专利名称：无级调速装置及使用此调速装置的风扇离合器、水泵的制作方法
技术领域：
无级调速装置及使用此调速装置的风扇离合器、水泵技术领域[0001]本实用新型涉及一种调速装置，特别涉及机械设备传动变速调节装置。
背景技术：
[0002]在现代工业、生活领域中，很多机械设备的传动都需要调速控制，如汽车风扇离合器、水泵等，现有的调速装置都是分档位调节的，不同档位的速度差较大，如申请人之前的公开号为101672210的中国专利申请记载的。这些调速方式，设备仅可在有限档位速度上运转，不能实现在一个区间范围上任意速度运转，而且在不同档位切换过程中会对机器设备形成一定的冲击，长期积累易使设备损坏。实用新型内容[0003]本实用新型要解决的技术问题是提供一种全柔性的无级调速装置以及使用此调速装置的风扇离合器、水泵。[0004]本实用新型无级调速装置，包括主轴，位于主轴上的主动盘，从动盘和驱动装置， 所述从动盘可跟随主动盘转动，所述从动盘达到的转速最大值为Nmax，所述驱动装置调整主动盘和从动盘在主轴轴线方向的相对距离使得从动盘的转速在O-Nmax之间任意点上进行变化。[0005]本实用新型无级调速装置，其中所述主动盘连接在主轴上并可在驱动装置的驱动下沿主轴轴向移动，所述从动盘绕主轴旋转并相对于主轴轴向固定。[0006]本实用新型无级调速装置，其中所述所述主动盘绕主轴旋转并相对于主轴轴向固定，所述从动盘连接在主轴上并可在驱动装置的驱动下沿主轴轴向移动。[0007]本实用新型无级调速装置，其中所述主动盘和从动盘之间设有联动装置，所述联动装置包括设置在主动盘上的永磁铁和嵌设在从动盘中的导磁导电部件，永磁铁与导磁导电部件至少部分相对应，所述永磁铁与导磁导电部件的对应部分随主动盘与从动盘在主轴轴线方向相对距离的变化而变化。[0008]本实用新型无级调速装置，其中所述永磁铁位于主动盘的外圆周上，所述从动盘沿轴向设有向主动盘方向的第一延伸部，所述第一延伸部径向位于主动盘外圆周的外部， 所述导磁导电部件嵌设在第一延伸部中。[0009]本实用新型无级调速装置，其中所述导磁导电部件嵌设在主动盘的外圆周中，所述从动盘沿轴向设有向主动盘方向的第一延伸部，所述永磁铁位于第一延伸部的内侧，所述第一延伸部径向位于主动盘外圆周的外部。[0010]本实用新型无级调速装置，其中所述主动盘和从动盘之间设有联动装置，所述联动装置包括设置在从动盘上的永磁铁和嵌设在主动盘中的导磁导电部件，永磁铁与导磁导电部件至少部分相对应，所述永磁铁与导磁导电部件的对应部分随主动盘和从动盘在主轴轴线方向相对距离的变化而变化。[0011]本实用新型无级调速装置，其中所述永磁铁位于从动盘的外圆周上，所述主动盘沿轴向设有向从动盘方向的第一延伸部，所述第一延伸部径向位于从动盘外圆周的外部， 所述导磁导电部件嵌设在第一延伸部中。[0012]本实用新型无级调速装置，其中所述从动盘沿轴向设有向主动盘方向的第二延伸部，所述永磁铁位于第二延伸部的内侧，所述导磁导电部件嵌设在主动盘的外圆周中，所述第二延伸部径向位于主动盘外圆周的外部。[0013]本实用新型无级调速装置，其中所述主动盘和从动盘的相对端面上分别设有第一摩擦部和第二摩擦部，当所述永磁铁与导磁导电部件完全对应时，所述第一摩擦部、第二摩擦部接合。[0014]本实用新型无级调速装置，其中所述驱动装置采用电机驱动、液压驱动、气压驱动、电磁驱动、手动驱动中任意一种进行动作驱动。[0015]本实用新型无级调速装置，其中采用电机驱动的驱动装置包括电机、与电机相连的蜗杆、与蜗杆配合且轴线与主轴轴线重合的蜗轮以及套筒，所述蜗轮轴向固定且沿轴向设有向主动盘或从动盘方向的第三延伸部，所述第三延伸部上设有外螺纹，所述套筒的一端设有与第三延伸部外螺纹相配合的内螺纹，套筒的另一端连接在主动盘或从动盘上。[0016]本实用新型无级调速装置，其中采用电机驱动的驱动装置包括电机和螺杆，所述电机随主轴旋转且轴向固定，所述电机连接螺杆，所述主动盘上设有与螺杆配合的螺纹孔。[0017]本实用新型无级调速装置，其中采用气压驱动的驱动装置包括气缸和活塞杆，所述气缸支撑在主轴上并轴向固定，所述活塞杆端部连接在主动盘或从动盘上。[0018]一种风扇离合器，配备上述无级调速装置。[0019]配备此无级调速装置的风扇离合器，其中还包括测量模块和控制模块，所述测量模块连接控制模块，控制模块连接驱动装置，所述测量模块包括温度传感器、转速测量器。[0020]一种水泵，配备上述无级调速装置。[0021]本实用新型无级调速装置与现有技术不同之处在于本实用新型无级调速装置通过驱动装置调整主动盘和从动盘在主轴轴线方向的相对距离使得从动盘的转速可在 O-Nmax之间任意点上进行变化，克服了原来仅可在有限档位速度上运转，且不同档位之间无过渡切换给设备造成冲击的缺陷，使传递动力的增大或减少有一个柔性的过渡过程。
[0022]图I为本实用新型无级调速装置第一种实施方式的剖视图；[0023]图2为永磁铁沿主动盘或从动盘周向的交替排列示意图；[0024]图3为本实用新型无级调速装置第一种实施方式的立体分解图；[0025]图4为本实用新型无级调速装置第二种实施方式的剖视图；[0026]图5为本实用新型无级调速装置第三种实施方式的剖视图；[0027]图6为本实用新型无级调速装置第四种实施方式的剖视图。[0028]
以下结合附图对本实用新型的无级调速装置剂使用此无级调速装置的风扇离合器、水泵作进一步说明。
具体实施方式
[0029]本实用新型无级调速装置的第一种实施方式，如图I所示，包括主轴101，主轴101在原动机的带动下旋转，主动盘102通过键与主轴101连接随主轴101 —同转动同时在驱动装置的驱动下沿主轴101作轴向移动，从动盘103通过轴承支撑在主轴101上并且轴向固定。[0030]主动盘102的外圆周上设置有永磁铁104，如图2、3所示，永磁铁104沿主动盘102 的外圆周周向N极、S极交替排列，从动盘103沿轴向设置向主动盘102方向的第一延伸部 106并且第一延伸部106在径向上位于主动盘102外圆周的外部，第一延伸部106中嵌设导磁导电部件105，导磁导电部件105在第一延伸部106中周向形成圆环，本实施例中导磁导电部件采用铁件，当永磁铁104与导磁导电部件105无对应部分时，主动盘102的动力不会传递到从动盘103上，从动盘103的转速为零，当永磁铁104和导磁导电部件105至少部分对应时产生电磁力便形成主动盘102与从动盘103之间的联动装置，将主动盘102的动力传递给从动盘103。永磁铁104与导磁导电部件105随着驱动装置驱动主动盘102沿轴向移动，二者的对应部分逐渐增大，电磁力也逐渐增大，传递的动力也就跟着增大。从动盘 103采用导电导热良好的材料制成，如铝等，主动盘102采用导磁材料制成，如钢铁等。[0031]本实用新型无级调速装置还在主动盘102和从动盘103相对端面上分别设有第一摩擦部108和第二摩擦部109，当主动盘102移动到使永磁铁104与导磁导电部件105完全对应的位置时，第一摩擦部108便与第二摩擦部109通过相对置面以静摩擦力或者机械凹凸配合的方式接合，使从动盘103与主动盘102同速运转,从动盘103达到最高转速Nmax。[0032]本实施方式中，驱动主动盘102沿轴向移动的驱动装置采用电机驱动，结合图I、 图3可以看出，驱动装置包括与电机相连的蜗杆10、与蜗杆10配合且轴线与主轴101轴线重合的蜗轮11以及套筒12。蜗轮11可绕主轴101旋转但轴向无法移动，沿轴向设有向主动盘102方向的第三延伸部7，在第三延伸部7上设有外螺纹，套筒12的一端设有内螺纹与第三延伸部7的外螺纹相配合，套筒12的另一端通过轴承支撑在主动盘102上，轴向上与主动盘102保持固定。[0033]本实用新型无级调速装置的工作过程是这样的[0034]主轴101在原动机的带动下同主动盘102 —起旋转，从动盘103绕主轴101自由滑转，当从动盘103需要转动时，启动驱动装置的电机正转带动蜗杆10旋转，蜗杆10带动与其配合的涡轮11绕主轴101旋转，涡轮11上的第三延伸部7也随之旋转，由于涡轮11 轴向固定，与第三延伸部7螺纹配合的套筒12便一边旋转一边轴向向靠近从动盘103方向移动，推动与其连接在一起的主动盘102向从动盘103移动，使从动盘103上的导磁导电部件105与主动盘102上的永磁铁104对应部分从无到有并逐渐增大，产生的电磁作用力增大，主动盘102的动力传递到从动盘103上的也就逐渐增大，直至导磁导电部件105与永磁铁104完全对应，第一摩擦部108与第二摩擦部109接合，从动盘103与主动盘10同速运转，从动盘达到最大转速，整个过程逐步连续的提升传递的动力，柔性的提升从动盘103的转速，并可在任意位置停止移动，使从动盘103可在O-Nmax之间任意转速旋转。[0035]当从动盘103需要降低转速时,启动电机反转,带动蜗杆10向相反方向旋转,蜗杆 10带动与其配合的涡轮11绕主轴101向相反方向旋转，使得与第三延伸部7螺纹配合的套筒12 —边旋转一边轴向向远离从动盘103方向移动，带动与其连接在一起的主动盘102 远离从动盘103，导磁导电部件105与永磁铁104对应部分逐渐减小，产生的电磁作用力减小，主动盘102的动力传递到从动盘103上的也就逐渐减小,从而柔性的降低从动盘103的[0036]使用此无级调速装置的风扇离合器,风扇的扇叶固定在从动盘103上。[0037]使用此无级调速装置的风扇离合器，为节约能源，仅在需要启动或改变风扇转速的时候动作，为了能准确掌握设备需要多大转速的风扇降温，还可增加测量模块和控制模块。测量模块包括温度传感器、转速测量器，温度传感器将测得的使用此风扇的设备温度数据传递给控制模块比如ECU电子控制单元，由控制模块作出分析是否需要启动风扇，以及需要多大的运转速度，将指令传递给驱动装置，控制电机正转推动主动盘102向从动盘 103移动，使永磁铁104与导磁导电部件105的对应部分从无到有并逐渐增加，使两者之间产生电磁作用力形成联动，从而增大从动盘103的转速，进而也就增大了连接在从动盘103 上的风扇转速。转速测量器将测得的风扇转速数据传递给控制模块，当达到相应温度所需转速时，控制模块向驱动装置发出指令，停止推动主动盘102移动，风扇便以该速度旋转。 当使用此风扇的设备温度环境发生变化如降低时，控制模块作出相应的指令传递给驱动装置，控制电机反转向后拉动主动盘102使其远离从动盘103，减小永磁铁104与导磁导电部件105的对应部分面积，电磁作用力减小，从动盘103的转速便下降，风扇的转速也便降低了。[0038]在实际应用中，作为本实施方式的一些简单变型，也可以设置主动盘轴向固定，从动盘在驱动装置的驱动下做轴向移动，还可以主动盘与从动盘在驱动装置的驱动下做相向运动。[0039]还可以改变永磁铁与导磁导电部件的位置，将永磁铁安装到第一延伸部的内侧， 导磁导电部件嵌设到主动盘的外圆周中。[0040]还可以改变主动盘与从动盘在径向上的内外关系，在主动盘上沿轴向设置朝向从动盘方向的第二延伸部，将永磁铁设置在第二延伸部的内侧，导磁导电部件嵌设到从动盘的外圆周中，使第二延伸部在径向上位于从动盘外圆周的外部，随着驱动装置驱动主动盘沿轴向移动，二者的对应部分也逐渐增大，产生电磁作用力。[0041]驱动装置中的蜗杆也可通过手轮人工驱动使其旋转，并不局限于电机。[0042]本实用新型无级调速装置的第二种实施方式，如图4所示，与第一种实施方式不同的地方在于，主动盘202通过轴承支撑在主轴201上，在原动机的带动下绕主轴201旋转并相对于主轴201轴向固定，从动盘203通过键连接在主轴201上并可在驱动装置的驱动下沿主轴201轴向移动。[0043]本实用新型无级调速装置第二种实施方式的工作过程是这样的[0044]主动盘202在原动机的带动下绕主轴201旋转，从动盘203与主轴201保持静止， 当从动盘203需要转动时，启动电机正转带动蜗杆10旋转，蜗杆10、涡轮11及套筒12配合推动从动盘203向主动盘202移动，使导磁导电部件205与永磁铁204对应，产生电磁力， 主动盘202带动从动盘203旋转，从动盘203带动主轴201共同旋转对外输出动力。随着从动盘203不断向主动盘202方向移动，永磁铁204与导磁导电部件205的对应部分逐渐增大，产生的电磁力增大，主动盘202传递到从动盘203上的动力也就逐渐增大,逐步提升主轴201的转速，直至永磁铁204与导磁导电部件205完全对应，第一、第二摩擦部208、209 结合到一起，从动盘203便与主动盘202实现同速,达到最高转速Nmax。[0045]同样当从动盘203需要降低转速时，启动电机反转，使从动盘203远离主动盘202，7减少导磁导电部件205与永磁铁204对应部分。[0046]使用此无级调速装置的水泵,水泵13连接在主轴201上。[0047]同样的，该水泵也可增加测量模块和控制模块，以准确调节主轴I的输出转速，避免造成不必要的能源浪费。[0048]本实用新型无级调速装置的第三种实施方式，如图5所示，与第二种实施方式不同的地方在于，驱动装置用气压驱动，包括气缸15和活塞杆16，气缸15通过轴承支撑在主轴301上并轴向固定，活塞杆16端部通过轴承支撑在从动盘303上，轴向上与从动盘303 保持固定。[0049]本实用新型无级调速装置的工作过程是这样的[0050]主动盘302在原动机的带动下绕主轴301旋转，从动盘303与主轴301保持静止， 当需要从动盘303转动时，开启压缩空气驱动活塞杆16向主动盘302方向移动，活塞杆16 推动连接在其端部上的从动盘303向主动盘202移动，使导磁导电部件305与永磁铁304 对应，产生电磁力，带动从动盘303旋转，从动盘303再带动主轴301旋转对外输出动力，随着永磁铁304与导磁导电部件305的对应部分逐渐增大，从动盘303的转速逐渐提升，直至第一摩擦部308与第二摩擦部309结合，从动盘303达到最大转速Nmax也即与主动盘302 同速，进而主轴301也便达到最大转速。[0051]当从动盘303需要降低转速时，排除压缩空气，并通过复位装置使活塞杆16往回运动，带动从动盘303远离主动盘302，减少导磁导电部件305与永磁铁304对应部分。[0052]本实用新型无级调速装置的第四种实施方式，如图6所示，与第一种实施方式不同的地方在于，驱动装置采用电机驱动，电机随主轴401旋转且轴向固定，通过碳刷与滑环配合为电机供电，电机连接螺杆14，主动盘402上设有与螺杆14配合的螺纹孔。[0053]本实用新型无级调速装置的工作过程是这样的[0054]主轴401在原动机的带动下同主动盘402 —起旋转，从动盘403绕主轴401自由滑转，当从动盘403需要转动时，启动电机正转带动螺杆14旋转，由于螺杆14轴向固定，与其螺纹配合的主动盘402便一边旋转一边轴向向靠近从动盘403方向移动，使导磁导电部件405与永磁铁404对应，产生电磁力，带动从动盘403旋转，随着永磁铁404与导磁导电部件405的对应部分逐渐增大，电磁作用力逐渐增大,主动盘402传递给从动盘403的力也越大，从动盘403的转速便逐渐升高直至第一摩擦部408与第二摩擦部409结合达到与主动盘402同速的最高转速Nmax。[0055]当从动盘403需要降低转速时，启动电机带动螺杆14反转，使主动盘402旋转移动远离从动盘403，减少导磁导电部件405与永磁铁404对应部分。[0056]本实用新型无级调速装置中驱动装置除可采用上述驱动方式外，还可以采用液压驱动、电磁驱动、手动驱动等。[0057]以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。
权利要求1.无级调速装置，包括主轴(101、201、301、401)，位于主轴(101、201、301、401)上的主动盘(102、202、302、402)，从动盘(103、203、303、403)和驱动装置，所述从动盘(103、203、303、403)可跟随主动盘(102、202、302、402)转动，所述从动盘(103、203、303、403)达到的转速最大值为Nmax，所述驱动装置调整主动盘(102、202、302、402)和从动盘(103、203、303、403)在主轴(101、201、301、401)轴线方向的相对距离使得从动盘(103、203、303、403)的转速在O-Nmax之间任意点上进行变化。
2.根据权利要求I所述的无级调速装置，其特征在于所述主动盘(102、402)连接在主轴(101、401)上并可在驱动装置的驱动下沿主轴(101、401)轴向移动，所述从动盘(103、403)绕主轴(101)旋转并相对于主轴(101)轴向固定。
3.根据权利要求I所述的无级调速装置，其特征在于所述主动盘(202、302)绕主轴(201、301)旋转并相对于主轴(201、301)轴向固定，所述从动盘(203、303)连接在主轴(201,301)上并可在驱动装置的驱动下沿主轴(201、301)轴向移动。
4.根据权利要求2所述的无级调速装置，其特征在于所述主动盘(102、402)和从动盘(103、403)之间设有联动装置，所述联动装置包括设置在主动盘(102、402)上的永磁铁(104、404)和嵌设在从动盘(102、202)中的导磁导电部件(105、405)，永磁铁(104、404)与导磁导电部件(105、405)至少部分相对应,所述永磁铁(104、404)与导磁导电部件(105、405)的对应部分随主动盘(102、402)与从动盘(103、403)在主轴(101、401)轴线方向相对距离的变化而变化。
5.根据权利要求4所述的无级调速装置，其特征在于所述永磁铁(104、404)位于主动盘(102、402)的外圆周上，所述从动盘(103、403)沿轴向设有向主动盘(102、402)方向的第一延伸部(106、406),所述第一延伸部(106、406)径向位于主动盘(102、402)外圆周的外部，所述导磁导电部件(105、405)嵌设在第一延伸部(106、406)中。
6.根据权利要求4所述的无级调速装置，其特征在于所述导磁导电部件(105、405)嵌设在主动盘(102、402)的外圆周中，所述从动盘(103、403)沿轴向设有向主动盘(102、402)方向的第一延伸部(106,406),所述永磁铁(104,404)位于第一延伸部(106,406)的内侧，所述第一延伸部(106、406)径向位于主动盘(102、402)外圆周的外部。
7.根据权利要求3所述的无级调速装置，其特征在于所述主动盘(202、302)和从动盘(203、303)之间设有联动装置，所述联动装置包括设置在从动盘(203、303)上的永磁铁(204,304)和嵌设在主动盘(202、302)中的导磁导电部件(205、305)，永磁铁(204、304)与导磁导电部件(205、305)至少部分相对应,所述永磁铁(204、304)与导磁导电部件(205、305)的对应部分随主动盘(202、302)和从动盘(203、303)在主轴(201、301)轴线方向相对距离的变化而变化。
8.根据权利要求7所述的无级调速装置，其特征在于所述永磁铁(204、304)位于从动盘(203、303)的外圆周上，所述主动盘(202、302)沿轴向设有向从动盘(203、303)方向的第一延伸部(206、306)，所述第一延伸部(206、306)径向位于从动盘(203、303)外圆周的外部，所述导磁导电部件(205、305)嵌设在第一延伸部(206、306)中。
9.根据权利要求7所述的无级调速装置，其特征在于所述从动盘(203、303)沿轴向设有向主动盘(202、302)方向的第二延伸部，所述永磁铁(204、304)位于第二延伸部的内侧，所述导磁导电部件(205、305)嵌设在主动盘(202、302)的外圆周中，所述第二延伸部径向位于主动盘(202、302)外圆周的外部。
10.根据权利要求5或8所述的无级调速装置，其特征在于所述主动盘(102、202、302、402)和从动盘(103、203、303、403)的相对端面上分别设有第一摩擦部(108、208、308、408)和第二摩擦部(109、209、309、409)，当所述永磁铁(104、204、304、404)与导磁导电部件(105、205、305、405)完全对应时，所述第一摩擦部(108、208、308、408)、第二摩擦部(109、209、309、409)接合。
11.根据权利要求1-9任一所述的无级调速装置，其特征在于所述驱动装置采用电机驱动、液压驱动、气压驱动、电磁驱动、手动驱动中任意一种进行动作驱动。
12.根据权利要求11所述的无级调速装置，其特征在于采用电机驱动的驱动装置包括电机、与电机相连的蜗杆(10)、与蜗杆(10)配合且轴线与主轴(101、201、301、401)轴线重合的蜗轮(11)以及套筒(12)，所述蜗轮(11)轴向固定且沿轴向设有向主动盘(102、402)或从动盘(203、303)方向的第三延伸部(7)，所述第三延伸部(7)上设有外螺纹，所述套筒(12)的一端设有与第三延伸部(7)外螺纹相配合的内螺纹，套筒(12)的另一端连接在主动盘(102、402)或从动盘(203、303)上。
13.根据权利要求11所述的无级调速装置，其特征在于采用电机驱动的驱动装置包括电机和螺杆(14)，所述电机随主轴(101、401)旋转且轴向固定，所述电机连接螺杆(14)，所述主动盘(102、402)上设有与螺杆(14)配合的螺纹孔。
14.根据权利要求11所述的无级调速装置，其特征在于采用气压驱动的驱动装置包括气缸(15)和活塞杆(16)，所述气缸(15)支撑在主轴(101、201、301、401)上并轴向固定，所述活塞杆(16)端部连接在主动盘(102、402)或从动盘(203、303)上。
15.一种风扇离合器，配备有权利要求1-14任一所述的无级调速装置。
16.根据权利要求15所述的风扇离合器，其特征在于还包括测量模块和控制模块，所述测量模块连接控制模块，控制模块连接驱动装置，所述测量模块包括温度传感器、转速测量器。
17.一种水泵，配备有权利要求1-14任一所述的无级调速装置。
专利摘要本实用新型涉及一种无极调速装置。其目的是为了提供一种全柔性的无级调速装置及使用此调速装置的风扇离合器、水泵。本实用新型无极调速装置包括主轴，位于主轴上的主动盘，从动盘和驱动装置，所述从动盘可跟随主动盘转动，所述从动盘达到的转速最大值为Nmax，所述驱动装置调整主动盘和从动盘在主轴轴线方向的相对距离使得从动盘的转速在0-Nmax之间任意点上进行变化。
文档编号F16H49/00GK202812046SQ20122034883
公开日2013年3月20日 申请日期2012年7月18日 优先权日2012年7月18日
发明者王兆宇, 邢子义, 唐祝友 申请人:龙口市汽车风扇离合器厂