專利名稱：一種單片三盤(pán)面式磁流變離合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種傳動(dòng)機(jī)械器件，尤其是涉及一種采用磁流變液產(chǎn)生傳動(dòng)力矩 的離合器裝置。
背景技術(shù)：
離合器是連接主、從動(dòng)件以傳遞動(dòng)力或運(yùn)動(dòng)的器件，它能夠保證汽車平穩(wěn)起步；在 行駛過(guò)程中實(shí)現(xiàn)平順的換擋；當(dāng)汽車緊急制動(dòng)時(shí)防止傳動(dòng)系過(guò)載。傳統(tǒng)的離合器一般有摩 擦式離合器，液力變矩器(液力偶合器)、電磁離合器等幾種形式，其中摩擦式離合器又分 為濕式和干式兩種。傳統(tǒng)的離合器汽車運(yùn)行中存在打滑、分離不良、起步發(fā)抖、異響和踏板 沉重等故障，這些故障50%以上是離合器磨損所致，而且以離合器摩擦片的磨損為主，嚴(yán)重 影響離合器的使用壽命和汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此如何改善離合器磨損的問(wèn)題就顯得 尤為關(guān)鍵。在我們?cè)O(shè)計(jì)的離合器中，因?yàn)樵谥鲃?dòng)盤(pán)和從動(dòng)盤(pán)之間加入了介質(zhì)磁流變液，避免 了原有的直接接觸式摩擦，有效的減少了磨損，所以可以顯著提高離合器的使用壽命，是離 合器研發(fā)的一個(gè)方向。磁流變液(Magneto-rheological Fluid，簡(jiǎn)稱MRF)是一種性能優(yōu)異的智能材料， 又稱為“可控流體”，具有強(qiáng)度高、粘度低、能量需求小、溫度穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，在外加磁場(chǎng)作 用下可以在毫秒級(jí)的瞬間由牛頓流體變成剪切屈服應(yīng)力較高的Bingham塑性體或粘彈性 體，且這種轉(zhuǎn)變連續(xù)、可逆。根據(jù)磁流變效應(yīng)設(shè)計(jì)的磁流變離合器是一種適用于機(jī)械器件傳動(dòng)的新一代離合 裝置，具有結(jié)構(gòu)緊湊、功耗低、剪切屈服應(yīng)力大、動(dòng)態(tài)范圍廣、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，其傳動(dòng)能 力可通過(guò)調(diào)節(jié)外加的磁場(chǎng)大小來(lái)控制，使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)達(dá)到較好的傳動(dòng)效果。根據(jù)磁流變液的 流變效應(yīng)和其變速傳動(dòng)的分析，我們不難得出磁流變液變速傳動(dòng)有以下幾個(gè)特點(diǎn)(1)可 控性強(qiáng)可以通過(guò)對(duì)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度的控制和調(diào)節(jié)，產(chǎn)生磁流變效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳遞的轉(zhuǎn)矩的快 速的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)；(2)靈敏度高由磁流變效應(yīng)的特點(diǎn)可知，磁流變液對(duì)磁場(chǎng)變化的響應(yīng)時(shí)間 是毫秒級(jí)別，因此對(duì)于變速傳動(dòng)也具有相當(dāng)高的靈敏度；(3)有效減少機(jī)械部件間的磨損 應(yīng)用了磁流變液之后，由于避免了機(jī)械間的直接金屬摩擦，所以大大延長(zhǎng)了主要工作部件 的使用壽命；(4)低噪聲同樣是由于避免了直接的金屬摩擦，所以磁流變液傳動(dòng)的部件均 可以滿足低噪聲運(yùn)行；(5)穩(wěn)定性高通過(guò)對(duì)外加磁場(chǎng)進(jìn)行合理的布置和調(diào)節(jié)，能夠使部件 之間平穩(wěn)運(yùn)作。很多科研部門(mén)和研究機(jī)構(gòu)對(duì)磁流變離合器進(jìn)行了探索和研究，國(guó)外的磁流變離 合器專利有美國(guó)專利 US005, 845，753A、US005, 823，309A、US005, 845，752A,歐洲專利 EP0776813A1和EP0879973 ；國(guó)內(nèi)專利:CN00104451. 6公開(kāi)的“徑向自加壓磁流變液離合 器”、CN03135802. 0公開(kāi)的“磁流變無(wú)極變速器”、CN200410084576. 7公開(kāi)的“回轉(zhuǎn)式磁流變 制動(dòng)器”、CN01137376. 6公開(kāi)的“離心式磁流變液離合器”等，它們克服了傳統(tǒng)離合器的缺 點(diǎn)，所采用的結(jié)構(gòu)基本形式為圓盤(pán)式，圓筒式，圓錐式這三種模式，而為了達(dá)到較高的傳動(dòng) 力矩，一般采用增加葉片數(shù)目、減小工作間隙、給磁流變液施加壓力這幾種方法，這些設(shè)計(jì)的離合器存在體積較大，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜、加工_安裝-拆卸不便的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明涉及一種統(tǒng)一了圓盤(pán)式和圓筒式兩 種工作模式于一體的單片三盤(pán)面式磁流變離合器，與現(xiàn)有磁流變離合器相比，其體積更小、 傳動(dòng)力矩更大、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單、功率消耗更小。技術(shù)方案本發(fā)明的一種單片三盤(pán)面式磁流變離合器，包括主動(dòng)軸、從動(dòng)軸、主動(dòng) 盤(pán)、勵(lì)磁線圈、磁流變左圓盤(pán)通道、磁流變右圓盤(pán)通道、磁流變圓環(huán)通道、左殼體、左從動(dòng)件、 右殼體、右從動(dòng)件、主動(dòng)盤(pán)隔磁銅環(huán)、從動(dòng)件隔磁銅環(huán)、角接觸球軸承、推力球軸承及密封裝 置；主動(dòng)軸、主動(dòng)盤(pán)、主動(dòng)盤(pán)隔磁銅環(huán)組合成主動(dòng)體，主動(dòng)軸與主動(dòng)盤(pán)通過(guò)鍵連接，主動(dòng)盤(pán)隔 磁銅環(huán)布置在左、右主動(dòng)盤(pán)片內(nèi)部，左、右主動(dòng)盤(pán)片通過(guò)銷釘連接；左殼體、左從動(dòng)件和從動(dòng) 件隔磁銅環(huán)圍成左從動(dòng)體，右殼體、右從動(dòng)件、從動(dòng)軸和從動(dòng)件隔磁銅環(huán)圍成右從動(dòng)體，兩 者所圍成的兩個(gè)腔體中為兩個(gè)勵(lì)磁線圈，左、右從動(dòng)體通過(guò)從動(dòng)連接件連接組合成從動(dòng)體; 主動(dòng)體與從動(dòng)體之間通過(guò)布置在主動(dòng)軸上的角接觸球軸承和推力球軸承連接；主動(dòng)體和從 動(dòng)體之間的工作通道由磁流變左圓盤(pán)通道、磁流變右圓盤(pán)通道和磁流變圓環(huán)通道三個(gè)通道 組合而成，這三個(gè)通道間隙的大小可根據(jù)實(shí)際工程需要進(jìn)行調(diào)整；在這三個(gè)工作通道中充 有磁流變液；在主動(dòng)體、從動(dòng)體中合理布置隔磁銅環(huán)，可形成如圖3的磁場(chǎng)回路，這使離合 器中的三個(gè)工作通道中均有磁場(chǎng)通過(guò)，均為有效通道，從而提高單個(gè)主動(dòng)盤(pán)的使用效率，最 大限度地發(fā)揮了單個(gè)盤(pán)面的有效工作能力；從動(dòng)體內(nèi)部的兩個(gè)勵(lì)磁線圈分別接有導(dǎo)線與外 部電源連接，并且兩個(gè)勵(lì)磁線圈的繞制方向和通入電流方向均相同；在從動(dòng)連接件上設(shè)置 帶密封螺釘?shù)淖⒁嚎祝奖愦帕髯児ぷ魍ǖ乐写帕髯円旱母鼡Q；在右殼體上有向外突起的 碳刷和導(dǎo)線孔，勵(lì)磁線圈的導(dǎo)線通過(guò)導(dǎo)線孔連接在碳刷滑環(huán)上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明結(jié)合現(xiàn)有圓盤(pán)式磁流變離合器和圓筒式磁流變離合器二者的優(yōu)點(diǎn)，能有 效利用離合器的工作盤(pán)面，更有效地發(fā)揮磁流變液的特性，其體積較圓盤(pán)式磁流變離合器 和圓筒式磁流變離合器更小、、傳動(dòng)力矩更大、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單、功率消耗更小。2、本發(fā)明同現(xiàn)有發(fā)明專利相比，充分利用了工作盤(pán)面，在工作盤(pán)面上簡(jiǎn)單設(shè)置幾 個(gè)隔磁銅環(huán)，將一個(gè)工作盤(pán)分出磁流變左圓盤(pán)通道、磁流變右圓盤(pán)通道、磁流變圓環(huán)通道， 實(shí)現(xiàn)了主動(dòng)盤(pán)與從動(dòng)體之間的全部工作通道均有均勻磁場(chǎng)通過(guò)，三個(gè)工作通道中的磁流變 液均能發(fā)揮最大效能，提高了單個(gè)主動(dòng)盤(pán)的利用效率，在體積相同的情況下，本發(fā)明具有更 大的傳動(dòng)力，最大限度地發(fā)揮了單個(gè)盤(pán)面的有效工作能力。3、本發(fā)明比常規(guī)機(jī)械式離合器和傳統(tǒng)磁流變離合器的傳動(dòng)性能更優(yōu)良、各主要構(gòu) 件的尺寸、間隙可根據(jù)實(shí)際工程需要自由調(diào)整。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明離合器的主動(dòng)軸和主動(dòng)盤(pán)示意圖；圖3為本發(fā)明離合器磁路示意圖。圖中
1-主動(dòng)軸12-推力球軸承
2-從動(dòng)軸13-碳刷
3-角接觸球軸承14-左殼體
4-勵(lì)磁線圈15-左從動(dòng)件
5-從動(dòng)件隔磁銅環(huán)16-右從動(dòng)件
6-從動(dòng)連接件17-右殼體
7-磁流變圓環(huán)通道18-導(dǎo)線孔
8-磁流變右圓盤(pán)通道19-注液孔
9-磁流變左圓盤(pán)通道20-磁流變液
10-主動(dòng)盤(pán)隔磁銅環(huán)21-0型密封圈
11-主動(dòng)盤(pán)
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示一種單片三盤(pán)面式磁流變離合器，它包括主動(dòng)軸(1)、從動(dòng)軸(2)、主 動(dòng)盤(pán)(11)、勵(lì)磁線圈(4)、磁流變左圓盤(pán)通道(9)、磁流變右圓盤(pán)通道(8)、磁流變圓環(huán)通道 (7)、左殼體(14)、左從動(dòng)件(15)、右殼體(17)、右從動(dòng)件(16)、主動(dòng)盤(pán)隔磁銅環(huán)(10)、從動(dòng) 件隔磁銅環(huán)(5)、角接觸球軸承(3)、推力球軸承(12)、磁流變液(20)及密封裝置，其特征 在于主動(dòng)軸(1)、主動(dòng)盤(pán)(11)、主動(dòng)盤(pán)隔磁銅環(huán)(10)組合成主動(dòng)體，主動(dòng)軸(1)和主動(dòng)盤(pán) (11)的結(jié)構(gòu)形式如圖2所示；主動(dòng)軸(1)與主動(dòng)盤(pán)(11)通過(guò)鍵連接，主動(dòng)盤(pán)隔磁銅環(huán)(10) 布置在左、右主動(dòng)盤(pán)片內(nèi)部，左、右主動(dòng)盤(pán)片通過(guò)銷釘連接；左殼體(14)、左從動(dòng)件(15)和 從動(dòng)件隔磁銅環(huán)(5)圍成左從動(dòng)體，右殼體(17)、右從動(dòng)件(16)、從動(dòng)軸(2)和從動(dòng)件隔磁 銅環(huán)(5)圍成右從動(dòng)體，兩者所圍成的兩個(gè)腔體中為兩個(gè)勵(lì)磁線圈(4)，左、右從動(dòng)體通過(guò) 從動(dòng)連接件(6)連接組合成從動(dòng)體；主動(dòng)體與從動(dòng)體之間通過(guò)布置在主動(dòng)軸上的角接觸球 軸承(3)和推力球軸承(12)連接；主動(dòng)體和從動(dòng)體之間的工作通道由磁流變左圓盤(pán)通道 (9)、磁流變右圓盤(pán)通道(8)和磁流變圓環(huán)通道(7)三個(gè)通道組合而成，這三個(gè)通道間隙的 大小可根據(jù)實(shí)際工程需要進(jìn)行調(diào)整；在這三個(gè)工作通道中充有磁流變液(20)；在主動(dòng)體、 從動(dòng)體中合理布置隔磁銅環(huán)，可形成如圖3的磁場(chǎng)回路，這使離合器中的三個(gè)工作通道中 均有磁場(chǎng)通過(guò)，從而提高單個(gè)主動(dòng)盤(pán)的使用效率；從動(dòng)體內(nèi)部的兩個(gè)勵(lì)磁線圈(4)分別接 有導(dǎo)線與外部電源連接，并且兩個(gè)勵(lì)磁線圈(4)的繞制方向和通入電流方向均相同；在從 動(dòng)連接件(6)上設(shè)置帶密封螺釘?shù)淖⒁嚎?19)，方便磁流變工作通道中磁流變液(20)的 更換；在右殼體上有向外突起的碳刷(13)和導(dǎo)線孔(18)，勵(lì)磁線圈的導(dǎo)線通過(guò)導(dǎo)線孔(18) 連接在碳刷滑環(huán)上。工作原理本發(fā)明的單片三盤(pán)面式磁流變離合器由主動(dòng)體、從動(dòng)體、主動(dòng)體和從動(dòng) 體兩者圍成的工作通道組成。主動(dòng)軸、主動(dòng)盤(pán)、主動(dòng)盤(pán)隔磁銅環(huán)組合成主動(dòng)體；左殼體、左從 動(dòng)件和從動(dòng)件隔磁銅環(huán)圍成左從動(dòng)體，右殼體、右從動(dòng)件、從動(dòng)軸和從動(dòng)件隔磁銅環(huán)圍成右 從動(dòng)體，兩者所圍成的兩個(gè)腔體中為兩個(gè)勵(lì)磁線圈，左、右從動(dòng)體通過(guò)從動(dòng)連接件連接組合 成從動(dòng)體；主動(dòng)體和從動(dòng)體之間的工作通道由磁流變左圓盤(pán)通道、磁流變右圓盤(pán)通道和磁 流變圓環(huán)通道三個(gè)通道組合而成，在三個(gè)工作通道中充有磁流變液。當(dāng)主動(dòng)軸受到主動(dòng)力進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)，若勵(lì)磁線圈中無(wú)電流通過(guò)，則磁流變液的剪切屈服強(qiáng)度等于磁流變液的初始 粘度，其值很小，此時(shí)從動(dòng)部分基本不會(huì)因?yàn)橹鲃?dòng)軸的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動(dòng)，離合器輸出力矩為零; 若勵(lì)磁線圈中有電流通過(guò)，則磁流變液由于工作間隙中產(chǎn)生磁場(chǎng)而出現(xiàn)“硬化，，_磁流變效 應(yīng)，從而表現(xiàn)具有一定剪切屈服應(yīng)力，此時(shí)從動(dòng)部分會(huì)因?yàn)橹鲃?dòng)軸的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動(dòng)，離合器輸 出力矩的大小由勵(lì)磁線圈中通入電流大小決定。離合器中勵(lì)磁線圈在通入電流后所產(chǎn)生的 磁路如圖3所示，這種磁路設(shè)計(jì)方法不同于以往的磁流變離合器的磁路設(shè)計(jì)，通過(guò)主動(dòng)盤(pán) 隔磁銅環(huán)和從動(dòng)件隔磁銅環(huán)分別在各自盤(pán)面上的合理布置，使主動(dòng)盤(pán)周圍的磁流變左圓盤(pán) 通道、磁流變右圓盤(pán)通道和磁流變圓環(huán)通道這三個(gè)通道均有磁場(chǎng)通過(guò)，提高了單個(gè)主動(dòng)盤(pán) 的利用效率，從而最大限度地發(fā)揮了單個(gè)盤(pán)面的有效工作能力，克服了傳統(tǒng)磁流變離合器 的缺點(diǎn)，如圓盤(pán)式磁流變離合器只能利用通過(guò)圓盤(pán)面的磁場(chǎng)，而圓筒式磁流變離合器只能 部分利用通過(guò)盤(pán)環(huán)的磁場(chǎng)。在具體的機(jī)械結(jié)構(gòu)中，綜合考慮機(jī)械需求傳動(dòng)能力以及本身的 特性，合理設(shè)計(jì)磁流變離合器的結(jié)構(gòu)形式(包括磁流變最大剪切屈服強(qiáng)度、線圈匝數(shù)、導(dǎo)磁 體材料、隔磁材料、工作通道有效長(zhǎng)度、工作間隙、離合器主動(dòng)軸的直徑等)，以達(dá)到理想的 傳動(dòng)效果。
權(quán)利要求
一種單片三盤(pán)面式磁流變離合器，包括主動(dòng)軸(1)、從動(dòng)軸(2)、主動(dòng)盤(pán)(11)、勵(lì)磁線圈(4)、磁流變左圓盤(pán)通道(9)、磁流變右圓盤(pán)通道(8)、磁流變圓環(huán)通道(7)、左殼體(14)、左從動(dòng)件(15)、右殼體(17)、右從動(dòng)件(16)、主動(dòng)盤(pán)隔磁銅環(huán)(10)、從動(dòng)件隔磁銅環(huán)(5)、角接觸球軸承(3)、推力球軸承(12)、磁流變液(20)及密封裝置，其特征在于主動(dòng)軸(1)、主動(dòng)盤(pán)(11)、主動(dòng)盤(pán)隔磁銅環(huán)(10)組合成主動(dòng)體；左殼體(14)、左從動(dòng)件(15)和從動(dòng)件隔磁銅環(huán)(5)圍成左從動(dòng)體，右殼體(17)、右從動(dòng)件(16)、從動(dòng)軸(2)和從動(dòng)件隔磁銅環(huán)(5)圍成右從動(dòng)體，兩者所圍成的兩個(gè)腔體中為兩個(gè)勵(lì)磁線圈(4)，左、右從動(dòng)體通過(guò)從動(dòng)連接件(6)連接組合成從動(dòng)體；主動(dòng)體和從動(dòng)體之間的工作通道由磁流變左圓盤(pán)通道(9)、磁流變右圓盤(pán)通道(8)和磁流變圓環(huán)通道(7)三個(gè)有效通道組合而成，在三個(gè)工作通道中充有磁流變液(20)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單片三盤(pán)面式磁流變離合器，其特征在于從動(dòng)體內(nèi)部 的兩個(gè)勵(lì)磁線圈(4)分別接有導(dǎo)線與外部電源連接，勵(lì)磁線圈(4)的繞制方向和通入電流 方向均相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單片三盤(pán)面式磁流變離合器，其特征在于磁流變左圓 盤(pán)通道(9)、磁流變右圓盤(pán)通道(8)和磁流變圓環(huán)通道(7)三個(gè)通道的間隙可調(diào)整。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種單片三盤(pán)面式磁流變離合器，它包括主動(dòng)軸(1)、從動(dòng)軸(2)、主動(dòng)盤(pán)(11)、勵(lì)磁線圈(4)、磁流變左圓盤(pán)通道(9)、磁流變右圓盤(pán)通道(8)、磁流變圓環(huán)通道(7)、左殼體(14)、左從動(dòng)件(15)、右殼體(17)、右從動(dòng)件(16)、主動(dòng)盤(pán)隔磁銅環(huán)(10)、從動(dòng)件隔磁銅環(huán)(5)、角接觸球軸承(3)、推力球軸承(12)、磁流變液(20)及密封裝置；主動(dòng)盤(pán)(11)位于左從動(dòng)件(15)、右從動(dòng)件(16)和從動(dòng)連接件(6)圍成的空腔內(nèi)，該空腔內(nèi)充有磁流變液；主動(dòng)盤(pán)(11)的三個(gè)盤(pán)面均有垂直于盤(pán)面的磁場(chǎng)通過(guò)，可最有效發(fā)揮磁流變效應(yīng)。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)離合器的響應(yīng)慢、易磨損、噪聲大、發(fā)熱多和控制不平穩(wěn)等缺陷；與現(xiàn)有磁流變離合器相比，具有更小的體積、更大的傳動(dòng)力矩、更簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和更小的功率消耗的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)F16D37/02GK101915277SQ201010233048
公開(kāi)日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月21日
發(fā)明者于國(guó)軍, 戴上秋, 杜成斌, 雷冬 申請(qǐng)人:河海大學(xué)