件接合部分28或轴接收部分22的摩擦系数可以增大或减小扭矩限制联接器10的扭矩限制。
在一个实施例中，扭矩限制联接器10可包括弹性构件16和框架20，所述弹性构件16和框架20中的每一个可由例如图1中所描绘的整体构造组成。例如，弹性构件16可以由单股金属线形成。然而，在其他实施例中，扭矩限制联接器10的这些零件16、20中的每一个可以包括多个零件。扭矩限制联接器10(及其部件)可以由多种塑料、聚合物、金属和/或其他合适的材料制成。
弹性构件16可以由各种金属或金属合金(包括各种钢)中的任何一种形成。例如，扭矩限制联接器10的弹性构件16可以由低合金锰钢、低碳钢、油回火低碳合金、铬硅合金、铬钒合金、不锈钢、中碳钢、高碳钢和/或其他弹簧钢制成。也可以使用其他材料，包括镍和钛合金。此外，用于弹性构件16的材料可影响弹性构件的回弹性或弹性特性，这可改变输出轴18与框架20之间的扭矩限制。此外，弹性构件16的形状、尺寸和其他物理特性可以基于所期望的特定扭矩限制来选择。
扭矩限制联接器10的框架20可以由各种类型的刚性塑料或聚合物制成，例如聚乙烯、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、缩醛塑料(聚甲醛)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、其他热塑性塑料等。或者，在其他实施例中，框架20可由金属制成，例如上文关于弹性构件16所论述的金属。在许多实施例中，框架20是刚性的并且在扭矩限制联接器10的操作过程中不允许变形。此外，框架可以是环形的，并且在这种情况下可以包括中心轴向孔，该中心轴向孔可以接收并包括保持弹性构件16的接收特征件。可以选择扭矩限制联接器10的构造(包括其化学组成和形状)以实现扭矩限制联接器10或扭矩限制联接器系统1的期望特性，如将在下面更详细地讨论的。
可旋转输入14可以是可用于将旋转输入传递至机械装置的任何装置、部件或模块。可旋转输入14可以在联接器输入界面32处与框架20联接并接合。联接器输入界面32能够使框架20相对于可旋转输入14具有低于特定扭矩水平的固定角位置。以此方式，框架20在可操作地接合到可旋转输入14时与可旋转输入14一起以固定方式旋转，由此保持框架20的角位置与可旋转输入14的角位置之间的固定关系。
如图1所示，扭矩限制联接器系统1可以与用于车辆的凸轮轴相位器一起使用。在图1的实施例中，该可旋转输入14可以是用于该车辆的凸轮轴相位器的部件并且该电动机12可以用于改变一个或多个凸轮轴的角位置相对于该车辆的曲轴的角位置。例如，该凸轮轴可以通过使用该凸轮轴相位器相对于该曲轴提前或延迟。
曲轴可以经由诸如正时链的无限循环联接到内燃发动机(ICE)的一个或多个凸轮轴。该一个或多个凸轮轴可以用于打开和关闭该ICE的进气和排气阀。使用凸轮轴相位器实现的可变凸轮轴正时(VCT)可以用于改变车辆的凸轮轴与曲轴之间的相位，这在ICE在变化的条件下并且在变化的速度下运行时可能是所希望的。电动机12可以用于向凸轮轴相位器提供旋转输入，该凸轮轴相位器然后可以用于使凸轮轴相对于曲轴提前或延迟。该凸轮轴相位器可以包括变速箱，该变速箱使用来自曲轴的旋转输入(典型地，经由正时链)和来自电动机12的旋转输入。在一个实施例中，可旋转输入14可以是行星齿轮组件的太阳轮，例如在美国专利第9，810，108号中讨论的行星齿轮组件14的太阳轮22，该专利通过引用结合在此。在其他实施例中，可以使用不同的变速箱，例如电致动的凸轮轴相位器，该电致动的凸轮轴相位器使用使复合行星齿轮旋转的偏心轴来使凸轮轴相对于曲轴提前或延迟。例如，该扭矩限制联接器可以与偏心凸轮轴相位器一起使用，并且在这种情况下可以包括与该偏心凸轮轴相位器或其他可旋转输入一起使用的不同特征件或界面。
此外，一些凸轮轴相位器可以允许凸轮轴在某些限度内提前或延迟，并且在达到这些限度之一时，该凸轮轴相位器的旋转构件可以撞击止挡件或末端。当这在过去发生时，响应于当输出轴刚性地附接到可旋转输入时达到止挡件的硬冲击，由电动机施加在可旋转输入上的扭矩量(包括惯性扭矩)可能超过期望的扭矩限制。由电动机施加到刚性连接的可旋转输入的扭矩量可对电动机12、可旋转输入14和/或机械装置造成损坏和/或增加磨损。相反，在电动机12与可旋转输入14之间使用扭矩限制联接器10可以允许电动机12的输出轴18在达到扭矩限制时独立于框架20(以及可旋转输入14)旋转，由此限制电动机12与可旋转输入14之间的扭矩量。
参见图2，示出了扭矩限制联接器系统1’的另一个实施例。扭矩限制联接系统G使用由电动机12′产生的旋转力以使可旋转输入14′相对于螺纹孔旋转。因此，电动机12′可用于使壳体62相对于可旋转输入14’直线地移动。这种扭矩限制联接系统1′可以与多种实现一起使用，例如可以调节座椅的部件(例如座椅的床)的电动车辆座椅调节系统。扭矩限制联接器系统1′也可以集成到采用电动机的其他车辆系统中。
在图2所示的实施例中，扭矩限制联接器10′的框架20′附接到电动机12’的输出轴18′或与电动机12’的输出轴18′集成。该弹性构件16′装配在该框架20′内并且在框架接合部分24′处接合该框架20′(只示出一个)。此外，可旋转输入14′可以在一个或多个轴接收部分22′(仅示出一个)处接合扭矩限制联接器10′的弹性构件16′，并且在这样的实施例中，可旋转输入14′的轴可以包括一个或多个弹性构件接合部分28′(仅示出一个)，该弹性构件接合部分接合弹性构件16′的轴接收部分22′。这样，扭矩限制联接器10′的轴接收部分22′可释放地固定到可旋转输入14′并且框架20′固定地联接(例如，通过附接或结合)到电动机12′的输出轴18′。这样，当电动机12′的输出轴18′与可旋转输入14′之间的扭矩达到扭矩限制时，输出轴18′和扭矩限制联接器10′可以独立于可旋转输入14′旋转。
在使用期间，可以操作电动机12′以旋转可旋转输入14′并且沿着线性路径在两个方向上移动壳体62。例如，扭矩限制联接器系统1′可以用于相对于车辆方向盘向前和向后移动车辆座椅。如果物体阻碍壳体62的移动，则由电动机12′施加在可旋转输入14′上的旋转力可能升高到预定扭矩水平以上。输出轴18′可以如上所述地独立于可旋转输入14′自由旋转。
参见图3至图10，示出了扭矩限制联接器的多个不同实施例。扭矩限制联接器的这些实施例中的任一个可集成到扭矩限制联接器系统1或扭矩限制联接器系统1’中，尽管当这样做时可能需要修改。或者，这些实施例中的任一个可包括在用于将扭矩从可旋转输出(例如，电动机、手动曲柄)传递到可旋转输入的其他系统中。在这样的实施例中，扭矩限制联接器可以限制在电动机与可旋转输入之间递送的扭矩的量。在扭矩限制联接器滑动、脱离或以其他方式限制扭矩之前传递的扭矩量可称为“扭矩限制”。该扭矩限制可以是在该扭矩限制联接器脱离并且允许该电动机的输出轴与该可旋转输入之间的相对旋转之前从该电动机可递送至该可旋转输入的最大扭矩量。
具体参见图3，示出了扭矩限制联接器110。扭矩限制联接器110包括弹性构件116和框架120。弹性构件116包括第一端134和第二端136(图4)以及弯曲部分138。第一端134和第二端136每个都包括框架接合部分124a、124b(图4)，框架接合部分124a、124b每个都可以接合框架120的弹性构件接收特征件130a、130b(图4)，例如狭槽或孔。如图所示，弹性构件116的框架接合部分124a、124b可定位在弹性构件116的第一和第二端134、136处或其附近。弹性构件接收特征件130a、130b相对于框架120保持弹性构件116以防止角位移，使得弹性构件116和框架120一起旋转。在所示实施例中，弹性构件接收特征件130a、130b各自包括狭槽，所述狭槽包括框架120内的三个表面。在其他实施例中，例如下面描述的，弹性构件接收特征件可包括一个或多个狭槽、孔、洞、夹子、焊接件、钩子、轴向面对表面、径向面对表面和/或可固定地或可释放地将弹性构件保持到框架的其他特征件。
当第一和第二端134、136接合在狭槽130a、130b中时，弹性构件116的弯曲部分138可邻接框架120的内部部分。在一个实施例中，该内部部分可以是框架120的中心轴向孔140的内孔壁142。弯曲部分138可以包括具有大约180°弧的半圆。中心轴向孔140可以与框架120的中心轴线x同轴并且可以包括围绕中心轴线x为圆形的内轴向孔壁142。另外，框架120可以包括机械联接器144，该机械联接器用于将从电动机12(图1)接收的扭矩施加到可旋转输入14。在一个实施例中，机械联接器144可以包括齿轮、螺钉、链轮、嵌齿、滑轮、小齿轮或轮。或者，机械联接可包括一个或多个配置为接合的界面或特征件，包括齿轮、螺钉、链轮、嵌齿、滑轮、小齿轮或可旋转输入14的轮。在一个具体实施例中，扭矩限制联接器110可以与车辆的偏心凸轮轴相位器一起使用以相对于曲轴的角位置提前或延迟一个或多个凸轮轴的角位置。
当第一端134相对于第二端136移动时，弹性构件116可以抵抗变形。以此方式，弹性构件116抑制第一轴接收部分122a相对于输出轴118径向向外移动并且远离第二轴接收部分122b(图4)的移动。此外，弹性构件116的回弹性保持轴接收部分122a、122b抵靠输出轴118的弹性构件接合部分128a、128b(图4)。然而，当由输出轴118施加到可旋转输入14的扭矩达到和/或超过扭矩限制时，输出轴118可相对于扭矩限制联接器110旋转，从而使第一端134移动远离弹性构件116的第二端136。
并且，在一些实施例中，输出轴118的弹性构件接合部分128a、128b的轴向长度可以比轴接收部分122a、122b更长。弹性构件116与输出轴118之间的界面允许输出轴118与框架120之间的轴向未对准，同时仍允许输出轴118在轴接收部分122a、122b处接合弹性构件116。当输出轴118被定位成与扭矩限制联接器的中心轴线成非平行关系时，可能发生角度未对准，该扭矩限制联接器的中心轴线可以是中心轴向孔140的中心轴线x或输出轴118旨在与其同轴的扭矩限制联接器的其他操作轴线。另外，扭矩限制联接器110可允许输出轴118的轴向未对准，从而允许轴118沿x轴线朝向和远离弹性构件116轴向移动，同时仍保持其间的联接。
另外，弹性构件116的框架接合部分124a、124b可相对于框架120的弹性构件接收特征件130a、130b滑动。以此方式，扭矩限制联接器110可以允许输出轴118与框架120(或可旋转输入114)之间的径向未对准。当输出轴118从框架120的中心轴线(或框架内的其他操作位置)径向移位时，发生径向未对准。输出轴118可以在框架120的中心轴向孔140内径向移位，同时仍然保持其间经由弹性构件116的联接。此外，在一些实施例中，可以调节弹性构件116的回弹性、弹性和/或类似弹簧的特性以允许输出轴118与框架120之间的角度未对准，使得扭矩限制联接器110即使在输出轴118相对于中心轴线成角度时也可以将扭矩从输出轴118传递到可旋转输入14。
参见图4和图5，示出了扭矩限制联接器110的截面视图，该截面视图取自截面A-A(图3)。图4描绘了处于联接状态的扭矩限制联接器110，使得弹性构件116的轴接收部分122a、122b接合输出轴118的弹性构件接合部分128a、128b的互补表面。由于输出轴118的轴接收部分122a、122b与弹性构件接合部分128a、128b之间的联接，输出轴118和扭矩限制联接器110一起旋转。弹性构件116的弯曲部分138可以包括当从截面A-A截取时等于输出轴118的第一弹性构件接合部分128a与第二弹性构件接合部分128b之间的距离的一半的曲率半径。
图5描绘了处于释放状态的扭矩限制联接器110，使得弹性构件116的轴接收部分122a、122b不与输出轴118的弹性构件接合部分128a、128b的互补表面相接合。当输出轴118和扭矩限制联接器110之间的扭矩达到和/或超过扭矩限制时，输出轴118相对于扭矩限制联接器110旋转，从而使弹性构件116的第一轴接收部分122a相对于弹性构件116的第二轴接收部分122b移动。如图4和5所示，由于输出轴118的扭矩迫使轴接收部分相对于输出轴轴线向外，所以当扭矩限制联接器处于释放状态(图5)时，输出轴118的弹性构件接合部分128a和128b之间的距离大于当扭矩限制联接器处于联接状态(图4)时的距离。
参见图6，示出了接合输出轴218的扭矩限制联接器210的另一个实施例，并且扭矩限制联接器210包括弹性构件216和框架220。扭矩限制联接器210在形状上类似于扭矩限制联接器110的形状。然而，弹性构件216可由细长丝的成形段形成，并且输出轴218的轴接收部分222(仅示出一个)和弹性构件接合部分228(仅示出一个)相对于轴218的其余部分具有减小的直径并且成形为紧密地符合弹性构件216的外表面。输出轴218的弹性构件接合部分228可以横向于轴旋转轴线。框架220的框架接合部分224(仅示出一个)和弹性构件接收特征件230(仅示出一个)可具有圆形截面。然而，许多其他截面形状中的任何一种都是可能的。在该实现中，框架220的弹性构件接收特征件230(仅示出一个)是与弹性构件216的第一端234的截面区域相对应的圆柱形孔，其自身具有圆形或椭圆形截面。弹性构件216还包括弯曲部分238，该弯曲部分238抵靠框架220的轴向孔240的内孔壁242。另外，弹性构件216包括弯曲部分246(仅示出一个)，所述弯曲部分246定位在输出轴218的相应的轴接收部分222和联接器接合部分228之间。扭矩限制联接器210的功能类似于扭矩限制联接器110。例如，扭矩限制联接器210可以以与扭矩限制联接器110类似的方式允许角度未对准和径向未对准。
参见图7，示出了接合输出轴118的扭矩限制联接器310的另一个实施例，并且扭矩限制联接器310包括弹性构件316和框架320。弹性构件316在形状上与图3的弹性构件116类似，但包括与框架320的第三弹性构件接收特征件330c相接合的弯曲部分338。第三框架接合部可以由弯曲部分338形成并且由第三弹性构件接收特征件330c接收。此外，框架接合部分324a、324b类似于扭矩限制联接器110(图3)的那些框架接合部分124a、124b，并且这些部分324a、324b接合框架320的第一和第二弹性构件接收特征件330a、330b。此外，当从轴向截面截取时，弯曲部分338的曲率半径可以小于输出轴318的第一轴接收部分322a与第二轴接收部分322b之间的距离。在该实施例中，弹性构件316的弯曲部分338不接合内孔壁342。扭矩限制联接器310的功能类似于扭矩限制联接器110(图3)。例如，扭矩限制联接器310可以以与扭矩限制联接器110类似的方式允许角度未对准、径向未对准和轴向未对准。当输出轴118沿x轴线从扭矩限制联接器310轴向移位使得轴接收部分322a、322b相对于弹性构件接合部分128a、128b轴向移动时，可能发生轴向未对准。由于弹性构件接合部分128a、128b在轴向上(相对于输出轴118的中心轴线)比弹性构件316的轴接收部分322a、322b的宽度更长，扭矩限制联接器310可以在仍保持其功能性的同时允许轴向未对准。因此，输出轴可轴向调节，同时仍保持扭矩限制联接器310的功能性。
参见图8，示出了接合输出轴218的扭矩限制联接器410的又一个实施例，并且扭矩限制联接器410包括弹性构件416和框架420。扭矩限制联接器410在形状上类似于图7的扭矩限制联接器310，但是弹性构件416可以形成为细长丝的成形段。弹性构件416包括三个框架接合部分424(仅示出两个：424a、424c)，并且框架420包括三个弹性构件接收特征件430(仅示出两个：430a、430c)。框架420的第一和第二弹性构件接收特征件430a、430b在第一和第二框架接合部分424处接合弹性构件416的第一端434和第二端(未示出)。第三弹性构件接收特征件430c接合弹性构件416的位于弯曲部分438处的第三框架接合部分424c。扭矩限制联接器410被示出为接合与扭矩限制联接器210(图6)接合的相同的输出轴218。弹性构件416的轴接收部分422(仅示出一个)在输出轴218的弹性构件接合部分228(仅示出一个)处接合输出轴218。此外，弹性构件416可包括性质上类似于弹性构件316的第一和第二弯曲部分446a、446b，以及性质上类似于弹性构件216的第三和第四弯曲部分446c、446d。扭矩限制联接器410包括与扭矩限制联接器210类似的操作或功能特性。例如，扭矩限制联接器410可以以与扭矩限制联接器210类似的方式允许角度未对准、径向未对准和轴向未对准。
参见图9，示出了接合输出轴518的扭矩限制联接器系统510的实施例，并且扭矩限制联接器510包括弹性构件516和框架520。在一个实施例中，弹性构件516接合输出轴518的基本上球形的部件548。弹性构件接合部分528可以包括在附接至输出轴518的一端上的基本上球形的部件548上。弹性构件516可以包括三个轴接收部分522a、522b、522c，以及四个框架接合部分524a、524b、524c、524d，这些框架接合部分接合框架520的三个弹性构件接收特征件530a、530b、530c。当由输出轴518提供的扭矩达到扭矩限制时，基本上球形的部件548使弹性构件516在轴接收部分522处变形，这允许输出轴518独立于扭矩限制联接器510和可旋转输入旋转。扭矩限制联接器510的这个实施例通过使用输出轴518的基本上球形的部件548允许输出轴518和框架520的轴向和/或角度未对准。
框架520的弹性构件接收特征件530a、530b、530c可以以他们之间相等的间隔定位在框架520上。在一个实现中，弹性构件接收特征件530a、530b、530c可在每个弹性构件接收特征件530的中心点之间间隔120°。另外，弹性构件516可包括第一端534和第二端536，所述第一端534和第二端536定位在框架520的同一弹性构件接收特征件530a内。以这种方式，与弹性构件516的第一端534和第二端536相对应的框架接合部分524a和524d都设置在框架520的单个弹性构件接收特征件530a内。此外，弹性构件516可包括两个弯曲部分538a、538b，所述两个弯曲部分538a、538b设置在框架520的另一个弹性构件接收特征件530b、530c内。
扭矩限制联接器510可包括接合三个轴接收部分522a、522b、522c的三个弹性构件接收部分528(仅示出两个：528a、528b)。在一个实施例中，三个弹性构件接收部分528可各自包括表面552(仅示出两个：552a、552b)，该表面可被配置为能够与三个轴接收部分522a、522b、522c互补。表面552可以是平坦的或可以是弯曲的，例如与基本上球形的部件548和/或弯曲表面554的其余部分具有相同或不同的曲率半径。例如，表面552可以是曲面、平坦的二维表面或这两者的某种组合。在一些实施例中，三个弹性构件接收部分528可各自还包括弯曲表面554(仅示出两个：554a、554b)，该弯曲表面可以与基本上球形的部件548的其余部分相同的曲率半径弯曲，或者可包括相对于基本上球形的部件548的其余部分以增大或减小的曲率半径弯曲。另外，在一些实施例中，平坦表面552可以与相应的弯曲表面554合并，并且在他们之间没有限定的边界。弯曲表面554可以特定方式配置为允许输出轴518相对于扭矩限制联接器510的改进的轴向未对准。例如，当输出轴518相对于扭矩限制联接器的中心轴线(X)成角度时，弹性构件接收部分528a的弯曲部分554a可接合轴接收部分522a，同时仍然相对于输出轴518和扭矩限制联接器510的角位置保持固定关系；然而，当达到扭矩限制时，由于弹性构件接收部分528从轴接收部分522脱离，基本上球形的部件548(和输出轴518)独立于扭矩限制联接器510旋转。扭矩限制联接器的中心轴线(x)可以是框架的中心轴向孔的中心轴线。
在另一个实施例中，基本上球形的部件548可以是单个通用轴接收部分522，其不包括分离的平坦表面552或弯曲表面554。例如，基本上球形的部件548和轴接收部分522之间的接合点或接合表面可以是均匀球形的，并且可以全部包括相同的曲率半径。以这种方式，输出轴518与弹性构件16的接合可起到通用或球窝接合联接器的作用，从而允许轴向未对准，同时仍允许扭矩从输出轴518传递到扭矩限制联接器510。
参见图10，示出了接合至输出轴618的扭矩限制联接器610的又一个实施例。扭矩限制联接器610包括弹性构件616和框架620。弹性构件616包括两个框架接合部分624a、624b和单轴接收部分622。这两个框架接合部分624a、624b可释放地接合框架620的弹性构件接收特征件630a、630b，并且这两个框架接合部分624a、624b中的每一个是弯曲的，使得这两个框架接合部分624a、624b中的每一个的外表面与弹性构件接收特征件630a、630b紧密装配。然而，在一些实施例中，可以在这些部分之间留下少量的空间，以允许框架接合部分624a、624b更容易地滑动离开框架620的弹性构件接收特征件630a、630b，使得框架接合部分624a、624b邻接内孔壁642。弹性构件616还包括两个弯曲部分638a、638b，他们定位在弹性构件616的相应端(例如，第一端634或第二端636)和轴接收部分622之间。这些弯曲部分638a、638b的曲率半径可以规定框架接合部分624a、624b被迫使离开框架620的弹性构件接收特征件630a、630b的扭矩限制，如在下面更详细地解释的。
当达到扭矩限制时，框架接合部分624a、624b被迫使离开框架620的弹性构件接收特征件630a、630b，使得框架接合部分624a、624b抵靠框架620的内孔壁642，从而允许输出轴618和框架620彼此独立地旋转。因此，当达到扭矩限制时，在输出轴618(其固定地附接到弹性构件616)与框架620之间存在足够的扭矩，使得第一端634和第二端636被迫使朝向框架620的中心轴线并且离开框架620的弹性构件接收特征件630。此时，弹性构件616的第一端634和第二端636移动以接触孔640的内孔壁642，并且弹性构件616(和输出轴618)可以基本上独立于框架620(和可旋转输入)自由旋转。
在一个实施例中，弹性构件616构造为单个整体结构。在这样的实施例中，轴接收部分622延伸穿过输出轴618并且接合输出轴618的弹性构件接收特征件628。轴接收部分622可以在输出轴618的孔650内接合输出轴618的弹性构件接合部分628，并且孔650的尺寸可以对应于弹性构件616穿过输出轴618的孔650时的截面面积。在另一个实施例中，弹性构件616被构造为多个片或结构(即，非整体构造)。在这样的实施例中，弹性构件616可包括两个分开的片，每个片包括轴接收部分622。此外，这两个分开的片可以在输出轴618的外圆周(或面)处附接至输出轴618，或者这两个分开的片可以在相应的孔650(仅示出一个)处接合输出轴618。
扭矩限制联接器610可以允许轴向未对准，因为框架620的框架接合部分624a、624b和弹性构件接收特征件630a、630b具有足够的长度，使得即使当框架620相对于弹性构件616移动时，框架接合部分624a、624b和弹性构件接收特征件630a、630b也保持彼此接合。并且，在其他实施例中，扭矩限制联接器610可以允许通过扭矩限制联接器610的部件的各种其他配置和构造的角度未对准和/或径向未对准。
存在扭矩限制联接器、输出轴和可旋转输入的各种其他实施例，如在此展示的那些仅旨在作为此类装置和组件的示例。可以使用这些装置或组件的不同形状、尺寸、配置和/或布置，同时仍然能够使用扭矩限制联接器来将扭矩从该电动机的输出轴传递到该可旋转输入直到扭矩限制。
应当理解，前面是对本发明的一个或多个实施例的描述。本发明不限于在此公开的特定实施例，而是仅由所附权利要求来限定。此外，包含在前面的描述中的陈述涉及特定实施例，并且不应被解释为对本发明的范围或对权利要求中使用的术语的定义的限制，除非上文明确定义了术语或短语。本领域的技术人员将清楚各种其他实施例以及对所公开的实施例的各种改变和修改。所有这样的其他实施例、改变和修改旨在落入所附权利要求的范围内。
如本说明书和权利要求书中所用，术语“如”、“例如”、“比如”、“诸如”和“类似”以及动词“包括”、“具有”、“包含”和他们的其他动词形式，当与一个或多个部件或其他项目的列表结合使用时，每个都被解释为开放式的，意味着该列表不被认为排除其他附加部件或项目。其他术语将使用其最宽的合理含义来解释，除非他们在需要不同解释的上下文中使用。此外，术语“和/或”应被解释为包括性OR。因此，例如，短语“A、B和/或C”应被解释为涵盖以下中的任何一个或多个：“A”；“B”；“C”；“A和B”；“A和C”；“B和C”；以及“A、B和C”。
Claims (14)
1.一种扭矩限制联接器，用于将电动机连接到内燃发动机的可旋转输入，包括：
刚性框架，所述刚性框架被配置为联接到所述电动机的可旋转输入或输出轴中的一个；和
弹性构件，所述弹性构件被配置为用于接合所述电动机的可旋转输入或输出轴中的另一个，其接合所述刚性框架，使得当从所述输出轴接收的扭矩量低于预定扭矩限制时，所述弹性构件基本上保持其形状并抑制所述可旋转输入和所述输出轴之间的角位移，同时还允许所述输出轴相对于所述可旋转输入的角度未对准和/或径向未对准，
其中当在所述可旋转输入与所述输出轴之间传递的扭矩量超过所述预定扭矩限制时，所述弹性构件改变形状，从而允许所述可旋转输入与所述输出轴之间的角位移。
2.根据权利要求1所述的扭矩限制联接器，其中所述扭矩限制联接器的所述弹性构件包括整体结构，并且其中所述扭矩限制联接器的所述刚性框架包括整体结构。
3.根据权利要求1所述的扭矩限制联接器，其中所述弹性构件的轴接收部分允许所述电动机的所述输出轴相对于所述可旋转输入的轴向未对准。
4.根据权利要求1所述的扭矩限制联接器，其中所述刚性框架固定地附接到机械输入。
5.根据权利要求1所述的扭矩限制联接器，其中所述弹性构件包括第一框架接合部分和第二框架接合部分，并且其中所述第一框架接合部分和所述第二框架接合部分均可滑动地联接到所述刚性框架的至少一个弹性构件接收特征件。
6.根据权利要求5所述的扭矩限制联接器，其中所述弹性构件由一段细长丝形成，其中所述第一框架接合部分在所述刚性框架的所述至少一个弹性构件接收特征件中的第一个处接合所述刚性框架内的第一狭槽，并且其中所述第二框架接合部分在所述刚性框架的所述至少一个弹性构件接收特征件中的第二个处接合所述刚性框架内的第二狭槽，其中所述弹性构件能够在垂直于所述中心轴线的方向上滑动。
7.根据权利要求5所述的扭矩限制联接器，其中所述弹性构件包括对应于所述第一框架接合部分的第一端和对应于所述第二框架接合部分的第二端，并且其中所述第一端接合所述刚性框架的第一弹性构件接收特征件并且所述第二端接合所述刚性框架的第二弹性构件接收特征件。
8.根据权利要求7所述的扭矩限制联接器，其中所述弹性构件进一步包括布置在所述第一端和所述第二端之间的弯曲部分，并且其中所述弯曲部分装配在所述刚性框架的内孔壁内部。
9.根据权利要求1所述的扭矩限制联接器，其中所述至少一个轴接收部分仅可释放地联接到所述输出轴的单个弹性构件接合部分，并且其中所述输出轴的所述单个弹性构件接合部分包括基本上球形的部件。
10.一种扭矩限制联接器，用于将电动机连接到内燃发动机的可旋转输入，包括：
环形刚性框架，所述环形刚性框架包括中心轴向孔和多个弹性构件接收特征件，其被配置为联接到所述可旋转输入；和
弹性构件，所述弹性构件被布置在所述环形刚性框架的中心轴向孔内并且在所述多个弹性构件接收特征件中的每一个处被接合到所述环形刚性框架，包括至少一个轴接收部分，所述至少一个轴接收部分被配置为用于接合所述电动机的输出轴并且允许所述输出轴相对于所述可旋转输入的中心轴线的角度未对准或径向未对准，
其中当从所述输出轴接收的扭矩量处于或低于预定扭矩限制时，所述扭矩限制联接器保持所述电动机的所述输出轴的角位置与所述可旋转输入的角位置之间的固定关系，并且当施加到所述输出轴的扭矩量超过所述预定扭矩限制时，允许所述可旋转输入与所述输出轴之间的角位移。
11.根据权利要求10所述的扭矩限制联接器，其中所述弹性构件包括对应于第一框架接合部分的第一端和对应于第二框架接合部分的第二端，并且其中所述第一端接合所述多个弹性构件接收特征件中的第一个，并且所述第二端接合所述刚性框架的所述多个弹性构件接收特征件中的第二个。
12.根据权利要求11所述的扭矩限制联接器，其中所述弹性构件的所述第一端和所述第二端各自包括弯曲部分，其中所述刚性框架的所述第一弹性构件接收特征件和所述第二弹性构件接收特征件弯曲以补充第一端的弯曲部分和第二端的弯曲部分，并且其中当施加到输出轴的扭矩量超过预定值时，弹性构件的第一和第二框架接合部分与刚性框架的第一和第二弹性构件接收特征件脱离。
13.根据权利要求10所述的扭矩限制联接器，其中所述弹性构件包括多个轴接收部分，每个所述轴接收部分配置为接合所述电动机的所述输出轴的基本上球形的部件。
14.一种扭矩限制联接器，用于将电动机连接到内燃发动机的凸轮轴相位器的可旋转输入，包括：
刚性框架，所述刚性框架被配置为联接到所述凸轮轴相位器的可旋转输入或所述电动机的输出轴；和
弹性构件，所述弹性构件被配置为用于接合所述电动机的可旋转输入或输出轴中的另一个，其接合所述刚性框架，使得当从所述输出轴接收的扭矩量低于预定扭矩限制时，所述弹性构件基本上保持其形状并抑制所述凸轮轴相位器的可旋转输入和所述输出轴之间的角位移，同时还允许所述输出轴相对于所述扭矩限制联接器的中心轴线的角度未对准和/或径向未对准，
其中当从所述输出轴接收的扭矩量超过所述预定扭矩限制时，所述弹性构件改变形状，从而允许所述凸轮轴相位器的所述可旋转输入与所述输出轴之间的角位移。
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