專(zhuān)利名稱(chēng)：輸入端接合式離合器的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種輸入端接合式離合器，其中通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)離合器的輸入端來(lái)使離合器接合。當(dāng)離合器的輸入端停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，離合器使輸出端和輸入端脫開(kāi)。
一種典型的電動(dòng)卷簧(wrap spring)離合器包括輸入端、輸出端和可將轉(zhuǎn)矩從輸入端傳送到輸出端的卷簧。通常有控制部件與彈簧相連，以便在提供了信號(hào)電壓時(shí)可控制地將彈簧卷繞在輪轂上并使輸入端旋轉(zhuǎn)，從而與輪轂相接合。當(dāng)撤去控制信號(hào)時(shí)，控制部件得到釋放，使彈簧松開(kāi)并脫離輪轂。在一些應(yīng)用中，每次要促動(dòng)或釋放離合器的輸入端時(shí)都需要促動(dòng)或釋放離合器。然而在這種結(jié)構(gòu)中，在每次促動(dòng)或釋放輸入端時(shí)離合器都必須接收控制信號(hào)，該信號(hào)激勵(lì)控制部件以使離合器接合和脫開(kāi)。因此，在一些應(yīng)用中需要一種可在不需要控制信號(hào)的條件下使輸入端和輸出端接合和脫開(kāi)的離合器。
發(fā)明概要本發(fā)明涉及到一種輸入端接合式離合器。這種輸入端接合式離合器具有能夠旋轉(zhuǎn)和保持靜止的可旋轉(zhuǎn)的輸入端。該離合器具有與輸入端相連的卷簧。該卷簧具有平衡狀態(tài)，并可在輸入端旋轉(zhuǎn)時(shí)隨輸入端一起旋轉(zhuǎn)。離合器還具有與彈簧相連的阻尼機(jī)構(gòu)，這樣，當(dāng)輸入端旋轉(zhuǎn)時(shí)，阻尼機(jī)構(gòu)可使彈簧從其平衡狀態(tài)變化到撓曲狀態(tài)—或者松開(kāi)或者卷緊。在一個(gè)實(shí)施例中，離合器具有可旋轉(zhuǎn)的輸出端，其相對(duì)于彈簧定位成使得輸出端可在彈簧處于其撓曲狀態(tài)時(shí)隨輸入端同步地旋轉(zhuǎn)，而在彈簧處于其平衡狀態(tài)時(shí)獨(dú)立于輸入端旋轉(zhuǎn)。
附圖簡(jiǎn)介

圖1是根據(jù)本發(fā)明的輸入端接合式離合器的透視圖。
圖2是圖1所示輸入端接合式離合器的分解視圖。
圖3A是圖1所示輸入端接合式離合器的剖視圖。
圖3B是顯示了圖3A剖面的端視圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的輸入端接合式離合器的另一實(shí)施例的透視圖。
圖5是圖4所示輸入端接合式離合器的分解視圖。
圖6A是圖4所示輸入端接合式離合器的剖視圖。
圖6B是顯示了圖6A剖面的端視圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一輸入端接合式離合器的透視圖。
圖8是圖7所示輸入端接合式離合器的剖視圖。
詳細(xì)介紹圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的輸入端接合式離合器10。輸入端接合式離合器10包括輸入端12、外殼14和輸出端16。在操作中，輸入端接合式離合器10可以使輸入端12和輸出端16交替地接合或脫開(kāi)。例如，輸入端12具有兩種模式它可沿一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，或者不旋轉(zhuǎn)并保持靜止。輸入端12可與電動(dòng)機(jī)相連，可以接通或斷開(kāi)電動(dòng)機(jī)來(lái)為輸入端12交替地提供旋轉(zhuǎn)力和不提供旋轉(zhuǎn)力。輸出端16可與諸如可使門(mén)移動(dòng)的齒輪的裝置相連。當(dāng)與輸入端12相連的電動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)，輸入端接合式離合器10脫開(kāi)，使得輸入端12和輸出端16不再連接在一起。當(dāng)電動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)輸入端12處于靜止?fàn)顟B(tài)。然而當(dāng)電動(dòng)機(jī)接通時(shí)，輸入端12變化到旋轉(zhuǎn)模式。在電動(dòng)機(jī)接通時(shí)，輸入端12被迫使旋轉(zhuǎn)，使得輸入端接合式離合器10接合，也就是使輸入端12和輸出端16相連，使得輸出端16隨輸入端12一起旋轉(zhuǎn)。
圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的輸入端接合式離合器10的分解視圖。輸入端接合式離合器10包括輸入端12、外殼14、定位環(huán)15、輸出端16、輸出軸17、卷簧18、彈簧套筒20、輸出輪轂22和端蓋24。輸出輪轂22和端蓋24壓入配合到輸出軸17上，因而與輸出軸17形成一體。當(dāng)離合器10完全裝配好時(shí)，定位環(huán)15有助于將組件保持在一起。
卷簧18是一種螺旋式盤(pán)繞的彈簧，其具有限定了松弛內(nèi)徑的松弛狀態(tài)。輸入端12包括輸入輪轂13，其具有輪轂外徑。處于其松弛狀態(tài)下的卷簧18的內(nèi)徑小于輸入輪轂13的外徑。因此，當(dāng)將卷簧18置于輸入輪轂13上時(shí)，它們處于過(guò)盈配合。因此，當(dāng)輸入端12旋轉(zhuǎn)時(shí)卷簧18隨輸入端12一起旋轉(zhuǎn)。卷簧18還可包括第一彈簧引腳19A，其可與輸入端12接合，以便進(jìn)一步確保在輸入輪轂12旋轉(zhuǎn)時(shí)卷簧18也可因它們的接合而旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)輸入端接合式離合器10完全裝配好且輸入端12不旋轉(zhuǎn)時(shí)，卷簧18處于平衡狀態(tài)。卷簧18具有第二彈簧引腳19B，其構(gòu)造成可裝配到彈簧套筒20的槽21中。由于輸入端12、卷簧18、第二彈簧引腳19B和彈簧套筒20相互連接，因此彈簧套筒20被構(gòu)造成可在輸入端12旋轉(zhuǎn)時(shí)隨輸入端12一起旋轉(zhuǎn)。然而當(dāng)卷簧18處于其平衡狀態(tài)時(shí)，輸出軸17和輸入端12脫開(kāi)。在其平衡狀態(tài)下，卷簧18的內(nèi)徑大于輸出輪轂22的外徑。因此，當(dāng)卷簧18處于其平衡狀態(tài)下時(shí)，輸出軸17可在卷簧18內(nèi)自由地旋轉(zhuǎn)，不會(huì)與之形成干涉。
卷簧18可從其平衡狀態(tài)中松開(kāi)或卷緊而進(jìn)入到撓曲狀態(tài)。當(dāng)彈簧18卷緊時(shí)，其內(nèi)徑將小于其平衡時(shí)的內(nèi)徑。當(dāng)彈簧18松開(kāi)時(shí)，其內(nèi)徑將大于其平衡時(shí)的內(nèi)徑。輸入端接合式離合器10利用了卷簧18從其平衡狀態(tài)變化到其撓曲狀態(tài)的優(yōu)點(diǎn)來(lái)使輸入端12與輸出端16接合。例如，可將卷簧18卷緊到輸出輪轂22上，使得輸入端12的旋轉(zhuǎn)將引起輸出軸17的旋轉(zhuǎn)。
圖3顯示了完全裝配好的輸入端接合式離合器10的剖視圖。輸入端接合式離合器10包括輸入端12、輸入輪轂13、外殼14、輸出端16、輸出軸17、卷簧18、輸出輪轂22、端蓋24以及粘性流體26。在操作中，響應(yīng)于輸入端12在旋轉(zhuǎn)模式和靜止模式之間的交替變化，輸入端接合式離合器10可用來(lái)使輸入端12和輸出端16交替地接合和脫開(kāi)。
當(dāng)輸入端接合式離合器10完全裝配好時(shí)，粘性流體26容納在外殼14和彈簧套筒20之間的區(qū)域內(nèi)，從而包圍了彈簧套筒20。當(dāng)輸入端12處于旋轉(zhuǎn)模式時(shí)，輸入端12會(huì)使卷簧18和彈簧套筒20因其相互連接而旋轉(zhuǎn)。位于彈簧套筒20和外殼14之間的區(qū)域內(nèi)的粘性流體26對(duì)彈簧套筒20的外徑提供了與其旋轉(zhuǎn)相反的阻力矩。由粘性流體26所提供的作用在彈簧套筒20上的阻力矩會(huì)隨著輸入端12旋轉(zhuǎn)的速度和粘性流體26的粘度而變化。在一些情況下，例如在輸入端12的旋轉(zhuǎn)速度非常低和粘性流體26的粘度很低的情況下，作用在彈簧套筒20的外徑上的阻力矩可能不足以使卷簧18卷緊在輸出輪轂22上。然而，在足夠的旋轉(zhuǎn)速度和粘度下，這種由粘性流體26所引起的作用在彈簧套筒20的外徑上的阻力矩足以導(dǎo)致卷簧18從其平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變到其撓曲狀態(tài)。具體地說(shuō)，作用在彈簧套筒20的外徑上的阻力矩將導(dǎo)致卷簧18卷緊在輸入輪轂13和輸出輪轂22上，從而使離合器10接合。
當(dāng)輸入端12從旋轉(zhuǎn)模式轉(zhuǎn)變到靜止模式并因而停止旋轉(zhuǎn)時(shí)，由粘性流體26所引起的阻力矩會(huì)消散。同時(shí)，卷簧18已經(jīng)在隨輸入端12旋轉(zhuǎn)而卷緊在輸入輪轂13和輸出輪轂22上的撓曲狀態(tài)下儲(chǔ)存了能量。當(dāng)輸入端12停止旋轉(zhuǎn)時(shí)，存儲(chǔ)在卷簧18中的能量會(huì)導(dǎo)致卷簧18松開(kāi)。這種存儲(chǔ)在卷簧18中的能量通過(guò)彈簧套筒20在流體26中的旋轉(zhuǎn)而消散。因此，當(dāng)輸入端12從其旋轉(zhuǎn)模式轉(zhuǎn)變到其靜止模式時(shí)，卷簧18將從其撓曲狀態(tài)轉(zhuǎn)變回到其平衡狀態(tài)。卷簧18和彈簧套筒20的這種少量旋轉(zhuǎn)使得輸出輪轂22從與卷簧18相接合的狀態(tài)中釋放出來(lái)，從而使離合器10脫開(kāi)。
這樣，當(dāng)在高于閾值速度的速度下對(duì)輸入端12施加輸入端轉(zhuǎn)動(dòng)力時(shí)，離合器10將接合，即輸入端12與輸出軸17一起旋轉(zhuǎn)。當(dāng)輸入端12停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輸入端接合式離合器10將脫開(kāi)，即輸出輪轂22和輸出軸17可以獨(dú)立于輸入端12而旋轉(zhuǎn)。在這種脫開(kāi)狀態(tài)下，輸出軸17可在卷簧18內(nèi)自由地旋轉(zhuǎn)。離合器10的脫開(kāi)不依賴(lài)于輸入端12的反向旋轉(zhuǎn)。
輸入端接合式離合器10可用在需要有在施加旋轉(zhuǎn)力于輸入端時(shí)接合而在旋轉(zhuǎn)停止時(shí)脫開(kāi)的離合器的應(yīng)用中。例如，在一些應(yīng)用中，通過(guò)某些類(lèi)型的齒輪機(jī)構(gòu)可將轉(zhuǎn)動(dòng)力施加到輸入端接合式離合器10的輸入端12上。當(dāng)該齒輪機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)時(shí)輸入端12也將旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致卷簧18卷緊在輸入輪轂13和輸出輪轂22上，使得輸出軸17隨輸入端12一起旋轉(zhuǎn)。在一些結(jié)構(gòu)中，當(dāng)提供給輸入端12的這種齒輪類(lèi)型的作用力停止旋轉(zhuǎn)時(shí)，輸入端12被阻止在與其原始驅(qū)動(dòng)方向相反的方向上旋轉(zhuǎn)。這樣，存儲(chǔ)在卷簧18中的能量不能通過(guò)使輸入端12反向旋轉(zhuǎn)并松開(kāi)卷簧18而消散。相反，輸入端接合式離合器10允許通過(guò)旋轉(zhuǎn)彈簧套筒20來(lái)使卷簧18松開(kāi)。當(dāng)通過(guò)使套筒20運(yùn)動(dòng)來(lái)使卷簧18松開(kāi)時(shí)，輸出軸17得到釋放，輸入端接合式離合器10脫開(kāi)。只要存儲(chǔ)在卷簧18中的能量足以克服粘性流體26所提供的作用在彈簧套筒20的外徑上的阻力矩，卷簧18就可松開(kāi)并釋放輸出軸17。
離合器10可用于自動(dòng)地和手動(dòng)地來(lái)移動(dòng)車(chē)門(mén)?？纱賱?dòng)與輸入端12相連的驅(qū)動(dòng)電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)與輸出端16相連的齒輪，輸出端16驅(qū)動(dòng)車(chē)門(mén)自動(dòng)地移動(dòng)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)停機(jī)時(shí)，離合器10脫開(kāi)，從而允許手動(dòng)地移動(dòng)車(chē)門(mén)，無(wú)須操作與輸入端12相連的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
離合器10也可用作放大阻尼器。例如，可將離合器10構(gòu)造成蓋罩阻尼器，其為蓋罩提供了相對(duì)于底座或基底(ground)閉合的恒定速度。這樣，輸入端12和待閉合的蓋罩相連，外殼14和輸出端16則與基底相連。由于蓋罩因作用在其質(zhì)量上的重力而趨向于相對(duì)基底閉合，因此輸入端12將旋轉(zhuǎn)。由于對(duì)于輸入端12的更高旋轉(zhuǎn)速度來(lái)說(shuō)彈簧18將卷緊在輸出端16上，因此離合器10對(duì)蓋罩的閉合速度提供了限制。在粘性流體26中旋轉(zhuǎn)的彈簧套筒20為蓋罩的閉合提供了阻力，從而為蓋罩提供了所需的閉合特征。
圖4-6顯示了根據(jù)本發(fā)明的另一輸入端接合式離合器40。離合器40包括輸入端42、輸入輪轂43、定位環(huán)44、壓緊環(huán)45、輸出端46、輸出軸47、卷簧48、阻力彈簧50、輸出輪轂52、齒輪54、齒輪轂56、阻尼齒輪58和旋轉(zhuǎn)阻尼器59。在操作中，響應(yīng)于輸入端42交替地旋轉(zhuǎn)和保持靜止，輸入端接合式離合器10可用來(lái)使輸入端42和輸出端46交替地接合和脫開(kāi)。
輸入端接合式離合器40可以與輸入端接合式離合器10相同的方式來(lái)使用。例如，輸入端42可與電動(dòng)機(jī)相連，可接通或關(guān)掉電動(dòng)機(jī)以便為輸入端42交替地提供旋轉(zhuǎn)力或不提供旋轉(zhuǎn)力。輸出端46則可與諸如可使門(mén)運(yùn)動(dòng)的齒輪的裝置相連。當(dāng)與輸入端42相連的電動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)，輸入端42處于靜止模式且不旋轉(zhuǎn)。在這種模式下，輸入端接合式離合器40脫開(kāi)，使得輸入端42和輸出端46不再連接在一起。然而當(dāng)電動(dòng)機(jī)接通時(shí)，輸入端42變化到旋轉(zhuǎn)模式。輸入端42被迫使旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致輸入端接合式離合器40接合，也就是使輸入端42和輸出端46相連，使得輸出軸47隨輸入端42一起旋轉(zhuǎn)。
與上述卷簧18和輸入端接合式離合器10類(lèi)似，卷簧48通過(guò)輸入輪轂43與輸入端42相連。卷簧48在處于松弛狀態(tài)時(shí)具有一定的松弛內(nèi)徑。卷簧48在其松弛狀態(tài)下的內(nèi)徑小于輸入輪轂43的直徑。這樣，當(dāng)離合器40完全裝配好時(shí)，卷簧48與輸入端42摩擦式接合，具體地說(shuō)是與輸入輪轂43接合。作為另選或附加，卷簧48可包括第一彈簧引腳49A，其可與輸入端42接合，從而將卷簧48和輸入端42進(jìn)一步相連。這樣，卷簧48隨輸入端42的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。
卷簧48包括第二彈簧引腳49B，其構(gòu)造成在完全裝配好離合器40時(shí)與阻力彈簧50相接合。阻力彈簧50在處于松弛狀態(tài)時(shí)也具有一定的松弛內(nèi)徑。阻力彈簧50在其松弛狀態(tài)下的內(nèi)徑小于齒輪轂56的外徑。這樣，當(dāng)將阻力彈簧50裝配到齒輪轂56上時(shí)，它就與齒輪轂56摩擦式接合。齒輪轂56與齒輪54形成一體。阻力彈簧50包括阻力彈簧引腳51和53。齒輪54包括多個(gè)齒。阻尼齒輪58也包括多個(gè)齒，這些齒構(gòu)造成可與齒輪54的齒嚙合。阻尼齒輪58安裝在旋轉(zhuǎn)阻尼器59上，其為阻尼齒輪58的旋轉(zhuǎn)提供了相對(duì)穩(wěn)定的阻力。當(dāng)離合器40完全裝配好時(shí)，壓緊環(huán)45和定位環(huán)44有助于將組件保持在一起。
在操作中，離合器40使輸入端42與輸出端46交替地接合或脫開(kāi)。當(dāng)離合器40完全裝配好且輸入端42不旋轉(zhuǎn)時(shí)，卷簧48處于平衡狀態(tài)。當(dāng)輸入端42處于旋轉(zhuǎn)模式時(shí)，輸入端42旋轉(zhuǎn)起來(lái)，并且卷簧48也由于它們之間的相互連接而隨輸入端42一起旋轉(zhuǎn)。當(dāng)輸入端42沿方向60(圖4中所示)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，卷簧48也沿相同的方向60旋轉(zhuǎn)。當(dāng)輸入端42沿方向60旋轉(zhuǎn)時(shí)，第二彈簧引腳49B與阻力彈簧50的阻力彈簧引腳53接合。這將使阻力彈簧50沿著與輸入端42和卷簧48相同的方向旋轉(zhuǎn)。齒輪54因阻力彈簧50和齒輪轂56之間的過(guò)盈配合而趨向于沿著與輸入端42相同的方向60旋轉(zhuǎn)。由于齒輪54上的齒和阻尼齒輪58上的齒互連，因此阻尼齒輪58趨向于沿著與方向60相反的逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。阻尼齒輪58與旋轉(zhuǎn)阻尼器59相連，旋轉(zhuǎn)阻尼器59構(gòu)造成可提供阻力矩，使得阻尼齒輪58為齒輪54的旋轉(zhuǎn)提供了阻力。對(duì)于輸入端42的非常低的轉(zhuǎn)速以及由阻尼齒輪58和旋轉(zhuǎn)阻尼器59所提供的足夠低的阻力矩來(lái)說(shuō)，卷簧48的第二彈簧引腳49B可通過(guò)阻力彈簧引腳53而使阻力彈簧50旋轉(zhuǎn)，其足以防止卷簧48卷緊在輸出輪轂52上。然而，在輸入端42具有很大的轉(zhuǎn)速以及阻尼齒輪58和旋轉(zhuǎn)阻尼器59構(gòu)造成可提供很大的阻力矩的情況下，卷簧48的第二彈簧引腳49B將無(wú)法使阻力彈簧50和齒輪54以足夠高的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，因而無(wú)法防止卷簧48卷緊在輸入輪轂43和輸出輪轂52上。這樣，卷簧48將從其平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變到其撓曲狀態(tài)。當(dāng)卷簧48卷緊在輸入輪轂43和輸出輪轂52上時(shí)，離合器40接合，輸出軸47將隨輸入端42的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。當(dāng)輸入端42從其旋轉(zhuǎn)模式轉(zhuǎn)變到其靜止模式時(shí)，因卷緊在輸出輪轂52上而存儲(chǔ)在卷簧48中的能量趨向于消散。所存儲(chǔ)的能量將通過(guò)卷簧48從其撓曲狀態(tài)松開(kāi)回到其平衡狀態(tài)而消散。在許多情況下，由于輸入端42被阻止了沿與原始旋轉(zhuǎn)方向60相反的方向旋轉(zhuǎn)，所以當(dāng)卷簧48松開(kāi)時(shí)，第二彈簧引腳49B將逆著阻力彈簧引腳53而旋轉(zhuǎn)，并因此使阻力彈簧50、齒輪54和齒輪轂56沿方向60旋轉(zhuǎn)，該方向是與輸入端42初始旋轉(zhuǎn)相同的方向。然后由于齒輪54上的齒和阻尼齒輪58上的齒互連，阻尼齒輪58將沿與方向60相反的方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)卷簧48從其撓曲狀態(tài)中松開(kāi)到其平衡狀態(tài)時(shí)，離合器40脫開(kāi)。也就是說(shuō)，當(dāng)卷簧48處于其平衡狀態(tài)時(shí)，輸出軸47可在卷簧48內(nèi)且不依賴(lài)于輸入端42自由地旋轉(zhuǎn)。
輸入端接合式離合器40具有離合器10中不具備的額外特征。阻力彈簧50夾在輸入端接合式離合器40的卷簧48和齒輪54之間，這就允許在離合器40中的卷簧48和齒輪54之間產(chǎn)生滑動(dòng)，這種滑動(dòng)也會(huì)發(fā)生于離合器10的卷簧18和彈簧套筒20之間。這樣，對(duì)于離合器10來(lái)說(shuō)，輸入端12旋轉(zhuǎn)的速度被控制在彈簧套筒20在粘性流體26內(nèi)旋轉(zhuǎn)的速度之上。然而對(duì)于離合器40來(lái)說(shuō)，卷簧48和齒輪54之間的滑動(dòng)使得齒輪54旋轉(zhuǎn)的速度是輸入端42旋轉(zhuǎn)的速度以及阻力彈簧50和齒輪轂56之間的過(guò)盈配合的函數(shù)。對(duì)于輸入端42的非常低的轉(zhuǎn)速來(lái)說(shuō)，齒輪54將在阻力彈簧50和齒輪轂56之間不存在滑動(dòng)時(shí)而隨輸入端42一起旋轉(zhuǎn)。然而，一旦為輸入端42提供了足夠的旋轉(zhuǎn)速度，阻力彈簧50就將開(kāi)始相對(duì)于齒輪轂56滑動(dòng)。一旦阻力彈簧50相對(duì)于齒輪轂56滑動(dòng)，即使輸入端42的旋轉(zhuǎn)持續(xù)地增加，齒輪54的旋轉(zhuǎn)速度也將保持恒定。
雖然對(duì)于本發(fā)明來(lái)說(shuō)不是必須的，但是阻力彈簧50在離合器40內(nèi)的這種滑動(dòng)在一些應(yīng)用中是有利的。例如，旋轉(zhuǎn)阻尼器59可能只能夠在旋轉(zhuǎn)齒輪58的包括一些可接受的最大轉(zhuǎn)速在內(nèi)的一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)正確地起作用。在一些情況下，輸入端42可以在比旋轉(zhuǎn)齒輪58可承受的高得多的旋轉(zhuǎn)速度下旋轉(zhuǎn)。在無(wú)法通過(guò)調(diào)整齒輪齒數(shù)比來(lái)調(diào)節(jié)速度差的情況下，阻力彈簧50在離合器40中的這種滑動(dòng)可以提供良好的解決方法。
卷簧48在其卷緊在輸出輪轂46上之前必須旋轉(zhuǎn)的量定義為卷緊角。該卷緊角越大，就有越多的能量將存儲(chǔ)在彈簧48中。在彈簧48處于撓曲狀態(tài)時(shí)存儲(chǔ)在彈簧48中的能量足以克服來(lái)自阻尼齒輪58和旋轉(zhuǎn)阻尼器59的阻力矩，使得彈簧48從其撓曲狀態(tài)到其平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變將使齒輪54和阻尼齒輪58旋轉(zhuǎn)，從而使離合器40脫開(kāi)。對(duì)于阻尼齒輪58和旋轉(zhuǎn)阻尼器59來(lái)說(shuō)，許多種旋轉(zhuǎn)阻尼器都是可以接受。本發(fā)明可接受的現(xiàn)成旋轉(zhuǎn)阻尼器的例子為來(lái)自Ace ControlsInternational公司的型號(hào)為FRT-C2、FRN-C2、FRT-D2和FRN-D2的產(chǎn)品。這些類(lèi)型的阻尼器包含有粘性流體，其可使阻尼器具有與速度相關(guān)的旋轉(zhuǎn)阻力。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，能夠提供旋轉(zhuǎn)阻力的許多種構(gòu)造均可在本發(fā)明中用作阻尼器。
也可根據(jù)本發(fā)明來(lái)修改輸入端接合式離合器40，使其可用作在輸入端42處于其靜止模式時(shí)接合而在輸入端42轉(zhuǎn)變到其旋轉(zhuǎn)模式時(shí)則脫開(kāi)的輸入端接合式離合器。與上述離合器40相反的這種結(jié)果可通過(guò)使卷簧48在其平衡狀態(tài)時(shí)卷緊在輸入輪轂43和輸出輪轂52上，并且使齒輪54和旋轉(zhuǎn)阻尼器58相對(duì)于輸入端43運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)輸入端43從其靜止模式轉(zhuǎn)變到其旋轉(zhuǎn)模式時(shí)，卷簧48從輸出輪轂52上松開(kāi)并進(jìn)入其撓曲狀態(tài)。在這種撓曲狀態(tài)下，輸出輪轂52可在卷簧48內(nèi)自由地旋轉(zhuǎn)，該修改過(guò)的離合器40脫開(kāi)。當(dāng)輸入端43從其旋轉(zhuǎn)模式轉(zhuǎn)變到其靜止模式時(shí)，卷簧48卷緊在輸出輪轂52上而回到其平衡狀態(tài)。在這種平衡狀態(tài)下，輸出輪轂52與卷簧48相連，該修改過(guò)的離合器40接合。
這種修改過(guò)的輸入端接合式離合器40可用在許多應(yīng)用中。例如，其可與用于帶輪車(chē)輛的制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)使用。輸入端42可與隨車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)和保持靜止而交替地旋轉(zhuǎn)和保持靜止的輪子相連。而輸出軸47可固定在車(chē)輛或基底上，使其不可旋轉(zhuǎn)。當(dāng)與輸入端42相連的輪子不旋轉(zhuǎn)時(shí)，輸入端42處于靜止模式且不旋轉(zhuǎn)。在這種模式下，該修改過(guò)的輸入端接合式離合器40接合，使得輸入端42和輸出端46連接在一起。由于輸出軸47被固定住且不能旋轉(zhuǎn)，因此當(dāng)輸入端42處于這種靜止模式時(shí)，該修改過(guò)的離合器40可用作制動(dòng)器。然而當(dāng)輪子旋轉(zhuǎn)時(shí)，輸入端42轉(zhuǎn)變到旋轉(zhuǎn)模式。輸入端42被迫隨輪子一起旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致該修改過(guò)的輸入端接合式離合器40脫開(kāi)，也就是輸入端42和輸出軸47不再相連，因而輸出軸47不再連接在輸入端42上。在輸入端42處于旋轉(zhuǎn)模式中時(shí)，輸入端42從輸出軸47中的這種釋放會(huì)導(dǎo)致在輸入端42處于靜止模式時(shí)存在的制動(dòng)效果得到釋放。
這種修改過(guò)的輸入端接合式離合器40也可用在超載情況下。例如，傳統(tǒng)的電彈簧式離合器可在正常操作情況下使用，而修改過(guò)的離合器40可在處于超載情況下連接而形成接合，使得該修改過(guò)的離合器40的輸入端42的旋轉(zhuǎn)與輸出端46脫離，并在這種超載情況下使修改過(guò)的離合器42從基底上釋放出來(lái)。
圖7和8顯示了根據(jù)本發(fā)明的另一雙向輸入端接合式離合器200。離合器200包括輸入端242、輸入輪轂243、定位環(huán)244、壓緊環(huán)245、輸出端246、卷簧248、阻力彈簧250、外齒輪254、內(nèi)齒輪255、小齒輪257、阻尼齒輪258、旋轉(zhuǎn)阻尼器259、輸入端殼體260和外殼261。輸出端246包括輸出軸247、內(nèi)輪轂252和外輪轂253，所有這些部件都是整體的，因而可以一起旋轉(zhuǎn)。
輸入端接合式離合器200與輸入端接合式離合器40類(lèi)似地操作，例外之處在于輸入端接合式離合器200可通過(guò)雙向方式來(lái)操作。具體地說(shuō)，輸入端242可與驅(qū)動(dòng)力相連，該驅(qū)動(dòng)力交替地使輸入端242沿順時(shí)針和逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。輸出端246可連接到諸如可打開(kāi)和關(guān)閉門(mén)的齒輪的裝置上。當(dāng)切斷與輸入端242相連的驅(qū)動(dòng)力時(shí)，輸入端242處于靜止模式且不旋轉(zhuǎn)。在這種模式下，輸入端接合式離合器200脫開(kāi)，使得輸入端242和輸出端246不再連接在一起。然而在提供驅(qū)動(dòng)力時(shí)，輸入端242轉(zhuǎn)變到旋轉(zhuǎn)模式。當(dāng)輸入端242被迫使沿順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，輸入端接合式離合器240將接合，也就是使輸入端242和輸出端246相連，使得輸出軸247隨輸入端242一起旋轉(zhuǎn)。
卷簧248與輸入端242相連，因此輸入端242的旋轉(zhuǎn)還可使卷簧248旋轉(zhuǎn)。輸入端242具有切入到輸入輪轂243中的圓形槽，這樣可將卷簧248壓入配合到輸入輪轂243上的槽中。將卷簧248壓入配合到輸入端242中可保證卷簧248隨輸入端242一起持續(xù)地旋轉(zhuǎn)，而與輸入端242的旋轉(zhuǎn)方向無(wú)關(guān)。卷簧248可以各種方式與輸入端242相連，在題為“將離合器彈簧固定在彈簧離合器的轉(zhuǎn)矩輸入輪轂上的簡(jiǎn)化方法及相應(yīng)裝置”的美國(guó)專(zhuān)利No.4638899(Kossett)中介紹了其中的一種方法，該專(zhuān)利通過(guò)引用結(jié)合于本文中。
與針對(duì)輸入端接合式離合器40所介紹的類(lèi)似，輸入端接合式離合器200的卷簧248包括構(gòu)造成與阻力彈簧250相接合的彈簧引腳(圖8中未示出)。阻力彈簧250在其松弛狀態(tài)下的內(nèi)徑小于內(nèi)齒輪255的外徑。這樣，當(dāng)完全裝配好離合器200時(shí)，阻力彈簧250與內(nèi)齒輪255摩擦式接合。內(nèi)齒輪255構(gòu)造成可在內(nèi)齒輪255旋轉(zhuǎn)時(shí)與小齒輪257接合。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，內(nèi)齒輪255和小齒輪257都具有可在旋轉(zhuǎn)時(shí)嚙合的齒。小齒輪257構(gòu)造成與外齒輪254嚙合。外齒輪254類(lèi)似地具有構(gòu)造成可與小齒輪257上的齒嚙合的齒。最后，阻尼齒輪258也具有構(gòu)造成可與外齒輪254嚙合的齒。當(dāng)完全裝配好離合器200時(shí)，定位環(huán)244和壓緊環(huán)245有助于將組件保持在一起。殼體260包圍并保護(hù)了一部分離合器200，并與外輪轂253相連以使其可隨輸出端246旋轉(zhuǎn)。外殼261包圍并保護(hù)了外齒輪254和旋轉(zhuǎn)阻尼器259。
在操作中，離合器200交替地使輸入端242和輸出端246接合和脫開(kāi)。當(dāng)輸入端242沿順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，其處于旋轉(zhuǎn)模式。在這種旋轉(zhuǎn)模式下，由于卷簧248和輸入端242互連，卷簧248也將隨輸入端242而旋轉(zhuǎn)。由于阻力彈簧250和卷簧248的相應(yīng)彈簧引腳(圖8中未示出)相接合，因此卷簧248的旋轉(zhuǎn)也將使阻力彈簧250旋轉(zhuǎn)。在圖8中未示出彈簧引腳的這種接合，但其基本上與圖4中由彈簧引腳49B，51和53所顯示的以及結(jié)合上述離合器40所述的相同。這樣，旋轉(zhuǎn)卷簧248會(huì)使阻力彈簧250旋轉(zhuǎn)，這又使內(nèi)齒輪255旋轉(zhuǎn)，內(nèi)齒輪255使小齒輪257旋轉(zhuǎn)，這又使外齒輪254旋轉(zhuǎn)，外齒輪254又使阻尼齒輪258旋轉(zhuǎn)，所有這些均因這些齒輪上的相應(yīng)齒的互連所致。阻尼齒輪258與旋轉(zhuǎn)阻尼器259相連，該阻尼器構(gòu)造成可提供相對(duì)穩(wěn)定的阻力矩，使得阻尼齒輪258提供了相對(duì)穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)阻力。當(dāng)輸入端242沿順時(shí)針?lè)较蛞宰銐虻霓D(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)阻尼器259通過(guò)阻尼齒輪258、外齒輪254、小齒輪257、內(nèi)齒輪255和阻力彈簧250而導(dǎo)致卷簧248卷緊到內(nèi)輪轂252上。當(dāng)卷簧248卷緊到內(nèi)輪轂252上時(shí)，離合器200接合，也就是輸出端256和輸出軸247將隨輸入端242一起旋轉(zhuǎn)。類(lèi)似的，當(dāng)輸入端242沿逆時(shí)針?lè)较蛞宰銐虻霓D(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)阻尼器259提供了足夠的阻力矩，并通過(guò)阻尼齒輪258、外齒輪254、小齒輪257、內(nèi)齒輪255和阻力彈簧250而導(dǎo)致卷簧248松開(kāi)到外輪轂253上。這樣，輸入端242的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)使離合器200接合，也就是輸出端246和輸出軸247將隨輸入端242一起旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)輸入端242從其旋轉(zhuǎn)模式(順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn))轉(zhuǎn)變到其靜止模式時(shí)，通過(guò)卷緊在內(nèi)輪轂252上或通過(guò)松開(kāi)到外輪轂253上產(chǎn)生撓曲而存儲(chǔ)在卷簧248中的能量將消散。這種儲(chǔ)存能量將通過(guò)卷簧248從其撓曲狀態(tài)松開(kāi)或卷緊至其平衡狀態(tài)而消散。在許多情況下，由于輸入端242被阻止了沿與初始旋轉(zhuǎn)方向相反的方向旋轉(zhuǎn)，因此當(dāng)卷簧248松開(kāi)或卷緊時(shí)，卷簧248的彈簧引腳將與阻力彈簧250上的彈簧引腳相接合，從而使阻力彈簧250、內(nèi)齒輪255、小齒輪257、外齒輪254和阻尼齒輪258旋轉(zhuǎn)。這種旋轉(zhuǎn)可使卷簧248回到其平衡狀態(tài)，從而使離合器200脫開(kāi)，也就是輸出端246獨(dú)立于輸入端242而旋轉(zhuǎn)。
雖然在上文中已經(jīng)參照優(yōu)選實(shí)施例來(lái)介紹了本發(fā)明，然而本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以在形式和細(xì)節(jié)上對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改。
權(quán)利要求
1.一種離合器，包括可旋轉(zhuǎn)的輸入端；具有平衡狀態(tài)和撓曲狀態(tài)的彈簧，所述彈簧與所述輸入端相連，使得所述彈簧可在所述輸入端旋轉(zhuǎn)時(shí)隨所述輸入端一起旋轉(zhuǎn)；與所述彈簧相連的阻尼機(jī)構(gòu)，所述阻尼機(jī)構(gòu)可在所述輸入端從靜止轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)時(shí)使所述彈簧從其平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變到其撓曲狀態(tài)，而且所述阻尼機(jī)構(gòu)在所述輸入端從旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變成靜止時(shí)允許所述彈簧從其撓曲狀態(tài)轉(zhuǎn)變到其平衡狀態(tài)；和相對(duì)于所述彈簧而定位的可旋轉(zhuǎn)的輸出端，當(dāng)所述彈簧處于其撓曲狀態(tài)時(shí)，所述輸出端可隨所述輸入端同步地旋轉(zhuǎn)，當(dāng)所述彈簧處于其平衡狀態(tài)時(shí)，所述輸出端可獨(dú)立于所述輸入端而旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離合器，其特征在于，所述可旋轉(zhuǎn)的輸出端包括位于所述彈簧內(nèi)的輸出輪轂，這樣，當(dāng)所述輸入端從靜止變化到旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述彈簧可卷緊在所述輸出輪轂上，從而使所述離合器接合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的離合器，其特征在于，所述彈簧內(nèi)的所述輸出輪轂構(gòu)造成當(dāng)所述輸入端從旋轉(zhuǎn)變化到靜止時(shí)，所述彈簧可從所述輸出輪轂上松開(kāi)，從而使所述離合器脫開(kāi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的離合器，其特征在于，所述彈簧通過(guò)旋轉(zhuǎn)所述阻尼機(jī)構(gòu)但不旋轉(zhuǎn)所述輸入端來(lái)從所述輸出輪轂上松開(kāi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的離合器，其特征在于，所述阻尼機(jī)構(gòu)包括彈簧套筒，其與所述彈簧相連并被粘性流體包圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的離合器，其特征在于，所述阻尼機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)阻尼器，其通過(guò)至少一個(gè)齒輪與所述彈簧相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的離合器，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)阻尼器提供了旋轉(zhuǎn)阻力。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離合器，其特征在于，所述可旋轉(zhuǎn)的輸出端包括包圍了所述彈簧的輸出輪轂，這樣，當(dāng)所述輸入端從靜止變化到旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述彈簧松開(kāi)到所述輸出輪轂上，從而使所述離合器接合。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的離合器，其特征在于，包圍了所述彈簧的所述輸出輪轂構(gòu)造成當(dāng)所述輸入端從旋轉(zhuǎn)變化到靜止時(shí)，所述彈簧卷緊并脫離所述輸出輪轂，從而使所述離合器脫開(kāi)。
10.一種離合器，包括具有第一模式和第二模式的可旋轉(zhuǎn)的輸入端；具有第一狀態(tài)和第二狀態(tài)的彈簧，所述彈簧與所述輸入端相連，使得每次所述輸入端改變模式時(shí)，所述彈簧可改變狀態(tài)；與所述彈簧相連的阻尼裝置，其允許在不旋轉(zhuǎn)所述輸入端的情況下使所述彈簧改變狀態(tài)；和相對(duì)于所述彈簧而定位的可旋轉(zhuǎn)的輸出端，當(dāng)所述彈簧處于所述第一狀態(tài)時(shí)，所述輸出端可隨所述輸入端同步地旋轉(zhuǎn)，當(dāng)所述彈簧處于所述第二狀態(tài)時(shí)，所述輸出端可獨(dú)立于所述輸入端而旋轉(zhuǎn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的離合器，其特征在于，所述輸入端在所述第一模式中是靜止的，而在所述第二模式中沿順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的離合器，其特征在于，所述可旋轉(zhuǎn)的輸出端包括位于所述彈簧內(nèi)的輸出輪轂，這樣，當(dāng)所述輸入端從靜止變化到旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述彈簧可卷緊到所述輸出輪轂上，從而使所述離合器接合。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的離合器，其特征在于，所述彈簧內(nèi)的所述輸出輪轂構(gòu)造成當(dāng)所述輸入端從旋轉(zhuǎn)變化到靜止時(shí)，所述彈簧可從所述輸出輪轂上松開(kāi)，從而使所述離合器脫開(kāi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的離合器，其特征在于，所述彈簧通過(guò)旋轉(zhuǎn)所述阻尼裝置但不旋轉(zhuǎn)所述輸入端來(lái)從所述輸出輪轂上松開(kāi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的離合器，其特征在于，所述阻尼裝置包括被粘性流體包圍的彈簧套筒，所述彈簧套筒與所述彈簧相連。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的離合器，其特征在于，所述輸入端在所述第一模式下是靜止的，而在所述第二模式下是旋轉(zhuǎn)的，所述可旋轉(zhuǎn)的輸出端包括位于所述彈簧內(nèi)的輸出輪轂，這樣，當(dāng)所述輸入端從靜止變化到旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述彈簧可從所述輸出輪轂上松開(kāi)，從而使所述離合器脫開(kāi)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的離合器，其特征在于，所述彈簧內(nèi)的所述輸出輪轂構(gòu)造成當(dāng)所述輸入端從旋轉(zhuǎn)變化到靜止時(shí)，所述彈簧可卷緊到所述輸出輪轂上，從而使所述離合器接合。
18.一種離合器，包括具有第一模式和第二模式的可旋轉(zhuǎn)的輸入端；具有平衡狀態(tài)和撓曲狀態(tài)的彈簧，所述彈簧與所述輸入端相連，使得每次所述輸入端改變模式時(shí)，所述彈簧可改變狀態(tài)；與所述彈簧相連的旋轉(zhuǎn)阻尼器，所述阻尼器允許在不旋轉(zhuǎn)所述輸入端的情況下使所述彈簧改變狀態(tài)；和相對(duì)于所述彈簧而定位的可旋轉(zhuǎn)的輸出端，當(dāng)所述彈簧處于所述第一狀態(tài)時(shí)，所述輸出端可隨所述輸入端同步地旋轉(zhuǎn)，當(dāng)所述彈簧處于所述第二狀態(tài)時(shí)，所述輸出端可獨(dú)立于所述輸入端而旋轉(zhuǎn)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的離合器，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)阻尼器通過(guò)至少一個(gè)齒輪而與所述彈簧相連。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的離合器，其特征在于，阻力彈簧在所述旋轉(zhuǎn)阻尼器和所述彈簧之間提供了滑動(dòng)。
全文摘要
一種離合器(10)，其具有可旋轉(zhuǎn)的輸入端(12)、可旋轉(zhuǎn)的輸出端(16)、彈簧(18)和阻尼機(jī)構(gòu)(20，26)。可旋轉(zhuǎn)的輸入端(12)能夠旋轉(zhuǎn)和保持靜止。彈簧(18)與輸入端(12)相連，使得每次輸入端(12)改變模式時(shí)，彈簧(18)都可改變狀態(tài)。阻尼機(jī)構(gòu)(20，26)允許在不旋轉(zhuǎn)輸入端(12)的情況下使彈簧(18)改變狀態(tài)。可旋轉(zhuǎn)的輸出端(16)相對(duì)于彈簧(18)而定位，這樣當(dāng)彈簧(18)處于第一狀態(tài)時(shí)，輸出端(16)可隨輸入端(12)同步地旋轉(zhuǎn)，而在彈簧(18)處于第二狀態(tài)時(shí)，輸出端可獨(dú)立于輸入端(12)而旋轉(zhuǎn)。
文檔編號(hào)F16D41/00GK1612981SQ02821328
公開(kāi)日2005年5月4日 申請(qǐng)日期2002年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月31日
發(fā)明者J·E·阿諾, T·佩龍 申請(qǐng)人:里爾精密制造公司