用于PTO的流体致动式偏心离合器的制作方法

本申请根据35 USC§119要求于2014年4月23日提交的美国临时专利申请No.61/983,246的优先权的权益，该临时专利申请的全部内容在此通过参引明确地并入到本申请中。

技术领域

本发明总体上涉及经改装的液压/气动离合器和动力输出装置“PTO”的领域。术语液压和气动能够互换地使用并且意在表示例如加压的液压油或压缩的空气。

背景技术：

动力输出装置(A power take-off or power takeoff(PTO))是用于从诸如运转的发动机之类的动力源获取动力并且将该动力传输至诸如所附接的装备或单独的机器之类的应用装置的若干装置和方法中的任一者。最常见地，动力输出装置是包括发动机的带花键的输出轴的系统，该系统可以位于车辆或其他装备中并且可以与应用端上的对应的输入轴容易地连接及断开连接。该动力输出装置使得装备能够从发动机汲取能量。还可以在例如工业发动机和船用发动机上发现半永久性地安装的动力输出装置。这些应用通常使用传动轴和螺栓接头来将动力传输至二级装备或附件。在海洋应用的情况下，这些轴可以用于驱动泵。

常用的PTO使用手杆，该手杆手动地枢转成使离合器压力板接合以及断开接合，该离合器压力板将来自PTO的旋转运动传递至机器(比如泵)。该手杆通常直接附接至保护PTO内的离合器组件的钟形壳体。为了通过离合器压力板对离合器进行致动，操作者必须位于钟形壳体邻近处，这意味着操作者不能操作配备有PTO的车辆或工具，因为操作者必须出现在钟形壳体旁边。

已知的液压致动式离合器和PTO使用旋转接头(union)或收集器(collector)和经钻孔的轴来将油/空气传送至旋转的活塞/气缸。这些装置需要整个离合器致动组件的大部分被昂贵的替代物代替。这些装置还需要使用穿过旋转接头或收集器的较低的压力的较大的气缸区域。这些系统必须维持所施加的压力以保持离合器被接合，这在多个部件上产生热和磨损，从而降低系统效率。

液压致动器也已经被引入以远程地致动离合器，从而允许操作者保持在车辆的驾驶员座椅或座舱或任何其他远程位置中。尽管这解决了一个问题，但是它引入了新的问题。机械联动装置组件通常被液压组件完全地代替。这引入了显著的成本并且还引入了复杂的改装过程。另外，由于液压操作的性质，在离合器接合期间一直需要液压压力以便操作PTO机器(比如，泵)。

在一个示例中，液压PTO离合器通过首先对气缸进行加压来工作。这迫使活塞夹紧并锁定钢离合器摩擦盘。当压力被移除时，钢离合器压力板和离合器摩擦盘通过例如在离合器压力板内使用的弹簧而将离合器压力板与离合器断开接合。当不向气缸施加压力时，在摩擦盘与钢离合器压力板之间保持有间隙。因此，需要气缸的持续加压和活塞的接合来使离合器保持被致动。持续的液压压力的存在增大了液压部件的磨损，因为在显著增加的时间内存在所述力。

因此，需要的是这样一种液压PTO离合器致动装置：该液压PTO离合器致动装置仅在接合及断开接合期间需要液压压力。还需要的是这样一种液压PTO离合器：该液压PTO离合器在没有持续的液压压力的条件下保持被接合。此外，需要的是这样一种液压PTO离合器：该液压PTO离合器保留机械联动装置，从而避免昂贵的代替部件和增加的劳动。

技术实现要素：

液压或气动致动式偏心离合器可以与动力输出单元一起使用，该动力输出单元包括具有连接至滑动套筒的固定且中空的气缸组件。与该滑动套筒接触的止推轴承构造成沿着气缸推动及拉动滑动套筒。轴可以穿过气缸组件的中空部的中心轴线。壳体可以构造成容纳气缸组件和轴。

液压致动式偏心离合器还可以构造成能够改装到牵引机的动力输出单元上。当改装该液压致动式偏心离合器时，预先存在的机械联动装置可以连接至离合器并且位于牵引机上的预先存在的液压(或气动)压力供应装置可以构造成向气缸选择性地施加压力。

仅在接合阶段和断开接合阶段期间需要向气缸组件施加压力，接合阶段和断开接合阶段仅在滑动套筒处于运动中时出现。该滑动套筒被选择性地致动成：在接合阶段期间处于线性运动中，并且在断开接合阶段期间处于相反的线性运动中。液压压力和气动压力中的一者(或两者)可以用来对滑动套筒进行致动。

在优选实施方式中，用于动力输出单元的流体致动式偏心离合器包括：固定且中空的气缸组件，该气缸组件具有联接至滑动套筒的可动活塞；止推轴承，该止推轴承与该滑动套筒接触并且构造成沿着气缸推动及拉动滑动套筒；以及轴，该轴穿过气缸组件的中空部的中心轴线。另外，提供了容纳气缸组件和轴的壳体，并且其中，滑动套筒选择性地被致动成使得仅在接合和断开接合中的至少一者期间向气缸施加压力。当滑动套筒未处于运动中时，不施加压力。

在该实施方式的另一方面中，该流体致动式偏心离合器构造成改装在发动机的动力输出单元上。

在该实施方式的又一方面中，接合阶段和断开接合阶段仅在滑动套筒处于运动中时出现，并且滑动套筒选择性地被致动成：在接合阶段期间处于线性运动中，并且在断开接合阶段期间处于相反的线性运动中。

在另一实施方式中，用于动力输出单元的可改装的离合器包括：中空的气缸组件；以及滑动套筒，该滑动套筒以可滑动的方式附接至气缸，并且该滑动套筒构造成选择性地沿相反的方向滑动。另外，提供了穿过中空的气缸组件的中心轴线的轴，并且其中，仅在滑动套筒的运动期间向气缸选择性地施加压力，并且当滑动套筒处于静止位置时，不施加压力。

在该实施方式的另一方面中，与滑动套筒接触的止推轴承构造成向气缸选择性地施加压力，从而使滑动套筒沿着气缸在相反的方向上移动。选择性地施加至滑动套筒的所述压力是来自动力输出单元的液压压力和气动压力中的一者。

在该实施方式的另一方面中，该离合器是构造成改装在动力输出单元上的液压致动式偏心离合器。

根据另一实施方式，将用于偏心离合器的致动系统改装在动力输出单元上的方法包括：提供气缸组件；将滑动套筒连接至气缸组件；将止推轴承附接成与该滑动套筒接触，该止推轴承构造成沿相反的方向向滑动套筒选择性地施加线性力；将轴穿过气缸组件的中空部的中心轴线；以及将气缸组件和轴容置在壳体内。另外，该方法包括：向滑动套筒选择性地施加力，以在止推轴承上产生线性力，从而使偏心离合器接合；以及当滑动套筒处于静止位置时，不施加压力。

在该实施方式的另一方面中，该方法还包括：使用动力输出单元来向气缸提供压力；以及利用来自动力输出单元的预先存在的机械联动装置来使气缸接合及断开接合。

根据另一方面，该方法还包括：利用设备的预先存在的液压系统来在止推轴承上选择性地施加压力；以及选择性地施加压力以在止推轴承上产生线性力，从而使离合器断开接合。

在另一方面，气缸在并非持续地被施加压力的情况下保持处于接合位置。

根据该实施方式的又一方面，该方法还包括：用气缸组件从动力输出单元代替预先存在的离合器机械联动装置的被移除的部分；以及通过滑动套筒来使杆移动，以使偏心离合器接合及断开接合。

在结合以下描述和附图考虑时，将更好地领会并理解本发明的这些及其他方面和目的。然而，应该理解的是，以下描述尽管指出了本发明的优选实施方式但是以说明的方式给出并且是非限制性的。在不背离本发明的精神的情况下，可以在本发明的范围内做出许多改变和改型，并且本发明包括所有这些改型。

附图说明

通过参照伴随本说明书并且构成本说明书的一部分的附图中示出的示例性的且因此非限制性的实施方式将更清楚地理解构成本发明的优点和特征的清晰概念以及由本发明提供的典型的机构的构型和操作的清晰概念，其中，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且在附图中：

图1是示出了处于接合位置的离合器压力板的可改装ROC离合器的优选实施方式的截面立体图；

图2是图1的可改装ROC离合器的截面侧视图；

图3是示出了处于断开接合位置的离合器压力板的可改装ROC离合器的截面侧视图；

图4是通过可选的紧固件而被安装的根据图1的气缸组件的放大图；

图5是通过可选的紧固件而被安装的根据图3的气缸组件的放大图；

图6是通过可选的紧固件而被安装的图1的可改装ROC离合器的部分截面侧视图；

图7是通过可选的紧固件而被安装的图1的可改装ROC离合器的部分分解立体图；以及

图8是通过可选的紧固件而被安装的根据图1的气缸组件的部分分解立体图。

在描述本发明的在附图中示出的优选实施方式时，为了清楚起见，将会借助于特定的技术术语。然而，这并不意味着本发明限制于所选择的特定术语，并且应该理解的是，每个特定术语均包括以与实现类似目的的类似方式操作的所有技术等同物。例如，经常使用词语“连接”、“附接”或类似的术语。此外，术语液压的和气动的能够互换地使用并且意在表示加压的液压油和压缩的空气两者。词语“连接”、“附接”或类似的术语不限于直接连接而是包括通过其他元件进行的连接，其中，所述通过其他元件进行的连接对于本领域技术人员来说被认为是等同的。

具体实施方式

优选的实施方式包括对用于PTO单元中的离合器致动器的液压改装的紧凑设计。该液压改装设计成配装在PTO的钟形壳体内并且代替机械离合器的手动杆致动器、支轴(fulcrum)和叉状件。优选的实施方式还消除了对专用的液压回路和冷却系统的需要，以通过使用PTO中设置的现有设备的液压装置来远程地使离合器与离合器压力板接合。该改装设计利用了现有的机械(杆致动的)PTO的90％。利用现有的机械联动装置，成本被最小化，并且该离合器可以在不需要持续地施加压力的情况下保持处于接合位置。

因此，优选的实施方式可以被提供作为低成本改装，以在不损害使用寿命的条件下实现离合器和离合器压力板的远程致动。作为远程控制选择，该装置可以容易地添加至现有产品PTO中。该装置还可以适用于类似的偏心离合器(over-center clutch)。本发明的设计可以利用比实际更高的压力以用于与旋转接头或收集器一起使用，从而允许活塞区域的尺寸保持处于最小值并且仍满足离合器致动器的需求。通过将活塞保持至较小的尺寸，需要较小的压力来致动离合器。还可以执行简单的流量调节，以细微地调整离合器接合点并且增强离合器接合的可靠性。

参照图1、图2和图4，离合器压力板22被示出处于接合位置，还存在离合器盘，但该离合器盘在附图中不可见。为了简单起见，涉及离合器压力板22，但是离合器压力板22意指包括离合器盘和压力板。来自手动接合机构的杆机构和叉机构(未示出)已经被移除并且被优选实施方式的ROC(旋转偏心)离合器压力板代替。机械联动装置的所有其他部件保持原封不动并且被利用。通过使用现有的联动装置，仅在滑动套筒20的接合冲程和断开接合冲程期间施加液压压力。在气缸组件12被改装就位之后，预先存在的机械联动装置——包括杆24和连杆17——通过偏心锁定机构而将离合器压力板22保持处于接合位置。杆24和连杆17还可以通过液压动力被移动至例如图3和图5中所示的断开接合位置中，从而使离合器压力板22断开接合。

固定、中空、紧凑且双作用的气缸组件12可以安装在轴14上(该轴沿着其轴线穿过气缸组件12的中央部)并且安装在壳体16内。通过比较，在预先存在的机械致动组件中，轴上的区域通常是供离合器压力板叉状件以及通过杆手动地致动的止推环(未示出)使用的。气缸组件12的可动活塞18优选地连接至滑动套筒20，该滑动套筒20沿着轴14的纵向轴线滑动，以推动及拉动气缸组件12的可动活塞18。随着滑动套筒20沿着轴14被推动及拉动，连杆17被枢转至大致竖向的位置中，从而推动杆24抵靠离合器压力板22以使杆24与离合器压力板22接合，或者拉动杆24远离离合器压力板22以使杆24与离合器压力板22断开接合。

可动活塞18可以是下述形式的活塞：该活塞在其伸出时以及在其缩回时压缩液压流体。接合孔42可以被液压流体填充以将可动活塞18朝向离合器压力板22推动，从而推动滑动套筒20并且使连杆17枢转到偏心位置中并接合离合器压力板。该偏心设计将连杆17锁定就位并且在不需要来自可动活塞18的持续的压力的情况下保持离合器压力板22被接合(借助于所应用的液压流体)。

在离合器压力板22被接合的同时，轴上的键15将旋转运动从离合器压力板22传递至并且最终传递至驱动环23。由离合器压力板驱动的机器(未绘出)——该机器可以包括诸如泵之类的装置——可以附至离合器压力板驱动环23并且最终由PTO驱动。

当期望离合器压力板22被断开接合时，液压流体被泵送到断开接合孔42中并且可动活塞18缩回以远离离合器压力板22。这种缩回将滑动套筒20沿着轴14进行拉动以使滑动套筒20远离离合器压力板22并且使连杆17枢转到断开接合位置中，如图3和图5中所示。当连杆17被拉动到断开接合位置中时，杆24将离合器压力板22与离合器压力板驱动环23拉离彼此，使得驱动环23的旋转不再引起轴14旋转。

如所阐述的，当滑动套筒20被拉动以远离离合器压力板22并且从离合器压力板22缩回时，离合器压力板22可以被断开接合。在气缸组件12的可动活塞18沿着轴14仅轴向移动而不旋转的同时，偏心离合器压力板的滑动套筒20部分随着轴14一起旋转。

连杆17的这种曲柄动作将离合器压力板22锁定到接合位置中，而不需要在接合/断开接合运动之后保持滑动套筒20上的压力。由于离合器压力板22通常在持续的时间段内被接合，因此防止了施加至滑动套筒20的持续的液压压力并且显著地减少了磨损。液压或气动软管可以穿过壳体16并且连接成通过远程致动使气缸组件12接合及断开接合。

接合空气或油端口26可以允许空气压力或油压力进入到接合孔39和断开接合孔42以使可动活塞18和滑动套筒20移动。滑动套筒20和可动活塞18由于施加至接合孔39的压力而进行的运动使离合器压力板22接合。类似地，断开接合空气或油端口28将液压压力供给至断开接合孔42并且拉动可动活塞18和滑动套筒20以使可动活塞18和滑动套筒20远离离合器压力板22，从而使离合器压力板22断开接合。连杆17的枢转运动最终使离合器压力板22接合或断开接合，并且如所阐述的，连杆的偏心设计在没有持续的压力的情况下将连杆17和离合器压力板锁定至接合位置中。

可以通过位于操作者附近的任何现有的杆、开关、按钮或其它致动装置来启动滑动套筒20和可动活塞18的运动，以便将液压压力传送至接合孔39或断开接合孔42。优选地，可以使用现有装置，或者可以将开关改装在车辆上的任何位置。

图3和图5示出了与以上关于图1、图2和图4所讨论的ROC离合器压力板相同但处于断开接合构型的ROC离合器压力板。在图3和图5中，滑动套筒20缩回以远离离合器压力板22并且连杆17略微地枢转。如上面所提到的，这可以通过对将加压流体递送至断开接合空气或油端口28中的液压装置或气动装置进行控制来完成。随后，加压流体可以沿着轴14推动滑动套筒20并且将滑动套筒20推动到刚性活塞10中，从而使将杆24缩回以使杆24远离离合器压力板的可动活塞18枢转。

连杆17被示出为呈大致45度角，这表示整个滑动套筒20已经沿着轴14轴向地移位。应该指出的是，在连杆17的分别由图2和图3示出的接合位置和断开接合位置的两个位置中，不存在施加至接合空气或油端口26和断开接合空气或油端口28的压力。仅在滑动套筒20沿着轴14移动时施加压力。一旦被接合，连杆17、滑动套筒20和可动活塞18通过偏心设计而全部被锁定就位并且不需要持续的压力。这相对于已知的系统在远程液压致动器处于使用中时需要施加持续的压力而言是独特的。由于并非一直施加压力，因此磨损显著地减小，并且离合器压力板22、整个致动机构和液压系统的服役寿命延长。最终，致动系统的发热和耗费显著降低。

以下描述涉及与离合器组件的偏心锁定机构有关的细节。此外，凸轮也可以与相同的气缸组件一起使用。

现在参照图6，示出了优选实施方式的部分截面图。轴14在穿过气缸组件12的中央部并且穿过离合器压力板22的同时进行转动。一系列杆24与连杆17接合，以在压力被施加至气缸组件12时在离合器压力板22上施加压力。由于杆24和连杆17的几何形状和形状，一旦连杆17处于如图2、图4和图6中所示的偏心位置，离合器压力板22就保持被接合。连杆17通过枢转销19和销保持件25而被连接，并且连杆17向离合器压力板22施加动作和夹持力。连杆17具有偏心锁定点，该偏心锁定点为固定的止动件或联动装置。一旦处于如图2、图4和图6中所描绘的偏心位置时，连杆17不能移动或解锁，除非滑动套筒20朝向气缸组件12缩回。

通过使用绕轴14对称地布置的多个连杆17——如详见图6和图8——而实现绕离合器压力板22的外周的均匀且一致的夹持力。绕轴14对称地布置的连杆17中的每个连杆确保将均匀的夹持载荷施加在离合器压力板上以用于均匀的磨损并且防止滑动套筒20的滞留。连杆17的几何形状和位置是预先存在的，并且因此，当改装气缸组件12时，连杆17的几何形状和位置被保留。通过保留连杆17，偏心锁定动作保持起作用，并且仅需要液压压力来使连杆17移动。一旦处于如图2、图4和图6中所示的偏心位置，气缸组件就不再需要液压压力穿过接合空气或油端口26。这确保了气缸组件12和相关部件的长的使用寿命。一旦需要使离合器压力板22断开接合，可以向断开接合空气或油端口28施加压力并且使滑动套筒20缩回，从而将连杆17布置在如图3和图5中所示的断开接合位置中。

滑动套筒的功能在图7中被进一步示出，图7示出了壳体16以及位于壳体16内的内容物的部分分解图。液压控制阀13可以通过电气连接件而被远程操作。这允许操作者从任何位置控制气缸组件12。替代性地，液压控制阀13可以从任何位置以无线方式被控制。为了使成本最小化，液压控制阀13制造成在检查端口31的上方附接至壳体16，但是液压控制阀13也可以远程地安装有通过壳体中的任何开口连接至气缸的软管。检查端口31预先存在于壳体16中，以允许操作者对连杆17的致动点实施调节。在图6中最佳地示出，调节环35可以顺时针或逆时针地旋转以缩短或延长滑动套筒20的行程。该调节环35及其功能在气缸组件12的改装之后保持不变。为了实施调节，液压控制阀或检查盖与壳体16分离，并且可以通过利用诸如螺丝刀之类的钝物敲击调节环35来使调节环35旋转。该调节使滑动套筒20朝向离合器压力板22移动以缩短滑动套筒20的行程距离或者使滑动套筒20远离离合器压力板22移动以延长滑动套筒20的行程。

液压控制阀13通过多个液压软管37而连接至气缸组件12并且导引加压液压流体穿过接合空气或油端口26和断开接合空气或油端口28中的每一者。该气缸组件通过离合器压力板22而连接至图7中所示的驱动环23，如在图6中可见，为了说明的目的，图6中移除了驱动环23。气缸组件12使滑动套筒20沿着轴14移动。

如图8中所示，滑动套筒20通过止推轴承29的使用而沿线性路径行进。止推轴承29定位在气缸组件12的内径部41中，并且滑动套筒的轴承表面43插入止推轴承29内。因此，在气缸组件12保持在固定位置中的同时，整个滑动套筒20随着轴14一起旋转(spin)。止推轴承29确保了滑动套筒被保持在同心的位置中，从而在连杆17上不施加任何横向载荷。因此，连杆17绕枢转销19枢转，以使离合器压力板22接合及断开接合。

尽管上述公开了实施本发明的发明人所设计的最佳模式，但是本发明的实施并不限于此。显然，在不背离上述的本发明的理念的精神和范围的情况下，可以做出本发明的特征的各种添加、改型和重新布置。