[发明专利]用于分离和接合卷绕弹簧式离合器的改进的系统和方法

说明书

发明人

A·F·巴里，居住在内布拉斯加州林肯市的美国公民。

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1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