TWI550207B - 具離心力調變功能之扭力釋放裝置 - Google Patents

Description

具離心力調變功能之扭力釋放裝置

本發明係涉及一種扭力釋放裝置，尤其涉及一種具離心力調變功能之扭力過載釋放裝置。

一般具有扭力過載釋放功能之裝置，多以限制扭力的方式而設計，通常包含有扭力限制彈簧，給予一固定設定之扭力值，一旦超出此扭力值，裝置將解除負載，使得輸入端與輸出端斷開，無法再傳遞更多的扭力，常見應用於扭力板手。然而，這樣的扭力限制裝置完全以最初設定之扭力值作為過載的限制，即使為可調式扭力限制器，也必須在使用前將限制的扭力設定完成，一旦開始作用，則無法隨運作時的狀況調整最大傳遞之扭力值。此外，當扭力過載斷開後則無法繼續傳遞扭力，造成驅動力不足，或能量損失等問題。

本發明為一種具離心力調變功能之扭力過載釋放裝置，其中包括：一主動件、一被動件、一軸承件、複數離心摩擦塊、複數彈性元件及複數調整彈簧。可參照圖1，裝置本體外觀近似於連軸器(僅為本發明概念之其中一種範例構型)，可於左右兩端分別連接不同的轉子結構，而主動件與被動件間則由軸承件連接，即可使兩者各別自由旋轉。裝置內部之 離心摩擦塊第一端與主動件以徑向滑動對方式連接，因此，離心摩擦塊在裝置旋轉時，會產生向外的離心力；離心摩擦塊第二端貼有摩擦材料，與被動件之摩擦盤面接觸，從主動件輸入之扭力可透過此離心摩擦塊傳遞至被動件。彈性元件為一種可提供壓縮負載之元件，裝置於離心摩擦塊第二端上，彈性元件之兩端分別接觸主動件及離心摩擦塊之肩部位置，用以提供離心摩擦塊與被動件間之預力。故，當裝置運轉時，彈性元件提供之預力加上離心摩擦塊自身旋轉造成的離心力，合成一正向力作用於被動件，此時，可傳遞之最大扭力為該正向力乘以其兩者之間的最大靜摩擦係數，一旦超過此最大可傳遞之扭力，離心摩擦塊與被動件之摩擦盤面將打滑，此時兩者間作用關係由原來的最大靜摩擦轉為滑動摩擦，傳遞的扭力因此而降低。此外，該裝置具有離心力調變功能，即最大可傳遞之扭力將受到裝置轉速的影響而有所不同：轉速愈高，可傳遞之扭力愈大；轉速愈低，可傳遞之扭力則愈小。

由本發明之概念，不僅能作為兩軸間的扭力過載釋放裝置，也可廣泛應用於不同型態之旋轉物件，在受到過大的扭力負載時，提供扭力釋放或保護的作用。例如：一、車輛的防鎖死煞車裝置。當駕駛者緊急煞車時，過強的煞車扭力作用於車輪，必將車輪瞬間鎖死，車輛隨即打滑並失去操控性，不僅造成煞車距離增加，還可能造成車輛翻覆的危險。利用本發明則可釋放過強的扭力，同時仍持續提供煞車力輸出，並且煞車扭力能隨車輪轉速進行動態調變。二、引擎防熄火裝置。手排車輛入檔時需控制引擎轉速與離合器接合程度，若離合器接合太快，而引擎尚未有足夠的扭力帶動車輛，則引擎將會熄火。利用本發明，即可避免因離合器操作不當造成引擎熄火的問題。三、風扇防夾手之保護裝置。一般的風扇馬達輸出軸直接連接風扇葉片，倘若手指或其他外物夾入扇葉內，除了會造成受傷 外，風扇馬達也可能因被迫停止轉動而使得馬達過熱燒壞的情形。利用本發明，將裝置裝配於馬達輸出軸與扇葉之間，即可在外物夾入時，釋放過載扭力，不僅可避免意外，同時也能達到保護馬達之目的。

1‧‧‧碟煞構型裝置

10‧‧‧主動件

10a‧‧‧固定座-碟煞構型

10b‧‧‧固定座-鼓煞構型

100‧‧‧軸孔

101‧‧‧軸承擋邊

102‧‧‧軸承卡槽

11‧‧‧離心摩擦塊

11a‧‧‧離心摩擦塊第一端

11b‧‧‧離心摩擦塊第二端

110‧‧‧彈性元件

111‧‧‧摩擦材料

12‧‧‧調整螺絲

120‧‧‧圓形凹槽

2‧‧‧鼓煞構型裝置

20‧‧‧被動件

20a‧‧‧煞車外盤

30‧‧‧軸承件

40‧‧‧車輪

401‧‧‧車輪軸

50‧‧‧碟式煞車機構

60‧‧‧鼓式煞車機構

〔圖1〕係本發明之結構爆炸圖。

〔圖2〕係本發明之主動件部分之正視剖面圖。

〔圖3〕係圖2所示之主動件部分之細部裝配圖。

〔圖4〕係本發明之碟煞構型實施例之結構爆炸圖。

〔圖5〕係圖4所示之碟煞構型實施例之組裝完成圖。

〔圖6〕係本發明之鼓煞構型實施例之結構爆炸圖。

〔圖7〕係圖6所示之鼓煞構型實施例之組裝完成圖。

本發明應用領域廣泛，在此針對應用於一種具離心力調變功能之防鎖死煞車裝置為實施範例。該裝置得以適用於各式車輛，在此以機車型式之裝置作說明。

該具離心力調變功能之防鎖死煞車裝置，藉由車輪轉動造成之離心力回饋於離心摩擦塊，並與彈性元件之預負載共同提供傳遞至車輪之煞車扭力。當駕駛者過度按壓煞車時，裝置能依當時的車輪轉速狀態自動調節煞車力，使車輪不會因鎖死而造成煞車距離增加以及車輪打滑或翻車的現象。此裝置不僅無須使用電子設備，並且尺寸小、容易裝配，可簡單安裝於車輪，特別適用於自行車與機車。本裝置可分為兩種設計構型：碟煞 構型與鼓煞構型。兩種構型作用之原理相同，唯設計方式與零件尺寸規格有些差異。

一、碟煞構型請參閱圖4，該裝置包括一固定座10a、一煞車外盤20a、一軸承件30、複數離心摩擦塊11、複數彈性元件110及複數調整螺絲12。其中，該固定座10a設有數個圓孔，可利用螺絲將固定座10a鎖於車輪；該煞車外盤20a連接碟式煞車機構50，可接受外加之煞車扭力；該複數離心摩擦塊11及複數彈性元件110裝配於固定座10a之徑向螺孔，離心摩擦塊11於螺孔內可自由上下滑動，彈性元件110兩端分別接觸離心摩擦塊11與調整螺絲12，其安裝時給予一設定之預壓，以提供離心摩擦塊11與煞車外盤10之基礎正向力；該複數調整螺絲12，裝配於固定座10a之徑向螺孔，可使彈性元件110容易裝配並且可調整其預壓力；該軸承件30裝配於固定座10a與煞車外盤20a之軸承卡槽，使固定座10a與煞車外盤20a間為同軸心且可各別自由旋轉。

當駕駛者於一般情況操作煞車時(即按壓之操作力不大)，碟式煞車機構施加煞車扭力於煞車外盤20a，再透過離心摩擦塊11將煞車扭力傳遞至固定座10a(此時離心摩擦塊11與煞車外盤20a間為靜摩擦狀態)，隨即輸入至車輪提供車輛煞車力。然而，當遭遇緊急事故，駕駛者瞬間按壓極大的煞車操作力時，過度的煞車扭力使得煞車外盤20a鎖死，此時離心摩擦塊11之離心力及彈性元件110之向外推力不足提供離心摩擦塊11與煞車外盤20a接合所需的正向力，因此導致離心摩擦塊11因接合摩擦力不足開始打滑(離心摩擦塊11與煞車外盤20a間為動摩擦狀態)，輸入至車輪之煞車扭力下降，即可防止車輪鎖死。

二、鼓煞構型 請參閱圖6，該裝置包括一固定座10b、一軸承件30、複數離心摩擦塊11、複數彈性元件110及複數調整螺絲12。其中，該固定座10b透過軸承件30固定於車輪軸401；該複數離心摩擦塊11及複數彈性元件110裝配於固定座10b之徑向螺孔，離心摩擦塊11與螺孔間可自由上下滑動，彈性元件110兩端分別接觸離心摩擦塊11與調整螺絲12，其安裝時給予一設定之預壓，以提供離心摩擦塊11與車輪輪鼓之基礎正向力；該複數調整螺絲12裝配於固定座10b之徑向螺孔，可使彈性元件110容易裝配並且可調整其預壓力。

當駕駛者於一般情況操作煞車時，鼓式煞車機構施加煞車扭力於固定座10b之內側摩擦盤面，再透過離心摩擦塊11將煞車扭力傳遞至車輪(此時離心摩擦塊11與車輪輪鼓間為靜摩擦狀態)。然而，當遭遇緊急事故，駕駛者瞬間按壓極大的煞車操作力時，過度的煞車扭力使得固定座10b鎖死，此時離心摩擦塊11之離心力及彈性元件110之向外推力不足提供離心摩擦塊11與車輪輪鼓接合所需的正向力，因此導致離心摩擦塊11因接合摩擦力不足開始打滑(離心摩擦塊11與車輪輪鼓間為動摩擦狀態)，輸入至車輪之煞車扭力下降，即可防止車輪鎖死。

10‧‧‧主動件

11‧‧‧離心摩擦塊

110‧‧‧彈性元件

12‧‧‧調整螺絲

20‧‧‧被動件

30‧‧‧軸承件

Claims (22)

1. 一種具離心力調變功能之扭力釋放裝置，包括：一主動件，該主動件係可連接一端之轉子，並設有數個徑向螺孔及一軸承配合卡槽；一被動件，該被動件係可連接另一端之轉子，於其內側設有一摩擦盤面，並設有一軸承配合卡槽；一軸承件，該軸承件係配合於主動件與被動件之軸承配合卡槽。複數離心摩擦塊，該離心摩擦塊包括第一端與第二端，該第一端與被動件內側之摩擦盤面接觸；該第二端係配合於主動件之徑向螺孔內；複數彈性元件，該彈性元件係配合於離心摩擦塊之第二端，其彈性元件兩端分別接觸於調整螺絲與離心摩擦塊；複數調整螺絲，該調整螺絲係配合於主動件之徑向螺孔，使彈性元件易於裝配並可調整其預負載量；該離心摩擦塊可傳遞之扭力受主動件之轉速影響，轉速愈高，造成的離心力愈大，傳遞的扭力增加，反之則減少，當主動件與被動件所受之扭力差額超過離心摩擦塊可傳遞之最大扭力時，離心摩擦塊與被動件之間將產生相對滑動現象，並藉由持續的滑動摩擦作用傳遞扭力。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具離心力調變功能之扭力釋放裝置，其中，所述之主動件與被動件之軸心穿設一軸孔，並於各軸孔之徑向設有一固定螺孔，可用螺絲固定外接轉軸於主動件或被動件。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具離心力調變功能之扭力釋放裝置，其中，所述之軸承卡槽設有一檔邊，避免軸承件側面與主動件或被動件產生摩擦作用。
4. 如申請專利範圍第1項所述之具離心力調變功能之扭力釋放裝置，其中，所述之徑向螺孔係為完全貫穿主動件。
5. 如申請專利範圍第1項所述之具離心力調變功能之扭力釋放裝置，其中，所述之離心摩擦塊第一端為圓弧形，且於圓弧形表面貼有摩擦材料，可 與被動件之內側摩擦盤面產生摩擦力作用；其第二端係為兩圓柱體，其兩圓柱體分別配合於主動件之徑向螺孔。
6. 如申請專利範圍第1項所述之具離心力調變功能之扭力釋放裝置，其中，所述之彈性元件係為壓縮彈簧。
7. 如申請專利範圍第1項所述之具離心力調變功能之扭力釋放裝置，其中，所述之調整螺絲係為內六角無頭螺絲。
8. 如申請專利範圍第7項所述之具離心力調變功能之扭力釋放裝置，其中，所述之調整螺絲尾端設有一圓形凹槽，可配合離心摩擦塊第二端之圓柱體。
9. 一種離心式防鎖死煞車裝置之碟煞構型，係包括：一固定座，該固定座係設有數個徑向螺孔、中心處設有一軸承配合卡槽，並於該固定座上設有數個圓孔，可利用螺絲固定於車輪；一煞車外盤，該煞車外盤內側具有一摩擦盤面，並於中心處設有一軸承配合卡槽，其外盤邊緣連接煞車卡鉗，可接受煞車卡鉗輸入之扭力；一軸承件，該軸承件係配合於固定座與煞車外盤之軸承配合卡槽；複數離心摩擦塊，該離心摩擦塊包括第一端與第二端，該第一端與煞車外盤內側之摩擦盤面接觸；該第二端係配合於固定座之徑向螺孔內；複數彈性元件，該彈性元件係配合於離心摩擦塊之第二端，其彈性元件兩端分別接觸於調整螺絲與離心摩擦塊；複數調整螺絲，該調整螺絲係配合於固定座之徑向螺孔，使彈性元件易於裝配並可調整其預負載量。
10. 如申請專利範圍第9項所述之離心式防鎖死煞車裝置之碟煞構型，其中，所述之徑向螺孔係為完全貫穿固定座。
11. 如申請專利範圍第9項所述之離心式防鎖死煞車裝置之碟煞構型，其中，所述之軸承卡槽設有一檔邊，避免軸承件側面與固定座或煞車外盤產生摩擦作用。
12. 如申請專利範圍第9項所述之離心式防鎖死煞車裝置之碟煞構型，其中，所述之離心摩擦塊第一端為圓弧形，且於圓弧形表面貼有摩擦材料，可與煞車外盤之內側摩擦盤面產生摩擦力作用；其第二端係為兩圓柱體，其圓柱體分別配合於固定座之徑向螺孔。
13. 如申請專利範圍第9項所述之離心式防鎖死煞車裝置之碟煞構型，其中，所述之彈性元件係為壓縮彈簧。
14. 如申請專利範圍第9項所述之離心式防鎖死煞車裝置之碟煞構型，其中，所述之調整螺絲係為內六角無頭螺絲。
15. 如申請專利範圍第14項所述之離心式防鎖死煞車裝置之碟煞構型，其中，所述之調整螺絲尾端設有一圓形凹槽，可配合離心摩擦塊第二端之圓柱體。
16. 一種離心式防鎖死煞車裝置之鼓煞構型，係包括：一固定座，該固定座內側具有一摩擦盤面，另外設有數個徑向螺孔、中心處設有一軸承配合卡槽；複數離心摩擦塊，該離心摩擦塊包括第一端與第二端，該第一端與固定座內側摩擦盤面接觸；該第二端係配合於固定座徑向螺孔內；一軸承件，該軸承件係配合於固定座之軸承配合卡槽與車輪軸；複數彈性元件，該彈性元件係配合於離心摩擦塊之第二端，其彈性元件兩端分別接觸於調整螺絲與離心摩擦塊；複數調整螺絲，該調整螺絲係配合於固定座之徑向螺孔，使彈性元件易於裝配並可調整其預負載量。
17. 如申請專利範圍第16項所述之離心式防鎖死煞車裝置之鼓煞構型，其中，所述之徑向螺孔係為完全貫穿固定座。
18. 如申請專利範圍第16項所述之離心式防鎖死煞車裝置之鼓煞構型，其中，所述之軸承卡槽設有一檔邊，避免軸承件側面與固定座產生摩擦作用。
19. 如申請專利範圍第16項所述之離心式防鎖死煞車裝置之鼓煞構型，其中，所述之離心摩擦塊第一端為圓弧形，並於圓弧形表面貼有摩擦材料，可與固定座之內側摩擦盤面產生摩擦力作用；其第二端係為兩圓柱體，其圓柱體分別配合於固定座之徑向螺孔。
20. 如申請專利範圍第16項所述之離心式防鎖死煞車裝置之鼓煞構型，其中，所述之彈性元件係為壓縮彈簧。
21. 如申請專利範圍第16項所述之離心式防鎖死煞車裝置之鼓煞構型，其中，所述之調整螺絲係為內六角無頭螺絲。
22. 如申請專利範圍第21項所述之離心式防鎖死煞車裝置之鼓煞構型，其中，所述之調整螺絲尾端設有一圓形凹槽，可配合離心摩擦塊第二端之圓柱體。