TWI482915B - 雙轉子力傳輸總成 - Google Patents

Description

雙轉子力傳輸總成

本發明係關於力傳輸總成，且更特定而言，係關於經由轉子傳輸力以當用作一制動器時限制一軸件之旋轉或當用作一離合器時傳輸旋轉之一環形力傳輸總成。

如本發明中使用之術語「總成」及「力傳輸總成」指代可用作一制動器或一離合器之一總成(諸如一分裂動力頭盤式制動器)。儘管本文中所闡述之總成尤其適合於用作一制動器總成且將在制動上下文中詳細論述，但熟習此項技術者將理解，該總成同樣能夠用作一離合器。為簡明起見，將主要使用術語「總成」，但術語「總成」、「力傳輸總成」、「制動器總成」、「分裂動力頭盤式制動器」及「離合器總成」在下文說明中全部可互換。

已知總成已與一軸件連接以控制動力傳輸。此等已知總成已用於諸如拖索挖機、動力鏟、運送機、剪切機、動力壓機及其他機器等各種應用中。當機器具有不同操作特性時，總成之力傳輸能力應經調整以對應於其中將使用該總成之機器之操作特性。某些機器需要相對大力之傳輸以旋轉一軸件或使一軸件保持抵抗旋轉。

為適應此等大力，總成可將摩擦力施加至兩個轉子而非一個。此雙轉子結構允許在一較小封裝中提供相同量之扭矩。然而，一個彈簧組難以在兩個轉子上施加均一壓力。

期望在無人工干預之情況下克服不均勻摩擦墊磨損且維持兩個轉子上之均一壓力之一多轉子總成。

根據本發明教示之一項態樣之一種用於將力傳輸至一軸件之總成包含：一安裝凸緣，其具有一中心開口以接納該軸件；以及第一及第二轉子，其安裝於該軸件上且可與該軸件一起旋轉。該等第一及第二轉子各自具有至少一個平面表面。該總成亦包含：第一前反應板及第一後反應板，其安置於該第一轉子之相對側上；以及第二前反應板及第二後反應板，其安置於該第二轉子之相對側上。該等反應板各自具有可與該等轉子嚙合之至少一個摩擦表面。該總成亦包含：一活塞；及一汽缸，其耦合至該活塞以形成一流體壓力室。當經加壓流體進入該流體壓力室時該活塞沿一第一方向移動且當經加壓流體退出該流體壓力室時該活塞沿一第二方向移動。該總成進一步包含以操作方式耦合至該活塞之一彈簧殼體。

該彈簧殼體本身具有：一彈簧板；複數個第一彈簧組，其支撐於該彈簧板中且以操作方式耦合至該第一前反應板及該第一後反應板；及複數個第二彈簧組，其支撐於該彈簧板中且以操作方式耦合至該第二前反應板及該第二後反應板。

2-2'‧‧‧線

6-6'‧‧‧線

10‧‧‧總成

12‧‧‧安裝凸緣

14a‧‧‧第一轉子/轉子

14b‧‧‧第二轉子/轉子

16a‧‧‧第一前反應板/前反應板/反應板

16b‧‧‧第二前反應板/前反應板/反應板

18a‧‧‧第一後反應板/後反應板/反應板

18b‧‧‧第二後反應板/後反應板/反應板

20‧‧‧摩擦表面/摩擦墊/摩擦板

22‧‧‧中心轂/轂

24‧‧‧膛孔/筆直膛孔/錐形膛孔

26‧‧‧平面表面

28‧‧‧動力頭總成

30a‧‧‧壓力板/前壓力板

30b‧‧‧壓力板/後壓力板

32‧‧‧活塞

34‧‧‧止動器板

36‧‧‧彈簧殼體

37‧‧‧夾緊管

38‧‧‧汽缸

39‧‧‧間隔管

40‧‧‧導引管

41‧‧‧流體室

42a‧‧‧第一彈簧組/類型/特定彈簧組/彈簧組/單獨、獨立起作用之彈簧組

42b‧‧‧第二彈簧組/類型/特定彈簧組/彈簧組/單獨、獨立起作用之彈簧組

43‧‧‧小導引管

44‧‧‧彈簧

46‧‧‧彈簧保持器

48‧‧‧彈簧膛孔

50‧‧‧力傳輸夾緊管

51‧‧‧孔/感測器

A‧‧‧箭頭

B‧‧‧箭頭

圖1係根據系統之一項態樣之一總成之一透視圖；圖2係沿圖1中之線2-2'截取之總成之一剖面圖；圖3係圖2中所展示之剖面圖之一平面圖；圖4係圖1之總成之一示意圖；圖5係總成之一項態樣中所使用之一彈簧殼體之一透視圖；圖6係沿圖5中之線6-6'截取之彈簧殼體之一剖面圖；圖7係圖5之彈簧殼體之一分解圖；且 圖8係圖1之總成之一局部剖視圖。

圖1至圖4及圖8展示可在一第一嚙合位置(或制動模式)與一第二脫離位置(或非制動模式)之間操作之一總成10。當總成10在嚙合位置中時(亦即，當在總成10內釋放流體壓力時)，總成10施加摩擦力以使一經驅動軸件保持抵抗旋轉。當制動器總成10在脫離位置中時(亦即，當在總成10內施加流體壓力時)，總成10允許軸件自由旋轉。

總成10包含一安裝凸緣12，安裝凸緣12允許將總成10連接至諸如一馬達或一機器之框架之一客戶介面(未展示)。總成10亦包含第一轉子14a及第二轉子14b，第一轉子14a及第二轉子14b經設計以固定至一經驅動軸件(未展示)以使得其可與經驅動軸件一起旋轉。第一轉子14a安置於第一前反應板16a與第一後反應板18a之間且第二轉子14b安置於第二前反應板16b與第二後反應板18b之間。前反應板16a、16b及後反應板18a、18b各自具有面向其各別轉子14a、14b之摩擦表面20(例如，摩擦墊)以用於將一夾緊負載施加於轉子14a、14b上。

轉子14a、14b可具有一大體上圓柱盤形且可各自具有帶有一膛孔24之一中心轂22以將轉子14a、14b固持於軸件上。轂22本身可形成為其對應轉子14a、14b之一組成部分或可形成為一單獨件且藉助緊固件附接至轉子14a、14b。在總成10之一項態樣中，如圖中所展示，轂22可具有欲接納於一對應筆直軸件上之一筆直膛孔24，或轂22可具有用以配合於一錐形軸件上之一錐形膛孔24。轉子14a、14b可在軸件之端上藉助一帶螺紋緊固件(未展示)固持在適當位置。另一選擇係，轉子14a、14b可在一筆直或錐形軸件上經由一無鑰匙鎖定襯套藉由轂22固持在適當位置。每一轉子14a、14b在每一側上具有一平面表面26以充當用於與反應板16a、16b、18a、18b之摩擦表面20進行摩擦嚙合之一工作表面區域。

摩擦表面20本身可包含呈任何期望組態之任何適當摩擦材料。舉例而言，摩擦表面20可形成為一單個環形表面或形成為複數個摩擦墊。若期望，則表面或墊可係可替換的。熟習此項技術者將理解，在不背離本發明之範疇之情況下，摩擦表面20可具有任何組成或組態。

總成10亦可包含耦合至活塞32之一汽缸38以使得活塞32可相對於汽缸38滑動。活塞32安置於汽缸38內以形成可接納一經加壓流體(例如，經加壓空氣或液壓流體)之一流體室41。在經加壓條件下，活塞32沿圖2及圖3中之箭頭A所展示之方向移動。活塞32及汽缸38可在一小導引管43上方浮動。小導引管43連接至彈簧殼體36。

安裝凸緣12及一動力頭總成28(下文更詳細地闡述)可與夾緊管37耦合在一起且與導引管40對準。汽缸38及止動器板34可與間隔管39耦合在一起(如圖8中所展示)且與導引管40對準。此連接允許止動器板34及汽缸38作為一單個滑動部分一起移動。

導引管40本身可經由任何已知手段(諸如經由在其對應組件之間的耦合力)安置於安裝凸緣12、止動器板34、彈簧殼體36、止動器板34與汽缸38之間。舉例而言，如可在圖3中看到，導引管40可夾緊於安裝凸緣12與動力頭總成28之間。注意，總成10可被認為具有如共同讓與之美國公開申請案2010/0018831中所闡述之一「浮動」結構，該申請案之揭示內容以引用方式併入本文中。更特定而言，隨著活塞32及汽缸38軸向移動，在嚙合及脫離操作期間反應板16a、18a、16b、18b可軸向浮動及移動。導引管40導引反應板16a、18a、16b、18b之移動。在該等教示之一項態樣中，前反應板16a、16b對止動器板34之移動作出反應且後反應板18a、18b對活塞32之移動作出反應。

圖5至圖7更詳細地展示動力頭總成28。動力頭總成28包含支撐複數個第一彈簧組42a及複數個第二彈簧組42b之彈簧殼體36。儘管所圖解說明之實例展示八個彈簧組(每一類型42a、42b具有四個)，但可 在彈簧殼體36中包含任何數目個彈簧組。第一彈簧組42a與第一轉子14a相關聯且第二彈簧組42b與第二轉子14b相關聯。每一彈簧組42a、42b包含安置於兩個彈簧保持器46之間的複數個彈簧44。彈簧44及彈簧保持器46在彈簧殼體36中之彈簧膛孔48內沿軸向方向自由移動。如圖3中所展示，壓力板30a、30b安置於動力頭總成28之相對側上且可經由一螺栓連接或任何其他適當連接手段連接至彈簧保持器46。壓力板30a、30b可形成為楔形段，其中每一段對應於動力頭總成28之一彈簧殼體36中之一彈簧組。前壓力板30a可接觸活塞32，而後壓力板30b可接觸止動器板34。

第一彈簧組42a及第二彈簧組42b可以一交替方式安置於彈簧殼體36中以使得第一彈簧組42a及第二彈簧組42b在反應板16a、18a、16b、18b及因此轉子14a、14b上均勻地分佈力。如圖7中所展示，每一前壓力板30a及後壓力板30b與一特定彈簧組42a、42b相關聯以使得壓力板30a、30b可獨立於彼此移動。在總成10之一項態樣中，每一壓力板30a、30b可具有一或多個孔51以容納將壓力板30a、30b連接至其對應彈簧保持器46之一緊固件(例如，一螺栓)。另一選擇係，壓力板30a、30b及彈簧保持器46可透過任何適當製程(諸如澆鑄)形成在一起作為一整合件。

由於第一彈簧組42a及第二彈簧組42b獨立於彼此移動，因此其可藉由擴展至不同程度來補償摩擦表面20之不均勻磨損。舉例而言，若第一轉子14a之反應板16a、18a中之摩擦表面20比第二轉子14b之反應板16b、18b中之摩擦表面20磨損得更嚴重，則第一彈簧組42a將比第二彈簧組42b擴展得更多以補償較大磨損且確保將彈簧力大體上均勻地施加至第一轉子14a及第二轉子14b兩者。類似地，使用第一轉子14a作為一實例，若前反應板16a上之摩擦表面20比後反應板18a上之摩擦表面20磨損得更嚴重，則第一彈簧組42a將在彈簧殼體36內軸向 擴展及移位直至其撞擊第一轉子14a之摩擦表面20為止。因此，反應板16a、18a兩者皆將力施加至轉子14a上。因此，彈簧組42a、42b在不需要人工干預之情況下自動補償摩擦表面20磨損差異。另外，由於前反應板16a、16b在功能上連接至止動器板34且後反應板18a、18b在功能上連接至活塞32，因此甚至當彈簧44擴展至不同長度時流體室41之加壓亦導致總成10之釋放。

力傳輸夾緊管50將壓力板30a、30b連接至反應板16a、16b、18a、18b。如圖2及圖4中所展示，力傳輸夾緊管50具有不同長度以使得壓力板30a、30b可與其相關聯之反應板16a、16b、18a、18b連接。此外，每一壓力板30a、30b與一第一彈簧組42a(及第一轉子14a)或一第二彈簧組42b(及第二轉子14b)相關聯。在總成10之一項態樣中，壓力板30a、30b連接至其對應轉子14a之反應板16a、18a且壓力板30a、30b連接至其對應轉子14b之反應板16b、18b。當彈簧組42a、42b擴展時，此組態在第一轉子14a及第二轉子14b上產生制動扭矩。如上文所述，由於彈簧組42a、42b以一交替方式圍繞彈簧殼體36均勻地間隔開，因此壓力被均一地分佈於每一轉子14a、14b上。另外，如上文所述，由於存在用於每一轉子14a、14b之單獨、獨立起作用之彈簧組42a、42b，因此壓力分佈在兩個轉子14a、14b之間將係相等的。

現在將更詳細地闡述總成10之操作。當在流體室41中增加壓力時(例如，在一制動釋放操作期間)，活塞32沿由圖2及圖3中之箭頭A所展示之方向朝向安裝凸緣12移動，且汽缸38沿由箭頭B所展示之方向遠離安裝凸緣12移動。由於止動器板34經由間隔管39連接至汽缸38，因此止動器板34亦將遠離安裝凸緣12(沿箭頭B之方向)移動。止動器板34及活塞32朝向彼此移動且壓縮彈簧44，從而致使反應板16a、18a、16b、18b釋放轉子14a、14b。此時，總成10在脫離位置中。

為嚙合轉子14a、14b，自流體室41抽空流體，從而釋放流體壓力。彈簧44擴展，分別抵靠在活塞32及止動器板34上將前壓力板30a及後壓力板30b向外按壓。此又致使反應板16a、18a、16b、18b夾緊於其各別轉子14a、14b上。此時，總成10在嚙合條件下。

隨著時間的過去，摩擦表面20磨損且彈簧44藉由擴展得更多來進行補償。然而，若對應於一給定轉子14a、14b之摩擦墊20中之一者比其他摩擦墊磨損得更多，則在制動期間對應於彼轉子14a、14b之彈簧組42a、42b將擴展等於額外磨損量之一額外距離。因此，兩個轉子14a、14b將繼續自摩擦墊20接收力。相反地，在釋放期間，具有帶有額外磨損之反應板16a、18a、16b、18b之轉子14a、14b將在其他轉子14a、14b之前被釋放。

可將一或多個感測器51安裝於總成10上以量測摩擦表面20之磨損量。在一項態樣中，可將感測器51安裝於動力頭總成28上以監測彈簧殼體36與前壓力板30a及後壓力板30b中之每一者之間的距離。此等距離對應於摩擦表面20之磨損量，且資訊可用以在無人工干預之情況下檢查磨損。另一選擇係，如圖8中所展示，可將感測器51安裝至反應板16a、18a、16b、18b以更直接地監測摩擦板20之磨損量。可將此資料發送至一使用者介面以偵測摩擦表面20是否需要維護及/或替換。

因此，具有以上結構之一總成確保反應板及摩擦墊將均一及相等之壓力施加至兩個轉子。上文所闡述之總成可既在兩個對之間又在與一給定轉子相關聯之一單個對之間自動補償不均勻之摩擦墊磨損以使壓力施加保持一致。該總成亦確保在需要時使所有彈簧組脫離而不管其在補償期間之不相等擴展。

將瞭解，上文之教示在本質上僅係例示性且並不意欲限定本發明教示、其應用或使用。儘管已在說明書中闡述且在圖式中圖解說明 特定實例，但熟習此項技術者將理解，可在不背離如申請專利範圍中所定義之本發明教示之範疇之情況下做出各種改變且可用等效物代替其要素。此外，各種實例之間的特徵、元件及/或功能之混合及匹配明確地涵蓋於本文中，以使得熟習此項技術者將自本揭示內容瞭解，除非在上文另有闡述，否則一項實例之特徵、元件及/或功能在適當時可併入至另一實例。此外，可在不背離本發明之基本範疇之情況下做出諸多修改以使一特定情形或材料適應於本發明之教示。因此，本發明教示意欲不限於藉由圖式所圖解說明且在說明書中所闡述之特定實例作為目前所涵蓋之用於實施本發明之教示之最佳模式，但本發明之範疇將包含歸屬於上述說明及隨附申請專利範圍之任何實施例。

2-2'‧‧‧線

10‧‧‧總成

12‧‧‧安裝凸緣

36‧‧‧彈簧殼體

37‧‧‧夾緊管

38‧‧‧汽缸

Claims (20)

1. 一種用於將力傳輸至一軸件之總成，其包括：一安裝凸緣，其具有一中心開口以接納該軸件；第一及第二轉子，其安裝於該軸件上且可與該軸件一起旋轉，該等第一及第二轉子各自具有至少一個平面表面；第一前反應板及第一後反應板，其安置於該第一轉子之相對側上；第二前反應板及第二後反應板，其安置於該第二轉子之相對側上，其中該等第一及第二前反應板以及第一及第二後反應板各自具有可與該等第一及第二轉子上之該至少一個平面表面嚙合之至少一個摩擦表面；一活塞；一汽缸，其耦合至該活塞以形成一流體壓力室，其中當經加壓流體進入該流體壓力室時該活塞沿一第一方向移動且當經加壓流體退出該流體壓力室時該活塞沿一第二方向移動；及一動力頭總成，其以操作方式耦合至該活塞，該動力頭總成具有一彈簧殼體，複數個第一彈簧組，其支撐於該彈簧殼體中且以操作方式耦合至該第一前反應板及該第一後反應板，及複數個第二彈簧組，其支撐於該彈簧殼體中且以操作方式耦合至該第二前反應板及該第二後反應板。
2. 如請求項1之總成，其中該等第一及第二彈簧組中之每一者包括：複數個彈簧；及 第一及第二彈簧保持器，其在該複數個彈簧之相對端上，其中該等第一及第二彈簧保持器將該複數個彈簧保持於該彈簧殼體中。
3. 如請求項1之總成，其中該彈簧殼體係環形的且具有容納該複數個第一及第二彈簧組之複數個膛孔。
4. 如請求項1之總成，其中該等第一及第二彈簧組以一交替方式配置於該彈簧殼體中。
5. 如請求項1之總成，其進一步包括：至少一個前壓力板；至少一個後壓力板，其中該複數個第一及第二彈簧組中之至少一者安置於該前壓力板與該後壓力板之間，且其中該前壓力板以操作方式耦合至該活塞；及一止動器板，其以操作方式耦合至該汽缸，其中當經加壓流體進入該流體室時，該活塞及該止動器板朝向彼此移動以克服該等第一及第二彈簧組中之一彈簧力將該前壓力板及該後壓力板朝向彼此推動。
6. 如請求項5之總成，其進一步包括將該止動器板連接至該汽缸之複數個間隔管。
7. 如請求項5之總成，其進一步包括將該前壓力板耦合至該等第一及第二後反應板且將該後壓力板耦合至該等第一及第二前反應板之複數個夾緊管。
8. 如請求項1之總成，其進一步包括用於量測該至少一個摩擦表面上之磨損之至少一個感測器。
9. 一種用於將力傳輸至一軸件之總成，其包括：一安裝凸緣，其具有一中心開口以接納該軸件；第一及第二轉子，其安裝於該軸件上且可與該軸件一起旋 轉，該等第一及第二轉子各自具有至少一個平面表面；第一前反應板及第一後反應板，其安置於該第一轉子之相對側上；第二前反應板及第二後反應板，其安置於該第二轉子之相對側上，其中該等第一及第二前反應板以及第一及第二後反應板各自具有可與該等第一及第二轉子上之該至少一個平面表面嚙合之至少一個摩擦表面；一活塞；一汽缸，其耦合至該活塞以形成一流體壓力室；一止動器板，其以操作方式耦合至該汽缸；複數個前壓力板，其以操作方式耦合至該活塞；複數個後壓力板，其以操作方式耦合至該止動器板，其中該複數個第一及第二彈簧組中之至少一者安置於該前壓力板與該後壓力板之間；一動力頭總成，其安置於該前壓力板與該後壓力板之間，該動力頭總成具有一環形彈簧殼體，其具有複數個膛孔，複數個第一彈簧組，其以操作方式耦合至該第一前反應板及該第一後反應板，及複數個第二彈簧組，其以操作方式耦合至該第二前反應板及該第二後反應板，其中該等第一及第二彈簧組安置於該彈簧殼體中之該複數個膛孔中，及至少兩個夾緊管，其將該動力頭總成連接至該安裝凸緣。
10. 如請求項9之總成，其中該等第一及第二彈簧組中之每一者包括：複數個彈簧；及 第一及第二彈簧保持器，其在該複數個彈簧中之每一者之相對端上，其中該等第一及第二彈簧保持器將該複數個彈簧保持於該彈簧殼體中。
11. 如請求項10之總成，其中該等第一及第二彈簧組以一交替方式配置於該彈簧殼體中。
12. 如請求項10之總成，其中該等前壓力板附接至該等第一彈簧保持器且該等後壓力板附接至該等第二彈簧保持器。
13. 如請求項12之總成，其中該等前壓力板與該等第一彈簧保持器整合在一起且該等後壓力板與該等第二彈簧保持器整合在一起。
14. 如請求項9之總成，其進一步包括將該止動器板連接至該汽缸之複數個間隔管。
15. 如請求項9之總成，其進一步包括將該前壓力板耦合至該等第一及第二後反應板且將該後壓力板耦合至該等第一及第二前反應板之複數個夾緊管。
16. 如請求項15之總成，其進一步包括將該止動器板連接至該汽缸之複數個夾緊管，其中當經加壓流體進入該流體室時，該活塞及該止動器板朝向彼此移動以克服該等第一及第二彈簧組中之一彈簧力將該前壓力板及該後壓力板朝向彼此推動以致使該第一前反應板及該第一後反應板自該第一轉子脫離且該第二前反應板及該第二後反應板自該第二轉子脫離，且其中當經加壓流體退出該流體室時，該等第一及第二彈簧組中之該彈簧力將該活塞及該止動器板遠離彼此推動以致使該第一前反應板及該第一後反應板嚙合該第一轉子。
17. 如請求項9之總成，其進一步包括用於量測該至少一個摩擦表面 上之磨損之至少一個感測器。
18. 一種用於在具有第一及第二轉子之一力傳輸總成中使用之動力頭總成，該動力頭總成包括：一環形彈簧殼體，其具有複數個膛孔；複數個第一彈簧組，其與該第一轉子相關聯；及複數個第二彈簧組，其與該第二轉子相關聯，其中該等第一及第二彈簧組安置於該彈簧殼體中之該複數個膛孔中。
19. 如請求項18之該動力頭總成，其中該等第一及第二彈簧組中之每一者包括：複數個彈簧；及第一及第二彈簧保持器，其在該複數個彈簧中之每一者之相對端上，其中該等第一及第二彈簧保持器將該複數個彈簧保持在該彈簧殼體中。
20. 如請求項18之該動力頭總成，其中該等第一及第二彈簧組以一交替方式配置於該彈簧殼體中。