具有增扭调速功能的离合装置及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有增扭调速功能的离合装置及其控制方法，属于机械传动与制动技术领域。
【背景技术】
[0002]离合器主要是用于实现动力机械各传动系之间运动或动力的传递与切断，一般安装在发动机与变速器之间，是动力机械传动系中直接与发动机相联系的总成件；根据工作原理与实现方式的不同，传统离合器主要分为电磁式离合器、磁粉式离合器、摩擦式离合器和液力式离合器四种类型。随着科学技术的飞速发展，开发具有抗电磁干扰、运动稳定性好、结构简单、易于微型化等技术特点的新型离合器装置，已成为当前机械传动与制动技术领域中亟待解决的关键技术问题之一，超声波离合器就是在这样的技术背景下应运而生。与传统离合器相比，因其具有响应速度快、无电磁干扰、运动稳定性好以及结构装配尺寸小等技术优点，有望广泛应用于机械传动与制动技术领域。
[0003]中国实用新型专利《压电陶瓷摩擦离合制动器》，授权公告号为CN 2304785Y，授权公告日为1999年I月20日，公开的一种压电陶瓷摩擦离合制动器，主要由摩擦传动和驱动两部分组成，摩擦传动是由主、从动件构成，驱动部分是由压电陶瓷晶片和电极板叠置构成，驱动部分端部装有力传递机构，它为杠杆机构，装在主动件上，摩擦蹄片固定在力传递机构上，其圆弧部分与从动件的内表面构成摩擦副，主动件与从动件之间由轴承联接，主动件的端部装有驱动部分电源输入件；中国发明专利《一种模组化超声波离合与刹车装置》，授权公告号为CN 100343545C，授权公告日为2007年10月17日，公开的一种模组化超声波离合与刹车装置，主要由控制电源组、驱动元件、从动元件、支撑架组、预力调节装置、固定座以及支座组成，该驱动元件与该从动元件均为包括所有压电元件的装置，且于该装置的结合面相互紧压、接触，故在离合应用时的负载端会伴随马达轴心而同步转动，及在刹车应用时的负载端会有制动效果，当压电元件加入交流电源时，则该装置的结合面会因压电元件受到逆压电效应的作用而产生机械振动而相分离，故在离合应用时的负载端会停止转动，及在刹车应用时的负载端无法产生制动效果；中国发明专利《基于超声悬浮力控制的离合器》，授权公告号为CN 100424369C，授权公告日为2008年10月8日，公开的一种基于超声悬浮力控制的离合器，由主动旋转盘、被动旋转盘、压电陶瓷片、复位弹簧和高频电源组成，被动旋转盘扣合在主动旋转盘的圆环体内，主动旋转盘的端面与被动旋转盘的一个端面相接触，压电陶瓷片固定在被动旋转盘的另一个端面上，高频电源连接在压电陶瓷片的接线端上，复位弹簧设置在主动旋转盘或被动旋转盘上使主动旋转盘和被动旋转盘保持接触。
[0004]上述几种实现方式的超声波离合器装置，虽能实现离合动作的产生与速度扭矩的传递，但其无法对离合器装置所传递的扭矩与速度进行调节与控制，致使当前存在的超声波离合器装置存在装置实现功能单一、不可增扭调速等技术问题，限制其在机械传动与制动技术领域的应用与发展。
【发明内容】
[0005]为解决当前超声波离合器装置存在实现功能单一、不可增扭调速等技术问题，本发明公开了一种具有增扭调速功能的离合装置及其控制方法。
[0006]本发明所采用的技术方案是:所述具有增扭调速功能的离合装置包括上箱体、下箱体、输入轴、轴端组件、滑动支撑组件、离合激振组件、预紧组件、输出轴、连接组件和紧固螺栓。所述上箱体与下箱体两侧端部沿圆周方向均匀设置有η个螺纹孔结构，其中η为大于等于I的整数；所述上箱体与下箱体肋板中部设置有半圆形支撑座结构，所述上箱体与下箱体连接凸缘处沿上箱体周向设置有m个通孔结构，其中m为大于I的整数，所述下箱体固定底座处沿下箱体周向设置有k个沉头螺纹孔结构，其中k为大于I的整数。所述输入轴为阶梯轴结构，所述输入轴一侧端部设置有键槽结构，所述输入轴靠近键槽结构一侧设置有集流环结构，所述输入轴外圆周表面沿轴线方向设置有通槽结构，所述输入轴靠近键槽结构一侧设置有沟槽结构，所述输入轴靠近另一侧端部的外圆周表面上设置有导向平键槽结构，所述输入轴靠近导向平键槽一侧设置有外螺纹结构，所述输入轴靠近外螺纹结构一侧设置有轴肩结构，所述输入轴沟槽结构与轴肩结构之间的外圆周表面与轴端组件中深沟球轴承过盈配合连接。所述轴端组件由深沟球轴承、轴用弹性挡圈、端盖、套杯和毛毡组成。所述滑动支撑组件包括输入端滑动支撑组件和输出端滑动支撑组件。所述输入端滑动支撑组件由轴瓦、导向平键、调节螺母和滑套组成；所述轴瓦为薄壁圆环结构，布置于上箱体与下箱体的支撑座中；所述轴瓦两侧端部设置有凸缘结构，所述滑套为一侧端部设有法兰的空心圆柱体结构，所述滑套法兰四周沿圆周方向均匀设置有k个通孔结构，其中k为大于等于I的整数；所述滑套另一侧端部设置有沉头孔结构，所述滑套内孔设置有导向平键槽结构，所述滑套外圆周表面上设置有通孔结构，所述输出端滑动支撑组件由轴瓦和花键套组成；所述花键套为一侧端部设置有法兰的中空圆柱体结构，所述花键套四周沿圆周方向均匀设置有k个通孔结构，所述花键套外圆周表面设置有通孔结构，所述花键套中空圆柱体内侧设置有花键槽结构。所述离合激振组件包括固定盘、激振杆和摩擦板。所述预紧组件由挡板、预紧弹簧和预紧螺母组成。所述离合激振组件由固定盘、激振杆和摩擦板组成。所述输出轴为阶梯轴结构；所述输出轴一侧端部设置有键槽结构，所述输出轴靠近键槽结构一侧设置有集流环结构，所述输出轴外圆周表面沿轴线方向设置有通槽结构，所述输出轴另一侧端部沿圆周方向设置有花键结构，所述输出轴靠近键槽结构一侧设置有沟槽结构，所述输出轴靠近花键结构一侧设置有外螺纹结构，所述输出轴沟槽结构与外螺纹结构之间设置有轴肩结构，所述输出轴沟槽结构与轴肩结构之间的外圆周表面与轴端组件中的深沟球轴承过盈配合连接。
[0007]本发明的有益效果是:施加交流激励电信号于激振杆或摩擦板上的压电元件，激发激振杆或摩擦板产生微幅高频振动，利用振动模态的叠加耦合，产生驱动行波，形成驱动摩擦力，通过调节激励电信号的幅值大小与相位差，可实现本发明离合装置的离合控制与增扭调速功能。本发明具有结构简单紧凑、电磁兼容性好、传递扭矩/转速灵活可控等技术优势，在机械传动与制动技术领域中具有广阔的应用前景。
【附图说明】
[0008]图1所示为本发明提出的一种具有增扭调速功能的离合装置的剖视图；
图2所示为本发明提出的一种具有增扭调速功能的离合装置的箱盖的剖视图；
图3所示为本发明提出的一种具有增扭调速功能的离合装置的箱盖的俯视图；
图4所示为本发明提出的一种具有增扭调速功能的离合装置的箱盖的侧视图；
图5所示为本发明提出的一种具有增扭调速功能的离合装置的箱体的剖视图；
图6所示为本发明提出的一种具有增扭调速功能的离合装置的箱体的俯视图；
图7所示为本发明提出的一种具有增扭调速功能的离合装置的箱体的剖视图；
图8所示为本发明提出的一种具有增扭调速功能的离合装置的输入轴的主视图；
图9所示为本发明提出的一种具有增扭调速功能的离合装置的轴端组件中端盖的剖视图与主视图；
图10所示为本发明提出的一种具有增扭调速功能的离合装置的轴端组件中套杯的剖视图与主视图；
图11所示为本发明提出的一种具有增扭调速功能的离合装置的输入端滑动支撑组件中滑套的剖视图与主视图；
图12所示为本发明提出的一种具有增扭调速功能的离合装置的输出端滑动支撑组件中花键套的剖视图与主视图；
图13所示为本发明提出的一种具有增扭调速功能的离合装置的输入端滑动支撑组件与输出端滑动支撑组件中轴瓦的剖视图与主视图；
图14所示为本发明提出的一种具有增扭调速功能的离合装置的预紧组件中挡板的主视图与剖视图；
图15所示为本发明提出的一种具有增扭调速功能的离合装置的输出轴的主视图与侧视图；
图16所示为本发明提出的一种贴片式梁板复合激振的具有增扭调速功能的离合装置的离合激振组件的局部剖视图；
图17所示为本发明提出的一种贴片式梁板复合激振的具有增扭调速功能的离合装置的离合激振组件中激振杆的局部剖视图；
图18所示为本发明提出的一种纵振夹心式梁板复合激振的具有增扭调速功能的离合装置的离合激振组件的局部剖视图；
图19所示为本发明提出的一种扭振夹心式梁板复合激振的具有增扭调速功能的离合装置的离合激振组件的局部剖视图；
图20所示为本发明提出的一种纵振夹心式与扭振夹心式梁板复合激振的具有增扭调速功能的离合装置的离合激振组件中激振杆的剖视图与激振杆中前匹配端的局部剖视图；
图21所示为本发明提出的一种强力输出夹心式梁板复合激振的具有增扭调速功能的离合装置的离合激振组件的局部剖视图；
图22所示为本发明提出的一种强力输出夹心式梁板复合激振的具有增扭调速功能的离合装置的离合激振组件中激振杆的局部剖视图；
图23所示为本发明提出的一种强力输出夹心式梁板复合激振的具有增扭调速功能的离合装置的离合激振组件中激振杆的前匹配端的局部剖视图和后匹配端的剖视图； 图24所示为本发明提出的一种贴片式具有增扭调速功能的离合装置的离合激振组件的局部剖视图；
图25所示为本发明提出的一种贴片式具有增扭调速功能的离合装置的离合激振组件中激振杆的局部剖视图；
图26所示为本发明提出的一种夹心式复合激振具有增扭调速功能的离合装置的离合激振组件的局部剖视图；
图27所示为本发明提出的一种夹心式复合激振具有增扭调速功能的离合装置的离合激振组件中激振杆的剖视图及激振杆中前匹配端的局部剖视图；
图28所示为本发明提出的一种夹心式激振具有增扭调速功能的离合装置的离合激振组件中激振杆的后匹配端的剖视图；
图29所示为本发明提出的一种贴片夹心式复合激振的具有增扭调速功能的离合装置的离合激振组件的局部剖视图；
图30所示为本发明提出的一种贴片夹心式复合激振的具有增扭调速功能的离合装置的离合激振组件中激振杆的剖视图；
图31所示为本发明提出的一种贴片夹心式复合激振的具有增扭调速功能的离合装置的离合激振组件激振杆中后匹配端的剖视图和前匹配端的局部剖视图；
图32所示为本发明提出的一种贴片式模态转换的具有增扭调速功能的离合装置的离合激振组件的局部剖视图；
图33所示为本发明提出的一种贴片式模态转换的具有增扭调速功能的离合装置的离合激振组件中激振杆的主视图与剖视图；
图34所示为本发明提出的一种夹心式模态转换的具有增扭调速功能的离合装置的离合激振组件的局部剖视图；
图35所示为本发明提出的一种夹心式模态转换的具有增扭调速功能的离合装置的离合激振组件中激振杆的剖视图；
图36所示为本发明提出的一种夹心式模态转换的具有增扭调速功能的离合装置的离合激振组件激振杆中后匹配端的剖视图和前匹配端的局部剖视图；
图37所示为本发明提出的一种强力输出夹心式模态转换的具有增扭调速功能的离合装置的离合激振组件的局部剖视图；
图38所示为本发明提出的一种强力输出夹心式模态转换的具有增扭调速功能的离合装置的离合激振组件中激振杆的局部剖视图；
图39所示为本发明提出的一种强力输出夹心式模态转换的具有增扭调速功能的离合装置的离合激振组件的激振杆中前匹配端的局部剖视图和后匹配端的剖视图；
图40所示为本发明提出的一种纵振夹心式梁板复合激振的具有增扭调速功能的离合装置的环形压电陶瓷片的布置方式与激励方法示意图；
图41所示为本发明提出的一种扭振夹心式梁板复合激振的具有增扭调速功能的离合装置的环形压电陶瓷片的布置方式与激励方法示意图；
图42所示为本发明提出的一种夹心式复合激振的具有增扭调速功能的离合装置的环形压电陶瓷片的布置方式与激励方法示意图；
图43所示为本发明提出的一种具有增扭调速功能的离合装置的离合激振组件中固定盘的主视图与剖视图；
图44所示为本发明提出的一种具有增扭调速功能的离合装置的离合激振组件中摩擦板的主视图与剖视图；
图45所示为本发明提出的一种具有增扭调速功能的离合装置的离合激振组件中粘接有矩形压电陶瓷片的摩擦板的主视图与剖视图。
【具体实施方式】
[0009]【具体实施方式】一:结合图1~图17、图43和图45说明本实施方式。本实施方式提供了一种贴片式梁板复合激振的具有增扭调速功能的离合装置的具体实施方案。所述贴片式梁板复合激振的具有增扭调速功能的离合装置主要由上箱体1、下箱体2、输入轴3、轴端组件4、滑动支撑组件5、离合激振组件6、预紧组件7、输出轴8、连接组件9和紧固螺栓10组成。
[0010]所述上箱体I为铸造箱体结构；所述上箱体I两侧端部沿圆周方向均匀设置有η个螺纹孔1-1结构，其用于通过紧固螺栓10实现轴端组件4中端盖4-3和套杯4-4与上箱体I的固定连接，其中η为大于等于I的整数；所述上箱体I肋板中部设置有半圆形支撑座
1-2结构，其用于实现滑动支撑组件5中轴瓦5-1-1或5-2-1的紧固连接；所述上箱体I与下箱体2连接凸缘处沿上箱体I周向设置有m个通孔1-3结构，其用于通过连接组件9实现上箱体I与下箱体2的紧固连接，其中m为大于I的整数。所述下箱体2为铸造箱体结构；所述下箱体2两侧端部沿圆周方向均匀设置有η个螺纹孔2-2结构，其用于通过紧固螺栓10实现轴端组件4中端盖4-3和套杯4-4与下箱体2的固定连接；所述下箱体2肋板中部设置有半圆形支撑座2-1结构，其用于实现滑动支撑组件5中轴瓦5-1-1或5-2-1的紧固连接；所述下箱体2与上箱体I连接凸缘处沿下箱体2周向设置有m个通孔2-4