一種無功耗永磁激勵式磁流變離合器的製作方法

2023-09-17 04:56:45

專利名稱：一種無功耗永磁激勵式磁流變離合器的製作方法
技術領域：
本發明主要涉及離合器器件，尤其是涉及一種採用磁流變液產生傳動力矩的器 件。
背景技術：
汽車離合器用來實現或切斷對傳動系的動力傳遞。離合器性能在保證汽車傳動系 的負載能力、汽車的壽命，增強起步和換擋的平穩性以及減輕駕駛員的勞動強度等方面都 有著重要的作用。採用傳統的機械式離合器的汽車在運行中存在打滑、分離不良、起步發 抖、異響和踏板沉重等故障，這種以離合器摩擦片的摩擦進行傳動的方法嚴重影響離合器 的使用壽命和汽車傳動系統的穩定性。智能流體磁流變液(Magneto-rheological Fluid，簡稱MRF)是飽和磁感應強度 很高而矯頑力很小的軟磁微粒分散於不導磁的油中形成的懸濁液。在外加磁場下，其流體 結構和性能會瞬間變化，表觀粘滯係數增加幾個數量級，甚至表現出類固體性能，其產生的 屈服強度隨外加磁場的變化而變化，當外加磁場撤除後，在幾個毫秒內MRF的結構和性能 迅速復原。MRF具有的毫秒級內快速復原和屈服應力與外加磁場成線性關係的特性使得它 非常適合於頻繁動作的可控性離合器的使用。利用磁流變液材料在外加磁場的作用下，其流變性能發生變化的特點，通過控制 外加磁場來控制離合器傳遞的運動和扭矩，既可作為控制執行元件，又作為可控制的傳動 裝置。這種離合器是靠磁流變液介質來傳遞動力的，運動件之間不存在固體接觸，避免了磨 損，具有接合平穩、衝擊小等優點。很多科研部門和研究機構對磁流變離合器進行了探索和研究，國外的磁流變離 合器專利有美國專利 US005, 845，753A、US005, 823，309A、US005, 845，752A,歐洲專利 EP0776813A1和EP0879973 ；國內專利:CN00104451. 6公開的「徑向自加壓磁流變液離合 器」、CN03135802. 0公開的「磁流變無極變速器」、CN200410084576. 7公開的「迴轉式磁流變 制動器」、CN01137376. 6公開的「離心式磁流變液離合器」等，它們雖然克服了傳統離合器 的缺點，但是均採用從離合器外部通入電流，利用勵磁線圈產生磁場進行激勵的方法對離 合器的傳動力矩進行實時控制的策略，這種利用線圈激勵產生磁場的方法設計的離合器需 要較大的空間存放勵磁線圈，這樣的離合器需要一定的功率消耗，並且體積較大，結構設計 複雜、加工-安裝-拆卸不方便；並且利用線圈勵磁產生磁場的方法需要可靠的外部電源供 電，一旦供電迴路出現破壞，離合器將立刻喪失傳動功能；此外，磁流變液在較長時間零磁 場狀況下會出現沉降，這無疑是離合器傳動性能不穩定的一個關鍵因素。

發明內容
技術問題針對現有技術存在的技術問題，本發明涉及一種無需外部供電，通過隔 磁銅環位置變化實現調節控制的無功耗永磁激勵式磁流變離合器，與現有磁流變離合器相 比，其無需功率消耗、體積更小、結構設計更簡單、加工_安裝-拆卸方便。
技術方案本發明的一種無功耗永磁激勵式磁流變離合器，包括主動軸1從動軸1永磁調節軸1主動盤1永磁體1左殼體1右殼體1主動盤隔磁銅環1階梯型永磁調節銅瓦1主動軸扭轉盤1角接觸球軸承1推力球軸承1磁流變液及密封裝置；主動軸1永磁調節軸1主動盤1永磁體1主動盤隔磁銅環1階梯型永磁調節銅瓦1主動軸扭轉盤組合成主動體；從動軸1左殼體1右殼體圍成從動體；離合器的主動軸1永磁調節軸和主動盤的結構形式如圖2所示；環形永磁體1主動軸扭轉盤1主動盤隔磁銅環1階梯型永磁調節銅瓦拼裝在主動盤中；永磁調節軸與主動軸扭轉盤通過鍵連接，階梯型主動盤永磁調節的各階銅環之間也通過鍵連接；主動軸1永磁調節軸之間通過兩個角接觸球軸承連接；通過旋轉永磁調節軸，即調節主動軸與永磁調節軸之間的相對轉角的大小，可以實現階梯型永磁調節銅瓦的張開和閉合，如圖3所示，這樣即可調節離合器磁路在工作通道中的磁場大小，其磁路如圖4所示，從而實現對離合器傳動力大小的調節；左殼體1右殼體1主動盤均採用導磁材料；主動體和從動體之間的工作通道中充有磁流變液；階梯型永磁調節銅瓦的階梯數目可根據實際工程所需傳動力大小需要進行調整。
21本發明同現有磁流變離合器的發明專利相比，由於無勵磁線圈的布置，並且充分地利用了主動盤，關鍵構件均置於主動盤內部，其外殼均為簡單導磁材料製成，結構形式顯得更為簡單1體積更小，本發明相對常規機械式離合器故障率低1價格也更低廉1加工一安裝一拆卸方便。
31本發明較普通磁流變離合器具有更好的抗沉降性能，由於普通磁流變離合器採用勵磁線圈產生磁場，磁流變液在較長無電流通入時會出現的沉降和團聚穩定問題，而本發明由於在主動盤內置了永磁體，從而保證了工作通道保持一定磁場，在結構形式上提高了磁流變液的穩定性。


圖l為本發明的結構示意 圖2為本發明離合器的主動軸1永磁調節軸和主動盤示意 圖3為本發明階梯型永磁調節銅瓦示意 圖4為本發明離合器磁路示意圖。
圖中
卜主動軸9一磁流變液
2一從動軸l0一注液孔
3一永磁調節軸11一左殼體
4一主動盤12一右殼體
5一主動盤隔磁銅環13一。型密封圈
6-永磁體14-角接觸球軸承7-主動軸扭轉盤15-推力球軸承8-階梯型永磁調節銅瓦
具體實施例方式以下結合附圖對本發明做進一步詳細說明。如圖1所示一種無功耗永磁激勵式磁流變離合器，包括主動軸(1)、從動軸(2)、永 磁調節軸(3)、主動盤(4)、永磁體(6)、左殼體(11)、右殼體(12)、主動盤隔磁銅環(5)、階 梯型永磁調節銅瓦(8)、主動軸扭轉盤(7)、角接觸球軸承(14)、推力球軸承(15)、磁流變 液(9)及密封裝置；主動軸(1)、永磁調節軸(3)、主動盤(4)、永磁體(6)、主動盤隔磁銅環 (5)、階梯型永磁調節銅瓦(8)、主動軸扭轉盤(7)組合成主動體；從動軸(2)、左殼體(11)、 右殼體(12)圍成從動體；離合器的主動軸、永磁調節軸和主動盤的結構形式如圖2所示； 環形永磁體(6)、主動軸扭轉盤(7)、主動盤隔磁銅環(5)、階梯型永磁調節銅瓦(8)拼裝在 主動盤(4)中；永磁調節軸(3)與主動軸扭轉盤(7)通過鍵連接，階梯型主動盤永磁調節的 各階銅環之間也通過鍵連接；主動軸(1)、永磁調節軸(3)之間通過兩個角接觸球軸承(14) 連接；通過旋轉永磁調節軸(3)，即調節主動軸(1)與永磁調節軸(3)之間的相對轉角的大 小，可以實現階梯型永磁調節銅瓦(8)的張開和閉合，如圖3所示，這樣即可調節離合器磁 路在工作通道中的磁場大小，其磁路如圖4所示，從而實現對離合器傳動力大小的調節 』左 殼體(11)、右殼體(12)、主動盤(4)均採用導磁材料；主動體和從動體之間的工作通道中充 有磁流變液(9)；階梯型永磁調節銅瓦(8)的階梯數目可根據實際工程所需傳動力大小需 要進行調整。工作原理本發明的無功耗永磁激勵式磁流變離合器由主動體、從動體、主動體和 從動體兩者圍成的工作通道組成。主動軸、永磁調節軸、主動盤、永磁體、主動盤隔磁銅環、 階梯型永磁調節銅瓦、主動軸扭轉盤組合成主動體；環形永磁體、主動軸扭轉盤、主動盤隔 磁銅環、階梯型永磁調節銅瓦拼裝在主動盤中；永磁調節軸與主動軸扭轉盤通過鍵連接，階 梯型主動盤永磁調節的各階銅環之間也通過鍵連接；主動軸、永磁調節軸之間通過兩個角 接觸球軸承連接；從動軸、左殼體、右殼體圍成從動體；左殼體、右殼體、主動盤均採用導磁 材料；主動體和從動體之間的工作通道中充有磁流變液。若旋轉永磁調節軸，即主動軸與永 磁調節軸之間的相對轉角擴大到最大，驅動主動軸扭轉盤從而使階梯型永磁調節銅瓦全部 張開，如圖3所示，以此隔斷永磁體產生的磁場迴路，工作通道中沒有磁場，則磁流變液的 剪切屈服強度等於磁流變液的初始粘度，其值很小，此時從動部分基本不會因為主動軸的 旋轉而轉動，離合器輸出力矩為零；若不旋轉永磁調節軸，主動軸與永磁調節軸之間的相對 轉角為零，永磁體產生的磁場迴路沒有被隔斷，則磁流變液由於工作間隙中產生磁場而出 現「硬化」-磁流變效應，從而表現具有一定剪切屈服應力，此時從動部分會因為主動軸的 旋轉而轉動，離合器輸出力矩的大小由階梯型永磁調節銅瓦張合面積決定，即主動軸與永 磁調節軸之間的相對轉角決定離合器輸出力矩的大小，此外，階梯型永磁調節銅瓦的階梯 數目可根據實際工程所需出力大小需要進行調整。離合器在主動軸與永磁調節軸之間的相 對轉角為零時產生的磁路如圖4所示。在具體的機械結構中，綜合考慮機械需求傳動能力 以及本身的特性，合理設計磁流變離合器的結構形式(包括階梯型永磁調節銅瓦的階梯數目、磁流變最大剪切屈服強度、永磁體尺寸、導磁體材料、隔磁材料、工作通道有效長度、工 作間隙、離合器主動軸的直徑、永磁調節軸的直徑等)，以達到理想的傳動效果。
權利要求
一種無功耗永磁激勵式磁流變離合器，包括主動軸(1)、從動軸(2)、永磁調節軸(3)、主動盤(4)、永磁體(6)、左殼體(11)、右殼體(12)、主動盤隔磁銅環(5)、階梯型主動盤永磁調節銅瓦(8)、主動軸扭轉盤(7)、角接觸球軸承(14)、推力球軸承(15)、磁流變液(9)及密封裝置，其特徵在於主動軸(1)、永磁調節軸(3)、主動盤(4)、永磁體(6)、主動盤隔磁銅環(5)、階梯型永磁調節銅瓦(8)、主動軸扭轉盤(7)組合成主動體；主動軸(1)、永磁調節軸(3)之間通過角接觸球軸承(14)連接；從動軸(2)、左殼體(11)、右殼體(12)圍成從動體；主動體和從動體之間的工作通道中充有磁流變液(9)。
2.根據權利要求1所述的一種無功耗永磁激勵式磁流變離合器，其特徵在於階梯型 永磁調節銅瓦(8)的階梯數目可調整。
全文摘要
本發明公開了一種無功耗永磁激勵式磁流變離合器，它包括主動軸(1)、從動軸(2)、永磁調節軸(3)、主動盤(4)、永磁體(6)、左殼體(11)、右殼體(12)、主動盤隔磁銅環(5)、階梯型永磁調節銅瓦(8)、主動軸扭轉盤(7)、角接觸球軸承(14)、推力球軸承(15)、磁流變液(9)及密封裝置；主動盤(4)位於左殼體(11)和右殼體(12)圍成的空腔內，該空腔內充有磁流變液；主動盤的盤面上有垂直於盤面的磁場通過。本發明克服了磁流變器件需要外部電源進行勵磁線圈激勵產生磁場從而發揮磁流變效應的缺陷；與現有磁流變離合器相比，具有無功率消耗、體積更小、結構設計更簡單、加工、安裝、拆卸方便的特點。
文檔編號F16D37/02GK101907138SQ20101023275
公開日2010年12月8日 申請日期2010年7月21日 優先權日2010年7月21日
發明者於國軍, 孫立國, 杜成斌, 陳玉泉 申請人:河海大學