专利名称：小型限力矩离合器的制作方法
技术领域：
本发明属于一种摩擦型限力矩型离合器。更具体的属于一种适用于通过摩擦介质耦合输入与输出功率的具有一个特征脱离力矩的小型限力矩离合器。
采用限力矩离合器来联接传动及被传动元件是众所周知的技术。在需要这种限力矩离合器的工业中往往是为了特定的应用目的来选择或设计这种离合器的。每个限力矩离合器一般都有一个特征脱离力矩，采用一个具有低于破损力矩(在该力矩下传动或被传动元件将受损坏)的限力矩离合器就可以保护装有该离合器的整个系统。
早已公知的是采用弹簧螺柱，弹簧销和/或弹簧杯作为限力矩离合器中的发力元件。弹簧螺柱组件就如美国专利4，401，426所述，弹簧销组件就如美国专利4，645，472所述，类似的弹簧杯组件就如美国专利4，661，803所述。这些组件都很难进一步调整离合器力矩的整定，因为它们都在整个离合器的使用期内实际上具有一个不变的特征脱离力矩。
即使是小型化了的弹簧螺柱，弹簧销或弹簧杯，限力矩离合器的实际尺寸还是太长。这是因为它必须包括输入输出耦合元件、压力板、弹簧或其它发力元件以及必不可少的摩擦元件。由于实际尺寸太大使得那些需要力矩保护的很多系统往往不能在其中采用限力矩离合器。
众所周知，很多限力矩离合器的实际尺寸往往取决于制造者采用的装配技术。因为装配时必须要有螺母、螺柱及其他类似元件的入口区。在装配过程中，离合器内部必须留出入口和间隙以便螺母、螺柱可以放到限力矩离合器的内部去。这种区域及入口必须加大了这种限力矩离合器设计时所给出的尺寸。
限力矩离合器的尺寸也可以因采用较小的输入及输出轴套来耦合传动和被传动元件而大大缩小。很多已知的限力矩离合器的轴向尺寸(从轴向的一端到另一端)的确是太长了。
已有的限力矩离合器往往在很小的体积中不具备良好的散热条件或不能将离合器的内部与环境作有效的屏蔽，而这种屏蔽对于防止摩擦表面的污染及保证精确的力矩特性来说是十分必要的。
此外，已有技术还没有采用摩擦指示器以便当摩擦材料耗尽时警告使用者。
为此技术上需要一种轴向尺寸最小的限力矩离合器，它不需要有通向内部结构的入口而易于装配。限力矩离合器还应在保证输入输出元件有良好对准的条件下获得有效的热扩散和环境保护。而且这种限力矩离合器还采用力矩销作为摩擦指示器。
综上所述，本发明的首要目的是提供一种拆装时不带通向离合器内部通道(入口)的限力矩离合器。
本发明的另一个目的是提供一种小型化设计的限力矩离合器。
本发明的又一个目的是提供一种轴向是一对平行平面的，实际上是平的限力矩离合器。
本发明的再一个目的是提供一种输入输出轴套是互相套装的限力矩离合器。
本发明的另一个目的是提供一种限力矩离合器，它便于用现有技术和设备可以实施，而且结构和运行上是可靠和耐用的。
本发明的又一个目的是提供一种限力矩离合器，它的内部是用一个与输入法蓝和压力板相隔离的平板延伸出的屏蔽或罩把周围环境保护起来。
本发明的再一个目的是提供一个限力矩离合器，它的散热是由一块在离合器的同直径上伸层的隔离板和一块散热屏蔽来完成的。
本发明的另一个目的是提供一个限力矩离合器，它的摩擦元件锁紧在输出轴套上并与之同轴对准，而且作为轴承垫面与输入轴联接而旋转。
本发明的又一个目的是提供一个用力矩销作为监测离合器摩耗状态的限力矩离合器。
本发明的上述的及其他的目的将由该限力矩离合器的详细描述中得以阐明。该离合器包括一个输入法蓝;一个用摩擦力紧靠输入法蓝的输出轴套;一块压力板;一块放在压力板和输入法蓝之间的发力元件以便将输出轴套用摩擦力与输入法蓝相啮合。
本发明的再有一些目的是用一个包含下列元件的限力矩离合器来达到的一个输入法蓝;一个输出轴套;一块压力板;一个输入法蓝，输出轴套和压力板用摩擦力在内部相啮合而组装在一起的弹簧与螺柱;以及一个将螺柱、弹簧组件啮合在一起的元件以防所说的螺柱转动。
本发明还有一些目的是用一个包含下列元件的限力矩离合器来达到的一个输入法蓝;一个输出轴套;一块联接输出轴套的压力板;一个放在压力板和输入法蓝之间的第一摩擦盘;以及一个所述的第一摩擦盘的延伸部通过位于两者之间的轴承用来同轴对接输入法蓝，而螺柱则将该第一摩擦盘与输出轴套拧紧。
下面的详细说明和附图用来对本发明的目的，技术和结构有一个全面的理解。
图1是根据本发明的第一个实施例的小型限力矩离合器的剖视图。
图2是根据本发明的第二个实施例的小型限力矩离合器的剖视图。
图3是根据本发明的第三个实施例的小型限力矩离合器的剖面图。
对照附图，尤其是图1，可以看到用10作为标号的本发明的第一个实施例。离合器10采用一个在径向均布有很多带螺纹的孔的输入法蓝或输入环12，以便和联轴器或其他如皮带轮或链轮之类的输入功率源相联接。输入法蓝12通过一个放在中间内部相接的轴承18和输出轴套相联接，输入法蓝12和输出轴套16之间允许有相对转动。轴承18靠一个放在输入法蓝12开口内部的定位环20来加以定位。
输出轴套16的轴心部分镗一个镗孔22，以便联接一个轴或类似的被传动元件。在输出轴套16中有一个键槽24贯通整个镗孔22以便可以用键联接垫轴。
输出轴套16的径向四周延伸出去成一个法蓝或环26，它的相对的两侧面上各有一层摩擦材料28、30。和输入法蓝12相对一面的输出轴套16的法蓝26的另一侧上有一块压力板32。
沿着离合器组件10的四周布有若干个弹簧杯螺柱组件34，它将输入轴套12和压力板32互相压紧。本领域的技术人员很容易理解弹簧杯螺柱组件34将压力板32和输入法蓝12互相靠紧，于是就对输出轴套16上的摩擦法蓝26相对两侧的摩擦表面28，30上施加一个强大的压力。而且啮合力的大小考虑到啮合面28，30上材料的性质之后，就决定了离合器的特征脱离力矩。
每一个弹簧杯螺柱组件34包括一个杯36，其中还有一个弹簧38。穿过杯36的端帽48上的孔还有一个螺柱40。螺柱40的一端上制有一个承环42以便支承一个垫圈44。垫圈44紧靠弹簧38并提供一个预压缩力而封住杯36的外端，而且弹簧38还紧压在端帽48上，如所周知那样建立起一个预调的经过验证的弹簧力以确定杯组件34的特性。园柱形的螺柱40上还有一个台肩46，它在装配前和摩耗后可以顶住杯36的端帽48，螺柱40的头部套有螺纹50，通过它可以在装配时将法蓝螺母52拧在压力板32背面的孔54中。邻近压力板32处还有一块在图1实施例中为环状的支承板56，它上面有一些孔58使螺柱40的台肩46能够穿过它们。孔58的形状实际上是和台肩46的断面的几何形状一致的。因为这个几何形状不是园的，最好是六角形的，所以孔58中的台肩46与孔58相配合就可以防止螺柱40在孔58中不致产生任何转动。这些结构特征的必要性将由以下要提到的离合器的组装技术的目的来清楚地表明。
杯36上还有一个法蓝环60，使它安置在输入法蓝12上孔边上的环形凹槽62中以便把杯组件34安放在其中。凹槽62用来保证弹簧杯螺柱组件34不致于在轴向伸出输入法蓝12的外表面之外。
沿着限力矩离合器的周边上还径向布置有力矩销64如图所示。每个力矩销64都放在贯穿压力板32的孔66中，并且用螺纹固定在输入法蓝12上如68所示。在本发明的上述实施例中力矩销64的端部72是陷在输入法蓝12的轴向外表面内部并和它齐平的。在力矩销64的另一端上有个六角形的头部以便另用适当的工具可拧动螺纹68锁紧。本领域的技术人员就可以理解力矩销64就可以保证压力板32和输入轴套12之间的转动啮合。
在组装这个限力矩离合器10时，先将压力板32和输入法蓝12轴向安置在输出轴套16的相对的两面，还用一个轴承18放在输入法蓝12和输出轴套16之间并由定位环20来加以定位。弹簧杯螺柱组件34则嵌在输入法蓝12周边分布的相应的孔中。这时，弹簧的张力还通过垫圈44的作用将台肩46压紧在端帽48上。台肩46则穿过支承板56上相应的孔58，这样螺纹头50就落在压力板32上的沉孔54中，随后将法蓝螺母52拧到螺柱40的螺纹头50上去直到将法蓝螺母52的底面拧紧在孔54的底面和台肩46的顶边上。在这样拧紧的过程中就把压力板32，输入法蓝12和摩擦法蓝26，28，30统统用压力压紧在一起了。而且还给杯36中的弹簧38也附加了压缩力。在螺母52拧紧的过程中，由于台肩46是和支承板56上的相应形状的孔58的密切配合着的，所以螺柱40不致于产生任何转动。在螺母52拧紧后，弹簧38就进一步在端帽48和垫圈44之间受到压缩。拧紧过程还使台肩46和端帽48之间拉开一段距离。这个距离就等于离合器摩擦表面的摩耗厚度。这样，随着离合器的磨损，端帽48就向台肩46方向移动，而当离合器完全摩耗时，两者就互相碰上了。
显然，弹簧杯螺柱组件34中的设定弹簧力和组件34的数量就决定了限力矩离合器10的特征脱离力矩。而且离合器组件是一种“饼状”设计，所有的结构零件都包括在输入法蓝12和压力板32所限定的外表面之间。在上述实施例中，限力矩离合器的最大的轴向尺寸就等于输出轴套16的轴向尺寸。
显而易见，当加在离合器10上的力矩是小于特征脱离力矩时，输出轴套16将直接随着输入法蓝12而旋转。一旦力矩超过这个数值则压力板32和输入法蓝12将压在输出轴套16并相对于它而转动。
本发明的另一个实施例见图2，用标号80来表示这种限力矩离合器。在这个实施例中与图1中限力矩离合器10相应的元件采用相同的标号。可以看到输入法蓝12是通过轴套18和输出轴套16相联接的。和图1一样，压力板32和输入法蓝12籍弹簧杯组件34而相互靠紧的。但在本实施例中为了增加离合器80的特征脱离力矩，在压力板32和支承板84之间还有一块两面有摩擦材料的摩擦盘82。本实施例中，支承板84还用作摩擦盘82和法蓝26的摩擦表面28之间的隔板。就如图1中的离合器组件一样，支承板84上也有好多孔86，孔86的几何形状是和螺柱40的台肩46的非园形断面的几何形状一样的。因此，装配时由于台肩46和相应孔86的配合而使螺柱40不致于转动。
还要指出，如图2所示的组件80中还有一些穿过摩擦盘82而销在输出轴套16上的销子88，以便防止摩擦盘82脱离输出轴套16而旋转。当然，为此目的也可采用花键或楔。
从图2所示的限力矩离合器80中可以看到强制摩擦啮合是产生在摩擦盘82和压力板32之间的交界面上，摩擦盘82和支承/隔离板84之间的交界面上，支承/隔离板84和摩擦面28之间的交界面上以及摩擦面30和输入法蓝12之间的交界面上。因此，特征脱离力矩就是这些摩擦交界面和所采用的弹簧杯组件34的特性和数量的函数。
本领域的技术人员可以理解到，限力矩离合器80的运行和装配在很多方面是和上述的离合器10的情况相类似的。离合器80也是一种“饼状”设计，整个离合器包含在轴向设置的输入法蓝12和压力板32的外表面之间。此外，当卸装离合器10，80时都不需要任何工具通道或者离合器内部的装配通道。都用相应的支承板56，84来限制螺柱40的旋转。
本发明的限力矩离合器还可由所公开的几个实施例作很多变化。支承板56，84可以放在压力板32的外侧，这时螺母52就连支承板一起夹紧。或者，也可以省掉支承板56，84，甚至让支承板和压力板32做成一体，这时，可以把压力板32上接纳螺柱40的台肩46的孔的形状做成与台肩46的断面的几何形状一样，以便使之在其中互相配合咬紧。这样就能在装配时螺柱40有轴向位移时不致发生移动。
本发明的再一个实施例见图3，用标号100来代表这种限力矩离合器。这里环板状的输入法兰102用来接受诸如联轴器、皮带轮或链轮之类的输入功率源。输出轴套104是可以和被传动的轴或类似的部件相联接。磨擦盘106用螺柱112固定在输出轴套104。磨擦盘106上有一个环状法兰107，它的相对两侧上贴有摩擦材料109，111。摩擦盘106的端部或支承板113上有一个轴承外周座圈115。轴承114就放在这个座圈115和输入法兰102之间，以便一旦加在离合器110上的力矩超过脱离力矩值，而使输入法兰102在摩擦盘106上产生转动时，就可以在输入法兰102和输出轴套104之间保护同心。
在输出轴套104外面有一个环状压力板116，还有一个第二摩擦盘118在120处用花键与输出轴套104相联接，并允许摩擦盘118在轴套104上作轴向移动。摩擦盘118可以如图所示那样由两块背靠背叠合组成，也可以就是一块圆盘，但不论是哪种组合，在其相对的两个外表面上都是摩擦材料。在固定的摩擦盘106和键合的摩擦盘118之间有一块隔离板122。技术人员很易理解，压力板116压缩摩擦盘106，118将隔离板122，甚至传动法兰102和压力板本身一起相互磨擦啮合在一起。
如图所示，隔离板122是有和整个限力矩离合器100相同的直径，并且最好用两块护板124，126将其相邻的两对面夹起来。显然，隔离板122及其护板124，126都可以省掉，护板124、126通常是杯状的，朝外伸展的法兰边把相应的压力板116或输入法兰102盖起来，这些杯状的伸展部分把离合器组件的内部保护起来，使它与环境隔开，以免有污染物或杂物进入离合器影响其运转。如果离合器在腐蚀性环境中应用，则护板124，126最好采用抗腐蚀性材料。从散热角度考虑，隔离板122最好采用铜材料或其它高导热性的材料。显然，护板124，126伸展在离合器100的外部，这有助于摩擦产生的热的消散。
采用护板124，126作为抗污染的防护措施还用一个“O”形圈128来加以辅助，这个“O”形圈箍在隔离板122的周边上，护板124、126的集热处。在本发明的较好的实施例中，“O”形圈的直径是比它将要套到护板124、126和隔离板122的界面上的密封位置时的直径稍为小一些，这样，“O”形圈就带有弹性地固定在护板124、126的周边上了。
如图3所示，相似于图1和图2实施例中的弹簧杯组件34安置在输入法兰102和压力板116之间，以便以此两元件将磨擦盘106，108和隔离板122夹紧起来。如图所示，弹簧杯组件34是在压力板116和输入法兰102的外表面之间将两者埋接起来的。在本发明的优选实施例中，压力板116内有六角形的孔132，以使弹簧杯组件34上的相应形状的六角形台肩134可以放在这中间。这样的锁紧咬合就可以防止装配时螺纹发生任何转动。这样，穿过隔离板122和护板124，126以及孔136就可以放入弹簧杯螺柱组件34，如图所示。这种结构可以使隔离板122延伸到离合器100的整个直径范围上以便于散热。离合器100的周边上还有力矩销138，它上面套有螺纹用来咬合传动法兰102，如图所示。力矩销138还穿过隔离板122和护板124，126上的孔140，以便扣住隔离板122及护板124，126，使他们和传动法兰102，压力板116一起转动。每个力矩销138上还带有六角形的台肩142，以便在组装时可以用板手等工具利用螺纹拧紧在传动法兰102上。六角形台肩142下面还垫有切口垫圈以便增加力矩销的啮合区和啮合力。为此，垫圈144上的切口是和力矩销138的台肩142下面的圆弧倒角108相一致的。
力矩销138埋在穿透压力板116的孔中，这是本发明的一个重要特征。当离合器100开始组装的时候，埋头的深度146就等于摩擦盘106，118上摩擦面的总的允许磨损量。因此，当力矩销138端部的标记148和压力板116的外表面齐平的时候，就表示摩擦盘106，118的摩擦面已经耗尽，离合器100就应重新组装了。在本发明的这个优选实施例中，标记148上贴有“销头凸出时需要重新组装”等字样。与此相类似，螺柱40的端部110也可以标以颜色或别的标记来表示弹簧杯螺柱的特征力。
本发明的另一部分是有一个密封圈150套在输出轴套的外面紧靠着压力板116加以密封，如图所示。在输出轴套上再套一个“V”形密封圈，它紧靠密封圈150，以便适应磨损引起的压力板116的任何轴向移动，从而保证轴套104和压力板116之间的紧密密封。本发明的优选实施例中，密封圈150是用塑料或其它适当材料制成的。
可以看到，固定摩擦盘106，轴向可移动的摩擦盘116和隔离板122，压力板116及传动法兰102的内表面之间的啮合力就决定了离合器100的特征脱离力矩。这个特征力矩是将压力板134向输入法兰方向压紧的弹簧杯螺柱组件的数量和压力的函数。一旦超过脱离力矩，则传动法兰102，隔离板122和压力板116就相对于输出轴套104，支承板107和摩擦盘106，118发生相对转动。轴承114保证了输入法兰102和支承板107之间的相对转动，而螺柱112则保证了离合器100中各元件的轴向对准。
由此可见，上述结构就满足了本发明的各项目的。根据专利法的条款，在此仅仅描述了本发明的几个优选实施例，但本发明并不受此限制，它的实际范围由下列权利要求书加以描述。
权利要求
1.一种限力矩离合器，其特征在于它包括一个输入法兰；一个输出轴套；一块加压在输出轴套上的压力板；一块安置在所说压力板和所说输入法兰之间的第一磨擦盘；一块与所说轴套相接的支承板，所说支承板将所说第一磨擦盘固定地保持在所说的输出轴套上。
2.如权利要求1所说的限力矩离合器，其特征在于，其中所说的输入法兰与所说的支承板相接，其中还包括一个安置在所说输入法兰和支承板之间的轴承，所说的输入法兰，支承板和轴承是同轴的。
3.如权利要求1所说的限力矩离合器，其特征在于其中还包括安置在所说输入法兰和压力板之间的弹簧偏压元件，用于将压力板压紧在所说的输入法兰上。
4.如权利要求3所说的限力矩离合器，其特征在于，其中还包括一块放置在所说第一磨擦盘和压力板之间的隔离盘，所说的弹簧元件则穿过所说的隔离盘。
5.如权利要求4所说的限力矩离合器，其特征在于，其中还包括一个穿过所说的压力板并用螺纹固定在所说的输入法兰上的力矩销。
6.如权利要求5所说的限力矩离合器，其特征在于，其中还包括一个安置在力矩销的台肩和输入法兰之间的带切口的垫圈。
7.如权利要求6所说的限力矩离合器，其特征在于，其中所说的力矩销上有一段处在力矩销的轴体和台肩之间的弧形表面，所说的带切口的垫圈和所说的弧形表面重叠密合。
8.如权利要求3所说的限力矩离合器，其特征在于，其中还包括有第一和第二杯状环形护板，他们各自相邻安置在所说的压力板和第一磨擦盘的旁边，第一杯状环形护板的边圈伸展并盖住输入法兰，而第二杯状环形护板的边圈则伸展盖住压力板。
9.如权利要求8所说的限力矩离合器，其特征在于，其中还包括一个安置在第一和第二杯状环形护板之间的密封圈。
10.一种限力矩离合器，其特征在于它包括，一个输入法兰;一个和所说的输入法兰强制摩擦啮合的输出轴套;一块压力板和安置在所说压力板和输入法兰之间的发力元件，以便用强制摩擦啮合将所说的输出轴套和所说的输入法兰压紧。
11.如权利要求10所说的限力矩离合器，其特征在于，其中所说的发力元件包括一个用弹簧压紧的螺柱。
12.如权利要求11所说的限力矩离合器，其特征在于，其中还包括一块定位板，板上有接纳和定位所说螺柱的孔，所说的孔和放在孔中的螺柱部分的几何形状是互相匹配的，以防止所说的螺柱发生转动。
13.如权利要求11所说的限力矩离合器，其特征在于，其中所说的螺柱是用压力板上的孔来定位的，所说的孔和放在孔中的螺柱部分的几何形状是互相配合的，以防止螺柱发生转动。
全文摘要
一种小型限力矩离合器是用弹簧杯螺柱组件将一块压力板和输入法兰把输出轴套上的摩擦法兰的左右两侧夹紧在中间。弹簧杯组件包括用来把离合器各元件互相夹紧的螺柱，在组装过程中借助于定位板上的非圆形孔而使螺柱不致转动。限力矩离合器是一种饼状设计，整个离合器是包含在轴向布置的输入法兰和压力板各居一侧的两个平面之内的。本发明的另一实施例中有一块同轴固定在输出轴套上的支承板，这中间还固定有一块摩擦盘，输入传动法兰可以在支承板上转动，有一块隔离盘它的直径等于整个离合器的直径，并且还有密封和散热用的护板。力矩销穿过用多个弹簧杯螺柱组件压紧在输入法兰上的压力板用作离合器磨耗的指示器。
文档编号F16D7/02GK1070035SQ9210951
公开日1993年3月17日 申请日期1992年7月18日 优先权日1991年7月18日
发明者D·C·海登赖希, K·A·尼科尔斯 申请人:电力传送技术有限公司