具有锥式离合器的通过式空气压缩机的制作方法

专利名称：具有锥式离合器的通过式空气压缩机的制作方法
技术领域：
本申请涉及一种曲轴组件，其在持续性地向至少 一个其它车辆附件提供 旋转动力同时可以选择性地向至少一个车辆附件提供旋转动力。特别地，本
发明涉及包括锥式离合器装置和通过式空气压缩机(drive through air compressor )的曲轴组件。
背景技术：
现有技术中利用离合器选择性地向汽车附件例如空气压缩机或者其他 往复式装置提供旋转动力是公知的。Beaumont的美国专利4648805, 4632639 和4561827均涉及一种具有由曲轴驱动的活塞的空气压缩机。通过多盘离合 器啮合时由离合器供应旋转动力到曲柄。多盘离合器具有驱动部和被驱动 部。通过驱动轴给离合器的驱动部提供旋转动力。空气压缩机的活塞由曲轴 带动。通过使离合器脱离(disengage)来停止空气压缩机。
诸如或类似于Beaumont设计的设备提供了选择性地为单个车辆附件提 供动力的适当方法。然而，人们很快意识到利用驱动轴提供到离合器驱动部 的持续旋转动力应该被更有效地分配。换句话说，无论离合器是啮合还是非 啮合，离合器驱动部和驱动轴都在持续旋转。只要离合器脱离，旋转动力便 浪费掉。解决这个问题的 一个办法是将旋转动力用于不需要选择性啮合的车 辆附件例如空气压缩才几上。Plantan的美国专利5497742和Christmas的英国 专利申请2176255均描述了一种利用离合器和空心曲轴驱动往复式设备的装 置。曲轴是空心的以容纳驱动轴的延伸部分从而驱动第二设备例如交流发电 机或泵。只要离合器啮合往复式设备便获得动力，但第二设备持续获得动力。 上述两个参考文件均是利用多盘离合器。
Plantan的专利和Christmas的申请中的装置都具有重要的缺陷。首先， 多盘离合器的使用增加了系统的复杂性和成本同时降低了 了系统的可靠性 以及安装和维护的筒易性。诸如Plantan和Christmas公开的装置的另 一个缺 点就是，由于离合器与车辆附件紧密配合而形成的复杂结构，使得拆卸该设备以维护或维修多盘离合器是烦瑣和耗时的。这个缺点加剧了与离合器本身 复杂性有关的问题。因此，需要一种能处理现有技术中上述缺点的车辆附件 动力提供设备。
通过引入锥式离合器来处理或減少多盘离合器设计引发的问题。在机械
领域中有很多关于锥式离合器系统的例子。Morgan的美国专利4226318公 开了 一种液压驱动的锥式离合器而且是锥式离合器系统常用设计的代表。该 锥式离合器包括一个阴离合器构件和一个阳离合器构件。阴离合器构件具有 一个呈锥形的环形内表面。阳离合器构件具有一个用来与阴离合器构件内表 面配合的呈锥形的环形外表面。 一个输入驱动轴，其是系统中旋转动力的来 源，被连接到阳离合器构件。根据离合系统的应用需求，可通过例如螺旋弹 簧来促成阳离合器构件与阴离合器构件的啮合或非啮合。阴离合器构件连接 到输出轴或者与该轴元件形成单件式的的整体部件。因此，由驱动阳离合器 构件的输入轴来提供旋转动力。当阳离合器构件和阴离合器构件啮合时，也 就是，当环形的锥面相接触的时候，旋转动力传输到阴离合器构件上，也就 传到了输出轴上。
Carpenter等人的美国专利申请2004/0159524公开了一种用于空气压缩 机的锥式离合器。Carpenter等人的系统包括一个与曲轴相结合的母锥部件和 一个与驱动轴相结合的公锥部件。曲轴驱动空气压缩机。Carpenter等人的申
请公开了可以通过将附件安装在驱动轴的输入端使得在驱动空气压缩机的 同时能驱动多种附件。
还有 一些文件公开了锥式离合器的多种应用和改进。Carton Bacon的美 国专利4880407公开了 一种在离合器构件的锥面之间采用 一层摩擦材料的锥 式离合器系统。Stone的美国专利4805706公开了一种用于利用锥式离合器 的电钻的旋转冲击装置。Schaub等人的美国专利6960107公开了 一种利用锥 式离合器选择性地在前齿轮和后齿轮之间传输扭矩的海上运输。这些以及上 面提到的文件在此并入以作参考。
然而，现有技术中关于将锥式离合器连接并整合到车辆附件的难点方面 的问题依然存在。如Beaumont的专利4648805中看到的那样，连接多盘离 合器组件是一个多步骤的操作。首先，将锥形垫圈组件和离合器构件安置在 空心离合器构件中。接着，将离合盘和端部元件引入。然后设置一个锥形垫 圏组件上的预载，并通过焊接将端部元件固定。将该完成的子組件放在离合器室中。然后，将驱动输入轴穿接过离合盘并且花键轴与轴承接合。最后， 将末端轴承和端盖加入组件中。
Carpenter等人的申请中公开的装置，出于维护或者维修的目的而要接近 离合器同样也是困难的。如果如同公开的那样需要用驱动轴驱动除连接在驱 动轴输入端的空气压缩机以外的一个附件，这将对接近离合器形成阻碍。为 了接近离合器，另外的附件大多很可能会挡道或甚至安装在离合器外壳上。
Plantan的专利和Christmas的申请还有一个缺点，他们离合器的构件和 第一车辆附件的构件混合在一起。公开的每个驱动轴都包括一个从离合器和
曲轴延伸到要获得持续动力的第二设备的单件式的构件。由于这样的设计， 无论是附件还是离合器的维修和维护服务都将使整个组件失效。
现有技术中的设计， 一旦需要维修、维护或者更换将花费大量的时间。 这不仅因为多盘离合器设计的复杂性还因为离合器系统和车辆附件之间缺 少一个简单的接口。因此，需要的是一种能简单组装、维护、维修和安装的
驱动多个车辆附件的装置。尤其是一种具有上述特性和可选择性地向至少一 个车辆附件提供动力并同时持续地向至少 一个其它的车辆附件提供动力的 装置。

发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种曲轴组件，其在持续地向第二车辆 附件提供旋转动力的同时可选择性地向第一车辆附件提供旋转动力。
本发明另一目的是提供一种维修、安装和维护简单且廉价的曲轴组件。 本发明又一目的是提供一种具有到一个或多个车辆附件简单联接装置 的曲轴组件。
本发明的另 一个目的是提供一种能简单廉价地制造的曲轴组件。 通过本发明的一个实施例来实现上述及其他方面，其提供一种通过式曲 轴组件，该组件包括空心曲轴，驱动轴，第一车辆附件，第二车辆附件，旋 转动力源和锥式离合器组件。空心曲轴具有沿其纵轴线延伸的圓柱孔眼。驱 动轴沿着曲轴轴线延伸通过曲轴的圓柱孔眼。第一车辆附件联接到曲轴，第 二车辆附件联接到驱动轴。旋转动力源联接到驱动轴并为其提供持续旋转动 力。锥式离合器组件可选择性地将旋转动力从驱动轴传输到曲轴。锥式离合 器组件包括具有外锥形摩擦面并联接到曲轴或驱动轴中的一个的阳离合器构件和具有内锥形摩擦面并联接到曲轴或驱动轴中的另 一个的阴离合器构件。阳离合器构件或阴离合器构件能相对于与公、阴离合器构件中的另一个 沿着曲轴和驱动轴轴线在啮合位置和脱离位置之间移动。在啮合位置，外锥 形摩擦面和内锥形摩擦面彼此接触以将旋转动力从驱动轴传输到曲轴。在脱 离位置，外锥形摩擦面和内锥形摩擦面不接触，从而没有旋转动力从驱动轴传输到曲轴。锥式离合器组件以冲狭单元的形式提供，该模块单元可以连接到所 述第一车辆附件和所述第二车辆附件中的一个。一些实施例中，阳离合器构件通过渐开线花键联接到曲轴或驱动轴中的 所述一个。 一些实施例中，阴离合器构件通过渐开线花键联接到曲轴或驱动 轴中的所述一个。 一些实施例中，阴离合器构件和输出轴形成为单件并连接 到曲轴和驱动轴中的所述另一个。 一些实施例中，驱动轴包括至少两个轴元 件，其中一个轴元件布置到锥式离合器组件中并^^到锥式离合器组件，且联接到另 一个轴元件，所述另 一个轴元件延伸通过所述曲轴的所述圆柱孔眼并联接到所述 第二车辆附件。一些实施例中，在锥式离合器组件和第一或第二车辆附件中的一个之间 采用了一种O形环密封件。 一些实施例中，阳离合器构件和阴离合器构件在 弹簧力的作用下进入啮合位置。
一些实施例中，通过至少一个螺旋弹簧提供该弹簧力。
一些实施例中，通过离合器控制系统使得阳离合器构件和阴离合 器构件相对于彼此移动。
一些实施例中，离合器控制系统通过液压、气动、 机械或电的方法来移动阳离合器构件或阴离合器构件。一些实施例中，第一车辆附件是一个往复式装置且所述曲轴将旋转动力 转化成往复运动以提供动力给第一车辆附件。 一些实施例中，利用形成在曲 轴上的偏心凸轮将旋转动力转化为往复运动。 一些实施例中，第一车辆附件 包括空气压缩机。
一些实施例中，第二车辆附件包括交流发电机或泵。根据本发明的第二实施例，提供了 一种在持续地为至少一个其他车辆附件 提供动力的同时，可选择性地为至少一个车辆附件提供动力的组件。此组件包括 至少 一个联接到曲轴的第 一车辆附件，至少 一个联接到驱动轴的第二车辆附 件。联接到驱动轴的旋转动力源，以及锥式离合器组件。曲轴具有圓柱孔眼 这样曲轴实质是空心的，且驱动轴延伸通过曲轴中的圆柱孔眼。锥式离合器 组件包括联接到曲轴的阴离合器构件和联接到驱动轴的阳离合器构件，该阳 离合器构件能沿着驱动轴的轴线移动。阴离合器构件具有内锥面，阳离合器构件具有外锥面。外锥面与内锥面充分地平接(flush contact )。锥式离合器组件具有啮合状态和脱离状态。啮合状态下，阳离合器构件相对阴离合器构件 定位为使得外锥面和内锥面能充分地平接以允许将旋转动力从阳离合器构 件传输到阴离合器构件。脱离状态下，阳离合器构件相对于阴离合器构件定 位为使得外锥面和内锥面不接触。当锥式离合器组件处于喻合状态时，通过驱 动轴、锥式离合器和曲轴将旋转动力选择'^w人动力源传输到至少一个第一车辆附 件。通过驱动轴将旋转动力持续地从动力源传输到至少一个第二车辆附件。一些实施例中，锥式离合器组件以才努夹单元的形式提供以用于连接到所述至 少一个第一或第二车辆附件。 一些实施例中，在至少一个第一或第二车辆元件与锥式离合器构件之间采用O形环密封件对其连接进行密封。 一些实施例中，驱动 轴包括至少两个轴元件，其中 一个轴元件布置到锥式离合器组件中并集成到锥式离 合器组件，且联接到另一个轴元件，所述另一个轴元件延伸通过所述曲轴的所述圓 柱孔眼并联接到第二车辆附件。一些实施例中，阴离合器构件通过渐开线花键联接到曲轴。 一些实施例 中，阳离合器构件通过渐开线花键连接到驱动轴。 一些实施例中，阴离合器 构件和输出轴形成为单件并联接到曲轴。 一些实施例中，利用至少一个螺旋例中，可通过液压、气动、机械或电的设备来移动阳离合器构件。一些实施例中，第一车辆附件是往复式装置，且曲轴将旋4賴力转化成往复 运动以提供动力给第一车辆附件。 一些实施例中，利用形成在曲轴上的偏心凸 轮将旋转动力转化为往复运动。 一些实施例中，第一车辆附件包括空气压缩 机。 一些实施例中，第二车辆附件包括交流发电机或泵。根据本发明的第三实施例，提供了一种组件，其在持续地为至少一个其他 车辆附件提供动力的同时，可选择性地为至少一个车辆附件提供动力，该组件包 括联接到第 一车辆附件的空心圆柱曲轴，联接到第二车辆附件的圓柱驱动 轴，联接到驱动轴并为第二车辆附件提供持续旋转动力的旋转动力源，和联 接到第一车辆装置的锥式离合器组件。驱动轴同轴地安置在空心曲轴中。锥式离合器组件包括具有带外锥面的锥形的阳离合器构件。阳离合器构件通过 渐开线花键联接到驱动轴以允许阳离合器构件沿着驱动轴的轴线相对于驱 动轴移动，同时防止阳离合器构件相对于驱动轴产生径向移动。锥式离合器 组件还包括阴离合器构件，其具有带内锥面的#^形部^^口输出轴部分的，其中雄杯形部^^输出轴部^Fj成为单件。该输出轴部^4f选斩开线花键联接到所述曲 轴，以阻止阴离合器构件相对于曲轴的移动。锥式离合器组件具有啮合状态，在啮 合状态下，所述阳离合器构件沿着驱动轴的轴线定位为使得所必卜锥面与所述阴离 合器构件的内锥面充分地平接，从而将旋转动力乂A^斤述驱动轴和阳离合器构件传输到所述阴离合器构件和曲轴，由》bl是供旋转动力到所述第一车辆附件。一些实施例中，锥式离合器组件以才势夹化单元的形式提供。 一些实施例中，锥式离合器组件和第一车辆附件的连接通过一个O形环密封件密封。 一些实施例中，驱动轴包括至少两个轴元件，其中一个轴元件布置到锥式离合器组件中并 集成到锥式离合器组件，且联接到另一个轴元件，所述另一个轴元件延伸通过所述 曲轴并联接到所述第二车辆附件。 一些实施例中，利用至少一个螺旋弹簧对阳 离合器构件施力从而促使锥式离合器组件进入啮合状态。 一些实施例中，可 通过液压、气动、机械或电的设备来移动阳离合器构件。一些实施例中，第一车辆附件是往复式装置，且曲轴将旋4賴力转化成往复运动以纟是供动力给第一车辆附件。 一些实施例中，利用形成在曲轴上的偏心凸 轮将旋转动力转化为往复运动。 一些实施例中，第一车辆附件包括空气压缩 机。 一些实施例中，第二车辆附件包括交流发电机或泵。根据本发明的另一个实施例，提供了一种通过式曲轴组件，其包括往复 式车辆附件，通过形成在曲轴上的偏心凸轮联接到往复式车辆附件的空心曲 轴，设置在曲轴中并联接到第二车辆附件驱动轴，旋转动力源，安装到所述往复 式车辆附件的锥式离合器组件，和离合器控制系统。锥式离合器组件包括锥形 的以具有内锥面并通过渐开线花键联接到曲轴的阴离合器构件，和锥形的以 具有外锥面并通过渐开线花键联接到轴联接器的阳离合器构件，其中阳离合 器构件可沿着轴联接器轴线移动，轴联接器通过渐开线花键联接到驱动轴并联接到 动力源。锥形离合器组件具有啮合状态和脱离状态，该啮合状态使得夕t^偉面与内锥面充分地平接ili走4^力力^^斤述阳离合器构件传输到所述阴离合器构件，该脱离状 态使得夕h4,面与内锥面不相接触。离合器控制系统移动阳离合器构件。旋转动 力持续地从动力源传输到驱动轴联接器、阳离合器构件、驱动轴和第二车辆 附件。当离合器处于啮合状态时，通过驱动轴联接器和阳离合器构件将旋转 动力选择性地从动力源传输到阴离合器构件、曲轴和往复式车辆附件。一些实施例中，通过弹簧力促使阳离合器构件与阴离合器构件相接触。 一些实施例中，通过至少一个螺旋弹簧提供弹簧力。 一些实施例中，锥式离合器组件被提供为才势夹化单元。 一些实施例中，锥式离合器组件和第一车辆附 件之间的连接通过一个O形环密封件进行密封。 一些实施例中，离合控制系 统是液压、气动、初4戒或电的。除了以上提到之外的本发明的其他方面和特征将从如下的详细描述和 附图中认识到。


图1是本发明一个实施例的纵向截面图； 图2是本发明一个实施例的等角截面图； 图3是本发明一个实施例等角视图；具体实施方式
本发明的实施例将参考图l-3描述，其中相同的数字^Ji目同的部件。图l是 纵向截面图，其示出了具有近侧20和远侧(distalside) 21的曲轴组件10。图2以 等角截面图示出了曲轴组件10，其更加清楚地示出了此曲轴组件10的某些元件。曲轴组件10包括第一车辆附件(在这个例子中是空气压缩机12 )、锥式离合器 11、曲轴13、驱动轴14和旋转动力源15。曲轴13具有沿着其纵轴线延伸的圓柱孔眼，这样它实质上是空心的。驱动轴 14安置在曲轴13的圓柱孔内并/人曲轴13的近端和远端两端伸出。曲轴13和驱动 轴14这样设计以使^^一个^i走转力的作用下可以彼》ba立地》走转。曲轴13在球 轴承16的支承下旋转。如图1最优所示，此实施例中曲轴13具有在曲轴13纵向 轴线中心附近形成的凸轮(lobe) 19。凸轮19呈环形<^目对于曲轴13偏心地定位， 从而使得凸轮19能随着曲轴13的旋转向上和向下移动。凸轮19因此是一个偏心 凸轮。本发明一些实施例中，第一车辆附件是诸如空气压缩积逸样的往复式才W勾。图 1所示的空^缩才几12具有在压缩机气釭18内往复运动的活塞17。活塞17联接 到凸轮19,使得当曲轴13旋转的时候，凸轮19上下运动和驱使活塞17在气缸18 内上下运动。这样，空^缩才;iif更产生了压缩空气。本发明的一些实施例中，多于 一个车辆附件与曲轴13相联接并在那获得旋转动力。例如，曲轴13的长度可延长 以容纳与凸轮19类似的其他凸轮。本领域技术人员容易得出上述以及类似的变形。在驱动轴14的远端(distal end)安装有驱动轮22。驱动轮22用于将旋转动力提供给附图中没有示出的第二车辆附件。第二车辆附件可以是利用旋转动力的1^可 车辆附件。这些车辆附件的实例包括交流发电机和泵。驱动轮22具有位于其外径向面的齿轮齿24。齿轮齿24与位于第二车辆附件的附件驱动轮(附图中同样未示 出)上的齿4錄嗜合，从而将旋转动力从驱动轴14传输到第二车辆附件。 一些其 他实施例中，还有一些用于将旋转动力传输到第二车辆附件的其^^勾件，例如，皮 带传动积械或形成在马区动轮上的花键。 一些实施例中，第二车辆附件可以是往复式 才W勾。在这些实施例中，驱动轮22可以是类似于凸轮19的凸轮。本发明的许多实 施例中，驱动轴可以通过多种方式将旋4賴力传输到多于一个的第二车辆附件上。 例如，驱动轴14的远端可以纵向延长以容纳多于一个驱动轮22。本领域技术人员 容易得出这样的变形。图中还示出了安絲空^E缩机12近侧的锥式离合器11。锥式离合器11通过 联接蝶f全26栓接到空气压缩机12上。锥式离合器11和空气压缩机12之间的连接 通过0形密封环27进行密封。此0形环密封27防止锥式离合器11和空气压缩机 12的内部与外部环境连通。锥式离合器11包括阴离合器构件28和阳离合器构件29。两个离合器构件28 和29大致呈环形，彼此间同轴，并与曲轴13和驱动轴14同轴。离合器构件28和 29两者都具有环状锥面。阴离合器构件28具有内锥面30,阳离合器构件29具有 夕卜锥面31。两个离合器构件的锥面是互补的，即，它们被这样设计以致于当离合器 构件相接触的时候，它们各自的4r^卩表面面积肯tt^平接(flush contact )。如图1和2所示，阴离合器构件28包括用作输出轴的环形轴部32。阴离合器 构件28形成为单件式的部件，即，具有内锥面30的部^^口轴部32形成单件式的 部件。轴部32在其内径上具有渐开线花键33a,该花键与曲轴13近端的渐开线花 键33b相4給。渐开线花键33阻止阴离合器构件28相对于曲轴13产生旋转，并 允许旋转动力从阴离合器构件28传输到曲轴13上。图2中示出了渐开线花键33。 如本公开文件中使用的那样，现有技术中给出了术语"渐开线花键"的常用和普通形 式。"渐开线花键"涉及的花键不Ai角的，而是具有如图2所示的倾斜轮廓。附图所示的实施例中，阴离合器构件28不能沿着驱动轴14和曲轴13的轴线 移动，但可以相对于该轴线旋转。轴承36可旋转地支承着阴离合器构件28。锥式离合器11包括与驱动轴14同轴并联接到驱动轴14的驱动轴联接器35。 阳离合器构件29安^驱动轴联接器35上。驱动轴联接器35具有用于连接驱动 轴14的连接部37。连接部37的内环面上形成渐开线花键38a，以用于与形成在驱动轴14近端的渐开线花键38b相配合。因此，渐开线花4建38阻止驱动轴联接器35相对于驱动轴14产生旋转，同时允许旋转动力在这两^4p件之间传输。同样，图2中示出了渐开线花键38。本发明的实施例采用渐开线花键将锥式离合器11与曲轴13和驱动轴14相联接。渐开线花4A^优选的联接方式，然而其他的联接方式也是可行的。渐开线花键系统比其他的系统例如键系统更易安装。4建系统中，形成在被联接的构件中的一个上的单个^t^件安置在另一个被联接的构件上的相应的键槽中。键系统中，要被联接的构件必须沿特定朝向布置，才能#1抚件对准键槽。然而，渐开线花键系统38和33可以不需要考虑它们的方位^Nl结合，因为花4t^在将要接触的表面上相对于被连接构件的轴线均匀分布。这样的设计使#4,式离合器组件11的安装简单得 夕多。阳离合器构件29安^jt驱动轴联接器35的轴部39上。轴部39具有在其外表 面形成的渐开线花键40a。渐开线花键40a沿着驱动轴联接器35的轴部39的长度 延伸。阳离合器构件29具有形成在其内环面上的渐开线花键40b，该花键与轴部 39的渐开线花键40a相配合。轴部39具有一定尺寸从而允许阳离合器构件29沿着 轴部39的长度方向轴向滑动到选定的位置。渐开线花4建40阻止阳离合器构件29 和轴部39之间的相对旋转，并允许旋转动力在两者之间传输。渐开线花键40如图 2所示。驱动轴联接器35的近端与旋转动力源15相联接。根据M实施例可以通 过花键、齿轮或皮带进行连接。动力源可以是，例如，机动车辆的发动机。如下面 将更详细介绍的，动力源为整个曲轴组件10提供旋转动力。附图所示的实施例中，在弹簧力的作用下，促使阳离合器构件29朝远端方向 移动。弹簧力由安^阳离合器构件29近端的圆柱形凹坑42内的螺放弹簧41提 供。由螺放弹簧41产生的弹簧力促使阳离合器构件29与阴离合器构件28相接触， 使锥式离合器11保#^齿合状态。当锥式离合器11处于啮合状态时，如图1和2所 示，阳离合器构件29相对阴离合器构件28如此定位，使得内锥面30和外锥面31 M平接。当这些表面之间形成充分的平接时，旋转动力便从阳离合器构件29传 输到阴离合器构件28。锥式离合器11还包括使阳离合器构件29与阴离合器构件28脱离的离合器控 制系统51。阳离合器构件29的近端具有环形唇部43，其具有朝向远端的表面44。 表面44与位于釭体46中并绕着阳离合器构件29的直径均匀间隔分布的活塞45相 接触。活塞45用于向阳离合器构件29^口足够克服螺旋弹簧41的弹簧力的力，从而促使阳离合器构件29与阴离合器构件28脱开。如图所示的实施例中，离合器 控制系统51是气动式的，且所示的一个进口 47允许空气压力推向活塞45。然而， 在锥式离合器ll中可以设置多于一个的进口 47。在其他的实施例中，可以以类似 的方式采用液压、积械或电的离合器控制系统。可以通过车辆系统监控计算机、车 辆操作员或其他装置控制离合器控制系统51的操作。锥式离合器11在近端具有端盖48,用于将离合器的元件容纳iH呆持在箱体49 中。端盖48栓接到箱体49，并包括用于容纳驱动轴联接器35和动力源15之间的 连接的开口 50。图1、 2和3示出了本实施例的锥式离合器11的一个重要方面。锥式离合器11 设计成充分独立的才势夹单元,便于离合器组件的安装、维修和维护。这通过为锥式 离合器ll设计一^fit的联接装置来实现，例如上述实施例中用到的螺3全。另夕卜， 锥式离合器11需要具有用于它的工作元件例如阴离合器构件28的轴部32和驱动 轴联接器35到车辆附件的工作元件例如曲轴13和驱动轴14之间的简单联接方式。 图1、 2、和3所示的实施例，利用相对而言易于联接的渐开线花键来实现这种联接。 所示的锥式离合器11栓接到空气压缩机12,但是也可以附接(attached)到并用于 各种才感通过釆用将高效驱动轴分成两部分的轴联接器35进一步增强了锥式离合器11 的才狭化方面。"高效驱动轴"是指将旋转动力从动力源15传输到系统中的装置。如 上所述，现有的许多才M勾中，驱动轴是单件式的部件，其延伸穿过离合器组件和第 一车辆附件。然而在如图所示的实施例中，高效驱动轴包括作为锥式离合器组件ll 的一部分的驱动轴联接器35和作为空气压缩机12的一部分的驱动轴14。这改善了 移除离合器单元以便进行离合器自身或第一车辆附件上的工作的筒易性。两件式的 高效驱动轴结合利用渐开线花键以在锥式离合器il和附件之间连接的筒单装置， 使得易于将空^S缩机12与其他离合器单元^^(^]或#1偉式离合器单元与其他 车辆附件-"^M顿。当希望移开锥式离合器11时，可以4嫁易地卸掉螺在，并可 以更换为类似单元。图3是图 1和2中所示的曲轴组件10夕卜表面的等角视图。如图所示，锥式离 合器组件11通过螺4全26与第一车辆附件、空气压缩机12栓接。穿过箱体52上的 开口可以看见驱动轮22，以及形成于其上的齿轮齿24。还可以看见凸轮19。图3 提供了作为离合器控制系统51一P分的进口47的替^i见图(alternative view)。图 3还示出了开口 50。下面介绍图中实施例的典型操作方法。首先，将描i^锥式离合器11处于啮 合状态下系统的运行情况。在如图所示和如上所述的实施例中，由于螺旋弹簧41 对阳离合器构件29的促动，啮合状态是默认状态。在啮合状态下，离合器控制系统51对活塞45提供不足以U良螺i走弹簧41的弹簧力的力，从而阳离合器构件29 被促使与阴离合器构件28 M平接。动力源15为驱动轴联接器35提供持续的旋 转动力。因此，阳离合器构件29、驱动轴14、驱动轮22和第二车辆附件接受持续 的旋转动力。这样一来，当阳离合器构件29与阴离合器构件28相接触时，旋转动 力便传给了阴离合器构件28。阴离合器构件28接着将旋转动力传给驱动空^H缩 机12的曲轴13。因而，可以在第二车辆附件获得持续的旋转动力的同时，通过锥 式离合器组件11的啮^4棒^i也向空^缩机12提供旋转动力。通过才鬆从锥式离合器11 iiA^离状态，可关闭空^缩机12。持续的旋转动 力仍然提供给驱动轮22和第二车辆附件。离合器控制系统51通过增加离合器控制 系统51中的空气压力，利用进口 47、活塞45和汽缸46来克服螺旋弹簧41产生的 弹簧力，由此迫使阳离合器构件29沿着驱动轴联接器35的渐开线花键40轴向滑 动。从而#4偉式离合器11带入非啮合状态，在此状态下，阳离合器构件29如此定 位使得其夕卜锥面31不与阴离合器构件28的内锥面30接触。在该非啮合状态下， 阴离合器构件28无法/人阳离合器构件29获得旋转动力，因此曲轴13不旋转且空 气压缩机12停止工作。如上所述，可利用车辆系统监控计冥4^其他装置实现对 离合器控制系统51的操作。因此，图1-3中所示的本发明实施例，提供了一种持续地为至少另一个车辆附 件提供动力的同时，可选择'^i也为至少一个车辆附件提供动力的组件。舰过锥式 离合器的才势夹化设计和在元件之间采用诸如渐开线花键这样的简单联接方式，使得 组件维修、维护和更换的简易性得到了提高。虽然通过参考部件、特征等的特定布置对本发明进行了描述，其并不是意在穷 举所有可能的特征和布置，实际上本领域技术人员可确定许多其他修改和变式。
权利要求
1、一种通过式曲轴组件，包括空心曲轴，其具有轴向延伸穿过它的圆柱孔眼；驱动轴，沿着所述曲轴的轴线延伸通过所述曲轴的所述圆柱孔孔眼；联接到所述曲轴的第一车辆附件；联接到所述驱动轴的第二车辆附件；旋转动力源，其联接到所述驱动轴并向其提供持续的旋转动力；可选择性地将所述旋转动力从所述驱动轴传输到所述曲轴的锥式离合器组件，其包括阳离合器构件，具有外锥形摩擦面并联接到所述曲轴或所述驱动轴中的一个；阴离合器构件，具有内锥形摩擦面并联接到所述曲轴或所述驱动轴中的另一个；其中阳离合器构件或阴离合器构件中的一个可以相对于阳离合器构件阴离合器构件中的另一个沿着曲轴和驱动轴的轴线在啮合位置和脱离位置之间移动，在啮合位置下，所述外锥形摩擦面和所述内锥形摩擦面彼此接触，以至于旋转动力从驱动轴传输至曲轴，在脱离位置下，外锥形摩擦面和内锥形摩擦面不接触，以至于没有旋转动力从驱动轴传输至曲轴；其中所述锥式离合器组件以模块单元的形式提供，该模块单元可以连接到所述第一车辆附件和所述第二车辆附件中的一个。
2、 如权利要求1所述的通过式曲轴组件，其中所述阳离合器构件通过渐开线 花键联接到所述曲轴和所述驱动轴中的所述一个。
3、 如权利要求1所述的通过式曲轴组件，其中所述阴离合器构件通过渐开线 花键联接到所述曲轴和所述驱动轴中的所述一个。
4、 如权利要求1所述的通过式曲轴组件，其中所述阴离合器构件和输出轴形 成为单件并联接到所述曲轴和所述驱动轴中的所述另 一个。
5、 如权利要求1所述的通过式曲轴组件，其中所述驱动轴包括至少两个轴元 件，其中一个轴元件布置到锥式离合器组件中并与锥式离合器组件成一体，且联接到另 一个轴元件，该另 一个轴元件延伸通过所述曲轴的所述圆柱孔0艮并联接到所述 第二车辆附件。
6、 如权利要求1所述的通过式曲轴组件，其中在所述第一车辆附件和所述第二车辆附件中的一个与锥式离合器组件之间采用O形环密封件。
7、 如权利要求1所述的通过式曲轴组件，其中通过弹簧力促使阳离合器构件 和阴离合器构件it/v啮合位置。
8、 如权利要求7所述的通过式曲轴组件，其中所述弹簧力由至少一个螺旋弹簧提供。
9、 如权利要求1所述的通过式曲轴组件，其中利用离合器控制系统可使得阳 离合器构件和阴离合器构件彼jH^目对移动。
10、 如权利要求9所述的通过式曲轴组件，其中所述离合器控制系统采用B 动力、^动力、才W戒动力、电力或其组合^^多动所述阳离合器构件或阴离合器构件。
11、 如权利要求1所述的通过式曲轴组件，其中所述第一车辆附件是往复式机 构，且所述曲轴将旋转动力转化成往复运动以提供动力给第 一车辆附件。
12、 如权利要求11所述的通过式曲轴组件，其中形成在所述曲轴上的偏心凸 轮将旋转动力转化成往复运动。
13、 如权利要求11所述的通过式曲轴组件，其中所述第一车辆附件包括空气 压缩才几。
14、 如权利要求1所述的通过式曲轴组件，其中所述第二车辆附件包括交流发电机或泵。
15、 一种装置，其在持续地为至少一个其他车辆附件提供动力的同时，可选择 性地为至少一个车辆附件提供动力，该装置包括至少一个联接到曲轴的第一车辆附件，其中所述曲轴具有圓柱孔眼，使得该曲 轴实质上是空心的；至少一个联接到马区动轴的第二车辆附件，其中所述驱动轴延伸通过所述曲轴中 的圓柱孔眼；耳关4姿到驱动轴的"炎转动力源；锥式离合器组件，包括联接到曲轴并具有内锥面的阴离合器构件和联接到驱动 轴并具有外锥面的阳离合器构件，该阳离合器构件能沿着驱动轴的轴线移动，其中 所i^卜锥面可以与阴离合器构件的内锥面鉢平接，以及其中所述锥式离合器组件 具有啮合状态，在该状态下阳离合器构件相对于阴离合器构件定位为使得外锥面和 内锥面絲平接，以允许旋專賴力从阳离合器构件传输到阴离合器构件，所述锥式 离合器组件还具有脱离状态，在该状态下阳离合器构件相对于阴离合器构件定位为使得外锥面和内锥面不接触；以及其中，当锥式离合器组件处于啮合状态时，通过驱动轴、锥式离合器和曲轴将 旋转动力选棒14i^人动力源传输到至少一个第一车辆附件，另外，其中通过驱动轴 将旋转动力持续地从动力源传输到至少一个第二车辆附件。
16、 如权利要求15所述的装置，其中锥式离合器组件以才势夹单元的形式提供以用于连接到所述至少一个第一或第二车辆附件。
17、 如权利要求16所述的装置，其中在所述至少一个第一或第二车辆元件与 锥式离合器构件之间采用O形环密封件对其连接进行密封。
18、 如权利要求16所述的装置，其中驱动轴包括至少两个轴元件，其中一个 轴元件布置到锥式离合器组件中并与锥式离合器组件成一体，且联接到另一个轴元 件，所述另一个轴元件延伸通1±/斤述曲轴的所述圓柱孔眼并联接到第二车辆附件。
19、 如权利要求15所述的装置，其中所述阴离合器构件通过渐开线花键联接 到曲轴。
20、 如权利要求15所述的装置，其中所述阳离合器构件通过渐开线花键联接到所述驱动轴。
21、 如权利要求15所述的装置，其中所述阴离合器构件和输出轴形成为单件 并联接到所述曲轴。
22、 如权利要求15所述的装置，其中通过至少一个螺旋弹簧向所述阳离合器
23、 如权利要求15所述的装置，其中所述阳离合器构件通过液压、气动、机 扣H电气设备移动。
24、 如权利要求15所述的装置，其中所述第一车辆附件是往复式4;i4勾，且所述曲轴将旋转动力转化成往复运动以提供动力给所述第一车辆附件。
25、 如权利要求24所述的装置，其中形成在所述曲轴上的偏心凸轮将旋转动 力转化成往复运动。
26、 如权利要求24所述的装置，其中所述第一车辆附件包括空气压缩机。
27、 如权利要求15所述的装置，其中所述第二车辆附件包括交流发电机或泵。
28、 一种装置，其在持续地为至少一个其他车辆附件提供动力的同时，可选择 性地为至少一个车辆附件提供动力，该装置包括联接到第 一车辆附件的空心圆柱曲轴；联接到第二车辆附件的圓柱驱动轴，其中该驱动轴同轴地安置在所述空心曲轴中；旋转动力源，联接到所述驱动轴并为第二车辆附件提供持续的旋转动力； 联接到第一车辆附件的锥式离合器组件，包括锥形阳离合器构件，其具有带外锥面的锥形并通迎斩开线花键联接到所述驱动 轴，以允许所述阳离合器构件沿着所述驱动轴的轴线相对于驱动轴移动，同时阻止 所述阳离合器构件相对于驱动轴产生径向移动；阴离合器构件，其具有带内锥面的4斜不形部斜口输出轴部分的，其中锥杯形部 射口输出轴部^^成为单件，且其中输出轴部^it选斩开线花键联接到所述曲轴， 以阻止阴离合器构件相对于曲轴移动；其中锥式离合器组件具有啮合状态，在。齿合状态下，所述阳离合器构件沿着驱 动轴的轴线定位为使得所必h^面与所述阴离合器构件的内锥面M平接，从而将 旋转动力A/J斤述驱动轴和阳离合器构件传输到所述阴离合器构件和曲轴，由此提供 旋转动力到所述第一车辆附件。
29、 如权利要求28所述的装置，其中所述锥式离合器组件以才势夫化单元的形 式提供。
30、 如权利要求29所述的装置，其中所述锥式离合器组件与第一车辆附件之 间的连接采用O形环密封件进行密封。
31、 如权利要求29所述的装置，其中驱动轴包括至少两个轴元件，其中一个 轴元件布置到锥式离合器组件中并与锥式离合器组件成一体，且联接到另一个轴元 件，所述另 一个轴元件延伸通过所述曲轴并联接到所述第二车辆附件。
32、 如权利要求28所述的装置，其中通过至少一个螺旋弹簧向阳离合器构件 施力从而促使所述锥式离合器组件iiA啮合状态。
33、 如权利要求28所述的装置，其中所述阳离合器构件通过^S、气动、机 知H电气设备移动。
34、 如权利要求28所述的装置，其中所述第一车辆附件是往复式才;U勾，且所 述曲轴将旋转动力转化成往复运动以提供动力给所述第一车辆附件。
35、 如权利要求34所述的装置，其中形成在所述曲轴上的偏心凸轮将旋转动 力转化成往复运动。
36、 如权利要求35所述的装置，其中所述第一车辆附件包括空气压缩机。
37、 如权利要求28所述的装置，其中所述第二车辆附件包括交流发电机或泵。
38、 一种通过式曲轴组件，包括往复式车辆附件；空心曲轴，其通过形成在所述曲轴上的偏心凸轮联接到所述往复式车辆附件；设置在曲轴中并联接到第二车辆附件驱动轴； 3走專争动力源；安装到所述往复式车辆附件的锥式离合器组件，包括阴离合器构件，其是.锥形的从而具有内锥面并通过渐开线花键联接到所述曲轴；阳离合器构件，其是.锥形的从而具有外锥面并通过渐开线花键联接到轴联接 器，其中所述阳离合器构件可沿着轴联接器轴线方向移动，轴联接器通过渐开线花 键联接到驱动轴并4关接到动力源；其中所述锥形离合器组件具有啮合状态和脱离状态，该啮合状态使得夕卜锥面与 内锥面M平接且旋转动力A/J斤述阳离合器构件传输到所述阴离合器构件，所离状态使得外锥面与内锥面不相接触；移动所述阳离合器构件的离合器控制系统；其中旋转动力持续地认动力源传输到所述驱动轴联接器、阳离合器构件、驱动 轴和第二车辆附件；其中当离合器处于啮合状态时，旋转动力通it^斤述驱动轴联接器和阳离合器构 件选择'fi^/人动力源传输到所述阴离合器构件、曲轴和往复式车辆附件。
39、 如权利要求38所述的通过式曲轴组件，其中通过弹簧力促使所述阳离合 器构件与阴离合器构件相接触。
40、 如权利要求39所述的通过式曲轴组件，其中通过至少一个螺旋弹簧提供 所述弹簧力。
41、 如权利要求38所述的通过式曲轴组件，其中所述4,式离合器组件被才是供 为模块化单元。
42、 如权利要求41所述的通过式曲轴组件，其中所述锥式离合器组件和第一 车辆附件之间的连接采用O形环密封件进行密封。
43、 如权利要求38所述的通过式曲轴组件，其中离合器控制系统是'a、气 动、积4g电的。
全文摘要
本发明涉及一种具有锥式离合器的通过式空气压缩机。一种通过式曲轴组件，其在持续地为第二车辆附件提供旋转动力的同时可选择性地为第一车辆附件提供旋转动力。利用模块化的锥式离合器组件来选择性地提供旋转动力。当锥式离合器组件处于啮合状态时，其为第一车辆附件提供动力。利用离合器控制系统促使锥式离合器组件进入脱离状态，从而关闭第一车辆附件。
文档编号F16D27/00GK101303004SQ20081014284
公开日2008年11月12日 申请日期2008年4月3日 优先权日2007年4月5日
发明者特拉维斯·L·费特, 迈克尔·R·詹金斯 申请人:哈尔德克斯制动器公司