CN102673553B - 汽车缓速器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车缓速器,包括主轴、套筒、摩擦环和摩擦块,摩擦环与套筒同轴,固定在套筒前端内侧,摩擦环内侧设置摩擦块,摩擦块与主轴连接,主轴转动时带动摩擦块转动与摩擦环内壁产生摩擦力。本发明推出一种利用固体摩擦的汽车缓速器,当主轴因汽车受控轴转动时,使摩擦环和摩擦块摩擦产生热量,降低车速,其具有速度负反馈作用,限速稳定性高,可适配任意吨位的车辆,摩擦力越大,缓速效果越好。由于摩擦块克服摩擦力做功发热,使摩擦块和摩擦环温度升高,设置前框板、后框板和前后框板之间的降温装置,使摩擦块和摩擦环的温度保持正常,保证缓速器的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车配件,尤其涉及一种适用于重型卡车的汽车缓速器。
背景技术
重载汽车行驶在山路下坡路段时必须频繁刹车,否则车辆会加速失控。但频繁刹车会导致刹车系统过热,刹车片损耗、失效。为此每年都有多起车毁人亡的事故发生。所以对于经常走山路的汽车,仅仅依靠刹车是不够的,有必要配备一种叫做缓速器的辅助减速装置。国外现有的液力缓速器价格过高,势必增加整车成本,而且不是我们的自主知识产权。此外还有一种电涡流缓速器,剖析它的数学模型,其制动力与行驶速度呈线性关系,没有负反馈机制,故限速稳定性较差。现有国产液阻型缓速器不能适配重型车辆。
发明内容
本发明的目的是提供一种新的汽车缓速器,通过换能的方式将车辆的动能转化为热能,沿路耗散掉。
本发明的技术方案为:一种汽车缓速器,包括主轴、套筒、摩擦环和摩擦块,摩擦环与套筒同轴,固定在套筒前端内侧,摩擦环内侧设置摩擦块,摩擦块与主轴连接,主轴转动时带动摩擦块转动与摩擦环内壁产生摩擦力。本发明的汽车缓速器的主轴与汽车受控轴传动连接,受控轴转动时带动主轴转动,摩擦块在离心力作用下紧贴摩擦环内壁滑动,转速越高离心力越大,摩擦块对摩擦环的压力越大,它们之间的摩擦力就越大。也就是说,当汽车行驶速度越快时,具有机械负反馈特性。
所述汽车缓速器还包括前框板、后框板和降温装置,主轴穿过前框板和后框板内缘的轴承,后框板设置在套筒末端,后框板的外缘与套筒固定连接,前框板的外缘与摩擦环固定连接,降温装置设置在前框板和后框板之间。
所述降温装置是一离心风机转子或一轴流风扇组件或一离心风机。
所述降温装置是轴流风扇组件时,在轴流风扇组件前设置一导流叶片,导流叶片固定在套筒上。
所述降温装置是一离心风机时,后框板密封固定在套筒末端,后框板为一圆板。
所述摩擦块通过一牵引板固定在主轴上,牵引板为一与套筒同轴的圆板,摩擦块活动连接在牵引板的外缘,牵引板的外缘与摩擦环内壁之间有间隙。
所述降温装置包括一离心风机转子或一轴流风扇组件时,所述汽车缓速器还包括一滤网,滤网连接到后框板上。
所述汽车缓速器还包括一屏风,屏风固定在后框板上,位于滤网的内侧;所述滤网可转动,滤网通过环形齿轮连接到后框板,环形齿轮通过一减速传动装置连接到主轴上。
所述减速传动装置包括主动齿轮、被动齿轮、低速轴和低速齿轮,主动齿轮套在主轴上与主轴一起转动,被动齿轮与主动齿轮啮合,被动齿轮套在低速轴一端带动低速轴转动,低速齿轮套在低速轴的另一端,低速齿轮与环形齿轮啮合。主轴转动时,主动齿轮转动带动被动齿轮转动,从而使低速轴低速转动,低速轴的转动带动与低速齿轮啮合的环形齿轮转动,最终使滤网能低速转动。
所述汽车缓速器还包括一整流锥,整流锥设置在主轴上,固定在牵引板的前端。
本发明的有益效果:
本发明推出一种利用固体摩擦的汽车缓速器,当主轴因汽车受控轴转动时,使摩擦环和摩擦块摩擦产生热量,降低车速,其具有速度负反馈作用,限速稳定性高,可适配任意吨位的车辆,且摩擦力越大,缓速效果越好。
由于摩擦块克服摩擦力做功发热,使摩擦块和摩擦环温度升高、设置前框板、后框板和前后框板之间的降温装置,使摩擦块和摩擦环的温度保持正常,保证缓速器的使用寿命。
牵引板可挡住降温装置带给轴心部的气流,保证气流通过摩擦环和摩擦块,加强散热效果。
整流锥则降低牵引板的阻力系数,使气流更通畅。
滤网则避免空气中较大尺度杂物如废纸、落叶或塑料膜等阻塞气流通道。
通过减速装置使滤网在主轴的作用下低速转动,同时在一部分滤网内侧设置屏风,使滤网具有一定的自净功能,减少了滤网被堵塞的情况,使汽车缓速器的运行更加可靠。
说明书附图
图1是本发明实施例1的汽车缓速器的结构示意图。
图2是实施例1的汽车缓速器中的牵引板的结构示意图。
图3为实施例1的汽车缓速器中的前框板的结构示意图。
图4为实施例1的汽车缓速器中的后框板的结构示意图。
图5为实施例1的汽车缓速器中的轴流风扇的结构示意图。
图6为实施例1的汽车缓速器中的导流叶片的结构示意图。
图7为实施例2的汽车缓速器的结构示意图。
图8为实施例2的汽车缓速器中的进风口挡板的结构示意图。
图9为实施例3的汽车缓速器的结构示意图。(图中显示了离心风机)
图10为实施例3的汽车缓速器的结构示意图。(图中未显示离心风机)
图11为实施例3的汽车缓速器中的封板的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的汽车缓速器进行详细说明。
实施例1
如图1所示,一种汽车缓速器,包括主轴7、套筒14、摩擦环20、摩擦块21,前框板19、后框板10、风扇组件15、导流叶片16、滤网8、牵引板22、整流锥23和屏风24,摩擦环20与套筒14同轴,通过螺钉固定在套筒14前端内侧,摩擦环20内侧设置摩擦块21,摩擦块21通过牵引板22与主轴7连接,牵引板22如图2所示,是一与套筒24同轴的圆板,在牵引板22外缘对称地设置两个牵引孔25,每个牵引孔25上安装有牵引臂26。可在牵引臂26一端中心安装摩擦块21。牵引臂26相对牵引板22、摩擦块21相对牵引臂26都可自由活动,牵引板22的外缘与摩擦环20内壁之间有间隙。摩擦环20由耐磨的淬火的高强度钢制成,也可由陶瓷或铸石制成。当摩擦环20主要是由陶瓷或铸石制成时,可在陶瓷环或铸石环外缘紧密嵌套钢套。摩擦块21为一段弧形块,其外缘弧线与摩擦环20内圆吻合。摩擦块21由普通钢、铸铁、铸钢、不锈钢、有色金属或陶瓷制成,其硬度略低于摩擦环,当摩擦块21磨损到一定程度后应当更换。
当下坡时,通过离合器使主轴7的轴端齿轮3与汽车受控轴1上的汽车齿轮2啮合,主轴7被汽车受控轴1带动旋转,主轴7转动时带动摩擦块21转动与摩擦环20内壁产生摩擦力,摩擦块21克服摩擦力做功发热,使汽车缓速。
但是摩擦块21摩擦使摩擦块21和摩擦环20温度升高,导致缓速器寿命下降,需要对摩擦块21和摩擦环20降温。因此,本实施例的汽车缓速器还设置了前框板19、后框板10、轴流风扇组件15,导流叶片16和整流锥23,在牵引板22的前端,主轴7上设置整流锥23。在牵引板22的后端主轴7上设置前框板19,前框板19如图3所示,是一具有孔的圆板,孔在圆周上对称排列,前框板19的外缘与套筒14固定连接,主轴7穿过前框板19内缘的前轴承18。在前框板19后端的主轴7上设置导流叶片16,导流叶片参见图6所示,导流叶片16固定在套筒14上,导流叶片16与主轴7不接触。在导流叶片16后端的主轴上设置轴流风扇组件15,风扇可为多组,在本实施例中是三组,它所提供的风量和风压虽然达不到一组风扇的3倍,但肯定大于1倍,具体的风扇组数可根据情况由技术人员确定,而不能被本实施例所限制。轴流风扇组件15固定在主轴7上,参见图5。设置在轴流风扇组件15后端的后框板10参见图4,后框板10外缘通过法兰盘13固定在套筒14的末端,主轴7穿过后框板10内缘的后轴承17。由于风扇组件15固定在主轴7上,主轴7带动风扇组件15的叶片高速转动,产生的气流通过导流叶片16穿过前框板10的孔流向牵引板22和摩擦环20之间的间隙将热量带走。导流叶片16的作用是使轴向流动的气流变成涡旋气流,增加气流流经摩擦环20的路径,加强热交换效果。牵引板22的结构也可挡住轴心部的气流,因为这些气流对散热无贡献。
风扇组件15的叶片转动时,空气可从后框板10上的孔进入,由于空气中存在杂物,进入缓速器中可能导致缓速器毁坏,因此在后框板10上设置一滤网8对空气进行过滤。
当滤网8过滤到大的杂物时可能导致滤网8堵塞,使空气不能顺利流通,为解决该问题,本实施例将滤网8设置为可转动滤网,并在滤网8的内侧设置了一能挡住部分滤网的屏风24,从图1和图7可以看到,屏风24位于滤网8内侧,可在滤网8的下半部分,屏风24固定在后框板10上。滤网8通过环形齿轮9连接到后框板,环形齿轮9通过一减速传动装置连接到主轴7上实现了滤网8的低速转动。
减速传动装置包括主动齿轮5、被动齿轮6、低速轴11和低速齿轮12,主动齿轮5套在主轴7上,位于滤网8的外侧,主动齿轮5与主轴7一起转动,被动齿轮6与主动齿轮5啮合,被动齿轮6套在低速轴11一端上带动低速轴11转动,低速齿轮12套在低速轴11的另一端,低速齿轮12与环形齿轮9啮合,低速轴11可通过支架4可转动地固定在汽车结构上。主轴7转动时,主动齿轮5转动带动被动齿轮6转动,从而使低速轴11低速转动,低速轴11的转动带动与低速齿轮12啮合的环形齿轮9转动,最终使滤网8能低速转动。而屏风24则是固定的,从而使吸附在滤网上的杂物在转动到屏风24的位置上时因失去负压而脱落,保证了滤网8的有效工作。
实施例2
如图7所示,本实施例的汽车缓速器与实施例1的结构基本相同,不同之处在于将前框板19和后框板10之间的降温装置设计为离心风机转子27,并在离心风机转子27的进风口处设置一进风口挡板28。进风口挡板28的结构如图8所示,进风口挡板28外缘固定在套筒14上,中间具有一与离心风机转子27的进风口相对应的孔。离心风机转子27设置在主轴7上,主轴7带动离心风机转子27转动产生气流使摩擦环20和摩擦块21降温。由于离心风机转子27提供的气流是涡旋气流,所以本实施例不设导流叶片。
实施例3
如图9和10所示,一种汽车缓速器,包括主轴7、套筒14、摩擦环20、摩擦块21,前框板19、封板30、离心风机29、牵引板22和整流锥23,摩擦环20与套筒14同轴,固定在套筒14前端内侧,摩擦环20内侧设置摩擦块21,摩擦块21通过牵引板22与主轴7连接,牵引板22的结构与实施例1相同,如图2所示,是一与套筒24同轴的圆板,在牵引板22外缘对称地设置两个牵引孔25,每个牵引孔25上安装有牵引臂26。牵引臂26一端中心设置摩擦块21。牵引臂26相对牵引板22、摩擦块21相对牵引臂26都可自由活动,牵引板22的外缘与摩擦环20内壁之间有间隙。摩擦环20由耐磨的淬火的高强度钢制成,也可由陶瓷或铸石制成,外缘紧密嵌套钢套。摩擦块21为一段弧形块,其外缘弧线与摩擦环20内圆吻合。摩擦块21由普通钢、铸铁、铸钢、不锈钢、有色金属或陶瓷制成,其硬度略低于摩擦环。
当下坡时,通过离合器使主轴7的轴端齿轮3与汽车受控轴1上的汽车齿轮2啮合,主轴7被汽车受控轴1带动旋转,主轴7转动时带动摩擦块21转动与摩擦环20内壁产生摩擦力,摩擦块21克服摩擦力做功发热,使汽车缓速。
但是摩擦块21摩擦使摩擦块21和摩擦环20温度升高,导致缓速器寿命下降,需要对摩擦块21和摩擦环20降温。因此,本实施例的汽车缓速器还设置了前框板19、封板30、离心风机29和整流锥23,在牵引板22的前端主轴7设置整流锥23。在牵引板22的后端主轴7上设置前框板19,本实施例的前框板19结构与实施例1相同,如图3所示,是一具有孔的圆板,孔在圆周上对称排列,前框板19的外缘与套筒14固定连接,主轴7穿过前框板19内缘的前轴承18。封板30是后框板的一种,其所在位置及与其它结构的连接方式与实施例1的后框板10基本相同,但其结构与实施例1后框板10略有不同,封板30外缘通过法兰盘13固定在套筒14的末端,主轴7穿过封板30内缘的后轴承17,封板30的结构如图11所示,为一圆板密封在套筒14的末端。缓速器的进风口31设置在前框板19和封板30之间的套筒14上,离心风机29的出风口与缓速器的进风口31固定连接,参见图10。通过离心风机29即可向套筒14内送风,从而使空气通过前框板19进入牵引板22与摩擦环20之间的间隙,使摩擦环20和摩擦块21降温。与实施例2不同,离心风机29是独立的,不是通过主轴7转动来带动,其动力可通过连接汽车上的某动力轴或配备小型电机获得,该问题本领域技术人员可以根据实际情况进行考虑,在此不再赘述。
本发明的汽车缓速器的缓速效果:
由于摩擦块21在离心力作用下紧贴摩擦环20内壁滑动,转速越高离心力越大,摩擦块21对摩擦环20的压力越大,它们之间的摩擦力就越大。摩擦块21克服摩擦力做功发热,使摩擦块21和摩擦环20温度升高。通过离心风机转子27和轴流风扇组件15或离心风机29可以将摩擦块21和摩擦环20的热量降低。
负反馈作用:离(向)心力公式:
式中:F为摩擦块的离心力,即对摩擦环的正压力(N);
m为摩擦块的质量(kg);
v为摩擦块的线速度(m/s);
R为摩擦环的内径。
而摩擦块对摩擦环的摩擦力
Ff=μF
式中:Ff为摩擦力(N);
μ为摩擦系数
如果由于外因汽车速度提高了2倍,则摩擦块的线速度v也增大2倍,使得摩擦力即制动力增大4倍,使速度迅速降下来;反之,若汽车速度降低到原来的一半,则制动力就降低到原来的1/4,使车速恢复设计值。
以实施例1的汽车缓速器的结构为例说明本发明的技术效果:
给定条件是汽车质量50吨,沿坡路每秒下降1m。则设计耗散功率为490kw。
设摩擦环20内径300mm,套筒14内径360mm,主轴7设计转速2500rpm(即通过对齿轮2和齿轮3传动比的设计,使得当汽车沿常规坡路每秒下降1m时,主轴转速达到2500rpm)则摩擦块21线速度39.27m/s,当2块摩擦块21总重8.09kg时,每块摩擦块21对摩擦环20的压力为41586N,摩擦力6238N,耗散功率244.963kw,两块摩擦块21共489.9278kw。
轴流风扇组件15的风扇直径354mm,在此转速下单级扇叶可实现风量不小于80m3/min,由于采用3级扇叶,故风量、风压都有所提高,风量可达120m3/min,即2.586kg/s。空气的定压比热Cp=1.003kj/kg·k,则冷却空气温升189℃。考虑到热交换效率,摩擦零件的温升会高一些,但不会超过270℃。这是一般钢材能承受的。
本发明仅以上述实施例进行示意说明,各部件的结构、设置位置、及其连接都是可以有所变化的,在本发明技术方案的基础上,凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换,均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (10)
1.一种汽车缓速器,其特征在于,包括主轴、套筒、摩擦环和摩擦块,摩擦环与套筒同轴,固定在套筒前端内侧,摩擦环内侧设置摩擦块,摩擦块与主轴连接,主轴转动时带动摩擦块转动与摩擦环内壁产生摩擦力,
所述摩擦块通过一牵引板固定在主轴上,牵引板为一与套筒同轴的圆板,摩擦块活动连接在牵引板的外缘,牵引板的外缘与摩擦环内壁之间有间隙,
当下坡时,通过离合器使主轴的轴端齿轮与汽车受控轴上的汽车齿轮啮合,主轴被汽车受控轴带动旋转,主轴转动时带动摩擦块转动与摩擦环内壁产生摩擦力,摩擦块克服摩擦力做功发热,使汽车缓速;
由于摩擦块在离心力作用下紧贴摩擦环内壁滑动,转速越高离心力越大,摩擦块对摩擦环的压力越大,它们之间的摩擦力就越大。
2.根据权利要求1所述的汽车缓速器,其特征在于,所述汽车缓速器还包括前框板、后框板和降温装置,主轴穿过前框板和后框板内缘的轴承,后框板设置在套筒末端,后框板的外缘与套筒固定连接,前框板的外缘与摩擦环固定连接,降温装置设置在前框板和后框板之间。
3.根据权利要求2所述的汽车缓速器,其特征在于,所述降温装置包括一离心风机转子或一轴流风扇组件。
4.根据权利要求2所述的汽车缓速器,其特征在于,所述降温装置包括一离心风机。
5.根据权利要求3所述的汽车缓速器,其特征在于,所述降温装置包括轴流风扇组件时,所述降温装置还包括一导流叶片,设置在轴流风扇组件前端,固定在套筒上。
6.根据权利要求4所述的汽车缓速器,其特征在于,所述降温装置包括离心风机时,后框板密封固定在套筒末端,后框板为一圆板。
7.根据权利要求3所述的汽车缓速器,其特征在于,所述降温装置包括一离心风机转子或一轴流风扇组件时,所述汽车缓速器还包括一滤网,滤网连接到后框板上。
8.根据权利要求7所述的汽车缓速器,其特征在于,所述汽车缓速器还包括一屏风,屏风固定在后框板上,位于滤网的内侧;所述滤网可转动,滤网通过环形齿轮连接到后框板,环形齿轮通过一减速传动装置连接到主轴上。
9.根据权利要求8所述的汽车缓速器,其特征在于,所述减速传动装置包括主动齿轮、被动齿轮、低速轴和低速齿轮,主动齿轮套在主轴上与主轴一起转动,被动齿轮与主动齿轮啮合,被动齿轮套在低速轴一端上带动低速轴转动,低速齿轮套在低速轴的另一端,低速齿轮与环形齿轮啮合。
10.根据权利要求2所述的汽车缓速器,其特征在于,所述汽车缓速器还包括一整流锥,整流锥设置在主轴上,固定在牵引板的前端。
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