具有錐式離合器的通過式空氣壓縮機的制作方法

專利名稱：具有錐式離合器的通過式空氣壓縮機的制作方法
技術領域：
本申請涉及一種曲軸組件，其在持續性地向至少 一個其它車輛附件提供 旋轉動力同時可以選擇性地向至少一個車輛附件提供旋轉動力。特別地，本
發明涉及包括錐式離合器裝置和通過式空氣壓縮機(drive through air compressor )的曲軸組件。
背景技術：
現有技術中利用離合器選擇性地向汽車附件例如空氣壓縮機或者其他 往復式裝置提供旋轉動力是公知的。Beaumont的美國專利4648805, 4632639 和4561827均涉及一種具有由曲軸驅動的活塞的空氣壓縮機。通過多盤離合 器嚙合時由離合器供應旋轉動力到曲柄。多盤離合器具有驅動部和被驅動 部。通過驅動軸給離合器的驅動部提供旋轉動力。空氣壓縮機的活塞由曲軸 帶動。通過使離合器脫離(disengage)來停止空氣壓縮機。
諸如或類似于Beaumont設計的設備提供了選擇性地為單個車輛附件提 供動力的適當方法。然而，人們很快意識到利用驅動軸提供到離合器驅動部 的持續旋轉動力應該被更有效地分配。換句話說，無論離合器是嚙合還是非 嚙合，離合器驅動部和驅動軸都在持續旋轉。只要離合器脫離，旋轉動力便 浪費掉。解決這個問題的 一個辦法是將旋轉動力用于不需要選擇性嚙合的車 輛附件例如空氣壓縮才幾上。Plantan的美國專利5497742和Christmas的英國 專利申請2176255均描述了一種利用離合器和空心曲軸驅動往復式設備的裝 置。曲軸是空心的以容納驅動軸的延伸部分從而驅動第二設備例如交流發電 機或泵。只要離合器嚙合往復式設備便獲得動力，但第二設備持續獲得動力。 上述兩個參考文件均是利用多盤離合器。
Plantan的專利和Christmas的申請中的裝置都具有重要的缺陷。首先， 多盤離合器的使用增加了系統的復雜性和成本同時降低了 了系統的可靠性 以及安裝和維護的筒易性。諸如Plantan和Christmas公開的裝置的另 一個缺 點就是，由于離合器與車輛附件緊密配合而形成的復雜結構，使得拆卸該設備以維護或維修多盤離合器是煩瑣和耗時的。這個缺點加劇了與離合器本身 復雜性有關的問題。因此，需要一種能處理現有技術中上述缺點的車輛附件 動力提供設備。
通過引入錐式離合器來處理或減少多盤離合器設計引發的問題。在機械
領域中有很多關于錐式離合器系統的例子。Morgan的美國專利4226318公 開了 一種液壓驅動的錐式離合器而且是錐式離合器系統常用設計的代表。該 錐式離合器包括一個陰離合器構件和一個陽離合器構件。陰離合器構件具有 一個呈錐形的環形內表面。陽離合器構件具有一個用來與陰離合器構件內表 面配合的呈錐形的環形外表面。 一個輸入驅動軸，其是系統中旋轉動力的來 源，被連接到陽離合器構件。根據離合系統的應用需求，可通過例如螺旋彈 簧來促成陽離合器構件與陰離合器構件的嚙合或非嚙合。陰離合器構件連接 到輸出軸或者與該軸元件形成單件式的的整體部件。因此，由驅動陽離合器 構件的輸入軸來提供旋轉動力。當陽離合器構件和陰離合器構件嚙合時，也 就是，當環形的錐面相接觸的時候，旋轉動力傳輸到陰離合器構件上，也就 傳到了輸出軸上。
Carpenter等人的美國專利申請2004/0159524公開了一種用于空氣壓縮 機的錐式離合器。Carpenter等人的系統包括一個與曲軸相結合的母錐部件和 一個與驅動軸相結合的公錐部件。曲軸驅動空氣壓縮機。Carpenter等人的申
請公開了可以通過將附件安裝在驅動軸的輸入端使得在驅動空氣壓縮機的 同時能驅動多種附件。
還有 一些文件公開了錐式離合器的多種應用和改進。Carton Bacon的美 國專利4880407公開了 一種在離合器構件的錐面之間采用 一層摩擦材料的錐 式離合器系統。Stone的美國專利4805706公開了一種用于利用錐式離合器 的電鉆的旋轉沖擊裝置。Schaub等人的美國專利6960107公開了 一種利用錐 式離合器選擇性地在前齒輪和后齒輪之間傳輸扭矩的海上運輸。這些以及上 面提到的文件在此并入以作參考。
然而，現有技術中關于將錐式離合器連接并整合到車輛附件的難點方面 的問題依然存在。如Beaumont的專利4648805中看到的那樣，連接多盤離 合器組件是一個多步驟的操作。首先，將錐形墊圈組件和離合器構件安置在 空心離合器構件中。接著，將離合盤和端部元件引入。然后設置一個錐形墊 圏組件上的預載，并通過焊接將端部元件固定。將該完成的子組件放在離合器室中。然后，將驅動輸入軸穿接過離合盤并且花鍵軸與軸承接合。最后， 將末端軸承和端蓋加入組件中。
Carpenter等人的申請中公開的裝置，出于維護或者維修的目的而要接近 離合器同樣也是困難的。如果如同公開的那樣需要用驅動軸驅動除連接在驅 動軸輸入端的空氣壓縮機以外的一個附件，這將對接近離合器形成阻礙。為 了接近離合器，另外的附件大多很可能會擋道或甚至安裝在離合器外殼上。
Plantan的專利和Christmas的申請還有一個缺點，他們離合器的構件和 第一車輛附件的構件混合在一起。公開的每個驅動軸都包括一個從離合器和
曲軸延伸到要獲得持續動力的第二設備的單件式的構件。由于這樣的設計， 無論是附件還是離合器的維修和維護服務都將使整個組件失效。
現有技術中的設計， 一旦需要維修、維護或者更換將花費大量的時間。 這不僅因為多盤離合器設計的復雜性還因為離合器系統和車輛附件之間缺 少一個簡單的接口。因此，需要的是一種能簡單組裝、維護、維修和安裝的
驅動多個車輛附件的裝置。尤其是一種具有上述特性和可選擇性地向至少一 個車輛附件提供動力并同時持續地向至少 一個其它的車輛附件提供動力的 裝置。

發明內容
因此，本發明的一個目的是提供一種曲軸組件，其在持續地向第二車輛 附件提供旋轉動力的同時可選擇性地向第一車輛附件提供旋轉動力。
本發明另一目的是提供一種維修、安裝和維護簡單且廉價的曲軸組件。 本發明又一目的是提供一種具有到一個或多個車輛附件簡單聯接裝置 的曲軸組件。
本發明的另 一個目的是提供一種能簡單廉價地制造的曲軸組件。 通過本發明的一個實施例來實現上述及其他方面，其提供一種通過式曲 軸組件，該組件包括空心曲軸，驅動軸，第一車輛附件，第二車輛附件，旋 轉動力源和錐式離合器組件。空心曲軸具有沿其縱軸線延伸的圓柱孔眼。驅 動軸沿著曲軸軸線延伸通過曲軸的圓柱孔眼。第一車輛附件聯接到曲軸，第 二車輛附件聯接到驅動軸。旋轉動力源聯接到驅動軸并為其提供持續旋轉動 力。錐式離合器組件可選擇性地將旋轉動力從驅動軸傳輸到曲軸。錐式離合 器組件包括具有外錐形摩擦面并聯接到曲軸或驅動軸中的一個的陽離合器構件和具有內錐形摩擦面并聯接到曲軸或驅動軸中的另 一個的陰離合器構件。陽離合器構件或陰離合器構件能相對于與公、陰離合器構件中的另一個 沿著曲軸和驅動軸軸線在嚙合位置和脫離位置之間移動。在嚙合位置，外錐 形摩擦面和內錐形摩擦面彼此接觸以將旋轉動力從驅動軸傳輸到曲軸。在脫 離位置，外錐形摩擦面和內錐形摩擦面不接觸，從而沒有旋轉動力從驅動軸傳輸到曲軸。錐式離合器組件以沖狹單元的形式提供，該模塊單元可以連接到所 述第一車輛附件和所述第二車輛附件中的一個。一些實施例中，陽離合器構件通過漸開線花鍵聯接到曲軸或驅動軸中的 所述一個。 一些實施例中，陰離合器構件通過漸開線花鍵聯接到曲軸或驅動 軸中的所述一個。 一些實施例中，陰離合器構件和輸出軸形成為單件并連接 到曲軸和驅動軸中的所述另一個。 一些實施例中，驅動軸包括至少兩個軸元 件，其中一個軸元件布置到錐式離合器組件中并^^到錐式離合器組件，且聯接到另 一個軸元件，所述另 一個軸元件延伸通過所述曲軸的所述圓柱孔眼并聯接到所述 第二車輛附件。一些實施例中，在錐式離合器組件和第一或第二車輛附件中的一個之間 采用了一種O形環密封件。 一些實施例中，陽離合器構件和陰離合器構件在 彈簧力的作用下進入嚙合位置。
一些實施例中，通過至少一個螺旋彈簧提供該彈簧力。
一些實施例中，通過離合器控制系統使得陽離合器構件和陰離合 器構件相對于彼此移動。
一些實施例中，離合器控制系統通過液壓、氣動、 機械或電的方法來移動陽離合器構件或陰離合器構件。一些實施例中，第一車輛附件是一個往復式裝置且所述曲軸將旋轉動力 轉化成往復運動以提供動力給第一車輛附件。 一些實施例中，利用形成在曲 軸上的偏心凸輪將旋轉動力轉化為往復運動。 一些實施例中，第一車輛附件 包括空氣壓縮機。
一些實施例中，第二車輛附件包括交流發電機或泵。根據本發明的第二實施例，提供了 一種在持續地為至少一個其他車輛附件 提供動力的同時，可選擇性地為至少一個車輛附件提供動力的組件。此組件包括 至少 一個聯接到曲軸的第 一車輛附件，至少 一個聯接到驅動軸的第二車輛附 件。聯接到驅動軸的旋轉動力源，以及錐式離合器組件。曲軸具有圓柱孔眼 這樣曲軸實質是空心的，且驅動軸延伸通過曲軸中的圓柱孔眼。錐式離合器 組件包括聯接到曲軸的陰離合器構件和聯接到驅動軸的陽離合器構件，該陽 離合器構件能沿著驅動軸的軸線移動。陰離合器構件具有內錐面，陽離合器構件具有外錐面。外錐面與內錐面充分地平接(flush contact )。錐式離合器組件具有嚙合狀態和脫離狀態。嚙合狀態下，陽離合器構件相對陰離合器構件 定位為使得外錐面和內錐面能充分地平接以允許將旋轉動力從陽離合器構 件傳輸到陰離合器構件。脫離狀態下，陽離合器構件相對于陰離合器構件定 位為使得外錐面和內錐面不接觸。當錐式離合器組件處于喻合狀態時，通過驅 動軸、錐式離合器和曲軸將旋轉動力選擇'^w人動力源傳輸到至少一個第一車輛附 件。通過驅動軸將旋轉動力持續地從動力源傳輸到至少一個第二車輛附件。一些實施例中，錐式離合器組件以才努夾單元的形式提供以用于連接到所述至 少一個第一或第二車輛附件。 一些實施例中，在至少一個第一或第二車輛元件與錐式離合器構件之間采用O形環密封件對其連接進行密封。 一些實施例中，驅動 軸包括至少兩個軸元件，其中 一個軸元件布置到錐式離合器組件中并集成到錐式離 合器組件，且聯接到另一個軸元件，所述另一個軸元件延伸通過所述曲軸的所述圓 柱孔眼并聯接到第二車輛附件。一些實施例中，陰離合器構件通過漸開線花鍵聯接到曲軸。 一些實施例 中，陽離合器構件通過漸開線花鍵連接到驅動軸。 一些實施例中，陰離合器 構件和輸出軸形成為單件并聯接到曲軸。 一些實施例中，利用至少一個螺旋例中，可通過液壓、氣動、機械或電的設備來移動陽離合器構件。一些實施例中，第一車輛附件是往復式裝置，且曲軸將旋4賴力轉化成往復 運動以提供動力給第一車輛附件。 一些實施例中，利用形成在曲軸上的偏心凸 輪將旋轉動力轉化為往復運動。 一些實施例中，第一車輛附件包括空氣壓縮 機。 一些實施例中，第二車輛附件包括交流發電機或泵。根據本發明的第三實施例，提供了一種組件，其在持續地為至少一個其他 車輛附件提供動力的同時，可選擇性地為至少一個車輛附件提供動力，該組件包 括聯接到第 一車輛附件的空心圓柱曲軸，聯接到第二車輛附件的圓柱驅動 軸，聯接到驅動軸并為第二車輛附件提供持續旋轉動力的旋轉動力源，和聯 接到第一車輛裝置的錐式離合器組件。驅動軸同軸地安置在空心曲軸中。錐式離合器組件包括具有帶外錐面的錐形的陽離合器構件。陽離合器構件通過 漸開線花鍵聯接到驅動軸以允許陽離合器構件沿著驅動軸的軸線相對于驅 動軸移動，同時防止陽離合器構件相對于驅動軸產生徑向移動。錐式離合器 組件還包括陰離合器構件，其具有帶內錐面的#^形部^^口輸出軸部分的，其中雄杯形部^^輸出軸部^Fj成為單件。該輸出軸部^4f選斬開線花鍵聯接到所述曲 軸，以阻止陰離合器構件相對于曲軸的移動。錐式離合器組件具有嚙合狀態，在嚙 合狀態下，所述陽離合器構件沿著驅動軸的軸線定位為使得所必卜錐面與所述陰離 合器構件的內錐面充分地平接，從而將旋轉動力乂A^斤述驅動軸和陽離合器構件傳輸到所述陰離合器構件和曲軸，由》bl是供旋轉動力到所述第一車輛附件。一些實施例中，錐式離合器組件以才勢夾化單元的形式提供。 一些實施例中，錐式離合器組件和第一車輛附件的連接通過一個O形環密封件密封。 一些實施例中，驅動軸包括至少兩個軸元件，其中一個軸元件布置到錐式離合器組件中并 集成到錐式離合器組件，且聯接到另一個軸元件，所述另一個軸元件延伸通過所述 曲軸并聯接到所述第二車輛附件。 一些實施例中，利用至少一個螺旋彈簧對陽 離合器構件施力從而促使錐式離合器組件進入嚙合狀態。 一些實施例中，可 通過液壓、氣動、機械或電的設備來移動陽離合器構件。一些實施例中，第一車輛附件是往復式裝置，且曲軸將旋4賴力轉化成往復運動以纟是供動力給第一車輛附件。 一些實施例中，利用形成在曲軸上的偏心凸 輪將旋轉動力轉化為往復運動。 一些實施例中，第一車輛附件包括空氣壓縮 機。 一些實施例中，第二車輛附件包括交流發電機或泵。根據本發明的另一個實施例，提供了一種通過式曲軸組件，其包括往復 式車輛附件，通過形成在曲軸上的偏心凸輪聯接到往復式車輛附件的空心曲 軸，設置在曲軸中并聯接到第二車輛附件驅動軸，旋轉動力源，安裝到所述往復 式車輛附件的錐式離合器組件，和離合器控制系統。錐式離合器組件包括錐形 的以具有內錐面并通過漸開線花鍵聯接到曲軸的陰離合器構件，和錐形的以 具有外錐面并通過漸開線花鍵聯接到軸聯接器的陽離合器構件，其中陽離合 器構件可沿著軸聯接器軸線移動，軸聯接器通過漸開線花鍵聯接到驅動軸并聯接到 動力源。錐形離合器組件具有嚙合狀態和脫離狀態，該嚙合狀態使得夕t^偉面與內錐面充分地平接ili走4^力力^^斤述陽離合器構件傳輸到所述陰離合器構件，該脫離狀 態使得夕h4,面與內錐面不相接觸。離合器控制系統移動陽離合器構件。旋轉動 力持續地從動力源傳輸到驅動軸聯接器、陽離合器構件、驅動軸和第二車輛 附件。當離合器處于嚙合狀態時，通過驅動軸聯接器和陽離合器構件將旋轉 動力選擇性地從動力源傳輸到陰離合器構件、曲軸和往復式車輛附件。一些實施例中，通過彈簧力促使陽離合器構件與陰離合器構件相接觸。 一些實施例中，通過至少一個螺旋彈簧提供彈簧力。 一些實施例中，錐式離合器組件被提供為才勢夾化單元。 一些實施例中，錐式離合器組件和第一車輛附 件之間的連接通過一個O形環密封件進行密封。 一些實施例中，離合控制系 統是液壓、氣動、初4戒或電的。除了以上提到之外的本發明的其他方面和特征將從如下的詳細描述和 附圖中認識到。


圖1是本發明一個實施例的縱向截面圖； 圖2是本發明一個實施例的等角截面圖； 圖3是本發明一個實施例等角視圖；具體實施方式
本發明的實施例將參考圖l-3描述，其中相同的數字^Ji目同的部件。圖l是 縱向截面圖，其示出了具有近側20和遠側(distalside) 21的曲軸組件10。圖2以 等角截面圖示出了曲軸組件10，其更加清楚地示出了此曲軸組件10的某些元件。曲軸組件10包括第一車輛附件(在這個例子中是空氣壓縮機12 )、錐式離合器 11、曲軸13、驅動軸14和旋轉動力源15。曲軸13具有沿著其縱軸線延伸的圓柱孔眼，這樣它實質上是空心的。驅動軸 14安置在曲軸13的圓柱孔內并/人曲軸13的近端和遠端兩端伸出。曲軸13和驅動 軸14這樣設計以使^^一個^i走轉力的作用下可以彼》ba立地》走轉。曲軸13在球 軸承16的支承下旋轉。如圖1最優所示，此實施例中曲軸13具有在曲軸13縱向 軸線中心附近形成的凸輪(lobe) 19。凸輪19呈環形<^目對于曲軸13偏心地定位， 從而使得凸輪19能隨著曲軸13的旋轉向上和向下移動。凸輪19因此是一個偏心 凸輪。本發明一些實施例中，第一車輛附件是諸如空氣壓縮積逸樣的往復式才W勾。圖 1所示的空^縮才幾12具有在壓縮機氣釭18內往復運動的活塞17。活塞17聯接 到凸輪19,使得當曲軸13旋轉的時候，凸輪19上下運動和驅使活塞17在氣缸18 內上下運動。這樣，空^縮才;iif更產生了壓縮空氣。本發明的一些實施例中，多于 一個車輛附件與曲軸13相聯接并在那獲得旋轉動力。例如，曲軸13的長度可延長 以容納與凸輪19類似的其他凸輪。本領域技術人員容易得出上述以及類似的變形。在驅動軸14的遠端(distal end)安裝有驅動輪22。驅動輪22用于將旋轉動力提供給附圖中沒有示出的第二車輛附件。第二車輛附件可以是利用旋轉動力的1^可 車輛附件。這些車輛附件的實例包括交流發電機和泵。驅動輪22具有位于其外徑向面的齒輪齒24。齒輪齒24與位于第二車輛附件的附件驅動輪(附圖中同樣未示 出)上的齒4錄嗜合，從而將旋轉動力從驅動軸14傳輸到第二車輛附件。 一些其 他實施例中，還有一些用于將旋轉動力傳輸到第二車輛附件的其^^勾件，例如，皮 帶傳動積械或形成在馬區動輪上的花鍵。 一些實施例中，第二車輛附件可以是往復式 才W勾。在這些實施例中，驅動輪22可以是類似于凸輪19的凸輪。本發明的許多實 施例中，驅動軸可以通過多種方式將旋4賴力傳輸到多于一個的第二車輛附件上。 例如，驅動軸14的遠端可以縱向延長以容納多于一個驅動輪22。本領域技術人員 容易得出這樣的變形。圖中還示出了安絲空^E縮機12近側的錐式離合器11。錐式離合器11通過 聯接蝶f全26栓接到空氣壓縮機12上。錐式離合器11和空氣壓縮機12之間的連接 通過0形密封環27進行密封。此0形環密封27防止錐式離合器11和空氣壓縮機 12的內部與外部環境連通。錐式離合器11包括陰離合器構件28和陽離合器構件29。兩個離合器構件28 和29大致呈環形，彼此間同軸，并與曲軸13和驅動軸14同軸。離合器構件28和 29兩者都具有環狀錐面。陰離合器構件28具有內錐面30,陽離合器構件29具有 夕卜錐面31。兩個離合器構件的錐面是互補的，即，它們被這樣設計以致于當離合器 構件相接觸的時候，它們各自的4r^卩表面面積肯tt^平接(flush contact )。如圖1和2所示，陰離合器構件28包括用作輸出軸的環形軸部32。陰離合器 構件28形成為單件式的部件，即，具有內錐面30的部^^口軸部32形成單件式的 部件。軸部32在其內徑上具有漸開線花鍵33a,該花鍵與曲軸13近端的漸開線花 鍵33b相4給。漸開線花鍵33阻止陰離合器構件28相對于曲軸13產生旋轉，并 允許旋轉動力從陰離合器構件28傳輸到曲軸13上。圖2中示出了漸開線花鍵33。 如本公開文件中使用的那樣，現有技術中給出了術語"漸開線花鍵"的常用和普通形 式。"漸開線花鍵"涉及的花鍵不Ai角的，而是具有如圖2所示的傾斜輪廓。附圖所示的實施例中，陰離合器構件28不能沿著驅動軸14和曲軸13的軸線 移動，但可以相對于該軸線旋轉。軸承36可旋轉地支承著陰離合器構件28。錐式離合器11包括與驅動軸14同軸并聯接到驅動軸14的驅動軸聯接器35。 陽離合器構件29安^驅動軸聯接器35上。驅動軸聯接器35具有用于連接驅動 軸14的連接部37。連接部37的內環面上形成漸開線花鍵38a，以用于與形成在驅動軸14近端的漸開線花鍵38b相配合。因此，漸開線花4建38阻止驅動軸聯接器35相對于驅動軸14產生旋轉，同時允許旋轉動力在這兩^4p件之間傳輸。同樣，圖2中示出了漸開線花鍵38。本發明的實施例采用漸開線花鍵將錐式離合器11與曲軸13和驅動軸14相聯接。漸開線花4A^優選的聯接方式，然而其他的聯接方式也是可行的。漸開線花鍵系統比其他的系統例如鍵系統更易安裝。4建系統中，形成在被聯接的構件中的一個上的單個^t^件安置在另一個被聯接的構件上的相應的鍵槽中。鍵系統中，要被聯接的構件必須沿特定朝向布置，才能#1撫件對準鍵槽。然而，漸開線花鍵系統38和33可以不需要考慮它們的方位^Nl結合，因為花4t^在將要接觸的表面上相對于被連接構件的軸線均勻分布。這樣的設計使#4,式離合器組件11的安裝簡單得 夕多。陽離合器構件29安^jt驅動軸聯接器35的軸部39上。軸部39具有在其外表 面形成的漸開線花鍵40a。漸開線花鍵40a沿著驅動軸聯接器35的軸部39的長度 延伸。陽離合器構件29具有形成在其內環面上的漸開線花鍵40b，該花鍵與軸部 39的漸開線花鍵40a相配合。軸部39具有一定尺寸從而允許陽離合器構件29沿著 軸部39的長度方向軸向滑動到選定的位置。漸開線花4建40阻止陽離合器構件29 和軸部39之間的相對旋轉，并允許旋轉動力在兩者之間傳輸。漸開線花鍵40如圖 2所示。驅動軸聯接器35的近端與旋轉動力源15相聯接。根據M實施例可以通 過花鍵、齒輪或皮帶進行連接。動力源可以是，例如，機動車輛的發動機。如下面 將更詳細介紹的，動力源為整個曲軸組件10提供旋轉動力。附圖所示的實施例中，在彈簧力的作用下，促使陽離合器構件29朝遠端方向 移動。彈簧力由安^陽離合器構件29近端的圓柱形凹坑42內的螺放彈簧41提 供。由螺放彈簧41產生的彈簧力促使陽離合器構件29與陰離合器構件28相接觸， 使錐式離合器11保#^齒合狀態。當錐式離合器11處于嚙合狀態時，如圖1和2所 示，陽離合器構件29相對陰離合器構件28如此定位，使得內錐面30和外錐面31 M平接。當這些表面之間形成充分的平接時，旋轉動力便從陽離合器構件29傳 輸到陰離合器構件28。錐式離合器11還包括使陽離合器構件29與陰離合器構件28脫離的離合器控 制系統51。陽離合器構件29的近端具有環形唇部43，其具有朝向遠端的表面44。 表面44與位于釭體46中并繞著陽離合器構件29的直徑均勻間隔分布的活塞45相 接觸。活塞45用于向陽離合器構件29^口足夠克服螺旋彈簧41的彈簧力的力，從而促使陽離合器構件29與陰離合器構件28脫開。如圖所示的實施例中，離合器 控制系統51是氣動式的，且所示的一個進口 47允許空氣壓力推向活塞45。然而， 在錐式離合器ll中可以設置多于一個的進口 47。在其他的實施例中，可以以類似 的方式采用液壓、積械或電的離合器控制系統。可以通過車輛系統監控計算機、車 輛操作員或其他裝置控制離合器控制系統51的操作。錐式離合器11在近端具有端蓋48,用于將離合器的元件容納iH呆持在箱體49 中。端蓋48栓接到箱體49，并包括用于容納驅動軸聯接器35和動力源15之間的 連接的開口 50。圖1、 2和3示出了本實施例的錐式離合器11的一個重要方面。錐式離合器11 設計成充分獨立的才勢夾單元,便于離合器組件的安裝、維修和維護。這通過為錐式 離合器ll設計一^fit的聯接裝置來實現，例如上述實施例中用到的螺3全。另夕卜， 錐式離合器11需要具有用于它的工作元件例如陰離合器構件28的軸部32和驅動 軸聯接器35到車輛附件的工作元件例如曲軸13和驅動軸14之間的簡單聯接方式。 圖1、 2、和3所示的實施例，利用相對而言易于聯接的漸開線花鍵來實現這種聯接。 所示的錐式離合器11栓接到空氣壓縮機12,但是也可以附接(attached)到并用于 各種才感通過釆用將高效驅動軸分成兩部分的軸聯接器35進一步增強了錐式離合器11 的才狹化方面。"高效驅動軸"是指將旋轉動力從動力源15傳輸到系統中的裝置。如 上所述，現有的許多才M勾中，驅動軸是單件式的部件，其延伸穿過離合器組件和第 一車輛附件。然而在如圖所示的實施例中，高效驅動軸包括作為錐式離合器組件ll 的一部分的驅動軸聯接器35和作為空氣壓縮機12的一部分的驅動軸14。這改善了 移除離合器單元以便進行離合器自身或第一車輛附件上的工作的筒易性。兩件式的 高效驅動軸結合利用漸開線花鍵以在錐式離合器il和附件之間連接的筒單裝置， 使得易于將空^S縮機12與其他離合器單元^^(^]或#1偉式離合器單元與其他 車輛附件-"^M頓。當希望移開錐式離合器11時，可以4嫁易地卸掉螺在，并可 以更換為類似單元。圖3是圖 1和2中所示的曲軸組件10夕卜表面的等角視圖。如圖所示，錐式離 合器組件11通過螺4全26與第一車輛附件、空氣壓縮機12栓接。穿過箱體52上的 開口可以看見驅動輪22，以及形成于其上的齒輪齒24。還可以看見凸輪19。圖3 提供了作為離合器控制系統51一P分的進口47的替^i見圖(alternative view)。圖 3還示出了開口 50。下面介紹圖中實施例的典型操作方法。首先，將描i^錐式離合器11處于嚙 合狀態下系統的運行情況。在如圖所示和如上所述的實施例中，由于螺旋彈簧41 對陽離合器構件29的促動，嚙合狀態是默認狀態。在嚙合狀態下，離合器控制系統51對活塞45提供不足以U良螺i走彈簧41的彈簧力的力，從而陽離合器構件29 被促使與陰離合器構件28 M平接。動力源15為驅動軸聯接器35提供持續的旋 轉動力。因此，陽離合器構件29、驅動軸14、驅動輪22和第二車輛附件接受持續 的旋轉動力。這樣一來，當陽離合器構件29與陰離合器構件28相接觸時，旋轉動 力便傳給了陰離合器構件28。陰離合器構件28接著將旋轉動力傳給驅動空^H縮 機12的曲軸13。因而，可以在第二車輛附件獲得持續的旋轉動力的同時，通過錐 式離合器組件11的嚙^4棒^i也向空^縮機12提供旋轉動力。通過才鬆從錐式離合器11 iiA^離狀態，可關閉空^縮機12。持續的旋轉動 力仍然提供給驅動輪22和第二車輛附件。離合器控制系統51通過增加離合器控制 系統51中的空氣壓力，利用進口 47、活塞45和汽缸46來克服螺旋彈簧41產生的 彈簧力，由此迫使陽離合器構件29沿著驅動軸聯接器35的漸開線花鍵40軸向滑 動。從而#4偉式離合器11帶入非嚙合狀態，在此狀態下，陽離合器構件29如此定 位使得其夕卜錐面31不與陰離合器構件28的內錐面30接觸。在該非嚙合狀態下， 陰離合器構件28無法/人陽離合器構件29獲得旋轉動力，因此曲軸13不旋轉且空 氣壓縮機12停止工作。如上所述，可利用車輛系統監控計冥4^其他裝置實現對 離合器控制系統51的操作。因此，圖1-3中所示的本發明實施例，提供了一種持續地為至少另一個車輛附 件提供動力的同時，可選擇'^i也為至少一個車輛附件提供動力的組件。艦過錐式 離合器的才勢夾化設計和在元件之間采用諸如漸開線花鍵這樣的簡單聯接方式，使得 組件維修、維護和更換的簡易性得到了提高。雖然通過參考部件、特征等的特定布置對本發明進行了描述，其并不是意在窮 舉所有可能的特征和布置，實際上本領域技術人員可確定許多其他修改和變式。
權利要求
1、一種通過式曲軸組件，包括空心曲軸，其具有軸向延伸穿過它的圓柱孔眼；驅動軸，沿著所述曲軸的軸線延伸通過所述曲軸的所述圓柱孔孔眼；聯接到所述曲軸的第一車輛附件；聯接到所述驅動軸的第二車輛附件；旋轉動力源，其聯接到所述驅動軸并向其提供持續的旋轉動力；可選擇性地將所述旋轉動力從所述驅動軸傳輸到所述曲軸的錐式離合器組件，其包括陽離合器構件，具有外錐形摩擦面并聯接到所述曲軸或所述驅動軸中的一個；陰離合器構件，具有內錐形摩擦面并聯接到所述曲軸或所述驅動軸中的另一個；其中陽離合器構件或陰離合器構件中的一個可以相對于陽離合器構件陰離合器構件中的另一個沿著曲軸和驅動軸的軸線在嚙合位置和脫離位置之間移動，在嚙合位置下，所述外錐形摩擦面和所述內錐形摩擦面彼此接觸，以至于旋轉動力從驅動軸傳輸至曲軸，在脫離位置下，外錐形摩擦面和內錐形摩擦面不接觸，以至于沒有旋轉動力從驅動軸傳輸至曲軸；其中所述錐式離合器組件以模塊單元的形式提供，該模塊單元可以連接到所述第一車輛附件和所述第二車輛附件中的一個。
2、 如權利要求1所述的通過式曲軸組件，其中所述陽離合器構件通過漸開線 花鍵聯接到所述曲軸和所述驅動軸中的所述一個。
3、 如權利要求1所述的通過式曲軸組件，其中所述陰離合器構件通過漸開線 花鍵聯接到所述曲軸和所述驅動軸中的所述一個。
4、 如權利要求1所述的通過式曲軸組件，其中所述陰離合器構件和輸出軸形 成為單件并聯接到所述曲軸和所述驅動軸中的所述另 一個。
5、 如權利要求1所述的通過式曲軸組件，其中所述驅動軸包括至少兩個軸元 件，其中一個軸元件布置到錐式離合器組件中并與錐式離合器組件成一體，且聯接到另 一個軸元件，該另 一個軸元件延伸通過所述曲軸的所述圓柱孔0艮并聯接到所述 第二車輛附件。
6、 如權利要求1所述的通過式曲軸組件，其中在所述第一車輛附件和所述第二車輛附件中的一個與錐式離合器組件之間采用O形環密封件。
7、 如權利要求1所述的通過式曲軸組件，其中通過彈簧力促使陽離合器構件 和陰離合器構件it/v嚙合位置。
8、 如權利要求7所述的通過式曲軸組件，其中所述彈簧力由至少一個螺旋彈簧提供。
9、 如權利要求1所述的通過式曲軸組件，其中利用離合器控制系統可使得陽 離合器構件和陰離合器構件彼jH^目對移動。
10、 如權利要求9所述的通過式曲軸組件，其中所述離合器控制系統采用B 動力、^動力、才W戒動力、電力或其組合^^多動所述陽離合器構件或陰離合器構件。
11、 如權利要求1所述的通過式曲軸組件，其中所述第一車輛附件是往復式機 構，且所述曲軸將旋轉動力轉化成往復運動以提供動力給第 一車輛附件。
12、 如權利要求11所述的通過式曲軸組件，其中形成在所述曲軸上的偏心凸 輪將旋轉動力轉化成往復運動。
13、 如權利要求11所述的通過式曲軸組件，其中所述第一車輛附件包括空氣 壓縮才幾。
14、 如權利要求1所述的通過式曲軸組件，其中所述第二車輛附件包括交流發電機或泵。
15、 一種裝置，其在持續地為至少一個其他車輛附件提供動力的同時，可選擇 性地為至少一個車輛附件提供動力，該裝置包括至少一個聯接到曲軸的第一車輛附件，其中所述曲軸具有圓柱孔眼，使得該曲 軸實質上是空心的；至少一個聯接到馬區動軸的第二車輛附件，其中所述驅動軸延伸通過所述曲軸中 的圓柱孔眼；耳關4姿到驅動軸的"炎轉動力源；錐式離合器組件，包括聯接到曲軸并具有內錐面的陰離合器構件和聯接到驅動 軸并具有外錐面的陽離合器構件，該陽離合器構件能沿著驅動軸的軸線移動，其中 所i^卜錐面可以與陰離合器構件的內錐面鉢平接，以及其中所述錐式離合器組件 具有嚙合狀態，在該狀態下陽離合器構件相對于陰離合器構件定位為使得外錐面和 內錐面絲平接，以允許旋專賴力從陽離合器構件傳輸到陰離合器構件，所述錐式 離合器組件還具有脫離狀態，在該狀態下陽離合器構件相對于陰離合器構件定位為使得外錐面和內錐面不接觸；以及其中，當錐式離合器組件處于嚙合狀態時，通過驅動軸、錐式離合器和曲軸將 旋轉動力選棒14i^人動力源傳輸到至少一個第一車輛附件，另外，其中通過驅動軸 將旋轉動力持續地從動力源傳輸到至少一個第二車輛附件。
16、 如權利要求15所述的裝置，其中錐式離合器組件以才勢夾單元的形式提供以用于連接到所述至少一個第一或第二車輛附件。
17、 如權利要求16所述的裝置，其中在所述至少一個第一或第二車輛元件與 錐式離合器構件之間采用O形環密封件對其連接進行密封。
18、 如權利要求16所述的裝置，其中驅動軸包括至少兩個軸元件，其中一個 軸元件布置到錐式離合器組件中并與錐式離合器組件成一體，且聯接到另一個軸元 件，所述另一個軸元件延伸通1±/斤述曲軸的所述圓柱孔眼并聯接到第二車輛附件。
19、 如權利要求15所述的裝置，其中所述陰離合器構件通過漸開線花鍵聯接 到曲軸。
20、 如權利要求15所述的裝置，其中所述陽離合器構件通過漸開線花鍵聯接到所述驅動軸。
21、 如權利要求15所述的裝置，其中所述陰離合器構件和輸出軸形成為單件 并聯接到所述曲軸。
22、 如權利要求15所述的裝置，其中通過至少一個螺旋彈簧向所述陽離合器
23、 如權利要求15所述的裝置，其中所述陽離合器構件通過液壓、氣動、機 扣H電氣設備移動。
24、 如權利要求15所述的裝置，其中所述第一車輛附件是往復式4;i4勾，且所述曲軸將旋轉動力轉化成往復運動以提供動力給所述第一車輛附件。
25、 如權利要求24所述的裝置，其中形成在所述曲軸上的偏心凸輪將旋轉動 力轉化成往復運動。
26、 如權利要求24所述的裝置，其中所述第一車輛附件包括空氣壓縮機。
27、 如權利要求15所述的裝置，其中所述第二車輛附件包括交流發電機或泵。
28、 一種裝置，其在持續地為至少一個其他車輛附件提供動力的同時，可選擇 性地為至少一個車輛附件提供動力，該裝置包括聯接到第 一車輛附件的空心圓柱曲軸；聯接到第二車輛附件的圓柱驅動軸，其中該驅動軸同軸地安置在所述空心曲軸中；旋轉動力源，聯接到所述驅動軸并為第二車輛附件提供持續的旋轉動力； 聯接到第一車輛附件的錐式離合器組件，包括錐形陽離合器構件，其具有帶外錐面的錐形并通迎斬開線花鍵聯接到所述驅動 軸，以允許所述陽離合器構件沿著所述驅動軸的軸線相對于驅動軸移動，同時阻止 所述陽離合器構件相對于驅動軸產生徑向移動；陰離合器構件，其具有帶內錐面的4斜不形部斜口輸出軸部分的，其中錐杯形部 射口輸出軸部^^成為單件，且其中輸出軸部^it選斬開線花鍵聯接到所述曲軸， 以阻止陰離合器構件相對于曲軸移動；其中錐式離合器組件具有嚙合狀態，在。齒合狀態下，所述陽離合器構件沿著驅 動軸的軸線定位為使得所必h^面與所述陰離合器構件的內錐面M平接，從而將 旋轉動力A/J斤述驅動軸和陽離合器構件傳輸到所述陰離合器構件和曲軸，由此提供 旋轉動力到所述第一車輛附件。
29、 如權利要求28所述的裝置，其中所述錐式離合器組件以才勢夫化單元的形 式提供。
30、 如權利要求29所述的裝置，其中所述錐式離合器組件與第一車輛附件之 間的連接采用O形環密封件進行密封。
31、 如權利要求29所述的裝置，其中驅動軸包括至少兩個軸元件，其中一個 軸元件布置到錐式離合器組件中并與錐式離合器組件成一體，且聯接到另一個軸元 件，所述另 一個軸元件延伸通過所述曲軸并聯接到所述第二車輛附件。
32、 如權利要求28所述的裝置，其中通過至少一個螺旋彈簧向陽離合器構件 施力從而促使所述錐式離合器組件iiA嚙合狀態。
33、 如權利要求28所述的裝置，其中所述陽離合器構件通過^S、氣動、機 知H電氣設備移動。
34、 如權利要求28所述的裝置，其中所述第一車輛附件是往復式才;U勾，且所 述曲軸將旋轉動力轉化成往復運動以提供動力給所述第一車輛附件。
35、 如權利要求34所述的裝置，其中形成在所述曲軸上的偏心凸輪將旋轉動 力轉化成往復運動。
36、 如權利要求35所述的裝置，其中所述第一車輛附件包括空氣壓縮機。
37、 如權利要求28所述的裝置，其中所述第二車輛附件包括交流發電機或泵。
38、 一種通過式曲軸組件，包括往復式車輛附件；空心曲軸，其通過形成在所述曲軸上的偏心凸輪聯接到所述往復式車輛附件；設置在曲軸中并聯接到第二車輛附件驅動軸； 3走專爭動力源；安裝到所述往復式車輛附件的錐式離合器組件，包括陰離合器構件，其是.錐形的從而具有內錐面并通過漸開線花鍵聯接到所述曲軸；陽離合器構件，其是.錐形的從而具有外錐面并通過漸開線花鍵聯接到軸聯接 器，其中所述陽離合器構件可沿著軸聯接器軸線方向移動，軸聯接器通過漸開線花 鍵聯接到驅動軸并4關接到動力源；其中所述錐形離合器組件具有嚙合狀態和脫離狀態，該嚙合狀態使得夕卜錐面與 內錐面M平接且旋轉動力A/J斤述陽離合器構件傳輸到所述陰離合器構件，所離狀態使得外錐面與內錐面不相接觸；移動所述陽離合器構件的離合器控制系統；其中旋轉動力持續地認動力源傳輸到所述驅動軸聯接器、陽離合器構件、驅動 軸和第二車輛附件；其中當離合器處于嚙合狀態時，旋轉動力通it^斤述驅動軸聯接器和陽離合器構 件選擇'fi^/人動力源傳輸到所述陰離合器構件、曲軸和往復式車輛附件。
39、 如權利要求38所述的通過式曲軸組件，其中通過彈簧力促使所述陽離合 器構件與陰離合器構件相接觸。
40、 如權利要求39所述的通過式曲軸組件，其中通過至少一個螺旋彈簧提供 所述彈簧力。
41、 如權利要求38所述的通過式曲軸組件，其中所述4,式離合器組件被才是供 為模塊化單元。
42、 如權利要求41所述的通過式曲軸組件，其中所述錐式離合器組件和第一 車輛附件之間的連接采用O形環密封件進行密封。
43、 如權利要求38所述的通過式曲軸組件，其中離合器控制系統是'a、氣 動、積4g電的。
全文摘要
本發明涉及一種具有錐式離合器的通過式空氣壓縮機。一種通過式曲軸組件，其在持續地為第二車輛附件提供旋轉動力的同時可選擇性地為第一車輛附件提供旋轉動力。利用模塊化的錐式離合器組件來選擇性地提供旋轉動力。當錐式離合器組件處于嚙合狀態時，其為第一車輛附件提供動力。利用離合器控制系統促使錐式離合器組件進入脫離狀態，從而關閉第一車輛附件。
文檔編號F16D27/00GK101303004SQ20081014284
公開日2008年11月12日 申請日期2008年4月3日 優先權日2007年4月5日
發明者特拉維斯·L·費特, 邁克爾·R·詹金斯 申請人:哈爾德克斯制動器公司