具体实施方式

现在参考附图，其中相同的附图标记被用来在不同的视图中标识相同的构件，图1示例说明根据本发明的一个实施例的旋转联接装置10。装置10用作离合器以选择性地在轴12与另一个装置(未示出)之间传递扭矩。当扭矩没有被传递时，装置10也用作制动器。装置10可以被提供用于骑乘式割草机或类似装置中。然而，本领域普通技术人员将理解的是，装置10可以被用于需要离合器和/或制动器的各种应用中。装置10可以包含转子14，间隔件16、18，轴承20、22，电磁体24，电枢26，弹簧28，制动板30以及扭矩传递构件32。根据本发明的教导，联接器10进一步包含轴承护罩34。

轴12可以用作输入轴-将扭矩从轴12从其延伸的装置(未示出)通过联接装置10传递至另一个装置(未示出)。替代地，轴12可以用作输出轴-通过联接装置10从另一个装置(未示出)接收扭矩并且将所述扭矩传递至轴12从其延伸的装置(未示出)。轴12可以由传统的金属和金属合金制成并且可以为实心的或管状的。轴12围绕旋转轴线36定中，并且当用作输入轴时可以由发动机、电动机或其它传统动力源驱动。在所示例说明的实施例中，轴12在装置10的与扭矩传递构件32相对的侧上插入至装置10中(“标准安装”)。

转子14被设置成与电枢26选择性接合，以在轴12与构件32之间传递扭矩。转子14围绕轴线36设置并且联接至轴12以便与其一起旋转。转子14可以由传统的金属和金属合金制成并且包含毂38和转子或联接盘40。

毂38为管状的并且限定中心孔，轴12延伸至所述中心孔中。毂38可以限定轴向地延伸的键槽(未示出)，所述键槽的形状与轴12中的键(未示出)互补，并且被构造成接收轴中的键。替代地，毂38可以被成形为具有一体的径向地延伸的键，所述键被构造成被接收于轴12中的键槽内。在任一轴向端处，毂38限定肩部，所述肩部在每个轴承20、22的一个轴向侧上抵靠轴承20、22的内座圈以支撑轴承20、22。进一步，毂38可以限定设置于毂38的任一轴向端面中的一个或多个槽口或凸耳，所述槽口或凸耳被构造成接合间隔件16、18中的相对应的槽口或凸耳，如在美国专利第7,527,134号中更详细地描述的，所述美国专利的全部公开内容被通过引用并入本文中。毂38在它的径向外径处限定轴向地延伸的内部转子磁极42。毂38进一步在磁极42的径向内部限定轴向地延伸的凹槽44，用于下文所描述的目的。

盘40从毂38径向向外延伸并且限定面对电枢26的离合器接合表面。盘40通过例如包含多个互补的凸耳和槽口的压配合关系联接至毂38。如本领域中已知的，盘40可以包含多排径向地相间隔的成角度地相间隔的香蕉形狭槽(未示出)。当电磁体24被激励时，狭槽使磁通量穿过空气间隙在盘40与电枢26之间来回行进，从而使得能够实现转子14与电枢26之间的高扭矩接合。盘40在它的外径处限定轴向地延伸的外转子磁极46。磁极46与磁极42径向地对准并且从磁极42径向向外相间隔。

间隔件16被提供用来以与装置10的其它构件的组装关系支撑轴承20和电磁体24，并且可以由包含粉末金属在内的传统材料制成。间隔件16围绕轴线36设置并且通常为柱形形状。间隔件16的内径的尺寸被设置成接收轴12。根据本发明的教导的一个方面，间隔件16的内径的尺寸被进一步设置成接收护罩34的一部分，并且以过盈配合的方式接合护罩34，以使得护罩被固定至间隔件16。间隔件16的外径变化以限定肩部，所述肩部被构造成在轴承20的与转子毂38相对的侧上抵接轴承20的内座圈，以使得轴承20设置于限定于间隔件16和转子毂38中的相对的肩部之间。间隔件16设置于电磁体24的径向内部，并且间隔件16的径向最外表面通过与轴承20轴向地对准的空气间隙48与电磁体24径向地分离。参考图2B，间隔件16可以进一步在间隔件16的轴向端面中限定一个或多个轴向地突出的凸耳50或槽口，所述凸耳或槽口被构造成被分别接收于转子毂38的轴向端面中的相对应的槽口或凸耳内或者接收转子毂的轴向端面中的相对应的槽口或凸耳，以可旋转地联接间隔件16和转子毂38。

再次参考图1，间隔件18被提供用来以与装置10的其它构件的组装关系支撑轴承22和扭矩传递构件32，并且可以由包含粉末金属在内的传统材料制成。间隔件18可以具有比转子14、电磁体24和电枢26低的磁导率，并且可以由例如非铁磁材料制成。间隔件18围绕轴线36设置并且通常为柱形形状。间隔件18被构造成接收紧固件(未示出)，所述紧固件延伸穿过间隔件18并且延伸至轴12中。像间隔件18一样，紧固件可以具有比转子14、电磁体24和电枢26低的磁导率，并且可以由例如非铁磁材料制成，比如某些不锈钢。间隔件18可以在一个轴向端处限定头部52，所述头部具有多个平面，所述多个平面容许在对所述紧固件施加扭矩时间隔件18被固定。间隔件18可以进一步限定从头部52轴向地延伸的主体54。主体54具有大致柱形外表面，轴承22可以在限定于转子毂38和间隔件18中的相对的肩部之间支撑于所述柱形外表面上。间隔件18可以进一步在主体54的轴向端面中限定一个或多个轴向地突出的凸耳或槽口，所述凸耳或槽口被构造成被分别接收于转子毂38中的轴向端面中的相对应的槽口或凸耳内或者接收转子毂中的轴向端面中的相对应的槽口或凸耳，以可旋转地联接间隔件18和转子毂38。

轴承20被提供用来容许转子毂38和间隔件16相对于电磁体24旋转。轴承20在本领域中为常规的。轴承20的内座圈被支撑于间隔件16和转子毂38上，并且抵接限定于间隔件16和转子毂38中的相对的肩部。轴承20的外座圈支撑电磁体24。

轴承22被提供用来容许扭矩传递构件32相对于输入轴12、转子14和间隔件18旋转。轴承22在本领域中为常规的。轴承22的内座圈被支撑于间隔件18和转子毂38上，并且抵接限定于间隔件18和转子毂38中的相对的肩部。轴承22的外座圈支撑扭矩传递构件32。

电磁体24在转子14、电磁体24和电枢26之间产生电磁回路，以使电枢26运动以与转子14接合并且在轴12与扭矩传递构件32之间传递扭矩。电磁体24设置于转子盘40的一侧上并且包含场外壳或壳体56和传导组件58。

壳体56被提供用来容纳传导组件58。壳体56还形成电磁回路的一部分，所述电磁回路引起转子14和电枢26的选择性接合。壳体56可以由传统的金属和金属合金制成，包含钢。壳体56为柱形的并且围绕轴线36设置并且被支撑于轴承20的外座圈上。壳体56被固定以防止旋转。壳体56的横截面大致为U形，并且包含径向内部环形构件60和径向外部环形构件62。

内部构件60被支撑于轴承20的外座圈上。构件60的横截面大致为L形并且限定轴向地延伸的内部磁极64。磁极64延伸至转子14的毂38的凹槽44中并且因此设置于内部转子磁极42的径向内部。如在共同转让的美国专利第7,493,996号中更全面地描述的，磁极42、64的相对位置由于几个原因是有利的，所述美国专利的全部公开内容被通过引用并入本文中。首先，包含转子14、电枢26和壳体56的磁回路的磁效率通过减少用于回路中的至少一些磁通量的空气间隙的数量而得到提高。其次，其中设置有传导组件58的环形间隙扩大，从而使得组件58能够被更容易插入和紧固于壳体56内。

外部构件62联接至内部构件60并且被支撑于内部构件上。外部构件62限定端壁66、轴向地延伸的外部磁极68以及凸缘70。端壁66从构件60径向向外延伸。磁极68与端壁66成一体，并且从端壁轴向地延伸。磁极68设置于转子14的磁极46的径向外部。凸缘70在磁极68的与端壁66相对的一端处与磁极68成一体，并且从磁极径向向外延伸。凸缘70沿着磁极68的圆周的至少一部分延伸。

传导组件58被提供用来在转子14、电枢26和壳体56之间产生磁回路，以使电枢26运动以与转子14接合并且在轴12与扭矩传递构件32之间传递扭矩。传导组件58大致为环形的，并且围绕轴线36设置于壳体56内。特别地，组件58设置于壳体56的内部磁极64与外部磁极68之间。组件58包含导体72和导体外壳74。

导体72可以包括传统的铜线圈，但是可以替代地使用其它已知的导体。导体72可以电连接至电源(未示出)，比如电池。当导体72被激励时，在转子14、电枢26与壳体56之间形成电磁回路。磁通量从壳体56的外部磁极68跨过空气间隙流动至转子14的外部磁极46。磁通量然后在盘40与电枢26之间跨过它们之间的空气间隙来回行进。磁通量然后从转子14的盘40流动至转子14的毂38。最后，磁通量从毂38沿着几条路径流动返回至壳体56的构件60、62。特别地，一部分磁通量直接地从内部转子磁极42流动至壳体56的外部构件62。另一部分磁通量从毂38流动通过壳体56的由内部构件60限定的内部磁极64，然后流动至外部构件62。又一部分磁通量从毂38流动至轴承20的径向内部的间隔件16，然后流动至内部构件60和外部构件62，从而容许一部分磁通量避开内部转子磁极42和内部壳体磁极64的高密度区域并且进一步提高回路的磁效率。根据本发明的教导的一个方面，在某些实施例中，从毂38流动至间隔件16的该磁通量中的一部分可以从间隔件16流动至护罩34，然后流动至壳体56的构件60和/或62中，以便为磁通量传递提供额外的路径，并且如下文更详细地描述的，为轴承20提供改进的污染物防护。

导体外壳74被提供用来容纳导体72并且还被用来将导体72安装于壳体56内。外壳74可以由传统的塑料模制而成。外壳74可以包含一体的端子连接器76，导体72可以通过所述端子连接器电联接至电源。外壳74还可以限定一个或多个凸耳，所述凸耳的尺寸被设置成被接收于壳体56的构件62的端壁66中的凹槽内，以防止传导组件58旋转。外壳74可以包含径向向外延伸的凸缘，所述凸缘设置于壳体56的外部磁极68附近并且在多个点处固定至壳体56的构件62，如在共同转让的待审的美国专利第7,975,818号中所描述的，所述美国专利的全部公开内容被通过引用并入本文中。

电枢26被提供用来在转子14与扭矩传递构件32之间传递扭矩。电枢26可以由包含钢在内的各种传统的金属和金属合金制成。电枢26在构造上为环形的并且围绕轴线36设置，并且可以围绕上述轴线定中。电枢26设置于转子盘40的与电磁体24相对的一侧上，并且限定面对转子盘40的离合器接合表面。电枢26通过空气间隙与转子盘40轴向地相间隔。像转子盘40一样，电枢26可以包含多排径向地相间隔的成角度地相间隔的狭槽(未示出)，所述狭槽有助于在传导组件58被激励时磁通量在转子14与电枢26之间来回行进。电枢26联接至传递构件32。特别地，电枢26可以通过多个叶片弹簧28联接至扭矩传递构件32。

弹簧28将驱动和制动扭矩从电枢26传递至扭矩传递构件32，并且容许电枢26相对于构件32以及朝向和远离转子盘40轴向运动。弹簧28可以由不锈钢制成，并且使用比如铆钉、螺钉、螺栓或销的传统的紧固件在一个端处连接至电枢26并且在相对的端处连接至构件32。

制动板30提供与电枢26接合的制动表面以制动扭矩传递构件32。制动板30可以由具有相对高的磁导率的传统材料制成，包含传统的金属和金属合金，比如钢。制动板30围绕装置10的圆周的至少一部分延伸，并且优选地仅仅围绕装置10的圆周的一部分延伸，并且联接至壳体56。特别地，制动板30联接至壳体56的凸缘70，并且使用一个或多个紧固件78悬挂在壳体的凸缘上。紧固件78可以由具有比转子14、电枢26和壳体56的磁导率低的磁导率的一种或多种材料(包含非磁性材料)制成，以减少或消除制动板30与壳体56之间的磁通量传递，并且由此在传导组件58被激励时便于离合器接合。制动板30可以使用一个或多个间隔件80或垫片与壳体56的凸缘70轴向地相间隔，比如在共同转让的美国专利第8,123,012号中所描述的间隔件和垫片，所述美国专利的全部公开内容被通过引用并入本文中。间隔件80容许调节制动板30的位置，以分别补偿转子14和电枢26的离合器接合表面上的以及电枢26和制动板30的制动器接合表面上的磨损。间隔件80可以包含孔，紧固件78延伸穿过所述孔。间隔件80同样可以由具有比转子14、电枢26和壳体56的磁导率相对低的磁导率的一种或多种材料(包含非磁性材料)制成，以减少或消除制动板30与壳体56之间的磁通量传递。例如，参考共同转让的美国专利第7,732,959号，所述美国专利的全部公开内容被通过引用并入本文中，板30可以容纳一个或多个磁体(未示出)，并且由此与电枢26和磁体一起形成磁回路的一部分，以帮助弹簧28拉动电枢26与制动板30接合以向扭矩传递构件32提供制动扭矩。

扭矩传递构件32在轴12与另一个装置(比如割草机刀片)之间传递扭矩。构件32通过叶片弹簧28联接至电枢26，并且被支撑为在轴承22的外座圈上旋转。构件32围绕轴线36设置，并且可以围绕上述轴线定中。构件32限定径向向外终止的凸缘82，所述凸缘限定多个孔，所述孔被构造成接收用来将构件32联接至驱动或从动装置的紧固件。

护罩34被提供用来阻止比如流体或灰尘的污染物损坏轴承20。特别地，护罩34阻止污染物从外部环境通过空气间隙48到达轴承20。护罩34可以由各种材料制成。在某些实施例中，护罩34由具有相对高的磁导率的材料制成，比如铁磁材料，以使得护罩34将磁通量从间隔件16传递至电磁体24的壳体56的构件60、62。护罩34为环形形状并且围绕轴线36设置，并且可以围绕上述轴线定中。参考图2A，护罩34包含限定护罩34的径向内表面的轴向延伸部分84。参考图1，部分84被构造成包围轴12，并且被接收于间隔件16内并且被设置于间隔件的径向内部，并且被支撑于间隔件16的径向内表面上。部分84的外径可以略大于间隔件16的内径，以使得护罩34的部分84的径向外表面以过盈配合的方式接合间隔件16的径向内表面。替代地，在某些实施例中，部分84的外径可以略小于间隔件16的内径，以使得护罩34以滑动配合的方式接合间隔件16。护罩34进一步包含径向延伸部分86，所述径向延伸部分从部分84径向向外延伸并且与空气间隙48轴向地对准。再次参考图2A，部分86包含从部分84径向向外延伸的径向延伸部86_A、从径向延伸部86_A沿轴向和径向方向延伸的过渡部86_B以及从过渡部86_B径向向外延伸的径向延伸部86_C。参考图1，过渡部86_B可以与空气间隙48轴向地对准，并且容许护罩34在如下所述的某些条件下变形。护罩34进一步包含限定护罩34的径向外表面的轴向延伸部分88。部分88从部分86(以及特别地，部分86的径向延伸部86_C)朝向电磁体24的壳体56的构件62轴向地延伸。如上所述，在某些实施例中，护罩34可以由比如铁磁材料的材料制成，当电磁体24被激励时，所述材料容许磁通量从毂38行进至电磁体24(通过间隔件16和护罩34)。磁通量的流动可以进一步引起护罩34的变形，并且改善对轴承20的密封。特别地，当电磁体24未被激励时，护罩34具有正常状态或无应力状态。在这种状态中，护罩34的部分88可以与电磁体24的壳体56的构件62轴向地相间隔。当电磁体24被激励时，护罩34呈现变形状态或应力状态。在这种状态中，通过护罩34行进至电磁体24的壳体56的磁通量在护罩34与壳体56之间产生磁引力，从而使护罩34的部分88接触电磁体24的壳体56的构件62。护罩34与电磁体24的壳体56之间的物理接触进一步降低污染物将到达空气间隙48和轴承20的可能性。

现在参考图3，示例说明根据本发明的另一个实施例的旋转联接装置10’。装置10’基本上类似于装置10。装置10和10’中的类似的构件具有相同的编号，并且对这些构件的描述可以在上文中找到。装置10’与装置10的不同之处在于，装置10中的间隔件16和护罩34被装置10’中的间隔件16’和护罩34’代替。

间隔件16’类似于上文所描述的间隔件16。然而，参考图4B，间隔件16’在间隔件16的径向内表面中限定一个或多个槽90。槽90可以形成于间隔件16’的一个轴向端中。在所示例说明的实施例中，间隔件16’包含两个彼此直径地相对的弧形槽90。然而，应当理解的是，槽90的数量和取向可以变化。

护罩34’类似于上文所描述的护罩34。然而，护罩34’不像护罩34那样包含内部轴向延伸部分84。而是，参考图4A，护罩34’限定一个或多个接片92。接片92从护罩34’的部分86沿大致轴向方向延伸。在所示例说明的实施例中，护罩34’包含两个彼此直径地相对的接片92。然而，应当理解的是，接片92的数量和取向可以变化。每个接片92包含在接片92的端处的大致径向向外延伸的凸缘94，所述凸缘被构造成被接收于间隔件16’中的相对应的槽90内。在将护罩34’组装至间隔件16’期间，当护罩34沿轴向方向运动至间隔件16’中并且凸缘94接合间隔件16’的径向内表面时，接片92最初向内偏转至变形状态或应力状态。一旦凸缘94与槽90对准，接片92就返回至它们的正常状态或无应力状态，并且凸缘94卡入槽90中以将护罩34’固定至间隔件16’。

根据本发明的教导的旋转联接装置10或10’相对于传统的联接装置是有利的。联接装置10或10’包含护罩34或34’，所述护罩阻止比如流体和微粒的污染物到达装置10或10’的轴承20。因为护罩34或34’由装置10或10’的间隔件16或16’支撑，所以在某些实施例中，护罩34或34’可以作为预组装单元包含于装置10或10’内，从而不需要维持轴承护罩的单独库存并且不需要将护罩组装至轴承20。进一步，因为护罩34或34’不附接至轴承座圈，所以减少了组装期间轴承20的潜在的损坏和/或未对准。在某些实施例中，护罩34或34’还被构造成为联接装置10或10’中的电磁回路提供额外的磁通量传递路径，以改善装置10或10内的磁通量传递。在某些实施例中，护罩34或34’也可以在存在磁通量的情况下变形，以减小通向轴承20的开口的尺寸并且改善对轴承20的密封。

虽然已经参考本发明的一个或多个特定实施例示出和描述了本发明，但是本领域技术人员将理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变和修改。