专利名称：用于分离和接合卷绕弹簧式离合器的改进的系统和方法
技术领域：
本发明大体上涉及一种用于分离和接合卷绕弹簧式离合器的系统、设备和方法。更特别地，本发明涉及一种用于在农用中耕作物播种机中使用的弹簧卷绕式离合器的致动器。
背景技术：
用在中耕作物播种机上的种子传送机构普遍从单能源中获得动力。这种能源可以是地轮驱动式轮胎和变速器的组合或者是动力驱动，该地轮驱动式轮胎和变速器的组合不管行进速度而保持播种速率，而该动力驱动例如是液压驱动系统，该液压驱动系统使用传感器来测量行进速度并使用中央控制单元来引起马达以正确速率转动从而以期望的播种 速率来种植。无论在哪种情况下，都不可能对播种仪表进行个别控制。由驱动机构提供动力的所有的播种单元都在种植，或者所有的播种单元都不种植。逐步形成的各种方法提供了对播种机构以个别行的群组进行一定水平的控制以及最终对个别行进行一定水平的控制。对个别行或行的群组进行控制的最普遍的方法之一是使用机械离合器。而所使用的最普遍的机械离合器之一是卷绕弹簧式离合器。使用这种离合器，少量的动力就能用以立刻接合、保持和分离旋转机构，该旋转机构用以选出种子并将种子沉积在犁沟中。卷绕弹簧式离合器使用一对毂或驱动轴、操作性地与第一离合器片连接的不受控制的输入驱动轴，以及与第二离合器片操作性的连接的输出驱动轴。扭转弹簧抵着第一和第二离合器片的一部分被压缩并围绕第一和第二离合器片的一部分卷绕，扭转卷绕弹簧包括从卷绕的扭转弹簧径向向外定位的可致动柄舌。该柄舌可接合于释放衬圈中。供应至输入驱动轴的旋转动力通过摩擦致使弹簧绕着第一离合器片紧紧地卷绕至第二离合器片。如果障碍物阻挡了释放衬圈的旋转，柄舌被致动，则停止旋转且弹簧因此松开，从而释放弹簧和第一离合器片之间的摩擦。当这种情况发生时，输入驱动轴和第一离合器片自由旋转同时卷绕弹簧、第二离合器片和输出驱动轴停止旋转。当障碍物从释放衬圈移除时，使柄舌分离，弹簧开始缠绕并随输入驱动轴和第一离合器片旋转，摩擦力快速增加直到第二离合器片和输出驱动轴与第一离合器片和输入驱动轴作为单个单元一起旋转。典型地，离合器为机械致动、气动致动(例如使用压缩气缸)、电致动(例如使用螺线管)等。在一些系统中，特别是低电流系统中，致动离合器所需的电流量限制了可并入系统的离合器的数量。在使用电螺线管或压缩气缸的系统中，在一个方向施加的力和回复弹簧产生的相对的力来致使离合器机构恢复到其正常状态。这就需要通过例如阻止释放衬圈并克服回复弹簧来使致动设备以充分的力移动以与柄舌接合。回复弹簧必须具有足够的压缩力来克服摩擦力并从释放衬圈向外移动致动器。这就需要大量的电力或压缩空气来保证设备恒定的操作。例如，对于典型的种植机而言，螺线管需要大约30安培来拉动活塞以接合释放环，且需要大约I安培来使活塞保持接合。因此，因为电气系统受限于容积，所以一个离合器被用来致动若干谷物种植机组件。早期的种植机将这种致动设备放置在种植机的驱动管路的常见位置上从而使得，当被致动时，种植活动将停止在整个机器的1/2、1/3或1/4处。单个离合器控制行的群组。在这个应用中，由于每次仅有一个或两个离合器机构被驱动，因此动力需求还不是什么问题。后来，随着全球定位系统(GPS)控制变得更加普遍，播种成本开始上升，农业实践就此改变，在每个行放置离合器的需求变得更加普遍。动力使用就成了问题。个别行的离合器的GPS控制的准确性成了问题。在这种应用中使用的典型的农用系统可能不具有准确地使个别行开始和停止的能力。例如，外侧行可能与先前的种植路径相隔30英寸进行种植。如果机器推移的过于接近先前的种植路径，则GPS控制系统可能 将信息进行解译后得出这行单元已经进入先前种植的区域的结论，从而致使其停止投放种子。这就导致了不希望的行间跳跃。为了克服这个问题，大多数种植机将个别行离合器以2、3或更多的群组捆绑在一起。当GPS控制单元发送信号以分离驱动的时候，在那一群组的所有的行单元都同时停止种植。这就将路径到路径的距离移动的更远，从而防止不希望的停止，但是也导致了在其他方面和其他状况下的不完善的操作。例如，考虑到一种情况就是当3行单元的群组被捆绑到同一控制信号和离合器机构。如果这个群组以例如锐角进入了先前种植的区域，一行单元将过早的停止种植留下行的未种植区域，一行单元将在行中的正确位置处停止，而第三行单元将继续种植到先前已种植的区域，由此浪费了种子且由于过量的种群而减少了产出。本发明克服了这些缺陷。
发明内容
本发明提供一种用于利用旋转致动器(例如步进马达)来致动卷绕弹簧式离合器的系统、设备和方法。提供包括旋转速度、行进速度和方向的来自传感器系统和GPS数据的反馈以改进离合器反应的准确性。在一个实施方案中，多个致动器控制器以这样的配置进行连接，即一个控制器为“主人”，而其余的控制器为“奴隶”，由此提供更高水平的机器控制。随后的附图和详细说明将更具体地例示本发明的这些实施方案和其他的实施方案。
参考接下来详细描述的本发明的各个实施方案以及有关的附图将更全面地理解本发明，其中图I是本发明的卷绕弹簧式离合器组件的一个实施方案的侧视图。图2A是本发明的卷绕弹簧式离合器组件的一个实施方案的侧视图。图2B是本发明的卷绕弹簧式离合器组件的一个实施方案的侧视图。
图2C是本发明的卷绕弹簧式离合器组件的一个实施方案的侧视图。图3示出了本发明的一个实施方案的方块图。图4示出了本发明的一个实施方案的方块流程图。图5示出了本发明的一个实施方案的方块流程图。图6示出了本发明的一个实施方案的方块图。图7本发明的一个实施方案的侧视图。
图8A是本发明的一个实施方案的端部和部分剖视图。图8B是本发明的一个实施方案的端部和部分剖视图；以及图9是本发明的一个实施方案的侧视图。
具体实施例方式本发明的详细描述包含最佳的例子。尽管本发明可以修改为各种变型和替换形式，其细节在下文的附图和详细描述中将以示例的方式示出。但是应理解，并不意图将本发明限制于所描述的特定的实施方案。相反，本发明覆盖了落入本发明的精神和范围内的所有变型、等价方式和替换选择。参考图I和2A-2C，示出了卷绕弹簧式离合器组件100的一个实施方案。输入驱动轴20设置为与第一离合器片22操作性连接。该输入驱动轴20不受控制是本领域普遍知晓的。输出驱动轴24设置为与第二离合器片26操作性连接。第一和第二离合器片22和26相对于彼此处于操作性的位置，如图所示彼此相邻。扭转卷绕弹簧28抵着第一和第二离合器片22、26的一部分被压缩并围绕第一和第二离合器片22、26的所述一部分卷绕，该扭转卷绕弹簧28包括从扭转卷绕弹簧28径向向外突出的柄舌30。控制套筒31用虚线示出，该控制套筒31能够以本领域中熟知的方式与柄舌30接合。包括步进马达33的步进马达致动器组件32靠近柄舌30进行设置。通常，步进马达33是优选的，虽然任何旋转马达都可以用在本发明的各个其他实施方案中。步进马达33包括用于减小步进马达33的速度的齿轮减速机构(图未示)和响应于步进马达33的致动而旋转的旋转轴34。在一些实施方案中，并没有使用齿轮减速机构，而是直接连接了马达33。偏心轮36在偏离偏心轮36的中心的一点处与旋转轴34操作性地连接。偏心轮36与机械连杆38操作性地连接。机械连杆38则与柱塞40操作性地连接。当步进马达33被致动时，致动器马达组件32为偏心轮36提供了 360度的旋转运动。由于偏心轮36偏离中心的轴34提供了一种机构以将偏心轮36的旋转运动转换为平移线性运动，机械连杆38和柱塞40相应地也线性平移。因此，柱塞40具有对应于偏心轮36的每个旋转位置的平移线性位置。在偏心轮36的特定旋转位置，以及因此在柱塞40的相应的平移位置下，柱塞40将不会与控制套筒31接合，因此也不会与柄舌30接合。图I中偏心轮36的位置显示为O度旋转运动，即位于偏心轮36的最顶端旋转位置。如图所示，这个位置导致了柱塞和控制套筒31之间的间隙，并且柄舌30并不接合。图2A-2C显示了偏心轮36的其他旋转位置和柱塞40的相应的平移位置。图2A显示了偏心轮36停止在90度的旋转位置处，而柱塞40在相应的平移位置。在这种情况下，90度的旋转位置导致了柄舌30与柱塞40经由控制套筒31的接合。图2B显示了偏心轮36停止在180度的旋转位置处(旋转的最低点)，而柱塞40处于其相应的最低平移位置。在这种情况下，90度的旋转位置导致了柄舌30与柱塞40经由控制套筒31的接合。图2C显示了偏心轮36停止在270度的旋转位置处，而柱塞40处于其相对应的平移位置。在这种情况下，270度的旋转位置导致了柄舌30与柱塞40经由控制套筒31的接合。因此，在所示出的实施方案中，偏心轮36从90度到270度的任意旋转位置都将使柱塞40与柄舌30经由控制套筒31接合。偏心轮36在271度到89度之间的范围内将导致柱塞40与柄舌30不会经由控制套筒31而进行接合。显然，这些是示例性的实施方案，可以做多种变型来改变旋转位置和其接合范围，例如，改变偏心轮36的尺寸、轴34在其上的定位、机械连杆38和/或柱塞40的长度和/或宽度。在本发明的范围内的任意变型都是等价的。步进马达控制器200可以设置在如图3所示的控制系统300内，从而给步进马达33提供控制指令，并且在对组件100进行控制的过程中从传感器210、220接收和处理反馈 数据。例如，第一传感器210可以与步进马达控制器200操作性通信以测量偏心轮36的旋转位置数据，其中所测得的旋转位置数据又通过通信返回到步进马达控制器200用于进行处理。第一传感器210可以进一步测量输出驱动轴24的旋转速度并将旋转速度数据通过通信返回到步进马达控制器200。与步进马达控制器200操作性通信的第二传感器220可以测量输入驱动轴20的旋转速度，并通过通信将旋转速度数据返回到步进马达控制器200。此外，步进马达控制器200可以与GPS卫星和系统230进行通信，从其中得到位置、定位和方向数据。步进马达33由此接收来自步进马达控制器200的致动指令并作用以经由控制套筒31来将柄舌30接合在扭转卷绕弹簧28上或从扭转卷绕弹簧28上分离，正如上文所述。步进马达控制器200可以设定为对于输出毂24或控制套筒31的预定的旋转次数或预定的旋转部分，经由控制套筒31将柱塞40与柄舌30接合。此外，步进马达控制器200可以利用所测得的旋转速度和旋转位置数据来确定何时经由控制套筒31将柄舌30与柱塞40接合，以及何时经由控制套筒31将柄舌30从柱塞40分离。因此，步进马达控制器200可以通过控制致动(即步进马达33的旋转)来控制偏心轮36的旋转。因此，经由释放衬圈31而与柄舌30接合或分离的柱塞40可定位成与释放衬圈31接合，由此在最小量的移动中接合柄舌30，随后完全释放。这个周期可以是偏心轮36的90度的旋转到柱塞40的平移位置再到经由挡圈31接合柄舌30，例如从图I的O度到图2A的90度。这种接合可以通过旋转偏心轮36以经由挡圈31而将柱塞40远离柄舌30平移来得以分离。这种分离可以通过反转偏心轮36来实现，即从90度的旋转位置(接合)到例如90度和O度之间的旋转位置。可选地，如果偏心轮36定位在270度和90度之间的任意位置，则偏心轮36从如图2A所示的90度位置的反转将导致柱塞40经由释放衬圈31与柄舌30分离。进一步可选地，继续偏心轮36从90度到271度(或270度和90度之间的任意其他的旋转位置)的旋转都将经由释放衬圈31将柱塞40从柄舌30分离。一个具体的实施方案结合了交替的短周期和长周期。因此，从O度开始的90度的旋转经由释放衬圈将柱塞40与柄舌30接合，随后从90度的旋转位置开始的270度的旋转将旋转位置返回到O度，这期间柱塞40经由释放衬圈从柄舌30分离。
可选地，如上所述，步进马达33可以保持位置并立即改变方向，由此立即改变偏心轮36的旋转位置和柱塞40的平移位置。这可以由偏心轮36的最小旋转移动来实现，例如通过旋转地平移偏心轮36至90度以将柱塞40与柄舌30接合，然后将偏心轮36从90度至89度反向旋转，例如经由释放衬圈31的释放来将柱塞40从柄舌30分离。在所示出的实施方案中，柱塞40从柄舌30的分离包括270和O度以及O度和90度之间的旋转位置。柱塞40从柄舌30的接合包括从90度到270度的旋转位置。技术人员将容易地意识到使用本发明来设计旋转周期的很多可选择的方式，每一种都在本发明的范围内。可以提供动力总线240以为步进马达控制器200和步进马达33提供连续的动力。步进马达33由此可以通过应用脉冲调制信号来控制，从而进一步增强对个别卷绕弹簧式离合器组件100的控制。例如，低频脉冲速率可能致使组件在输出毂24或释放衬圈31的转数为10时致动；中频脉冲速率可能致使组件在输出毂24或释放衬圈31的转数为5时致 动；高频脉冲速率可能致使组件在输出毂24或释放衬圈的转数为I时致动。机器控制更大的自由度可以通过使用和应用主步进马达控制器或主控制单元250来实现，该主步进马达控制器或主控制单元250与一个或多个卷绕弹簧组件100操作性连接，具体来说，所述主控制单元250可以与一个或多个步进马达控制器200操作性通信，如图4和5所示。此外，主控制单元250可以与GPS系统230操作性通信，从而获得用于确定具体位置、方向角度和移动速度的输入数据。所述主控制单元250还可以与上述的第一传感器210操作性通信，该第一传感器210测量输出驱动轴24的旋转速度并通过通信将旋转速度数据返回至主控制单元250。主控制单元可以进一步与上面描述的第二传感器210操作性通信，该第二传感器210测量输入驱动轴20的旋转速度并将旋转速度数据通过通信返回至主控制单元250。传感器210、220可以进一步测量偏心轮36的旋转位置并将旋转位置通过通信返回至主控制单元250。现在参见图6，提供了一系列的机械界面(例如种植机P)，且示出了使用本发明的卷绕弹簧式离合器组件100的控制。不受控制的输入驱动20被提供给每个种植机P。输入驱动20与卷绕弹簧组件100通信，而该卷绕弹簧组件100与主控制单元250操作性通信。结合图4和图5所描述的，主控制单元250控制每个组件的致动并接收所描述的来自第一和第二传感器210、220的反馈和来自GPS系统的输入数据。图7和8A-8B显示了包含卷绕弹簧组件300的可选的实施方案。组件300包括旋转马达或步进马达组件305，如图所示该步进马达组件305包括步进马达33或可选的旋转马达，该步进马达组件305与马达轴306操作性地可旋转的通信，该马达轴306包括与挡止杆308操作性连接的旋转轴，由此轴306的旋转运动被转换成通过挡止杆308的线性平移运动。如上面所述，卷绕弹簧式离合器组件300进一步包括与第一离合器片22操作性连接的输入驱动轴20。正如本领域公知的，该输入驱动轴20不受控制。输出驱动轴24设置为与第二离合器片26操作性连接。第一和第二离合器片22和26相对于彼此处于操作性的位置,如图所示彼此相邻。扭转卷绕弹簧28抵着第一和第二离合器片22、26的一部分被压缩并围绕第一和第二离合器片22、26的一部分卷绕，该扭转卷绕弹簧28包括从扭转卷绕弹簧28径向向外突出的柄舌30。控制套筒310在图中以点划线显示，该控制套筒310能够接合柄舌30和从柄舌30分离，这在本领域是公知的。
图8A和SB显示了本发明的与步进马达组件305操作性通信的控制套筒310的一个实施方案的端部图。如图所示，马达轴306与挡止杆308通信。马达轴306以如图8A所示的顺时针方向旋转，这可能将挡止杆308升高从而使其与控制套筒310脱离接合。如图SB所示，马达轴306以如图所示的逆时针方向旋转，这可能将挡止杆308从图8A的与控制套筒310的分离位置降低至与控制套筒310相接合的位置。在这个实施方案中的控制套筒310包括围绕卷绕弹簧28布置的一系列的径向捕获器312。下降的挡止杆308在挡止杆308和控制套筒310之间的接合位置接合其中一个径向捕获器312。现在参见图9，图9提供了本发明的另一个实施方案。如图I所示，卷绕弹簧式离 合器组件400包括步进马达组件32、与机械连杆38操作性通信的偏心轮36和用于经由控制套筒31接合柄舌30的柱塞40，所述步进马达组件32具有步进马达33，可选地也可以使用转子马达。偏心轮36进一步包括挡止臂402，该挡止臂402从偏心轮36径向延伸且与偏心轮36可旋转的连接。组件400进一步包括上挡止件405和下挡止件406，其可以设置在步进马达33上，或以技术人员将认可的方式以可选择的连接位置进行设置。如图所示的偏心轮36以顺时针旋转方向的旋转将下挡止件406与挡止臂402接合，所述接合发生在180度和270度的旋转位置之间的点处。偏心轮36逆时针方向的旋转导致挡止臂402在180度和360/0度的旋转位置之间的点处接合上挡止件405。上和下挡止件405、406可以定位于期望将偏心轮36停止的任意旋转位置，从而操纵柱塞40经由控制套筒31与柄舌30的接合和分离。上和下挡止件405、406因此为永久挡止件，从而当偏心轮36的挡止臂402遇到上挡止件405时，柱塞40被防止进行竖直平移，除非马达33以顺时针旋转方向旋转偏心轮36。类似地，当偏心轮36的挡止臂402遇到下挡止件406时，柱塞40被防止进行竖直平移，除非马达33以逆时针旋转方向旋转偏心轮36。本发明不应被认为限制在上面所描述的特殊实例中，而更应该被理解为覆盖发明的所有方面。在查阅了本发明的说明书之后，各种变型、等价处理以及本发明可能适用的很多结构对于本发明所指向的本领域技术人员来说是显而易见的。
权利要求
1.一种卷绕弹簧式离合器组件，包括 输入驱动轴，所述输入驱动轴与第一离合器片操作性地连接； 输出驱动轴，所述输出驱动轴与第二离合器片操作性地连接，其中所述第一离合器片和所述第二离合器片彼此相邻； 扭转卷绕弹簧，所述扭转卷绕弹簧抵着所述第一离合器片和所述第二离合器片的一部分被压缩并围绕所述第一离合器片和所述第二离合器片的所述一部分进行卷绕，所述扭转卷绕弹簧包括从卷绕的扭转卷绕弹簧径向向外突出的柄舌； 步进马达致动器组件，所述步进马达致动器组件包括 偏心轮，所述偏心轮包括偏尚中心的轴，所述偏尚中心的轴与齿轮减速机构操作性连接，所述偏心轮通过步进马达旋转地驱动； 机械连杆，所述机械连杆与所述偏心轮的所述轴连接，该机械连杆将所述偏心轮的旋转驱动转换成所述机械连杆的线性移动； 柱塞，所述柱塞与所述机械连杆操作性连接，所述柱塞响应于所述机械连杆的线性移动而线性平移， 其中所述步进马达致动器组件可以提供对于所述偏心轮的360度的旋转运动，以及提供相应的对于所述柱塞的平移位置，因此，所述柱塞可以在至少第一平移位置处接合所述扭转卷绕弹簧的柄舌，且可以在至少第二平移位置处不与所述扭转卷绕弹簧的柄舌接合。
2.根据权利要求I所述的组件，其中所述柄舌与所述柱塞的接合包括所述扭转卷绕弹簧从所述第一离合器片和所述第二离合器片的所述一部分中的分离以及所述输出驱动轴从所述输入驱动轴的分离。
3.根据权利要求I所述的组件，其中所述柱塞的所述至少第二平移位置包括所述柱塞与所述扭转卷绕弹簧的柄舌的分离，而所述柱塞与所述扭转卷绕弹簧的柄舌的分离包括所述扭转卷绕弹簧与所述第一离合器片和所述第二离合器片的接合以及所述输出驱动轴与所述输入驱动轴的接合。
4.根据权利要求I所述的组件，进一步包括步进马达控制器，所述步进马达控制器与所述步进马达操作性通信和连接，所述步进马达被设定为将偏心轮旋转一些旋转角度来达到期望的接合旋转位置，从而将所述柄舌与所述柱塞接合。
5.根据权利要求4所述的组件，其中所述期望的接合旋转位置包括90度到270度的旋转位置。
6.根据权利要求5所述的组件，进一步地，所述步进马达进一步被设定为将所述偏心轮旋转一些旋转角度以达到期望的分离旋转位置，从而将所述柄舌从所述柱塞分离。
7.根据权利要求6所述的组件，其中所述期望的分离旋转位置包括271度到89度的旋转位置。
8.根据权利要求7所述的组件，其中所述步进马达控制器确定所述柄舌与所述柱塞接合的时间的长度以及确定所述柄舌与所述柱塞分离的时间的长度。
9.根据权利要求8所述的组件，进一步包括第一传感器，所述第一传感器与所述步进马达控制器操作性通信以测量所述偏心轮的旋转位置数据，所测得的旋转位置数据通过通信返回到所述步进马达控制器。
10.根据权利要求9所述的组件，所述第一传感器进一步测量所述输出驱动轴的旋转速度数据，所测得的旋转速度数据通过通信返回到所述步进马达控制器。
11.根据权利要求10所述的组件，第二传感器与所述步进马达控制器操作性通信以测量所述输入驱动轴的旋转速度数据，所测得的旋转速度数据通过通信返回到所述步进马达控制器。
12.根据权利要求11所述的组件，进一步包括全球定位系统，所述全球定位系统(“GPS”)与所述步进马达控制器操作性通信。
13.根据权利要求12所述的组件，进一步包括步进马达控制器，所述步进马达控制器被设定为对于输入毂预定次数的转数而将所述柱塞与所述扭转卷绕弹簧的柄舌接合，且对于输出毂预定次数的转数而将所述柱塞从所述扭转卷绕弹簧的柄舌分离。
14.根据权利要求12的组件，进一步包括步进马达控制器，所述步进马达控制器使用所测得的旋转速度和旋转位置数据来确定何时将所述柱塞与所述扭转卷绕弹簧的柄舌接合，以及何时将所述柱塞从所述扭转卷绕弹簧的柄舌分离。
15.根据权利要求4所述的组件，进一步包括动力总线，所述动力总线为所述步进马达控制器和所述步进马达提供连续的动力，从而产生脉冲宽度调制信号，并应用所述脉冲宽度调制信号来控制所述柱塞与所述扭转卷绕弹簧的柄舌的接合和分离。
16.根据权利要求15所述的组件，其中所述输出毂以由行进速度来确定的旋转速度而被驱动的，该行进速度数据是由所述全球定位系统来提供的。
17.根据权利要求16所述的组件，进一步包括主控制单元，所述主控制单元与所述步进马达控制器、所述全球定位系统和第一和第二传感器操作性地通信，且该主控制单元能够确定位置、速度和方向，其中所述主控制单元为所述步进马达控制器中的扭转弹簧的柄舌与所述柱塞的接合以及所述扭转弹簧的柄舌与所述柱塞的分离发出信号。
18.根据权利要求I所述的组件，其中偏心轮进一步包括挡止臂，所述挡止臂从偏心轮径向向外延伸且与偏心轮旋转通信；上挡止件和下挡止件与所述偏心轮的所述挡止臂操作性地通信，其中所述挡止臂与所述上挡止件或所述下挡止件中任意一个的接合都需要所述通过偏心轮的反向旋转，从而平移所述柱塞。
19.一种用于提供改进的机器控制水平的致动器控制器的系统，包括 提供多个能够致动的机器； 提供卷绕弹簧式离合器组件，所述卷绕弹簧式离合器组件与所述多个能够致动的机器中的每一个进行操作性连接和通信，并且该卷绕弹簧式离合器组件包括 输入驱动轴，所述输入驱动轴与第一离合器片操作性地连接； 输出驱动轴，所述输出驱动轴与离合器输入毂操作性地连接，其中所述第一离合器片和第二离合器片彼此相邻； 扭转卷绕弹簧，所述扭转卷绕弹簧抵着所述第一离合器片和所述第二离合器片的一部分而被压缩并围绕所述第一离合器片和所述第二离合器片的该一部分进行卷绕，所述扭转卷绕弹簧包括从卷绕的扭转卷绕弹簧径向向外定位的柄舌； 提供用于每个卷绕弹簧式离合器组件的步进马达致动器组件，所述步进马达致动器组件包括 齿轮减速机构； 偏心轮，所述偏心轮包括偏离中心的轴，所述偏离中心的轴与所述齿轮减速机构操作性连接，所述偏心轮通过所述步进马达旋转地驱动； 机械连杆，所述机械连杆与所述偏心轮连接，所述机械连杆将所述偏心轮的旋转驱动转换成所述机械连杆的平移； 柱塞，所述柱塞与所述机械连杆操作性连接，所述柱塞响应于所述机械连杆的平移而进行平移， 其中所述步进马达致动器组件可以提供对于所述偏心轮的360度的旋转运动，以及相应的对于所述柱塞的平移位置，因此，所述柱塞可以在至少第一平移位置处接合所述扭转卷绕弹簧的柄舌，且可以在至少第二平移位置处不与所述扭转卷绕弹簧的柄舌接合， 其中所述柄舌与所述柱塞的接合包括所述扭转卷绕弹簧从所述第一离合器片和所述第二离合器片的所述一部分中的分离以及将所述输出驱动轴从所述输入驱动轴分离，并且其中所述柱塞的所述至少第二平移位置包括所述柱塞与所述扭转卷绕弹簧的柄舌的分离，而所述柱塞与所述扭转卷绕弹簧的柄舌的分离包括所述扭转卷绕弹簧与所述第一离合器 片和所述第二离合器片的接合以及所述输出驱动轴与所述输入驱动轴的接合，和 提供一个或多个与所述步进马达操作性通信和连接的从动步进马达控制器，所述步进马达能够将偏心轮旋转一些旋转角度来达到期望的接合旋转位置，从而将所述柄舌与所述柱塞接合或分离；以及 提供与每个从动步进马达控制器操作性通信的主控制单元，所述主控制单元能够接收设定和传感器数据并控制每个从动步进马达控制器。
20.根据权利要求19所述的系统，进一步包括第一传感器，所述第一传感器与所述主控制单元操作性通信以测量每个偏心轮的旋转位置数据，所测得的旋转位置数据通过通信返回到所述主控制单元。
21.根据权利要求20所述的组件，所述第一传感器进一步测量每个输出驱动轴的旋转速度数据，所测得的旋转速度数据通过通信返回到所述主控制单元。
22.根据权利要求21所述的组件，第二传感器与所述主控制单元操作性通信以测量每个输入驱动轴的旋转速度数据，所测得的旋转速度数据通过通信返回到所述主控制单元。
23.根据权利要求22所述的组件，进一步包括与所述主控制单元操作性通信的全球定位系统。
24.根据权利要求22所述的组件，进一步包括主控制单元、每个从动控制器和与动力总线操作性连接的每个步进马达，借以产生脉冲宽度调制信号并应用所述脉冲宽度调制信号来控制所述柱塞与所述扭转卷绕弹簧的柄舌的接合和分离。
25.—种卷绕弹簧式离合器组件，包括 输入驱动轴，所述输入驱动轴与第一离合器片操作性地连接； 输出驱动轴，所述输出驱动轴与第二离合器片操作性地连接，其中所述第一离合器片和所述第二离合器片彼此相邻； 扭转卷绕弹簧，所述扭转卷绕弹簧抵着所述第一离合器片和所述第二离合器片的一部分被压缩并围绕所述第一离合器片和所述第二离合器片的所述一部分进行卷绕，所述扭转卷绕弹簧包括从卷绕的扭转卷绕弹簧径向向外突出的柄舌； 致动器组件，所述致动器组件包括 旋转马达；偏心轮，所述偏心轮包括偏尚中心的轴，所述偏尚中心的轴与齿轮减速机构操作性地连接，所述偏心轮通过旋转马达旋转地驱动； 机械连杆，所述机械连杆与所述偏心轮的所述轴连接，所述机械连杆将所述偏心轮的旋转驱动转换成所述机械连杆的线性移动； 柱塞，所述柱塞与所述机械连杆操作性连接，所述柱塞响应于所述机械连杆的线性移动而线性平移， 其中所述致动器组件可以提供对于所述偏心轮的360度的旋转运动，以及相应的对于所述柱塞的平移位置，因此，所述柱塞可以在至少第一平移位置处接合所述扭转卷绕弹簧的柄舌，且可以在至少第二平移位置处不与所述扭转卷绕弹簧的柄舌接合。
26.—种卷绕弹簧式离合器组件，包括 输入驱动轴，所述输入驱动轴与第一离合器片操作性地连接； 输出驱动轴，所述输出驱动轴与第二离合器片操作性地连接，其中所述第一离合器片和所述第二离合器片彼此相邻； 扭转卷绕弹簧，所述扭转卷绕弹簧抵着所述第一离合器片和所述第二离合器片的一部分被压缩并围绕所述第一离合器片和所述第二离合器片的所述一部分卷绕，所述扭转卷绕弹簧包括从卷绕的扭转卷绕弹簧径向向外突出的柄舌； 控制套筒，所述控制套筒能够与所述柄舌接合和分离，所述控制套筒包括围绕控制套筒径向布置的一系列的径向捕获器； 马达组件，所述马达组件包括 包含马达轴的旋转马达， 挡止杆，所述挡止杆与所述马达轴操作性通信且离开马达轴径向延伸，其中所述马达轴的旋转运动被转换为所述挡止杆的线性平移运动，所述挡止杆能够从所述挡止杆与所述径向捕获器脱离接合的分离位置移动至所述挡止杆与其中一个所述径向捕获器接合的接合位置。
全文摘要
本发明提供一种用于利用旋转致动器(例如步进马达)来致动卷绕弹簧式离合器的系统、设备和方法。提供了包括旋转速度、行进速度和方向的来自传感器系统和GPS数据的反馈以改进离合器反应的准确性。在一个实施方案中，多个致动器控制器以这样的配置进行连接，其中一个控制器为“主人”，而其余的控制器为“奴隶”，从而提供更高水平的机器控制。
文档编号F16D13/02GK102859220SQ201180019274
公开日2013年1月2日 申请日期2011年2月17日 优先权日2010年2月17日
发明者A·F·巴里 申请人:雷文工业股份有限公司