專利名稱：自適應(yīng)式摩擦離合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種過載滑動離合器，在這種離合器中，傳動與被傳動之間的扭矩傳遞，通過一種由預(yù)壓力彈性構(gòu)件產(chǎn)生的摩擦連接來進(jìn)行，尤其是用作打孔器具中的部件。
在使用鉆孔器具時，如打孔機(jī)、沖擊鉆機(jī)和金剛石鉆頭鉆機(jī)，會產(chǎn)生因此基引起的高扭矩。對于上述類型的一種機(jī)器，可以比較準(zhǔn)確地規(guī)定最大允許扭矩。扭矩一方面作用在機(jī)器上，另一方面尤其對于手動工具則還作用在使用者身上，然而扭矩的作用可有很大差別。若使用者站在導(dǎo)體上并用一只手操作此器具，那么他所加的反作用力矩較之他站在地面上用整個身體抵住打孔器具要小。遇到堅(jiān)韌的地基時，扭矩的增加要比遇到硬東西(“Eisen treffer”)時慢得多。在使用情況和站立姿態(tài)不恰當(dāng)時，一個很小的扭矩變化，尤其是反力矩，就已經(jīng)會導(dǎo)致后果嚴(yán)重的不幸事故。
眾所周知，為防止產(chǎn)生過高的扭矩，采用摩擦離合器或棘輪離合器，它們的設(shè)計參數(shù)采取保護(hù)使用者和保護(hù)機(jī)器之間的折衷方案。然而這種妥協(xié)的結(jié)果并不令人滿意，因?yàn)楝F(xiàn)有結(jié)構(gòu)類型的過載離合器，當(dāng)機(jī)器的功率范圍應(yīng)保持為全部可利用時，在鉆頭卡住的情況下，由于在鉆孔器具上產(chǎn)生的反力矩而會導(dǎo)致上述工作故障。
為了能及時發(fā)現(xiàn)因工具卡死造成的故障情況并采取對抗措施，例如通過快速作用的電磁離合器，切斷從機(jī)器到工具的傳動路線，在這方面已知一些不同的方案，這些方案應(yīng)在使用者受到傷害前避免發(fā)生危險。通常所涉及的是機(jī)械—電子式或電機(jī)械式的方案，其中，用一種有質(zhì)量慣性的傳感器，測出由于反力矩在器具外殼上作用的超過預(yù)定門坎值的加速度分量或速度分量，轉(zhuǎn)換成電信號，并用來釋放(即脫開)上述斷路離合器。在DE3346215A1和WO—DE88—00109中，介紹了一些這類電磁式帶有速度傳感器的方案的例子，并在德國專利申請P4344817.8中，建議了一種帶有加速度傳感器和數(shù)字式電子器件的時新方案。在所有這些電機(jī)械式或機(jī)械—電子式方案中，傳感器測出一些值，例如旋轉(zhuǎn)加速度、迅速增大的電流、增大的扭矩等。一旦傳感器信號超過規(guī)定的極限或門坎值，和/或根據(jù)預(yù)先儲存的過程變化參數(shù)，電子器件便得知故障情況。于是，電子器件通過采取適當(dāng)對抗措施，如切斷離合器或制動傳動電機(jī)，避免因故障引起的危險后果。
所有已知或建議的方案，除傳感器外還需要電子的識別、處理和放大線路。
本發(fā)明的目的是提出一種純機(jī)械式替代方案，它與已有的或建議的電機(jī)械式或機(jī)—電式方案相比成本較低。
本發(fā)明采用一種過載滑動離合器，其中，傳動和被傳動之間扭矩的傳遞，通過由預(yù)壓力彈簧產(chǎn)生的是一種摩擦連接進(jìn)行，本發(fā)明的內(nèi)容包括，為了根據(jù)傳動力矩自適應(yīng)性地匹配釋放力矩，將一根傳動軸或?qū)⒁桓粋鲃虞S設(shè)計為由兩部分組成的軸，軸的兩部分可同軸地移動并可彼此相對轉(zhuǎn)動，在傳動側(cè)的軸段和一個與之剛性連接的傳動件之間具有沿軸向的可移動性，使預(yù)壓力彈簧在傳動力矩增大時更緊地壓在與被傳動側(cè)軸段連接的卡鎖機(jī)構(gòu)上。
與現(xiàn)有的電機(jī)械式或機(jī)械一電子式方案相比，按本發(fā)明的自適應(yīng)式摩擦離合器建立在另一種工作原理的基礎(chǔ)之上。它涉及一種純機(jī)械作用式滑動離合器，它的釋放力矩是可調(diào)的。釋放力矩的調(diào)整根據(jù)當(dāng)時存在的傳動力矩自動進(jìn)行，所以在正常工作狀態(tài)下，摩擦離合器不會釋放。
有惰性質(zhì)量或適應(yīng)性阻尼裝置的傳動件，最好通過無自鎖的傳動絲桿螺紋或通過月牙槽連接裝置，剛性地作用在傳動端的軸段上。如由下面的說明中的詳細(xì)情況可知，這兩個軸段互相搭接并能同軸地移動是有優(yōu)點(diǎn)的，其中，被傳動端的軸段裝在傳動端的軸段內(nèi)，以及，卡鎖機(jī)構(gòu)由裝在被傳動端軸段上排成環(huán)狀凸肩的滾珠、滾柱等構(gòu)成，它們穿過傳動端軸段的搭接端，此時，預(yù)壓力彈簧通過一個加壓環(huán)壓在此環(huán)狀凸肩上。
下面借助附圖所表示的實(shí)施例，詳細(xì)介紹本發(fā)明和有優(yōu)點(diǎn)的細(xì)節(jié)。其中；


圖1鉆孔機(jī)工作時實(shí)際扭矩的工作曲線與畫在它上面有可調(diào)整的安全距離的釋放力矩隨時間變化的曲線，此鉆孔器具配有按本發(fā)明的自適應(yīng)式摩擦離合器；圖2配備有按本發(fā)明的自適應(yīng)式摩擦離合器的鉆孔器具扭矩和釋放力矩測量曲線；圖3與圖1和2相應(yīng)的曲線，用以說明在出現(xiàn)故障情況時，例如鉆頭卡死時自適應(yīng)式摩擦離合器的釋放；圖4說明按本發(fā)明的自適應(yīng)摩擦離合器工作原理的簡圖；圖4a和4b各個力的軸向分量示意矢量圖；圖5和6按本發(fā)明結(jié)構(gòu)型式的自適應(yīng)式摩擦離合器兩種實(shí)施例；以及圖7按本發(fā)明結(jié)構(gòu)型式的自適應(yīng)式摩擦離合器一種具體的并經(jīng)過考驗(yàn)的實(shí)施例剖面圖。
在圖1所示的力矩一時間曲線中，下面的曲線表示在無故障工作時鉆孔器具上扭矩可能的具體變化情況。上面的那條曲線表示通過自適應(yīng)式摩擦離合器可傳遞的最大扭矩，其中釋放力矩或最大扭矩曲線隨著工作扭矩曲線變化，直至最大允許值Mmax(見圖2)，因?yàn)榘凑毡景l(fā)明，在摩擦離合器上的釋放力矩，按照一個可選擇或可調(diào)整的調(diào)整速度變化。顯然，釋放力矩總是調(diào)整為略大于存在的扭矩，所以，如曾提及的，在正常情況下不會釋放離合器，由圖1可看出這一點(diǎn)。
按本發(fā)明通過采取后面要說明的規(guī)定的措施，可以限制調(diào)整速度，如圖2的曲線所示。若例如在工具被夾住或卡死時，扭矩的增加快于最大調(diào)整速度的增加，則在自適應(yīng)式摩擦離合器有可能適應(yīng)當(dāng)時的實(shí)際情況之前(圖3的曲線表示了這一情況)越過釋放力矩的門坎值。在上述故障情況下摩擦離合器釋放(脫開)，從傳動電機(jī)到工具的傳動路線突然中斷，從而保護(hù)了工具的使用者。
按本發(fā)明的自適應(yīng)式摩擦離合器1的結(jié)構(gòu)方面的基本原理首先由圖4可見。如由與摩擦離合器或棘輪離合器類似的結(jié)構(gòu)已知，傳動部分2(例如小齒輪)與被傳動部分3之間的扭矩傳遞，通過摩擦連接來進(jìn)行，此摩擦連接由一個壓在支撐或卡鎖機(jī)構(gòu)6上的預(yù)壓力彈簧5造成。在這種類型的傳統(tǒng)摩擦離合器或棘輪離合器中，此釋放力矩或可傳遞的力矩M大體上保持常數(shù)。
現(xiàn)在對于按本發(fā)明的自適應(yīng)式摩擦離合器，彈簧5的預(yù)壓力是可控制的。為此目的，傳動或被傳動軸，在通向工具(圖中未表示)的工作路線中設(shè)計成分成兩個部分；如由圖4至7可見，它們例如由兩個同軸的可相互移動的空心軸或軸段組成。在附圖所表示的實(shí)施例中，被傳動側(cè)的軸段3可在傳動側(cè)的軸段7內(nèi)移動。這兩個軸段3、7互相可相對轉(zhuǎn)動。通過在傳動側(cè)軸段7上的傳動絲桿螺紋、月牙槽導(dǎo)引裝置或類似裝置(下面統(tǒng)稱為導(dǎo)引裝置4)傳動部分2(例如是一個齒輪，或在圖7的情況下是一個導(dǎo)套22)連接在傳動側(cè)的軸段7上。傳動部分2(齒輪，導(dǎo)套)以其面對被傳動側(cè)的軸段3并因而面對工具的那個端面10，壓在彈簧5上，由于在傳動端的軸段7和傳動件2之間的軸向可移動性，此彈簧5作為一個通過導(dǎo)引裝置4起作用的螺旋運(yùn)動裝置的零件，根據(jù)所作用的扭矩M，或強(qiáng)或弱地壓在止擋和支撐或卡鎖機(jī)構(gòu)6上，后者與被傳動端的軸段3相連。通過零件2與7借助于導(dǎo)引裝置4彼此作軸向相對移動，所存在的扭矩使彈簧或多或少地被壓緊，并因而使摩擦離合器的釋放力矩調(diào)整為適應(yīng)于在軸段3上所要求的力矩。
在按圖4所示本發(fā)明自適應(yīng)式摩擦離合器的原理圖中，還表示了一些力的矢量圖，它們表示在作用有規(guī)定的扭矩M時，在離合器的一定的作用點(diǎn)力的軸向和周向分量。
為了表示按圖4在傳遞力矩的情況下(亦即無故障工作時，見圖1)或在釋放的瞬間(見圖3)自適應(yīng)摩擦離合器系統(tǒng)的力和力矩傳遞比例，圖上示意表示了力的各軸向分量的兩個矢量圖(圖4a/4b)。
由于力矩M在調(diào)整或傳動部分2上作用的力的分量可以分解為一個軸向調(diào)整力Fv和一個周向力FUV。慣性或阻尼力Fd對抗軸向分力Fv。此分力Fd根據(jù)工作狀態(tài)有不同的大?。蝗鐖D1和2以及圖4a矢量圖所表示的情況，在無故障工作時它基本保持常數(shù)。因此傳遞給彈簧5的軸向力Ffv為Ffv＝(Fv—Fd)。在將力矩傳遞給被傳動側(cè)軸段3上時，根據(jù)力矩算出的彈簧力Ffa因而作用在卡鎖機(jī)構(gòu)上，通過此卡鎖機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了在軸段7和3之間的力矩傳遞。彈簧力/軸向分力Ffv的大小，按照本發(fā)明的基本原理，借助于圖4中僅示意表示的導(dǎo)引裝置(月牙槽滑塊機(jī)構(gòu))，隨著傳動部分2軸向相對移動而改變。
在有故障的情況下，也就是說例如碰到硬東西(“Eisentreffer”)時，軸段3被卡住。由于質(zhì)量慣性和產(chǎn)生的阻尼，彈簧力分量Ffv不再能滿足所要求的扭矩的增加。沿軸向作用的慣性或阻尼力Fd突然增大，所以，在被傳動端的軸段3要求的力矩迅速增大時，軸向的彈簧力分量Ffa不再足以進(jìn)行力的傳遞，因而離合器機(jī)構(gòu)在加壓環(huán)9和卡鎖機(jī)構(gòu)6之間釋放，所以從此器具的傳動裝置向被傳動側(cè)軸段3的力的傳遞突然中斷。
由圖5和6可見，彈簧5的支撐或卡鎖機(jī)構(gòu)6，可在被傳動側(cè)軸段3上由裝在被傳動側(cè)軸段3外面受彈簧預(yù)壓力的滾珠環(huán)構(gòu)成，它穿過傳動側(cè)軸段7搭接的空心軸段，并作為壓靠在卡鎖機(jī)構(gòu)6滾珠上帶斜面的加壓環(huán)9的支撐裝置，預(yù)壓力彈簧5上與傳動件2的相對端壓靠在此加壓環(huán)9上。具有通過彈簧5不同預(yù)壓力進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整的摩擦連接式離合器，在加壓環(huán)9下部斜切內(nèi)表面與支撐或卡鎖機(jī)構(gòu)6裝在被傳動側(cè)軸段3上的滾珠之間構(gòu)成。用滾柱、滾筒、根據(jù)扭矩釋放的齒嚙合裝置或純摩擦連接進(jìn)行力傳遞，也可是一種等效的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
如上所述，自適應(yīng)式離合器系統(tǒng)基本參數(shù)應(yīng)可為釋放力矩，此釋放力矩大于存在扭矩。如曾提及的，這通過傳動件與軸段7之間相對移動實(shí)現(xiàn)，與此同時根據(jù)扭矩大小預(yù)緊彈簧5，對摩擦連接(或力連接)離合器作不同的調(diào)整。由此保證，在正常情況下隨著扭矩的增加摩擦離器再壓緊，而不是如先有技術(shù)中的此類摩擦離合器那樣在規(guī)定的扭矩下釋放。
但是按本發(fā)明為適應(yīng)扭矩的調(diào)整速度是有限制的，這例如可通過設(shè)計此調(diào)整或傳動件2帶有規(guī)定的質(zhì)量8，亦即通過質(zhì)量慣性來達(dá)到。另一種方案也可以如圖6所示，傳動件2通過容積排擠裝置與阻尼裝置11相連，同樣地，它只有從規(guī)定的傳動力矩起才有效。在圖6中僅示意表示的阻尼裝置構(gòu)件12是外殼固定的。
圖7表示了一種按本發(fā)明自適應(yīng)式摩擦離合器經(jīng)考驗(yàn)的試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯?shí)施例。在此實(shí)施形式中，傳動部分2由一個帶法蘭凸肩21的鍵軸20構(gòu)成，在法蘭凸肩21上用螺釘固定了一個與之相配的法蘭23，用于被傳動端軸段3滾珠軸承31的內(nèi)部固定，法蘭23本身則最好用此同一個螺釘連接件與導(dǎo)套22進(jìn)行傳扭連接。導(dǎo)套22內(nèi)側(cè)制有滑動槽24，一個傳扭鍵70可沿軸向移動地插入滑動槽24中，鍵70與設(shè)計為調(diào)整環(huán)7的傳動側(cè)軸段7相連。設(shè)計為調(diào)整環(huán)的軸段7的軸向移動通過導(dǎo)引裝置4(月牙槽)實(shí)現(xiàn)，在導(dǎo)引裝置4中插入與調(diào)整環(huán)相連的滑銷40。在法蘭23的內(nèi)表面與調(diào)整環(huán)與之相對的端面之間區(qū)域內(nèi)的空氣容積50起阻尼裝置的作用。
如上面剛介紹過的圖5和6所示之實(shí)施例那樣，加壓環(huán)9支靠在它上面的卡鎖機(jī)構(gòu)9在這里仍設(shè)計為由彈簧預(yù)加載的滾珠環(huán)，滾珠本身裝在被傳動端軸段3的一個空心軸狀的芯段32上，另一方面它們穿過一個在周圍的套筒段30，導(dǎo)引裝置4(月牙槽)便制在此套筒段30上。
按本發(fā)明借助于能自動調(diào)整釋放力矩的自適應(yīng)式摩擦離合器，以保護(hù)尤其是手操縱打孔器具的使用者免受不希望產(chǎn)生的急劇增加反力矩傷害的這種純機(jī)械式方案，與本文開始提及的機(jī)械電子式方案或電機(jī)械式方案相比，在有更好的工作安全性情況下，提供了一種在許多使用場合富有優(yōu)點(diǎn)的可供選擇的方案。
權(quán)利要求
1.過載滑動離合器，其中，傳動和被傳動之間扭矩的傳遞通過一種由預(yù)壓力彈簧(5)產(chǎn)生的摩擦連接實(shí)現(xiàn)，其特征為為了根據(jù)所要求的傳動力矩自適應(yīng)性地匹配釋放力矩，將傳動軸或被傳動軸設(shè)計成由兩部分組成的軸，軸的這兩個部分(3、7)可同軸地移動和可互相相對轉(zhuǎn)動，其中，在傳動側(cè)的軸段(7)與剛性連接的傳動件(2)之間，設(shè)計成可沿軸向移動的結(jié)構(gòu)，從而使預(yù)壓力彈簧(5)隨著傳動力矩(M)的增加，更強(qiáng)烈地壓靠在一個與被傳動側(cè)軸段(3)相連的卡鎖機(jī)構(gòu)(6)上。
2.按照權(quán)利要求1所述之過載滑動離合器，其特征為傳動件(2)或傳動側(cè)軸段(7)配備有一個預(yù)定的慣性質(zhì)量(8)。
3.按照權(quán)利要求1所述之過載滑動離合器，其特征為在傳動件(2)與傳動側(cè)軸段(7)之間的軸向可移動性通過阻尼裝置(11；50)增加其負(fù)荷。
4.按照前述諸權(quán)利要求之一所述之過載滑動離合器，其特征為傳動件(2)通過一個制在傳動側(cè)軸段(7)上的導(dǎo)引裝置(4)起作用。
5.按照權(quán)利要求4所述之過載滑動離合器，其特征為導(dǎo)引裝置(4)是一個無自鎖裝置的傳動絲桿螺紋。
6.按照權(quán)利要求4所述之過載滑動離合器，其特征為導(dǎo)引裝置(4)是月牙槽滑塊機(jī)構(gòu)。
7.按照前述諸權(quán)利要求之一所述之過載滑動離合器，其特征為兩個軸段(3、7)互相搭接并可同軸地移動，其中被傳動側(cè)軸段(3)裝入傳動側(cè)軸段(7)中。
8.按照前述諸權(quán)利要求之一所述之過載滑動離合器，其特征為卡鎖機(jī)構(gòu)(6)設(shè)計為由滾珠、滾柱或滾筒構(gòu)成的環(huán)狀凸肩；以及，預(yù)壓力彈簧(5)通過一個加壓環(huán)(9)壓在此環(huán)狀凸肩上。
9.按照權(quán)利要求1至6之一所述之過載滑動離合器，其特征為卡鎖機(jī)構(gòu)(6)是一種取決于扭矩釋放的齒嚙合裝置。
10.按照權(quán)利要求1至6之一所述之過載滑動離合器，其特征為卡鎖機(jī)構(gòu)(6)是一種取決于扭矩釋放的摩擦連接裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種過載滑動離合器。當(dāng)出現(xiàn)故障情況，導(dǎo)致要求的扭矩急劇增加，則有慣性的或通過容積排擠阻尼的摩擦離合器被釋放，并立即切斷從器具的電機(jī)到工具的力的傳遞路線。按本發(fā)明在工具卡死時打孔器具中解決安全問題的純機(jī)械式方案規(guī)定，在一種有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施形式中，分成兩部分的傳動軸或被傳動軸具有兩個可同軸移動的軸段，其中，在傳動側(cè)軸段(7)上作用有一個通過傳動絲桿螺紋或月牙槽(4)剛性連接的傳動件(2)，通過此傳動件使預(yù)壓力彈簧(5)按照所作用的扭矩預(yù)壓緊。
文檔編號F16D43/208GK1122419SQ9510708
公開日1996年5月15日 申請日期1995年6月26日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月25日
發(fā)明者斯蒂芬·米歇爾 申請人:希爾蒂股份公司