CN117175889B - 一种风冷型自动调节制动力矩的永磁缓速器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于重载车辆辅助制动技术领域，涉及一种风冷型自动调节制动力矩的永磁缓速器，包括：定子，所述定子包括第一导体筒和固定于车辆的导体筒支架，所述第一导体筒嵌套于所述导体筒支架内；传动轴，所述传动轴包括外花键轴和弹簧；所述外花键轴穿过所述第一导体筒且与所述第一导体筒之间留有能够容纳永磁体转子的间隙，所述弹簧套设于所述外花键轴上；永磁体转子，所述永磁体转子套设于所述外花键轴上，且能够沿所述外花键轴的轴向运动至所述间隙内并抵压所述弹簧。其有益效果是，永磁体转子能够根据车辆的制动加速度和车身向前倾斜的角度自动调节进入定子的深度，以实现制动转矩的自动调节。
Description
技术领域
本发明涉及重载车辆辅助制动技术领域，尤其涉及一种风冷型自动调节制动力矩的永磁缓速器。
背景技术
车辆经过山地地区时会存在远距离制动的情况，传统的制动***会由于长时间制动而导致制动***过热、衰退、磨损甚至失效等问题，进而使车辆发生交通事故。而长途运输驾驶过程中，频繁踩踏制动踏板也会增加驾驶员的疲劳程度，降低行车安全性。1997年交通部颁布的GB7258《机动车运行安全技术条件》法规明确规定：为保证道路安全，12吨以上的卡车和危险品运输车必须强制安装辅助制动装置。
缓速器则是辅助制动装置的其中一种，主要应用于山地地区运行的车辆。目前市场上的缓速器可以分为液力缓速器、电磁缓速器和永磁缓速器等。现有的缓速器其工作都是由机械控制实现的，即在驾驶室安装手动控制装置，在缓速器端由相应的执行元件实现对缓速器的控制功能。并且，液力缓速器通过控制阀门来控制流入工作腔的油液，以调节缓速器输出制动力矩，相应的就需要更多的冷却***、泵和阀门来实现缓速器的功能，整个机械与控制***结构复杂，其安装困难，可靠性差。而电磁缓速器需要额外的供电***才能正常工作，不仅结构复杂，并且电励磁线圈自身产生磁场的同时也会产生焦耳热，增加了***的散热难度。现有的永磁缓速器则通常以气动，液压或者电机作为执行部件来实现缓速器制动力矩的调节，其构件数量多且连接结构复杂，可靠性同样不高。
发明内容
要解决的技术问题
鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种风冷型自动调节制动力矩的永磁缓速器，其解决了现有缓速器结构复杂且无法自动调节制动力矩的技术问题。
技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
第一方面，本发明提供一种风冷型自动调节制动力矩的永磁缓速器，包括：定子，所述定子包括第一导体筒和固定于车辆的导体筒支架，所述第一导体筒嵌套于所述导体筒支架内；传动轴，所述传动轴包括外花键轴和弹簧；所述外花键轴穿过所述第一导体筒且与所述第一导体筒之间留有能够容纳永磁体转子的间隙，所述弹簧套设于所述外花键轴上；永磁体转子，所述永磁体转子套设于所述外花键轴上，且能够沿所述外花键轴的轴向运动至所述间隙内并抵压所述弹簧。
本发明技术方案提出的一种风冷型自动调节制动力矩的永磁缓速器，通过对现有车辆的传动轴进行改进，使定子和永磁体转子套设于传动轴上，永磁体转子能够沿传动轴的轴向运动至定子内。当车辆产生制动加速度或车体向前方倾斜时，永磁体转子会自动的相对于传动轴移动，并伸入定子内以自动实现机械自动辅助制动。并且永磁体转子能够与弹簧相配合，根据车辆的制动加速度和车身向前倾斜的角度自动调节进入定子的深度，以实现制动转矩的自动调节。
可选地，所述永磁缓速器还包括：散热风扇，设置于所述第一导体筒的一侧；所述散热风扇包括散热风扇叶片、滚针轴承和第二导体筒；所述滚针轴承外圈镶嵌于所述导体筒支架上；所述第二导体筒套设于导体筒支架内，用于将所述滚针轴承内圈与所述散热风扇叶片固定连接。
通过设置散热风扇对工作过程中的永磁缓速器进行散热。在永磁体转子伸入定子时，永磁体与第二导体筒之间产生涡流，驱动第二导体筒旋转，进而第二导体筒带动散热风扇叶片旋转，以对永磁缓速器进行降温。以此省去了水冷散热等部件，进一步简化了结构。
可选地，所述散热风扇叶片由黄铜铸造而成，所述散热风扇叶片长度为50mm。通过限制对散热风扇叶片材质和长度，在保证散热风扇耐用度的前提下，保证散热风扇的散热效果。
可选地，所述外扇叶对应所述导体筒支架外侧壁设置，为所述导体筒支架外侧壁散热；所述内扇叶对应所述第一导体筒与所述外花键轴之间的间隙设置，对所述间隙散热。通过外扇叶对导体筒支架的外侧进行送风，对导体筒支架外侧进行降温，通过内山也对第一导体筒内部进行送风，以对第一导体筒内部进行降温，以此实现了无需设置结构复杂的散热***，便能实现永磁缓速器的散热降温。
可选地，所述导体筒支架外侧沿周向设置有散热翅片。通过在导体筒支架外侧设置散热翅片，增大导体筒支架的表面积，以便于通过对散热翅片进行降温实现对导体筒支架的快速降温。
可选地，所述永磁体转子包括内花键铁轭、永磁体和碳纤维护套；所述内花键铁轭套设于所述外花键轴上；所述永磁体镶嵌于内花键铁轭齿槽中；所述碳纤维护套套设于内花键铁轭外侧用于将永磁体固定于所述内花键铁轭上。通过将永磁体刚好嵌合与内花键铁轭齿槽中，以便于对永磁体进行固定。进而通过碳纤维护套在内花键铁轭的外侧进行进一步的固定。除起到固定作用外，碳纤维护套质量轻、强度高，且对磁场不回产生影响，不产生涡流，因此不会增加永磁体温升。
可选地，所述永磁体为扇形稀土永磁体，所述永磁体沿着周向充磁，相邻永磁体磁极方向相反，形成聚磁型永磁转子。
可选地，所述传动轴还包括：永磁体转子挡块和弹簧挡块，分别通过螺丝固定于所述外花键轴上；所述永磁体挡块设置于永磁体远离弹簧的一侧；所述弹簧挡块设置于弹簧远离永磁体的一侧。通过在传动轴上设置永磁体挡块和弹簧挡块来对永磁体和弹簧进行限位，限制其在传动轴上的活动范围。
可选地，所述弹簧为端部并紧并磨平的压缩弹簧。
端部并紧磨平意思就是消除半圈螺旋，使弹簧端部成为几乎闭合的一个圆环（类似于圆形弹簧垫圈或钥匙链上的钥匙环）。作用是加大弹簧和端部的接触面积，使弹簧在工作弹力范围内尽量不产生弹簧轴线扭曲，保持作用力方向的反向延长线经过弹簧中心线，另外为弹簧的压缩性旋转（顶面或低面）提供良好的滑动接触面（一点接触由于压力集中使其不能滑动，致使弹簧发生径向直径增大变形）。
有益效果
本发明的有益效果是：本发明的一种风冷型自动调节制动力矩的永磁缓速器，其直接基于现有车辆的传动轴进行改进，其还包括定子、永磁体转子等部分，而定子和永磁体转子套设于传动轴上，定子则与车体固定。当车辆产生制动加速度或车体向前方倾斜时，永磁体转子会自动的相对于传动轴移动，并伸入定子内以自动实现机械自动辅助制动。并且永磁体转子能够根据车辆的制动加速度和车身向前倾斜的角度自动调节进入定子的深度，以实现制动转矩的自动调节。
另外，本发明还针对定子和永磁体转子结合的部分设置有散热风扇，该散热风扇在工作过程中对该永磁缓速器进行散热，省去了水冷散热等部件，进一步简化了结构。
综上，相较于相关现有技术，本申请的永磁缓速器省去了控制***及水冷散热等部件，大大简化了结构，并且其实现了输出力矩的自动控制，提高了永磁缓速器的易用性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种风冷型自动调节制动力矩的永磁缓速器的结构分解示意图；
图2为本发明实施例提供的一种风冷型自动调节制动力矩的永磁缓速器的侧视图；
图3为图2的A-A剖视图；
图4为本发明实施例提供的一种风冷型自动调节制动力矩的永磁缓速器在另一种缓速状态的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种风冷型自动调节制动力矩的永磁缓速器的在一种缓速状态的结构示意图。
【附图标记说明】
1：永磁体转子挡块；
2：永磁体；
3：碳纤维护套；
4：内花键铁轭；
41：内花键铁轭齿槽；
5：外花键轴；
61：第一导体筒；
62：第二导体筒；
7：导体筒支架；
8：弹簧；
9：滚针轴承；
10：散热风扇叶片；
11：弹簧挡块。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
参照图1和图2，本实施例提供了一种风冷型自动调节制动力矩的永磁缓速器，包括：定子，定子包括第一导体筒61和固定于车辆的导体筒支架7，第一导体筒61嵌套于导体筒支架7内。传动轴，传动轴包括外花键轴5和弹簧8。外花键轴5穿过第一导体筒61且与第一导体筒61之间留有能够容纳永磁体转子的间隙，弹簧8套设于外花键轴5上。永磁体转子，永磁体转子套设于外花键轴5上，且能够沿外花键轴5的轴向运动至间隙内并抵压弹簧。
本发明技术方案提出的一种风冷型自动调节制动力矩的永磁缓速器，通过对现有车辆的传动轴进行改进，使定子和永磁体转子套设于传动轴上，永磁体转子能够沿传动轴的轴向运动至定子内。当车辆产生制动加速度或车体向前方倾斜时，永磁体转子会自动的相对于传动轴移动，并伸入定子内以自动实现机械自动辅助制动。并且永磁体转子能够与弹簧8相配合，根据车辆的制动加速度和车身向前倾斜的角度自动调节进入定子的深度，以实现制动转矩的自动调节。综上，本实施例提供的永磁缓速器一改相关技术中采用控制***的常规设置，通过机械结构的相互配合实现了制动力矩的自动控制，简化了结构，在生产制造方面难度降低，安装简单，提高了该装置的易用性。
其中，外花键轴5的长度与连接方式可以在原有的传动***上进行改装。当改装的外花键轴5与车身并不是平行时，需要在导体筒支架7处增加相应角度的底座进行调整，使底座的轴向与永磁转子的轴向保持同心。
进一步的，第一导体筒61的材料为工业纯铜。
可选地，如图3所示，永磁缓速器还包括：散热风扇，设置于第一导体筒61的一侧。散热风扇包括散热风扇叶片10、滚针轴承9和第二导体筒62。滚针轴承9外圈镶嵌于导体筒支架7上。第二导体筒62套设于导体筒支架7内，用于将滚针轴承9内圈与散热风扇叶片10固定连接。
通过设置散热风扇对工作过程中的永磁缓速器进行散热。在永磁体转子伸入定子时，永磁体2与第二导体筒62之间产生涡流，驱动第二导体筒62旋转，进而第二导体筒62带动散热风扇叶片10旋转，以对永磁缓速器进行降温。以此省去了水冷散热等部件，进一步简化了结构。
可选地，散热风扇叶片10由黄铜铸造而成，散热风扇叶片10长度为50mm。通过限制对散热风扇叶片10材质和长度，在保证散热风扇耐用度的前提下，保证散热风扇的散热效果。
其中，风扇叶片为铜锌合金的黄铜。
可选地，风扇叶片包括外扇叶和内扇叶。外扇叶对应导体筒支架7外侧壁设置，为导体筒7之家外侧壁散热。内扇叶对应第一导体筒61与外花键轴5之间的间隙设置，对间隙散热。当永磁体转子伸入第二导体筒62时，永磁体转子和第二导体筒62之间会产生涡流，以驱动第二导体筒62带动风扇叶片旋转。通过外扇叶对导体筒支架7的外侧进行送风，对导体筒支架7外侧进行降温，通过内山也对第一导体筒61内部进行送风，以对第一导体筒61内部进行降温，以此实现了无需设置结构复杂的散热***，便能实现永磁缓速器的散热降温。
可选地，导体筒支架7外侧沿周向设置有散热翅片。通过在导体筒支架7外侧设置散热翅片，增大导体筒支架7的表面积，以便于通过对散热翅片进行降温实现对导体筒支架7的快速降温。
可选地，导体筒支架7上还设置有螺丝孔，与螺丝相配合将导体筒支架7固定于车辆的机架上。
其中，导体筒支架7通过4颗M24螺丝与车辆的机架相连接。
可选地，永磁体转子包括内花键铁轭4、永磁体2和碳纤维护套3。内花键铁轭4套设于外花键轴5上。永磁体2镶嵌于内花键铁轭齿槽41中。碳纤维护套3套设于内花键铁轭4外侧用于将永磁体2固定于内花键铁轭4上。通过将永磁体2刚好嵌合与内花键铁轭齿槽41中，以便于对永磁体2进行固定。进而通过碳纤维护套3在内花键铁轭4的外侧进行进一步的固定。除起到固定作用外，碳纤维护套3质量轻、强度高，且对磁场不回产生影响，不产生涡流，因此不会增加永磁体2温升。
可选地，永磁体2为扇形稀土永磁体2，永磁体2沿着周向充磁，相邻永磁体2磁极方向相反，形成聚磁型永磁转子。
其中，永磁体2为钕铁硼稀土永磁材料。
可选地，传动轴还包括：永磁体转子挡块1和弹簧挡块11，分别通过螺丝固定于外花键轴5上。永磁体2挡块设置于永磁体2远离弹簧8的一侧。弹簧挡块11设置于弹簧8远离永磁体2的一侧。通过在传动轴上设置永磁体2挡块和弹簧挡块11来对永磁体2和弹簧8进行限位，限制其在传动轴上的活动范围。
其中，永磁体转子挡块1和弹簧挡块11上设置有螺丝孔，与螺丝相配合将永磁体2挡块和弹簧挡块11固定于外花键轴5上。通过螺丝与螺丝孔相互配合对挡块进行固定，更加牢固、可靠。其中，永磁体转子挡块1和弹簧挡块11上分别设置有两个M4螺丝孔，安装时，使用内六角M4螺丝拧紧以对挡块进行固定。
其中，永磁体转子挡块1和弹簧挡块11在外花键轴5的位置可以根据外花键轴5在车辆的安装角度以及永磁体2缓速器的工作装填进行调整。
可选地，弹簧8为端部并紧并磨平的压缩弹簧8。
端部并紧磨平意思就是消除半圈螺旋，使弹簧8端部成为几乎闭合的一个圆环（类似于圆形弹簧8垫圈或钥匙链上的钥匙环）。作用是加大弹簧8和端部的接触面积，使弹簧8在工作弹力范围内尽量不产生弹簧8轴线扭曲，保持作用力方向的反向延长线经过弹簧8中心线，另外为弹簧8的压缩性旋转（顶面或低面）提供良好的滑动接触面（一点接触由于压力集中使其不能滑动，致使弹簧8发生径向直径增大变形）。
弹簧8的刚度和载荷数根据实际的摩擦系数和永磁体转子的质量测算结果计算得到。弹簧8的设计原则是当车辆水平静止时，能够将永磁体转子推出第一导体筒61，如图4所示，永磁体转子随着外花键轴5转动不产生制动转矩。而当车辆达到设定的制动加速度时，永磁体转子在制动加速度和车辆倾斜产生的轴向力的作用下滑入第一导体筒61，并且制动加速度和车辆的坡度越大滑入的越深，最终达到图5的满负荷工作状态。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也应该包含这些修改和变型在内。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。
Claims (8)
1.一种风冷型自动调节制动力矩的永磁缓速器，其特征在于，包括：
定子，所述定子包括第一导体筒和固定于车辆的导体筒支架，所述第一导体筒嵌套于所述导体筒支架内；
传动轴，所述传动轴包括外花键轴和弹簧；所述外花键轴穿过所述第一导体筒且与所述第一导体筒之间留有能够容纳永磁体转子的间隙，所述弹簧套设于所述外花键轴上；
永磁体转子，所述永磁体转子套设于所述外花键轴上，且能够沿所述外花键轴的轴向运动至所述间隙内并抵压所述弹簧；
所述永磁缓速器还包括：散热风扇，设置于所述第一导体筒的一侧；
所述散热风扇包括散热风扇叶片、滚针轴承和第二导体筒；
所述滚针轴承外圈镶嵌于所述导体筒支架上；
所述第二导体筒套设于导体筒支架内，用于将所述滚针轴承内圈与所述散热风扇叶片固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种风冷型自动调节制动力矩的永磁缓速器，其特征在于，所述散热风扇叶片由黄铜铸造而成，所述散热风扇叶片长度为50mm。
3.根据权利要求2所述的一种风冷型自动调节制动力矩的永磁缓速器，其特征在于，所述风扇叶片包括外扇叶和内扇叶；
所述外扇叶对应所述导体筒支架外侧壁设置，为所述导体筒支架外侧壁散热；
所述内扇叶对应所述第一导体筒与所述外花键轴之间的间隙设置，对所述间隙散热。
4.根据权利要求1所述的一种风冷型自动调节制动力矩的永磁缓速器，其特征在于，所述导体筒支架外侧沿周向设置有散热翅片。
5.根据权利要求1所述的一种风冷型自动调节制动力矩的永磁缓速器，其特征在于，所述永磁体转子包括内花键铁轭、永磁体和碳纤维护套；
所述内花键铁轭套设于所述外花键轴上；
所述永磁体镶嵌于内花键铁轭齿槽中；
所述碳纤维护套套设于内花键铁轭外侧用于将永磁体固定于所述内花键铁轭上。
6.根据权利要求5所述的一种风冷型自动调节制动力矩的永磁缓速器，其特征在于，所述永磁体为扇形稀土永磁体，所述永磁体沿着周向充磁，相邻永磁体磁极方向相反，形成聚磁型永磁转子。
7.根据权利要求1所述的一种风冷型自动调节制动力矩的永磁缓速器，其特征在于，所述传动轴还包括：永磁体转子挡块和弹簧挡块，分别通过螺丝固定于所述外花键轴上；
所述永磁体挡块设置于永磁体远离弹簧的一侧；
所述弹簧挡块设置于弹簧远离永磁体的一侧。
8.根据权利要求1所述的一种风冷型自动调节制动力矩的永磁缓速器，其特征在于，所述弹簧为端部并紧并磨平的压缩弹簧。
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