CN110454516B - 一种能实现油膜厚度微量调节的油压调节式摩擦片 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种能实现油膜厚度微量调节的油压调节式摩擦片，包括摩擦片基板、弹性体和油压传感器；摩擦片基板呈环形，且同轴内置有环形的凹槽；弹性体覆盖设置在凹槽上方的摩擦片基板上，弹性体与凹槽形成密封的充油腔；弹性体的弹性模量小于摩擦片基板的弹性模量；摩擦片基板上设置有与充油腔相连通的进油口，该进油口通过油管与油缸相连接；油压传感器用于检测弹性体所承受的油压。本发明利用摩擦片自身来调节油膜厚度大小，从而简化机械传动、实现油膜厚度的微量精确调节。

Description

一种能实现油膜厚度微量调节的油压调节式摩擦片
技术领域
本发明涉及动力传动领域，特别是一种能实现油膜厚度微量调节的油压调节式摩擦片，用于液粘调速离合器或者湿式离合器。
背景技术
在牛顿内摩擦定律的基础上，液体粘性传动技术依靠摩擦副间的油膜剪切力来传递动力。因此，油膜厚度即摩擦副间隙大小，对于整个液粘调速离合器的软启动过程、所能传递的动力等都有非常重要的影响。在传统的液粘调速离合器中，多采用机械式进给的方式来调节摩擦副间油膜厚度的大小，但复杂的机械传动结构往往会导致调节精度的下降。
另外，关于传统的液粘调速离合器中的摩擦片，目前有如下几种类型：
1、公开号CN107339350A，公开了一种新型摩擦片，通过改变油槽的结构尺寸来降低摩擦片间的油膜覆盖率，降低了湿式离合器的带排转矩。
2、公开号CN105041911A，公开了一种防变形的液粘调速离合器对偶片。
3、公开号CN202125549U，公开了一种摩擦片，利用芯板与弹性摩擦柱的配合，避免了摩擦片因长时间工作而整体烧毁的可能性。
由此可知，目前，还没有研究利用摩擦片自身来实现油膜厚度的调节。因此，本发明利用摩擦片自身来调节油膜厚度大小，对简化机械传动结构、提高调节精度与实现油膜厚度的微量调节具有积极的意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种能实现油膜厚度微量调节的油压调节式摩擦片，该能实现油膜厚度微量调节的油压调节式摩擦片利用摩擦片自身来调节油膜厚度大小，从而简化机械传动、实现油膜厚度的微量精确调节。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种能实现油膜厚度微量调节的油压调节式摩擦片，包括摩擦片基板、弹性体和油压传感器。
摩擦片基板呈环形，且同轴内置有环形的凹槽。
弹性体覆盖设置在凹槽上方的摩擦片基板上，弹性体与凹槽形成密封的充油腔；弹性体的弹性模量小于摩擦片基板的弹性模量。
摩擦片基板上设置有与充油腔相连通的进油口，该进油口通过油管与油缸相连接。
油压传感器用于检测弹性体所承受的油压。
通过调节油压，控制弹性体的变形量，进而实现油膜厚度的微量调节。
弹性体变形量w的计算公式为：
Figure BDA0002156962040000021
Figure BDA0002156962040000022
其中，w为弹性体变形量；a为摩擦片外径；b为摩擦片内径；q为弹性体所承受的油压；D为弹性体的抗弯系数；E为弹性体的弹性模量；t为弹性体厚度；μ为泊松比；r为弹性体表面任意处的半径值。
弹性体的材料为TPU、TPV或TPE。
摩擦片基板选用铜基摩擦片基板、碳基摩擦片基板或纸基摩擦片基板。
弹性体与摩擦片基板通过粘接剂相粘接。
油压传感器设置在位于充油腔内的弹性体上。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明改变了传统液粘调速离合器中采用机械式进给的方式去调节油膜的厚度，利用摩擦片自身在受到压力后产生的变形去调节油膜厚度，去除了复杂的机械传动结构，减少了因外界的干扰而产生的误差，大大提高了调节精度。
2、为了在不同工况下均达到预期的调节效果，可以在不同的条件下施加相应的工作油压来满足不同的工作要求，这使得该摩擦片在应用范围上更加广泛、灵活且易于控制。如软启动及调速两种工况下工作油压施加情况为：
当液粘调速离合器处于软启动工况时，对于单个摩擦片而言，当充油腔内注入工作油液时，随着充油腔内油压的增加，弹性体的变形量也逐渐增加，而摩擦片间的油膜厚度则不断减小。当油压增加到一定值时，弹性体的变形量达到最大值，此时油膜厚度为零，主被动片实现同步转动，软启动过程结束。
当液粘调速离合器处于调速工况时，对于单个摩擦片而言，可以通过改变充油腔内的油压大小来改变弹性体的变形量大小，进而调节摩擦副间的油膜厚度，从而实现被动片转速的增加或者减小。而当充油腔内油压不变时，油膜厚度可保持恒定，被动片转速则保持恒定，上述油压的调节可实现液粘调速离合器的无级调速。
3、弹性体的变形量与弹性体的材料、半径和所受压力满足一定的数值关系，可以清晰明确的求得弹性体指定处的形变量大小，这实现了油膜厚度的测量与微量调节，也提高了油膜厚度的调节精度。
附图说明
图1显示了本发明一种能实现油膜厚度微量调节的油压调节式摩擦片的结构示意图。
图2显示了图1中的A-A剖面图。
图3显示了一种能实现油膜厚度微量调节的油压调节式摩擦片的具体变形实例图。
图4显示了弹性体变形量大小的曲线分布图。
其中有：1、摩擦片基板；2、弹性体；3、凹槽；4、进油口；5.油压传感器。
具体实施方式
下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。
如图1、图2和图3所示，一种能实现油膜厚度微量调节的油压调节式摩擦片，包括摩擦片基板1、弹性体2和油压传感器5。
摩擦片基板呈环形，且同轴内置有环形的凹槽3。
弹性体覆盖设置在凹槽上方的摩擦片基板上，弹性体与摩擦片基板优选通过粘接剂相粘接。弹性体的弹性模量小于摩擦片基板的弹性模量。
弹性体可选用TPU(热塑性聚氨酯弹性体橡胶)、TPV(热塑性硫化橡胶)、TPE(热塑性弹性体)等材料制成。
摩擦片基板可选用铜基摩擦片基板、碳基摩擦片基板、纸基摩擦片基板等。
图3所示的具体变形实例图是有限元分析结果中的变形云图，图中弹性体上的线网是为了便于突出显示变形效果的四面体网格。
弹性体与凹槽形成密封的充油腔，摩擦片基板上设置有与充油腔相连通的进油口4，该进油口通过油管与油缸相连接。
油压传感器用于检测弹性体所承受的油压，油压传感器设置在位于充油腔内的弹性体上。作为替换，油压传感器也可设置在油管或油缸中。由于液粘调速离合器处于工作过程中时，充油腔内各处油压均相同。弹性体中间的变形量之所以大于边缘处的变形量是沿半径分布的结果，与油压大小无关。因此，只需在充油腔内的弹性体上或是油管、油缸中设置一个油压传感器即可。
通过调节油压，控制弹性体的变形量，进而实现油膜厚度的微量调节。
弹性体变形量w的计算公式为：
Figure BDA0002156962040000041
Figure BDA0002156962040000042
其中，w为弹性体变形量；a为摩擦片外径；b为摩擦片内径；q为弹性体所承受的油压；D为弹性体的抗弯系数；E为弹性体的弹性模量；t为弹性体厚度；μ为泊松比；r为弹性体表面任意处的半径值。
弹性体的变形量分布可由w获得，、弹性体中间部位的变形量大于边缘部分的变形量，且呈现对称分布，具体如图4所示。
在工作过程中，相较于摩擦片基板，弹性体更易发生变形，因此，在材料选择上，弹性体应选用弹性模量较小的材料而摩擦片基板则选用弹性模量较大的材料。
为了在不同工况中均达到预期的效果，可以在不同的条件下施加相应的工作油压或是选用合适的弹性体材料来满足不同的工作要求。
图3显示了其中一个具体实施方式的摩擦片弹性体2受压后的变形图。与摩擦片基板1不同，弹性体2在受到油压后需产生变形，因此，弹性体2需要选用弹性模量较小的材料制成而摩擦片基板1则应选用弹性模量较大的材料。同时，可以在不同的工况下，施加相应的工作油压或是选用合适的弹性体材料来满足不同的工作要求，这也使得该摩擦片在应用上更加的广泛与灵活。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种能实现油膜厚度微量调节的油压调节式摩擦片，其特征在于：包括摩擦片基板、弹性体和油压传感器；
摩擦片基板呈环形，且同轴内置有环形的凹槽；
弹性体覆盖设置在凹槽上方的摩擦片基板上，弹性体与凹槽形成密封的充油腔；弹性体的弹性模量小于摩擦片基板的弹性模量；
摩擦片基板上设置有与充油腔相连通的进油口，该进油口通过油管与油缸相连接；
油压传感器用于检测弹性体所承受的油压；通过调节油压，控制弹性体的变形量，进而实现油膜厚度的微量调节；
弹性体的变形量与弹性体的材料、半径和所受压力满足如下公式所示的数值关系，能够求得弹性体指定处的形变量大小，从而能够实现油膜厚度的测量与微量调节，提高油膜厚度的调节精度；其中，弹性体变形量w的计算公式为：
Figure FDA0002732574530000011
Figure FDA0002732574530000012
其中，w为弹性体变形量；a为摩擦片外径；b为摩擦片内径；q为弹性体所承受的油压；D为弹性体的抗弯系数；E为弹性体的弹性模量；t为弹性体厚度；μ为泊松比；r为弹性体表面任意处的半径值；
软启动及调速两种工况下工作油压施加情况为：
当液粘调速离合器处于软启动工况时，对于单个摩擦片而言，当充油腔内注入工作油液时，随着充油腔内油压的增加，弹性体的变形量也逐渐增加，而摩擦片间的油膜厚度则不断减小；
当油压增加到一定值时，弹性体的变形量达到最大值，此时油膜厚度为零，主被动片实现同步转动，软启动过程结束；
当液粘调速离合器处于调速工况时，对于单个摩擦片而言，通过改变充油腔内的油压大小来改变弹性体的变形量大小，进而调节摩擦副间的油膜厚度，从而实现被动片转速的增加或者减小；而当充油腔内油压不变时，油膜厚度保持恒定，被动片转速则保持恒定，油压的调节实现液粘调速离合器的无级调速。
2.根据权利要求1所述的能实现油膜厚度微量调节的油压调节式摩擦片，其特征在于：弹性体的材料为TPU、TPV或TPE。
3.根据权利要求1所述的能实现油膜厚度微量调节的油压调节式摩擦片，其特征在于：摩擦片基板选用铜基摩擦片基板、碳基摩擦片基板或纸基摩擦片基板。
4.根据权利要求1所述的能实现油膜厚度微量调节的油压调节式摩擦片，其特征在于：弹性体与摩擦片基板通过粘接剂相粘接。
5.根据权利要求1所述的能实现油膜厚度微量调节的油压调节式摩擦片，其特征在于：油压传感器设置在位于充油腔内的弹性体上。
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