專利名稱：一種徑向緊湊型車輛風扇調速裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于傳動調速裝置，具體涉及一種徑向緊湊型車輛風扇調速裝置。
背景技術：
目前，特種車輛采用在降低傳動裝置高度、縮短車輛長度的基礎上保證風扇調速性能的風扇傳動方案，必須縮減原有的風扇傳動裝置空間尺寸，現有使用的液力偶合器不能在車長方向消減尺寸，且由于同時對兩個風扇進行調速，需要兩個液力偶合器。因此在保證或改善原有風扇調速性能的同時，需要尋找到空間尺寸更小的風扇傳動裝置。液粘離合器是一種徑向尺寸較小，軸向尺寸也可在一定范圍內滿足空間布置需求的調速裝置。申請號為200920112093. 1的中國實用新型專利公開了一種液粘調速離合器，主要由離合器外殼、離合器座、主從摩擦片組成，該裝置是以粘性液體為工作介質，根據牛頓內摩擦定律，依靠主、被動摩擦片之間液體的粘性和油膜剪切作用力來傳輸動力，并兼有離合器功能的一種無級調速裝置。該液粘調速離合器采用電液比例閥來調節操縱油油壓和對輸出轉速進行控制，它具有結構簡單，使用方便、可靠，主從摩擦片組尺寸小、傳遞能力大、 轉速高、調速范圍廣、調速精度高等特點。由于該實用新型所采用電液比例閥為正比例電液比例閥，因此容易造成主從摩擦片打滑而過熱的缺陷；此外，液粘調速裝置的特點是通過調節主從摩擦片間隙來改變傳遞的轉速和轉矩。而當主從摩擦片間隙不等時，主從摩擦片安裝軸段的部分潤滑油孔可能會被擋住，難以提供足夠及均衡的潤滑油，此時會造成主從摩擦片過熱乃至液粘調速裝置的燒損。因此，迫切的需要本領域技術人員開發出一種可以適應車輛風扇傳動的徑向緊湊型液粘調速裝置。
發明內容
為了克服現有技術的上述缺陷，本發明的目的在于提出一種可以解決車輛風扇傳動空間尺寸縮減的問題、實現風扇調速功能的徑向緊湊型車輛風扇調速裝置。本發明是通過下述技術方案實現的—種徑向緊湊型車輛風扇調速裝置，包括外轂、活塞、彈簧、油缸、配油套、主軸、軸承、輸入齒輪以及由主、被動摩擦片構成的摩擦副，所述外轂通過軸承套設于主軸上，所述輸入齒輪與外轂固定連接，所述摩擦副位于外轂與主軸之間，所述活塞套設于主軸上，其特征在于所述主動摩擦片與外轂內部相連，所述被動摩擦片與主軸相連，所述摩擦副的主、 被動摩擦片之間填充有粘性油液，所述活塞與摩擦副相對的一側上連接有彈簧，所述活塞通過油缸和配油套與一用于調節操縱油油壓的閥組相連，所述閥組包括減壓閥和反比例電液比例閥。其中，該風扇調速裝置采用“T”字形功率傳遞方式，即動力由輸入齒輪或外轂輸入，從主軸的兩端輸出后同時為兩個風扇傳遞動力并調節轉速。其中，所述被動摩擦片與主軸的花鍵相連，所述主軸內部設有供操縱油通過的油道孔，所述主軸的花鍵上設有用于擴大油道孔孔徑的弧形凹槽，所述弧形凹槽與各個油道孔對應設置。其中，所述主動摩擦片和被動摩擦片采用內外齒摩擦片不等徑設計結構。其中，所述內外齒摩擦片不等徑設計結構為與外轂連接的所述主動摩擦片的外徑有齒，與主軸的花鍵連接的所述被動摩擦片的內徑有齒，主、被動摩擦片的外徑相等，主動摩擦片的內徑大于被動摩擦片的內徑。本發明的有益效果在于1)本發明通過一個減壓閥和一個反比例電液比例閥組成的閥組來實現反比例控制技術和減壓控制技術，既保證車輛斷電時發動機和傳動系統正常散熱，又防止風扇傳動系統過載損壞；2)本發明的動力輸入方式采用“T”字型功率傳遞方式，動力由齒輪或外轂輸入， 由主軸的兩端輸出，可以同時為兩個風扇傳遞動力并調節轉速；3)本發明在主軸上摩擦副安裝段的花鍵溝槽底徑上設計有弧形凹槽，每個弧形凹槽分別與主軸內部的單個油道孔相對應，用于保證所有的油道孔均能夠提供充足的潤滑油并使潤滑油均勻分配給所有主、被動摩擦片；4)本發明的主動摩擦片和被動摩擦片彼此為不等徑摩擦片，采用這種不等徑設計解決主、被動摩擦片間隙變化過程中背壓過大的問題，并且能夠實現快速散熱。
圖1是本發明車輛風扇調速裝置的結構示意圖；圖2是圖1中的A部放大圖，即弧形凹槽的結構示意圖；圖3是主軸花鍵段的徑向剖面圖；圖4是主、被動摩擦片采用不等徑設計的結構示意圖；圖5是本發明車輛風扇調速裝置的功率傳遞示意圖；其中，1-外轂，2-主動摩擦片，3-被動摩擦片，4-活塞，5-彈簧，6_油紅，7_配油套，8-主軸，9-軸承，10-輸入齒輪，11-油道孔，12-弧形凹槽，13-花鍵，14-圓柱軸承。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的徑向緊湊型車輛風扇調速裝置做進一步詳細的說明。如圖1所示，本例中的車輛風扇調速裝置包括外轂1、活塞4、彈簧5、油缸6、配油套7、主軸8、軸承9、輸入齒輪10以及由主動摩擦片2和被動摩擦片3構成的摩擦副。外轂1通過軸承9套設于主軸8上，輸入齒輪10與外轂1固定連接，摩擦副位于外轂1與主軸8之間，主動摩擦片2與外轂1內部相連，被動摩擦片3連接在主軸的花鍵13上，主軸8 的花鍵13如圖3所示。活塞4套設于主軸8上，活塞與摩擦副相對的一側上連接有彈簧5， 油缸6也套設于主軸8上，配油套套設于油缸上，摩擦副的主、被動摩擦片2、3之間填充有粘性油液(本例采用潤滑油)，而活塞通過油缸6、配油套7與一用于調節操縱油油壓的減壓閥和反比例電液比例閥相連。本發明為了保證車輛斷電時發動機和傳動系統正常散熱，采用反比例控制技術； 同時，為防止風扇傳動系統過載損壞，采用減壓控制技術。既保證正常的風扇調速功能，又能夠實現安全保護。本發明通過一個減壓閥和一個反比例電液比例閥組成的閥組來實現反比例控制技術和減壓控制技術，減壓閥和反比例電液比例閥由控制器進行控制。1)反比例控制技術是指反比例電液比例閥最小電流對應調速裝置油缸的最大操縱油壓，最大電流對應調速裝置的最小操縱油壓。而操縱油影響摩擦片的結合程度，當操縱油壓達到最大值，摩擦片完全結合，可傳遞最大轉速轉矩；當操縱油壓為最小值，摩擦片完全分離，傳遞轉速轉矩接近于零。因此當車輛斷電時，電流為最小，主、被動摩擦片始終完全結合，主動摩擦片和被動摩擦片不存在轉速差，不會因摩擦片打滑而過熱，因此結合狀態為最安全的散熱狀態。如果沒有通過減壓閥和反比例電液比例閥實現反比例控制技術，那么最小電流對應調速裝置油缸的最小操縱油壓，此時摩擦片之間存在最大轉速差，會影響調速裝置的壽命。2)減壓控制技術是指在反比例電液比例閥之前應用一個減壓閥，用來限定電液比例閥的最高壓力。其作用是當兩端風扇出現異常載荷時，會對風扇調速裝置兩端外用來傳遞動力的齒輪等剛性結構造成破壞，如果電液比例閥的最高壓力受到限制，出現異常載荷時會首先造成風扇調速裝置的摩擦片打滑，可能會造成摩擦片損壞，而摩擦片是很易更換和加工的零件，另一方面由于風扇調速裝置允許摩擦片打滑，摩擦片可能不會損壞。無論如何通過這個方法可以保護其他剛性結構。該調速裝置動力通過多摩擦副傳遞，根據油溫或散熱器水溫反饋信號通過電液反比例閥控制摩擦副的結合程度，從而實現控制離合器的輸出轉速。由于風扇傳動調速裝置同時為兩個風扇傳遞動力并調節轉速，因此采用“T”字形功率傳遞方式，功率傳遞示意圖如圖5所示。該車輛風扇調速裝置的工作原理為該風扇調速裝置的動力通過輸入齒輪10或外轂ι輸入，操縱油和潤滑油通過配油套7分別分配至油缸6以及主、被動摩擦片2、3之間， 操縱油用以實現摩擦付的壓緊與松開，潤滑油用來帶走摩擦付摩擦時產生的大量瞬時熱， 操縱油通過配油套7進入油缸6，油缸7推動活塞4，活塞4壓縮彈簧5后作用于摩擦付上致使離合器結合；潤滑油通過配油套7進入主軸，通過主軸內的油道孔11和弧形凹槽12進入主、被動摩擦片2、3之間，外轂與主動摩擦片相聯，通過液壓系統控制摩擦付間隙，主動摩擦片帶動被動摩擦片旋轉，從而將動力從主軸8輸出至兩端同時為兩個風扇傳遞動力并調節轉速，該結構的特點是最大徑向尺寸小于160mm，一根通軸兩端輸出，這種結構有效減小了調速裝置的徑向尺寸，同時能夠實現調速功能，使功率密度得到提升。該調速裝置的特點是通過調節摩擦片間隙來改變傳遞的轉速和轉矩，但當摩擦片在不同間隙時，主軸上摩擦副安裝段的部分油道孔11可能會被擋住，難以提供足夠及均衡的潤滑油，此時會造成主、被動摩擦片2、3過熱乃至整個調速裝置的燒損。因此，為了保證主、被動摩擦片在任何間隙下均能獲得充足的冷卻油，在主軸上摩擦副安裝段的花鍵13溝槽底徑上設計有弧形凹槽12，如圖2所示，每個弧形凹槽分別與主軸8內部的單個油道孔 11相對應，用以保證所有的油道孔11均能夠提供充足的潤滑油并使潤滑油均勻分配給所有主、被動摩擦片2、3。如圖4所示，本發明的主動摩擦片2和被動摩擦片3采用內外齒摩擦片不等徑設計結構與外轂1連接的主動摩擦片2的外徑有齒，與主軸8的花鍵13連接的被動摩擦片3 的內徑有齒，主、被動摩擦片的外徑相等，主動摩擦片的內徑大于被動摩擦片的內徑。這種結構解決主、被動摩擦片間隙變化過程中背壓過大的問題，并且能夠實現快速散熱。本發明應用工況惡劣，工作溫度超過90°C，工作轉速大于3000，同時風扇調速裝置空間尺寸有嚴格限定，因此其徑向尺寸限制在一定范圍內，通過摩擦片功率匹配和潤滑流量與散熱量匹配，一方面可以解決特種車輛風扇傳動空間尺寸縮減的問題，另一方面實現風扇調速功能，通過反比例電液比例閥提高其可靠性。最后應當說明的是以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解依然可以對本發明的具體實施方式
進行修改或者等同替換，而未脫離本發明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
權利要求
1.一種徑向緊湊型車輛風扇調速裝置，包括外轂(1)、活塞、彈簧(5)、油缸(6)、配油套(7)、主軸(8)、軸承(9)、輸入齒輪(10)以及由主、被動摩擦片(2、3)構成的摩擦副，所述外轂(1)通過軸承(9)套設于主軸(8)上，所述輸入齒輪(10)與外轂(1)固定連接，所述摩擦副位于外轂(1)與主軸(8)之間，所述活塞(4)套設于主軸(8)上，其特征在于所述主動摩擦片( 與外轂(1)內部相連，所述被動摩擦片C3)與主軸(8)相連，所述摩擦副的主、被動摩擦片(2、；3)之間填充有粘性油液，所述活塞與摩擦副相對的一側上連接有彈簧(5)，所述活塞通過油缸(6)和配油套(7)與一用于調節操縱油油壓的閥組相連，所述閥組包括減壓閥和反比例電液比例閥。
2.如權利要求1所述的徑向緊湊型車輛風扇調速裝置，其特征在于該風扇調速裝置采用“T”字形功率傳遞方式，即動力由輸入齒輪(10)或外轂(1)輸入，從主軸(8)的兩端輸出后同時為兩個風扇傳遞動力并調節轉速。
3.如權利要求1所述的徑向緊湊型車輛風扇調速裝置，其特征在于所述被動摩擦片 (3)與主軸的花鍵(1 相連，所述主軸內部設有供操縱油通過的油道孔(11)，所述主軸的花鍵(1 上設有用于擴大油道孔孔徑的弧形凹槽(12)，所述弧形凹槽與各個油道孔(11) 對應設置。
4.如權利要求1所述的徑向緊湊型車輛風扇調速裝置，其特征在于所述主動摩擦片 (2)和被動摩擦片(3)采用內外齒摩擦片不等徑設計結構。
5.如權利要求4所述的徑向緊湊型車輛風扇調速裝置，其特征在于所述內外齒摩擦片不等徑設計結構為與外轂(1)連接的所述主動摩擦片( 的外徑有齒，與主軸的花鍵連接的所述被動摩擦片(3)的內徑有齒，主、被動摩擦片的外徑相等，主動摩擦片的內徑大于被動摩擦片的內徑。
全文摘要
本發明屬于傳動調速領域，具體涉及一種徑向緊湊型車輛風扇調速裝置。該裝置包括包括外轂、活塞、彈簧、油缸、配油套、主軸、軸承、輸入齒輪以及由主、被動摩擦片構成的摩擦副。該裝置動力通過多摩擦副傳遞，根據油溫或散熱器水溫反饋信號通過電液反比例閥控制摩擦副的結合程度，從而實現控制離合器的輸出轉速，由于風扇傳動調速裝置同時為兩個風扇傳遞動力并調節轉速，采用一軸兩端輸出的模式，不但有效縮減了車輛風扇傳動空間尺寸，還使得功率密度得到了提升。
文檔編號F04D27/00GK102207099SQ20111004793
公開日2011年10月5日 申請日期2011年2月28日 優先權日2011年2月28日
發明者吳超, 唐守生, 張鑫, 徐宜, 徐鳴, 杜明剛, 郭劉洋, 郭楊瀏 申請人:中國北方車輛研究所