转速稳定可调的特种车辆风扇液黏调速离合器

摘要

本发明属于液体黏性传动技术领域，具体涉及一种风扇调速用的液黏调速离合器。转速稳定可调的特种车辆风扇液黏调速离合器，其技术方案是，液黏调速离合器的动力通过带输入齿轮的离合器外毂输入，动力传递工作油通过输入轴轴端供油，控制油通过安装板上控制油道推动活塞轴向移动，改变摩擦副间隙，调节输出转速，工作油通过输入轴轴端进入后通过周向均匀分布、轴向不等径分布的油孔进入摩擦副，提供油膜承载力和润滑冷却。本发明使特种车辆风扇用液黏调速离合器在满足功率传递、无级调速、散热均匀和便于控制的条件下，能够保证其具有良好转速稳定性和调速性能。

说明书

技术领域

本发明属于液体黏性传动技术领域，具体涉及一种风扇调速用的液黏调速离合器。

背景技术

特种车辆在起步阶段，发动机温度较低，快速有效的启动需要发动机能够迅速达到工作 温度，此时要求发动机有较少的散热。同时，特种车辆的工作环境非常恶劣，其发动机除正 常工作外还经常在低速、重载下长时间工作，如爬坡、沙地、泥泞地等。这时发动机发热量 很大，要求发动机有良好的散热效果。同时，随着传动系统功率的提高，发动机风扇消耗的 功率已成为制约车辆动力性的一个关键因素。为有效改善发动机风扇的散热效果以适应特种 车辆不同的工况需求并降低风扇消耗的功率，需要在现有液黏调速离合器基础上，开发出一 种具有良好的转速稳定性和调速性能的液黏调速离合器。

申请号为201110047931.3的中国发明专利公开了一种径向紧凑型车辆风扇调速装置，主 要由外毂、活塞、弹簧、油缸、配有套、主轴、轴承、输入齿轮以及主、被动摩擦片构成的 摩擦副构成。该装置以粘性液体为工作介质，依靠摩擦副间油膜剪切来传递动力，改变输出 转速。该装置采用“T”字形功率传递方式，并采用反比例电液比例阀进行控制以避免刚性件 的损坏。该装置采用一轴两端输出的模式，有效缩减了车辆风扇传动空间尺寸，但该专利没 有考虑调速稳定性的影响。

申请号为201120124283.2的中国实用新型专利公开了一种液黏调速离合器，该装置由上 下箱体、传动轴，上下箱体内的传动轴上套装齿圈、右支座、活塞、被动毂、配油套和测速 齿轮等构成，转速的调节通过上箱体阀板的电液比例阀进行控制，该专利没有调速性能的影 响分析。

申请号为201210389516.0的中国发明专利公开了一种液粘调速离合器，该装置包括传动 机构、控制机构、主动轴透盖和被动轴透盖，其控制机构包括第一、第二活塞缸。该装置主 动轴的轴向油道内设有控制油油管，控制油油管与主动轴的轴向油道互不相通。该装置主动 轴透盖的第二径向油道通过主动轴的第三径向油道与控制油油管连通，控制油油管通过主动 轴的第二径向油道与第二活塞缸的工作油油腔连通。该装置被动轴的轴向油道通过被动轴的 第二径向油道与第一活塞缸的工作油油腔连通。该装置通过改变主动轴的结构实现了双活塞 双向压紧方式，改变了控制油路，减轻了主、被动摩擦片的偏磨问题，提高了液黏调速离合 器输出的稳定性。

申请号为201210344886.2的中国发明专利公开了一种用于特种车辆的高速大功率风扇 调速装置，该装置包括带输入齿轮的离合器外毂、控制油缸、外齿摩擦片、对偶钢片、压板、 轴承座、轴套、动力输出齿轮、右输出轴支撑轴承、输出轴、右离合器外毂支撑轴承、活塞、 回位弹簧、弹簧导向销、左离合器外毂支撑轴承、左输出轴支撑轴承、被动片、径向油孔、 卡环。输入齿轮和离合器外毂采用一体化设计，提高了结构的紧凑性，降低了装置的质量， 提高了可靠性，但是该装置无法实现对调速性能的精确控制。

因此，迫切需要本领域技术人员开发出一种具有良好转速稳定性和调速性能的液黏调速 离合器，满足不同工况下特种车辆发动机风扇调速的需要。

发明内容

本发明的目的是：提高特种车辆风扇用液黏调速离合器的性能，改善液黏调速离合器摩 擦副、控制油缸和活塞等设计，使特种车辆风扇用的液黏调速离合器在满足功率传递、无级 调速、散热均匀和便于控制的条件下，能够保证其具有良好转速稳定性和调速性能。

本发明的技术方案是：转速稳定可调的特种车辆风扇液黏调速离合器，它包括：带输入 齿轮的离合器外毂、外齿摩擦片、内齿对偶钢片、压盘、活塞、安装板、控制油管接头、润 滑油管接头、支撑盘、输出轴轴套与输出轴；

输出轴的右侧端面设有沿轴线方向的润滑油通道，在输出轴的中段设有环形凸台，环形 凸台的花键槽上设有与润滑油通道相通的油孔；

外齿摩擦片与内齿对偶钢片组成摩擦副；

带输入齿轮的离合器外毂上设有出油孔；

输出轴由左支撑轴承、右支撑轴承支撑，润滑油管接头与润滑油通道相通，连接处设有 润滑端盖；带输入齿轮的离合器外毂通过离合器外毂支撑轴承套接在输出轴的外部；在离合 器外毂支撑轴承与输出轴中部的环形凸台之间的空腔内设有输出轴轴套；在输出轴中部的环 形凸台外依次套接有支撑盘、摩擦副以及压盘，其中摩擦副中的外齿摩擦片通过短齿形渐开 线花键与带输入齿轮的离合器外毂连接；摩擦副与压盘之间留有间隙；压盘与输出轴中部的 环形凸台之间设有套接有回位弹簧的弹簧导向销；安装板与活塞相配合套接在润滑端盖的外 部，安装板上设有控制油管接头，且其内设置有控制油通道，控制油通道与控制油管接头相 通并通向活塞；活塞与安装板之间为径向密封，当控制油管接头向控制油通道内注入控制油 后，活塞和安装板之间的控制油缸为固定油缸；在活塞与压盘之间设有轴向推力轴承。

本发明的有益效果是：（1）本发明通过在活塞和摩擦片压盘间加入轴向推力轴承的设计 使控制油缸和活塞成为固定油缸和固定活塞，消除了控制油缸离心力的影响，从功率传递角 度考虑，固定油缸和固定活塞的设计能够很好的减小液黏调速离合器功率传递过程中不必要 的功率损失，实现风扇传动的高功率密度。

（2）本发明在满足液黏调速离合器载荷要求的前提下，采用小油缸设计，提高了单位控 制油量对活塞轴向移动控制的灵敏度，同时拓宽了液黏调速离合器的调速范围。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中设有双圆弧油槽的外齿摩擦片的结构示意图；

其中，1-带输入齿轮的离合器外毂，2-外齿摩擦片，3-对偶钢片，4-压盘，5-活塞，6- 安装板，7-控制油缸，8-控制油管接头，9-位移传感器，10-润滑端盖，11-润滑油管接头， 12-右支撑轴承，13-轴向推力轴承，14-回位弹簧，15-弹簧导向销，16-支撑盘，17-输出轴 轴套，18-左离合器外毂支撑轴承，19-左输出轴支撑轴承，20-输出轴。

具体实施方式

参见附图1，转速稳定可调的特种车辆风扇液黏调速离合器，它包括：带输入齿轮的离 合器外毂1、外齿摩擦片2、内齿对偶钢片3、压盘4、活塞5、安装板6、控制油管接头8、 润滑油管接头11、支撑盘16、输出轴轴套17与输出轴20；

输出轴20的右侧端面设有沿轴线方向的润滑油通道，在输出轴20的中段设有环形凸台， 环形凸台的花键槽上设有与润滑油通道相通的油孔；

外齿摩擦片2与内齿对偶钢片3组成摩擦副；

带输入齿轮的离合器外毂1上设有出油孔；

输出轴20由左支撑轴承19、右支撑轴承12支撑，润滑油管接头11与润滑油通道相通， 连接处设有润滑端盖10；带输入齿轮的离合器外毂1通过离合器外毂支撑轴承18套接在输 出轴20的外部；在离合器外毂支撑轴承18与输出轴20中部的环形凸台之间的空腔内设有输 出轴轴套17；在输出轴20中部的环形凸台外依次套接有支撑盘16、摩擦副以及压盘4，其 中摩擦副中的外齿摩擦片2通过短齿形渐开线花键与带输入齿轮的离合器外毂1连接；摩擦 副与压盘4之间留有间隙；压盘4与输出轴20中部的环形凸台之间设有套接有回位弹簧14 的弹簧导向销15；安装板6与活塞5相配合套接在润滑端盖10的外部，安装板6上设有控 制油管接头8，且其内设置有控制油通道，控制油通道与控制油管接头8相通并通向活塞5； 活塞5与安装板6之间为径向密封，当控制油管接头8向控制油通道内注入控制油后，活塞 5和安装板6之间的控制油缸7为固定油缸；在活塞5与压盘之间设有轴向推力轴承13。

本发明的工作原理为：液黏调速离合器的动力通过带输入齿轮的离合器外毂1输入，动 力传递工作油通过输入轴20轴端供油，控制油通过安装板6上油道进入控制通道，形成控制 油缸7，推动活塞5轴向移动，改变摩擦副间隙，调节输出转速，工作油通过输入轴20轴端 进入后通过周向均匀分布、轴向不等径分布的油孔进入摩擦副，提供油膜承载力和润滑冷却。 控制油缸7的控制油油压通过电液比例溢流阀进行调节。动力通过主动摩擦片剪切油液，油 液剪切力带动被动摩擦片使得输出轴转速发生改变从而达到调节输出转速的目的。

较优的，在外齿摩擦片2的基片上设有摩擦材料层，摩擦材料层采用碳纤维纸基摩擦材 料；碳纤维纸基摩擦材料的静摩擦系数大且动静摩擦系数的差值小，所以其具有较之铜基粉 末冶金摩擦材料更好的稳定性，能够拓宽液黏调速离合器的调速范围，提高其调速性能；

参见附图2，较优的，在外齿摩擦片2上设有双圆弧油槽，以增加摩擦片2的油槽面积 占摩擦片面积的比例，有利于工作油形成油膜，从而拓宽了液黏调速离合器摩擦副处于液体 摩擦阶段的范围；

可以通过改变支撑盘16的尺寸，调节摩擦副数；当特种车辆负载增大时，只需通过选择 小尺寸的支撑盘即可增加液黏调速离合器摩擦副数，满足大负载工况的需要，从而使液黏调 速离合器能够适应更广泛的使用工况的变化；

较优的，活塞5设计有位移传感器9，通过移传感器9对活塞轴向移动的位移进行监测， 达到实时监测及定量改变摩擦副间油膜厚度的目的；

较优的，对带输入齿轮的离合器外毂1上的出油孔采用节流设计，即带输入齿轮的离合 器外毂1的出油孔设置在其外齿轮和内齿花键之间，这样增大摩擦副出口油压力，有利于摩 擦副间油膜的形成，提高液黏调速离合器承载能力和输出转速的稳定性。