CN101783575B - 车用永磁液冷缓速器 - Google Patents

Abstract

一种车用永磁液冷缓速器，涉及汽车用辅助制动***。该缓速器包括外壳及外壳内的定子(5)和转子，所述的转子由数块瓦片形永久磁铁(4)沿圆周均布在磁铁保持架(3)上，所述的定子(5)套设在所述转子的外周圆上，其定子(5)的内径与永久磁铁(4)的外径保持有间隙；其特征在于：所述的定子(5)可以相对转子沿轴向滑动，并且受1-2个外力装置牵动，使定子(5)与转子可以从完全重合至完全错开；所述的转子与汽车传动轴连接；所述的定子(5)内还设有与汽车循环散热器水箱连接的冷却水道。本发明通过定子在外壳内轴向滑动，实现永磁缓速器制动力矩连续调节；与传统电涡流或永磁缓速器相比较更加安全。

Description

车用永磁液冷缓速器

技术领域

本发明涉及汽车用辅助制动***，尤其涉及一种利用永久磁铁作为涡流制动磁源的采用循环水冷却的缓速器。

背景技术

缓速器是一种行车制动的安全辅助装置，它将制动力作用到车辆传动部件上，起到降低汽车行驶速度的作用。目前国内外普遍采用的缓速器主要有液力缓速器和电涡流缓速器，尽管它们的工作原理各异，但作为一种辅助制动装置，其效果是很明显的。而永久磁铁式缓速器是通过自身的永久磁铁形成磁场，起到缓速作用，因此几乎无电力消耗。

永磁式缓速器的最大特点是：1，可实现大幅度的轻量化、小型化。2，几乎不消耗电力。3，连续工作自身不会产生过热，能持续不断保持制动力的稳定性和持久性。4永磁所产生的强烈反抗磁场具有硬特性。5，保养简单，免维护。

现有永磁缓速器都是由定子和转子构成，定子置于转子内部，内沿圆周方向安装有一列固定永久磁铁和一列可旋转的永久磁铁，两列永久磁铁数量相同且平行放置，同列相邻的永久磁铁极性相反。当并列排列的两永久磁铁极性相反时，磁力线被磁轭屏蔽，永磁缓速器处于非制动状态；当旋转其中一列永久磁铁到一定角度，并列排列的两永久磁铁极性相同，磁力线通过转子，永磁缓速器处于制动状态。永磁缓速器只具有制动或非制动两种工作状态，从而驾驶者不能根据路况和车速提供所需的制动力矩，即不能实现永磁缓速器的分级控制。而且，在制动时定子产生大量热量，目前一般采用风冷，但风冷散热效果差，长时间制动时转子鼓温升高，制动效果下降明显。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种通过转子旋转，在非接触的定子中产生涡流制动力，对汽车车辆进行减速的辅助制动装置。

该装置由以下技术方案来实现：一种车用永磁液冷缓速器，包括外壳及外壳内的定子和转子，所述的转子由数块瓦片形永久磁铁沿圆周均布在磁铁保持架上，所述的定子套设在所述转子的外周圆上，其定子的内圈与永久磁铁的外圈保持有间隙，该间隙以0.5-2.0mm为佳；所述的定子可以相对转子沿轴向滑动，并且受1-2个外力装置牵动，在外力装置牵动下，定子与转子可以从完全重合至完全错开；所述的转子与汽车传动轴连接；所述的定子内还设有与汽车循环散热器水箱连接的冷却水道。

缓速器可以接于汽车变速箱后面，紧贴汽车变速箱设置。这时，缓速器的外壳的一端与汽车变速箱连体，变速箱输出轴通过输出轴法兰将动力传递给磁铁保持架，再通过传动轴法兰传递给汽车传动轴；外力装置设置在缓速器的端部。

缓速器也可以夹于汽车变速箱和汽车离合器之间，两端分别紧贴汽车变速箱和汽车离合器设置。这时，缓速器的外壳一端与汽车变速箱连体，另一端与汽车离合器连体。外力装置可以设置在缓速器的端部，不妨碍汽车变速箱或汽车离合器的地方；为了方便安装，也可以如下设置：在外壳的侧面开1-2个方形孔，定子上设1-2个凸台，凸台从方形孔伸出并与固定在外壳侧面的外力装置连接。转子与汽车传动轴的连接如下：变速箱输入轴通过花键与动离合盘连接，回位弹簧套在变速箱输入轴上；推力轴承的右外圈与动离合盘固定，左外圈与圆环形的切换汽缸的活塞固定，切换汽缸和活塞之间通过O形圈密封；动离合盘上伸出一带外花键的圆环，动摩擦片内圈通过花键套在动离合盘上，静摩擦片外圈通过花键套在磁铁保持架内圈的花键上；定位轴承内圈穿过变速箱输入轴，并与外壳连接，定位轴承外圈与磁铁保持架连接，使磁铁保持架与变速箱输入轴同轴。

缓速器还可以设置于传动轴中间，外壳与车架连接。这时，转子与汽车传动轴的连接如下：转子和独立轴通过花键或平键结构紧固，独立轴通过两个定位轴承固定于外壳两端；独立轴一端通过独立轴法兰与变速箱输出端传动轴万向节连接，独立轴另一端通过另一个独立轴法兰与汽车传动轴的传动轴万向节连接；外壳的端部设置外力装置。

定子相对转子沿轴向滑动可以通过将定子用花键接于外壳内侧实现；也可以如下实现：定子和外壳之间设有3-4个直线轴承结构，直线轴承结构由直线轴承和光轴组成，光轴两端固定在缓速器两端上，定子通过直线轴承在光轴上运动。这样，保证定子在外壳内可轴向滑动但不能转动。

本发明中的外力装置可以为带有齿条输出机构的电机，也可以为直线电机，其最佳选用器件为与外部可控气源连接的汽缸。

本发明的永磁缓速器工作时，外力装置推动定子向永久磁铁一侧滑动，使定子和转子重叠，定子切割磁铁保持架上永久磁铁发出的磁力线，在定子内表面会产生涡流，并产生阻碍转子转动的力矩，该制动力矩通过磁铁保持架作用在汽车传动轴上，从而对汽车产生制动力。通过调节外力装置推杆的轴向位置，调节定子与转子的轴向相对位置，从而改变定子与永久磁铁相互作用的面积，即可实现缓速器制动力矩连续调节。定子上产生的热量通过冷却水道内液体带走，水道内的液体与发动机冷却水循环，或者与缓速器的独立冷却装置循环，散热后回流到缓速器中循环往复工作。

本发明的永磁缓速器不需要制动时，外力装置将定子完全拉出永久磁铁端面，定子不能切割永久磁铁发出的磁力线，在定子内不会产生涡流，传动轴不受制动力矩，从而解除对汽车的制动。

本发明的主要优点是：通过定子在外壳内轴向滑动，可实现永磁缓速器制动力矩连续调节；定子轴向滑动动作简单，可靠性高；永久磁铁和磁铁保持架作为转子，外部无旋转部件，与传统电涡流或永磁缓速器相比较更加安全；定子设有液冷装置，散热效果好，长时间制动无力矩衰退；缓速器整体结构紧凑，体积质量小。

附图说明

图1是本发明实施例1制动时结构示意图。

图2是本发明实施例1非制动时结构示意图。

图3是本发明实施例2制动时结构示意图。

图4是本发明实施例2非制动时结构示意图。

图5是本发明实施例3制动时结构示意图。

图6是本发明实施例3非制动时结构示意图。

图7是本发明散热方式示意图。

图8是本发明定子花键连接方式示意图。

图9是本发明定子直线轴承连接方式示意图。

图中：1、变速箱输出轴，2、输出轴法兰，3、磁铁保持架，4、永久磁铁，5、定子，6、缓速器左端盖，7、外壳，8、缓速器右端盖，9、汽缸，10、传动轴法兰，11、变速箱输入轴，12、离合器壳，13、汽缸支架，14、动摩擦片，15、静摩擦片，16、定位轴承，17、回位弹簧，18、动离合盘，19、推力轴承，20、活塞，21、O形圈，22、切换汽缸，23、高压气接口，24、万向节，25，独立轴法兰，26、独立轴，27、水管，28发动机水箱，29、光轴，30、直线轴承。

具体实施方式

下面结合实施例和附图进一步说明本发明。

实施例1

本发明实施例1是用于缓速器安装变速箱后体的结构，如图1和图2。缓速器左端盖6用于联结定位缓速器与变速箱，外壳7与缓速器左端盖6固定，缓速器右端盖8与外壳7固定。定子5内设有用于冷却的水道，缓速器右端盖8上固定1-2个汽缸9，汽缸9的活塞与定子5固定。12-20块瓦片形永久磁铁4沿圆周均布在磁铁保持架3上，永久磁铁4外径与定子鼓5内径保持0.5-2.0mm间隙。变速箱输出轴1通过输出轴法兰2将动力传递给磁铁保持架3，再通过传动轴法兰10传递给汽车传动轴。

当缓速器工作时，如图1，气缸9右侧接口通入高压气体，推动定子5向永久磁铁4一侧滑动，定子5切割磁铁保持架3上永久磁铁4发出的磁力线，在定子5内产生涡流，并产生阻碍转子转动的力矩，该制动力矩通过磁铁保持架3作用在传动轴法兰11上，从而对汽车产生制动力。

通过电磁阀调节汽缸9内气压，带动定子5连续地在外壳7内部轴向滑动，通过调节定子5与永久磁铁4之间的相互作用面积大小，可实现缓速器制动力矩连续调节或分档调节。

如图2，当不需要制动时，汽缸9将定子5完全拉出永久磁铁4右端面，定子5不能切割磁铁保持架3上永久磁铁4发出的磁力线，传动轴不受制动力矩，从而解除对汽车的制动。

如图7所示，定子5上设有两处水管接头，发动机水箱28、水管27和定子5的水道组成冷却循环***。永磁缓速器工作时定子5上产生的热量通过冷却水道中液体带走，冷却液经过发动机水箱28的散热器散热后，回流到缓速器中循环往复工作。

定子5与外壳通过图8或图9的方式连接。如图8，定子5和外壳7之间设有花键结构，保证定子5可在外壳7内可轴向滑动但不能转动。

如图9，将定子5的运动改为滚动摩擦，定子5和外壳7之间设有3个直线轴承结构。直线轴承结构由直线轴承30和光轴29组成，光轴29两端固定在缓速器左端盖6和缓速器右端盖8上，定子5通过直线轴承30在光轴29上运动。

本实施例中的外力装置也可用其他方式实现，如电机等。

本实施例中的定子5和外壳7之间连接也可通过其他方式实现，如导轨、导向平键和滑键等。

实施例2

本发明实施例2是用于缓速器安装在变速箱和离合器之间的结构，如图3。缓速器左端盖6与离合器壳12固定，汽缸支架13固定在外壳7圆周上，1-2个汽缸9固定在汽缸支架13上，外壳7与缓速器右端盖8固定，缓速器右端盖8固定在变速箱前体上。外壳7的圆周上开有方形槽，定子5上伸出凸台与汽缸9的活塞通过螺母固定，活塞可轴向推拉定子5，定子5内设有用于冷却的水道，并与外壳7通过图8或图9的方式连接。12-20块瓦片形永久磁铁4沿圆周均布在磁铁保持架3上，永久磁铁4外径与定子鼓5内径保持0.5-2.0mm间隙。变速箱输入轴11通过花键与动离合盘18连接，位弹簧17套在变速箱输入轴11上。推力轴承19的右外圈与动离合盘18固定，左外圈与圆环形的切换汽缸22的活塞20固定，切换汽缸22和活塞20之间通过O形圈21密封。动离合盘18上伸出一带外花键的圆环，动摩擦片14内圈通过花键套在动离合盘18上，静摩擦片15外圈通过花键套在磁铁保持架3内圈的花键上。定位轴承16内圈穿过变速箱输入轴11，并与外壳7连接，定位轴承16外圈与磁铁保持架3连接，使磁铁保持架3与变速箱输入轴11同轴。

当缓速器工作时，如图3，高压气接口23充入高压气体，推动活塞向右压紧动离合盘18、动摩擦片14、静摩擦片15和磁铁保持架3。汽车发动机的动力依次传递给变速箱输入轴11、动离合盘18、动摩擦片14、静摩擦片15和磁铁保持架3。切换气缸9右侧接口通入高压气体，推动定子5向永久磁铁4一侧滑动，定子5切割磁铁保持架3上永久磁铁4发出的磁力线，在定子5内产生涡流，并产生阻碍转子转动的力矩，定子上产生的热量通过如图7所示的方式带走。该制动力矩通过磁铁保持架3、静摩擦片15、动摩擦片14和动离合盘18作用在变速箱输入轴11上。在变速箱有档位的情况下，该制动力矩通过变速箱传递给汽车传动轴，从而对汽车产生制动力。

通过电磁阀调节汽缸9内气压，带动定子5连续地在外壳7内部轴向滑动，通过调节定子5与永久磁铁4之间的相交面积大小，可实现缓速器制动力矩连续调节或分档调节。

如图4，当不需要制动时，先放出汽缸22内的高压气体，通过回位弹簧16将动离合盘18推向最左端，动摩擦片14和静摩擦片15松开。磁铁保持架3没有动力输入，传动轴不受制动力矩，从而解除对汽车的制动。

实施例3

本发明实施例3是用于缓速器安装传动轴中间的结构，特别适合于安装在具有较长传动轴的汽车上，如图5。将普通汽车传动轴分成两截，中间安装缓速器结构。独立轴法兰25与变速箱输出端传动轴万向节24连接，独立轴26两端各连接一个独立轴法兰25。通过定位轴承16，缓速器左端盖6和缓速器右端盖8与独立轴25保持同轴，并用外壳7固定成一个整体，外壳7固定于车架。磁铁保持架3与独立轴26紧固，并随独立轴26一起旋转。12-20块瓦片形永久磁铁4沿圆周均布在磁铁保持架3上，永久磁铁4外径与定子5内径保持0.5-2.0mm间隙。定子5内设有用于冷却的水道，与外壳7通过图8或图9的方式连接。缓速器右端盖6上固定1-2个汽缸9，汽缸9的活塞与定子5固定。

当缓速器工作时，如图5，气缸9左侧接口通入高压气体，推动定子5向永久磁铁4一侧滑动，定子5切割磁铁保持架3上永久磁铁4发出的磁力线，在定子5内产生涡流，并产生阻碍转子转动的力矩，定子上产生的热量通过如图7所示的方式带走。制动力矩通过磁铁保持架3作用在独立轴26上。独立轴26通过独立轴法兰将制动力矩传递给传动轴，从而对汽车产生制动力。

通过电磁阀调节汽缸9内气压，带动定子5连续地在外壳7内部滑动，可实现缓速器制动力矩连续调节或分档调节。

如图6，当不需要制动时，汽缸9将定子5完全拉出永久磁铁4左端面，定子5不能切割磁铁保持架3上永久磁铁4发出的磁力线，传动轴不受制动力矩，从而解除对汽车的制动。

Claims (9)

1.一种车用永磁液冷缓速器，包括外壳及外壳内的定子(5)和转子，所述的转子由数块瓦片形永久磁铁(4)沿圆周均布在磁铁保持架(3)上，所述的定子(5)套设在所述转子的外周圆上，该定子(5)的内圈与所述的永久磁铁的(4)外圈保持有间隙，所述的定子(5)可以相对所述的转子沿轴向滑动，并且受1-2个外力装置牵动，在外力装置牵动下，所述的定子(5)与所述的转子可以从完全重合至完全错开；所述的定子(5)内还设有与汽车循环散热器水箱连接的冷却水道；其特征在于：所述的外壳的一端与汽车变速箱连体，变速箱输出轴(1)通过输出轴法兰(2)将动力传递给磁铁保持架(3)，再通过传动轴法兰(10)传递给汽车传动轴；所述的外力装置设置在缓速器的端部。

2.一种车用永磁液冷缓速器，包括外壳及外壳内的定子(5)和转子，所述的转子由数块瓦片形永久磁铁(4)沿圆周均布在磁铁保持架(3)上，所述的定子(5)套设在所述转子的外周圆上，该定子(5)的内圈与永久磁铁的(4)外圈保持有间隙，所述的定子(5)可以相对所述的转子沿轴向滑动，并且受1-2个外力装置牵动，在外力装置牵动下，所述的定子(5)与所述的转子可以从完全重合至完全错开；所述的定子(5)内还设有与汽车循环散热器水箱连接的冷却水道；其特征在于：所述的外壳一端与汽车变速箱连体，另一端与汽车离合器连体；所述的外力装置可以设置在缓速器的端部，也可以如下设置：在所述的外壳的侧面开1-2个方形孔，所述的定子(5)上设1-2个凸台，凸台从方形孔伸出并与固定在外壳侧面的外力装置连接；所述的转子与汽车传动轴如下连接：变速箱输入轴(11)通过花键与动离合盘(18)连接，回位弹簧(17)套在变速箱输入轴(11)上，推力轴承(19)的右外圈与动离合盘(18)固定，左外圈与圆环形的切换汽缸(22)的活塞(20)固定，切换汽缸(22)和活塞(20)之间通过O形圈(21)密封；动离合盘(18)上伸出一带外花键的圆环，动摩擦片(14)内圈通过花键套在动离合盘(18)上，静摩擦片(15)外圈通过花键套在磁铁保持架(3)内圈的花键上，定位轴承(16)内圈穿过变速箱输入轴(11)，并与外壳连接，定位轴承(16)外圈与磁铁保持架(3)连接，使磁铁保持架(3)与变速箱输入轴(11)同轴。

3.一种车用永磁液冷缓速器，包括外壳及外壳内的定子(5)和转子，所述的转子由数块瓦片形永久磁铁(4)沿圆周均布在磁铁保持架(3)上，所述的定子(5)套设在所述转子的外周圆上，该定子(5)的内圈与永久磁铁的(4)外圈保持有间隙，所述的定子(5)可以相对所述的转子沿轴向滑动，并且受1-2个外力装置牵动，在外力装置牵动下，所述的定子(5)与所述的转子可以从完全重合至完全错开；所述的定子(5)内还设有与汽车循环散热器水箱连接的冷却水道；其特征在于：所述的缓速器置于汽车传动轴中部，其外壳与车架连接，其转子与汽车传动轴如下连接，转子和独立轴(26)通过花键或平键结构紧固，该独立轴(26)通过两个定位轴承(16)固定于外壳两端；所述独立轴(26)一端通过独立轴法兰(25)与变速箱输出端传动轴万向节(24)连接，独立轴(26)的另一端通过另一个独立轴法兰(25)与汽车传动轴的传动轴万向节(24)连接；在外壳的端部设置所述的外力装置。

4.如权利要求1-3中的任一项所述的车用永磁液冷缓速器，其特征在于：所述定子(5)通过花键接于外壳内侧。

5.如权利要求1-3中的任一项所述的车用永磁液冷缓速器，其特征在于：所述定子(5)通过直线轴承(30)与外壳连接：定子(5)和外壳之间设有直线轴承结构，直线轴承结构由直线轴承(30)和光轴(29)组成，光轴(29)两端固定在缓速器两端上，定子(5)通过直线轴承(30)在光轴(29)上轴向运动。

6.如权利要求1-3中的任一项所述的车用永磁液冷缓速器，其特征在于：所述外力装置为与外部可控气源连接的汽缸(9)。

7.如权利要求1-3中的任一项所述的车用永磁液冷缓速器，其特征在于：所述外力装置为带有齿条输出机构的电机。

8.如权利要求1-3中的任一项所述的车用永磁液冷缓速器，其特征在于：所述外力装置为直线电机。

9.如权利要求1-3中的任一项所述的车用永磁液冷缓速器，其特征在于：所述定子内圈和转子的永久磁铁外圈的间隙为0.5-2.0mm。

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