可調動力傳動離合器和船用傳動裝置的製作方法
2023-11-02 00:26:37 1
專利名稱：可調動力傳動離合器和船用傳動裝置的製作方法
技術領域：
本發明通常涉及可調動力傳動離合器，特別涉及這樣一種離合器，其中受流體作用的彈簧釋放活塞對離合器片進行操作，這些離合器片設置在可旋轉傳動件和可旋轉從動件之間，以實現離合器調節。
背景技術：
下述每個美國專利均受讓給了本申請的受讓人。
1984年5月29日頒給Arnold的美國專利US4451238中公開了具有前進軸和倒檔軸的多離合器傳動裝置和這些軸之間的齒輪傳動鏈，並論述了在操縱操作中有時產生的對推進系統有害的振動。
1984年7月17日頒給Black的美國專利US4459873中公開了一種船用推進系統並論述了一種制動器，該制動器用於固定一部分行星齒輪系統而沿前進方向驅動螺旋槳，當變矩器沿後退方向帶動螺旋槳軸時使制動器脫開。該專利論述了現有技術的傳動裝置，當需要沿倒檔方向操作以便使船倒退時，由於前進傳動離合器的顫振故障而使該傳動裝置不能總是令人滿意。
1989年6月6日頒給Pelligrino的美國專利US4836809中公開了一種具有前進和倒檔離合器的船用推進系統，其中每個離合器能夠完全接合、完全脫開和受到調節。
1980年2月5日頒給Schneider的美國專利US4186829中公開了可調動力傳動離合器。該專利公開了一種彈簧偏置啟動閥，該啟動閥位於安裝有離合器的中心動力傳動軸的徑向外部。
發明內容
本發明提供一種可調動力傳動離合器，還提供一種具有雙區域離合器活塞的進行可變速度控制的船用傳動系統。通過分隔離合器的流體區域並使一個區域小於另一個區域而改變離合器容量。利用產生可變螺旋槳速度的可選擇性操作的控制，藉助活塞的較小區域可調節船用傳動離合器。通過控制比例閥而使加壓流體流向較小區域。離合器的調節加強了入塢控制和船隻定位。在活塞源區的預定壓力水平下，彈簧偏壓啟動閥而使加壓流體流向活塞的較大區域，由此能使離合器達到全離合器容量。該系統通過對發動機的轉速微量提高使離合器進入全閉合狀態，從而實現了從離合器的調節操作向全離合器容量操作的無級轉換。
本發明給出的雙區域離合器提供了最初入塢方式的平滑轉換，並為了在入塢過程中進行操縱而提供了精確而迅速的來回速度改變。本發明的閥位於延伸穿過離合器的中心動力傳動軸中，其結構比現有技術的閥要簡單，並且不受離心壓力作用。
根據下面公開的內容可以理解本發明的上述和其它目的、優點。
圖1是本發明離合器的縱向截面圖及其控制系統的示意圖；圖2是本發明傳動裝置的縱向截面視圖，其中為簡明起見示出了前進離合器和倒檔離合器，倒檔離合器繞輸入軸轉動而從其正常位置進入具有前進離合器的平面；圖3是縮小的橫向截面圖，示出了圖2所示的兩個離合器和輸出軸的相對位置；圖4和5是圖1和2所示的啟動閥分別處於關閉和打開位置的放大視圖；圖6是離合器特性曲線圖，其中畫出了操縱杆的角度位置對發動機每分鐘轉數(rpm)、離合器每分鐘轉數和發動機/離合器每分鐘轉數的曲線；以及圖7是使用本發明的水上船艦的側視圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本發明涉及具有嵌入式摩擦片類型的前進離合器F，其中一些摩擦片分別通過花鍵與空心圓柱殼體10接合，該空心圓柱殼體10固定於動力輸入軸11上，空心圓柱殼體10安裝在動力輸入軸11上以便隨其旋轉，並通過輸入聯軸節G由發動機E驅動(見圖2)，該輸入聯軸節G通過花鍵與軸11接合。其它嵌入式片以通常的方式通過花鍵與輸出齒輪12接合。彈簧14圍繞軸11安裝，其一端抵靠在軸向固定卡環15上。彈簧的另一端靠在離合器活塞17上，離合器活塞17可在腔室18內滑動，以便將活塞推入到離合器脫開的位置。
要指出的是，環形圓活塞17具有一較小區域20，該較小區域與殼體10形成小的離合器致動腔室21。活塞17還具有較大區域24，該較大區域與殼體構成大的離合器致動腔室25。
流道30是在軸11中用槍鑽鑽出的孔道，用於引導加壓流體從比例閥70經橫向口31流向小活塞區域20。
如圖4和5的放大視圖所示，彈簧加載啟動閥35設置在通道30內，閥頭35在彈簧36的作用下動作並抵靠在通道30內形成的閥座37上。當通道30中的加壓流體的壓力大到足以壓縮彈簧36時，流道40使流道30與腔室25的大區域相通。
如圖2所示，通過圍繞離合器殼體形成的環形外齒輪50和51，使前進離合器F和倒檔離合器R彼此持續嚙合。齒輪60固定於螺旋槳軸61上，螺旋槳軸61適於通過軸頸安裝在齒輪傳動箱64內。倒檔離合器R的軸62、前進軸11和螺旋槳軸61都適於通過軸頸安裝在齒輪箱64內如圖所示的普通抗摩擦錐形滾柱軸承上。圖1中所示的和描述的前進離合器F與倒檔離合器R相同，因此不必也不需要對倒檔離合器作進一步的說明。
如圖3所示，齒輪12、52和60持續嚙合。倒檔離合器R用於倒轉輸出方向。
參照圖1中控制系統的示意圖，使用操縱杆L，通過電子控制器EC選擇前進離合器或倒檔離合器的運轉。當操縱杆L移向右邊時，啟動前進離合器。相反，當操縱杆L移向左邊時，啟動倒檔離合器。要指出的是，操縱杆具有在前進或倒檔中的旋轉位置。當操縱杆由空檔位置移向旋轉位置時，離合器以旋轉方式工作。操縱杆的進一步移動使發動機速度提高。如圖6所示，當操縱杆到達40°標記處時，操縱杆的連續移動提高了發動機/離合器每分鐘轉數。而且增大了離合器壓力，如曲線圖右側所示。為前進離合器F設置比例閥70，為倒檔離合器R設置比例閥72。比例閥70和72相同，並且進行工作以從流體源抽吸加壓流體並使其分別流向離合器F或離合器R。加壓流體還流向主調整器75(見圖1)和潤滑通道76，以便通過軸內的槍鑽鑽孔77以公知的方式對傳動板和離合器軸承進行潤滑。
通常，電子控制器(EC)基於的是微處理器，並發送脈寬調製(PWM)信號以控制每個離合器的比例閥70和72。發送給閥的PWM信號直接與操縱杆L的位置相關。通過利用離合器的小區域20形成大的壓差而調節離合器。因此，電子控制器(EC)是可編程的，以便使發動機速度匹配為離合器同步而選擇的螺旋槳馬力。
概括說明本發明提供一種進行各種速度控制的船用傳動系統，包括電子控制系統和雙區域離合器活塞。通過分隔離合器的流體區域，使一個區域小於另一個區域，來改變離合器容量。利用獲得可變螺旋槳速度的可選擇操作的控制器，通過活塞的小區域來調節船用傳動離合器。通過控制器控制比例閥而將流體輸送到小區域。該調節加強了入塢控制和船隻定位。彈簧偏置啟動閥而以預定水平控制流體流向活塞的大區域，以便達到全離合器容量。
利用離合器的最初起動或調節來停靠船隻並使船定位。向比例閥70或72泵送流體的流體泵P(見圖1)形成流體壓力。圖1所示扇形舵柄中的操縱杆L可從空檔位置移動到制動位置，接著移動到前進位置，從而啟動閥。同樣地，當流體流向實現傳動裝置倒檔運轉的另一比例閥72時，扇形舵柄可以擺向相反方向而使傳動裝置倒檔。在另一方向，加壓流體首先流向活塞17後面的小區域20，並在其達到一定壓力後，克服彈簧14的壓力而推動活塞打開，使加壓流體流向活塞後面的大區域。該結構提供了可變的速度控制，並通過分隔離合器的流體區域，使一個區域小於另一個區域，來改變離合器容量。利用獲得可變輸出速度的可選擇操作的控制器，通過活塞小區域來調節傳動離合器。
離合器的調節提供了入塢控制和船隻定位。因此，在預定壓力水平下，受彈簧偏置作用的啟動閥控制流體流向活塞的大區域，由此使其達到全離合器容量。該系統提供了從調節到完全接合的無級轉換。在調節中，可以以微量方式提高發動機速度。在調節後，控制了發動機節流閥。
通過將啟動閥設置在離合器中心軸而使其不受離合器離心速度的影響。此外，處於其工作狀態的本發明啟動閥比現有技術的啟動閥結構簡單。為在調節中作即時響應而提供這一結構，並且以微量方式精確地沿任一方向提高發動機速度，以便進行精確而迅速的來回速度改變，從而在入塢過程中操縱船隻。
權利要求
1.一種可調動力傳動離合器，包括嵌入式離合器片，所述離合器具有中心動力傳動軸，所述中心動力傳動軸沿軸向穿過安裝於其上的所述離合器，所述離合器包括由流體操作的可移動活塞，以便通過壓縮所述離合器片而實現離合器運轉，所述活塞在其上具有較小和較大活塞區域，較小活塞區域適於在可變流體壓力下使流體向其流動，由此使所述離合器可調，較大活塞區域適於使流體向其流動而實現所述離合器的最大和不可調的接合；以及彈簧加載的常閉閥，用於響應高於所述較小活塞區域的預定量的流體壓力來控制流向所述較大區域的流體，所述閥安裝在所述軸內並且是常閉的，由此使所述離合器可調，並且當所述流體壓力超過預定量而使所述閥打開時，使流體流向所述較大區域，以便實現達到全離合器容量的所述離合器的最大和不可調的接合。
2.一種可調動力傳動離合器，包括嵌入式離合器片，所述離合器包括動力傳動軸，所述動力傳動軸沿軸向穿過安裝於其上的所述離合器，所述離合器包括由流體操作的可移動活塞，以便通過壓縮所述離合器片而實現離合器運轉，所述活塞在其上具有面積不同的兩個分離的流體作用活塞區域，所述活塞的較小活塞區域適於在可變流體壓力下使流體向其流動，由此使所述離合器可調，較大的所述活塞區域適於使流體向其流動而實現所述離合器的最大和不可調的接合；以及閥裝置，用於響應所述較小活塞區域的流體壓力來控制流向所述較大活塞區的流體，所述閥裝置沿軸向可滑動地安裝在所述軸內沿軸向延伸的孔內，並受到彈簧力作用而處於常閉位置，其中加壓流體在可變流體壓力下流向所述較小區域，由此使所述離合器可調，而當所述閥裝置打開時，使流體流向所述較大活塞區域，以便實現達到全離合器容量的所述離合器的最大和不可調的接合。
3.一種可調動力傳動離合器，包括嵌入式離合器片，所述離合器具有動力傳動軸，所述動力傳動軸沿軸向延伸且沿中心穿過安裝於其上的所述離合器，所述離合器包括由流體操作的可移動活塞，以便通過所述離合器片的壓縮而實現離合器運轉，所述活塞在其上具有面積不同的兩個分離的流體作用活塞區域，較小的所述活塞區域適於在可變流體壓力下使流體向其流動，由此使所述離合器可調，較大的所述活塞區域適於使流體向其流動而實現所述離合器的最大和不可調的接合；以及啟動閥，用於響應高於所述較小活塞區域的預定量的流體壓力來控制流向所述較大區域的流體；在所述軸中的加壓流體流道，用於使加壓流體流向所述較小區域和流向所述較大活塞區域；所述啟動閥設置在所述軸通道內，並受到彈簧作用而處於常閉位置，其中加壓流體在可變流體壓力下流向所述較小活塞區域，由此使所述離合器可調，所述啟動閥在低於預定壓力時關閉，阻擋流體流向所述較大區域，而在打開時使高於預定壓力的流體流向所述活塞的較大區域，以便實現使所述離合器達到全離合器容量的最大和不可調的接合。
4.一種實現使具有螺旋槳的船隻可變速度控制的船用傳動裝置，用於提供前進方向和倒檔方向的可調低速，以便在所述船隻入塢時進行操縱，從而增強入塢控制和船隻定位；所述傳動裝置由調節形成無級轉換，在所述調節中以微量方式提高速度以便達到驅動所述螺旋槳的完全離合器接合和全離合器容量；所述傳動裝置包括可調動力傳動離合器，所述離合器包括嵌入式離合器片，所述離合器具有動力傳動軸，所述動力傳動軸沿軸向延伸並沿中心穿過安裝於其上的所述離合器，所述離合器包括由流體操作的可移動活塞，以便通過所述離合器片的壓縮而實現離合器運轉，所述活塞在其上具有面積不同的兩個分離的流體作用活塞區域，較小的所述活塞區域適於在可變流體壓力下使流體向其流動，由此使所述離合器可調而進行所述入塢，較大的所述活塞區域適於使流體向其流動而實現所述離合器的最大和不可調的接合，以便驅動所述螺旋槳；以及閥裝置，用於響應所述較小活塞區域的流體壓力來控制流向所述較大區域的流體，所述閥裝置沿軸向可滑動地安裝在所述軸中沿軸向延伸的孔內，並受到彈簧力作用而處於常閉位置，其中在常閉位置加壓流體在可變流體壓力下流向所述較小活塞區域，由此使所述離合器可調，而當所述閥裝置打開時，使流體流向所述較大活塞區域，以便實現所述離合器達到驅動所述螺旋槳的全離合器容量的最大和不可調的接合。
5.一種動力傳動裝置，包括前進可調動力傳動離合器和倒檔可調動力傳動離合器，所述前進離合器與原動機形成動力接收連接，而與要帶動的載荷形成動力輸出連接，所述倒檔離合器與所述前進離合器形成從動嚙合，並可與要帶動的所述載荷接合，從而在倒檔方向驅動所述載荷，所述前進和倒檔離合器各自包括離合器片，動力傳動軸沿其軸向延伸並從其中心穿過，所述離合器包括由流體操作的可移動活塞，以便通過所述離合器片的壓縮而實現離合器運轉，所述活塞在其上具有面積不同的兩個分離的流體作用活塞區域，較小的所述活塞區域適於在可變流體壓力下使流體向其流動，由此使所述離合器可調，較大的所速活塞區域適於使流體向其流動而實現所述離合器的最大和不可調的接合；以及閥裝置，用於響應高於所述較小活塞區域的預定量的流體壓力而控制流向所述較大區域的流體，所述閥裝置沿軸向可滑動地安裝於所述軸中的沿軸向延伸的孔內，並受到彈簧力作用而處於常閉位置，其中加壓流體在可變流體壓力下流向所述較小活塞區域，由此使所述離合器可調，而當所述閥裝置打開時，使流體流向所述較大活塞區域，以便實現所述離合器達到全離合器容量的最大和不可調的接合。
6.一種動力傳動裝置，包括前進可調動力傳動離合器和倒檔可調動力傳動離合器，所述前進離合器與原動機形成動力接收連接，而與要帶動的載荷形成動力輸出連接，所述倒檔離合器與所述前進離合器形成從動嚙合，並可與要帶動的所述載荷接合，從而在倒檔方向驅動所述載荷，所述前進和倒檔離合器各自包括離合器片，動力傳動軸沿其軸向延伸並從其中心穿過，每個所述離合器包括由流體操作的可移動活塞，以便通過所述離合器片的壓縮而實現離合器運轉，所述活塞在其上具有面積不同的兩個分離的流體作用活塞區域，較小的所述活塞區域適於在可變流體壓力下使流體向其流動，由此使所述離合器可調，較大的所述活塞區域適於使流體向其流動而實現所述離合器的最大和不可調的接合；以及為所述前進和倒檔離合器中每一個設置啟動閥，用於響應高於所述較小活塞區域的某一預定量的流體壓力來控制流向較大的所述活塞區域的流體；在所述軸中的加壓流體流道，用於使加壓流體流向所述較小區域和所述較大活塞區域；所述啟動閥設置在所述軸流道中，並受到彈簧力作用而處於常閉位置，其中加壓流體在可變流體壓力下流向所述較小活塞區域，由此使所述離合器可調，所述啟動閥關閉時，阻擋所述流體流向低於預定壓力的所述較大區域，所述啟動閥打開時，使高於預定壓力的流體流向所述活塞的所述較大區域，以便實現所述離合器達到全離合器容量的最大和不可調的接合。
7.一種實現使具有螺旋槳的船隻可變速度控制的船用傳動裝置，用於提供前進方向和倒檔方向的可調低速，以便在所述船隻入塢時進行操縱，從而增強入塢控制和船隻定位；所述傳動裝置由調節形成無級轉換，在所述調節中以微量方式提高速度以便達到驅動所述螺旋槳的完全離合器接合和全離合器容量；所述傳動裝置包括前進可調動力傳動離合器和倒檔可調動力傳動離合器，所述前進離合器與原動機形成動力接收連接，而與要帶動的載荷形成動力輸出連接，所述倒檔離合器與所述前進離合器形成從動嚙合，並可與要帶動的所述載荷接合，所述前進和倒檔離合器各自包括離合器片，動力傳動軸沿其軸向延伸並從其中心穿過，每個所述離合器包括由流體操作的可移動活塞，以便通過所述離合器片的壓縮而實現離合器運轉，所述活塞在其上具有面積不同的兩個分離的流體作用活塞區域，較小的所述活塞區域適於在可變流體壓力下使流體向其流動，由此使所述離合器可調，較大的所述活塞區域適於使流體向其流動而實現所述離合器的最大和不可調的接合；以及為所述前進和倒檔離合器中每一個設置啟動閥，用於響應高於所述較小活塞區域的某一預定量的流體壓力來控制流向較大的所述活塞區域的流體；在所述軸中的加壓流體流道，用於使加壓流體流向所述較小區域和流向所述較大活塞區域；所述啟動閥設置在所述軸流道中，並受到彈簧力作用而處於常閉位置，其中加壓流體在可變流體壓力下流向所述較小活塞區域，由此使所述離合器可調，所述啟動閥關閉時，在低於預定壓力時阻擋所述流體流向所述較大區域，所述啟動閥打開時，使高於預定壓力的流體流向所述活塞的所述較大區域，以便實現所述離合器達到全離合器容量的最大和不可調的接合，以及用於所述傳動裝置的電子控制電路，包括加壓流體源，比例閥連接於所述源以便向所述倒檔離合器輸送流體，所述源連接於另一比例閥以便將所述加壓流體輸送到所述前進離合器，所述電路還包括控制杆，所述控制杆操作與所述比例閥連接，以對其作選擇性操作，從而實現所述船隻的前進和倒檔操作。
全文摘要
一種可調動力傳動離合器，包括設置於殼體(10)和齒輪(12)上的嵌入式離合器片，並具有沿軸向貫穿離合器延伸的中心動力傳動軸(11)。離合器包括由流體操作的可移動活塞(17)，用於通過片的壓縮而實現離合器運轉。活塞具有較小活塞區域(20)和較大活塞區域(24)，較小活塞區域具有在可變流體壓力下向其流動的流體，由此使離合器可調。較大活塞區域適於使流體向其流動，而實現離合器的最大和不可調接合。受彈簧作用而常閉的啟動閥(35)響應高於較小活塞區域的預定量的流體壓力而控制流體流向較大活塞區域。啟動閥安裝在軸中並且為常閉，使得加壓流體在可變流體壓力下流向較小活塞區域，由此使離合器可調。當由高於預定量的所述流體壓力將閥打開時，閥使流體流向較大活塞區域，以便實現離合器達到全離合器容量的最大和不可調的接合。
文檔編號F16D48/02GK1479844SQ02803289
公開日2004年3月3日 申請日期2002年1月15日 優先權日2001年1月18日
發明者迪安·J·布拉特爾, 保羅·A·佩利格裡諾, A 佩利格裡諾, 迪安 J 布拉特爾 申請人:美國雙環公司