專利名稱：一種扭矩管理器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車傳動系統(tǒng)部件領(lǐng)域，特別涉及一種基于磁流變液的扭矩管理器。
背景技術(shù)：
早期的四驅(qū)車基本上分為兩種分時四驅(qū)和全時四驅(qū)，前后輪的扭矩分配在設(shè)計時已經(jīng)定義好，沒有辦法在運行過程中進行動態(tài)分配。分時四驅(qū)主要用來進行越野，全時四驅(qū)則越野和公路使用都兼顧。但全時四驅(qū)更費油，成本也更高，所以國外一些生產(chǎn)傳動器公司開始設(shè)計并生產(chǎn)可以在車輛運行中進行動態(tài)扭矩分配的產(chǎn)品，即扭矩管理器。這種產(chǎn)品通過控制策略可以模擬分時四驅(qū)和全時四驅(qū)，以適應(yīng)越野或公路行駛的需求。扭矩管理器是用來傳動扭矩的產(chǎn)品，發(fā)動機等驅(qū)動裝置同扭矩管理器的動力輸入架連接，并帶動動力輸入架進行高速旋轉(zhuǎn)，動力輸入架通過扭矩傳遞結(jié)構(gòu)將動力輸入架上的扭矩傳遞給輸出軸，通過輸出軸進而帶動后方部件進行工作。在各類扭矩管理器產(chǎn)品中，目前應(yīng)用的扭矩傳遞結(jié)構(gòu)主要包括力矩放大機構(gòu)和力矩傳遞摩擦片組，發(fā)動機等驅(qū)動裝置驅(qū)動動力輸入架工作，通過電磁力或電機所產(chǎn)生的控制力矩，然后將此控制力矩通過力矩放大機構(gòu)推動力矩傳遞摩擦片組，通過控制力矩傳遞摩擦片組的結(jié)合程度實現(xiàn)對作用在輸出軸扭矩的控制，力矩傳遞摩擦片組的結(jié)合程度越強，所傳遞給輸出軸的扭矩也就越大。在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下缺點(1)上述現(xiàn)有技術(shù)中的力矩傳遞結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，需要一套力矩放大機構(gòu)才能實現(xiàn)扭矩的傳遞，即通過利用電磁力或電動機直接產(chǎn)生控制力矩，再通過力矩放大機構(gòu)推動力矩傳遞摩擦片組結(jié)合程度控制扭矩的傳遞，因傳遞路徑長，導(dǎo)致機構(gòu)響應(yīng)速度降低，同時結(jié)構(gòu)部件多，效率也較低。(2)隨著摩擦片的磨損及溫度的變化，扭矩控制精度會出現(xiàn)一定程度的不精確。

發(fā)明內(nèi)容
為了實現(xiàn)簡化扭矩管理器的結(jié)構(gòu)，提升扭矩管理器的響應(yīng)速度和扭矩傳遞的精度，降低使用功耗，提高可靠性，本發(fā)明實施例提供了一種基于磁流變液的扭矩管理器。所述技術(shù)方案如下一種扭矩管理器，包括一外殼體；動力輸入架，可旋轉(zhuǎn)的固定于所述外殼體內(nèi)，其一端同驅(qū)動裝置連接，另一端成型一中空的連接腔室；輸出軸，其一端設(shè)置于所述動力輸入架的連接腔室內(nèi)并同所述動力輸入架旋轉(zhuǎn)連接；扭矩傳遞結(jié)構(gòu)，設(shè)置于所述外殼體內(nèi)，用于將施加于所述動力輸入架上的動力傳遞到所述輸出軸上，進而帶動所述輸出軸旋轉(zhuǎn)，所述扭矩傳遞結(jié)構(gòu)包括電磁線圈，其套置于所述動力輸入架的外圓周上，并同所述外殼體固定連接；
旋轉(zhuǎn)體，套置于所述輸出軸上并同所述動力輸入架同步旋轉(zhuǎn)連接，所述旋轉(zhuǎn)體與所述輸出軸之間圍成一密封環(huán)腔，所述密封環(huán)腔內(nèi)填充有磁流變液材料；所述電磁線圈通電后產(chǎn)生電磁場，所述密封環(huán)腔內(nèi)的磁流變液材料受到電磁場的作用發(fā)生固液狀態(tài)轉(zhuǎn)換，所述動力輸入架上的動力通過磁流變液材料傳遞到所述輸出軸上。所述旋轉(zhuǎn)體包括輸出支撐端，其套置于遠離所述連接腔室的所述輸出軸的端部，并同所述輸出軸旋轉(zhuǎn)連接；內(nèi)殼體，套置并固定于所述輸出支撐端和動力輸入架的外圓端面上，所述密封環(huán)腔由所述輸出支撐端、內(nèi)殼體、動力輸入架及所述輸出軸的外圓面圍接而成。所述內(nèi)殼體的一端沿軸向向著所述動力輸入架的驅(qū)動端延伸，并延伸至所述動力輸入架的內(nèi)側(cè)，所述內(nèi)殼體同所述動力輸入架之間形成一環(huán)腔，所述電磁線圈設(shè)置于所述環(huán)腔內(nèi)，并通過一調(diào)整螺釘同所述外殼體固定連接。所述輸出軸的一端同所述動力輸入架的連接腔室通過一滾針軸承連接，所述輸出軸的另一端同所述輸出支撐端通過輸出支撐軸承連接。所述輸出支撐端同所述輸出軸之間的結(jié)合面上、及所述動力輸入架同所述輸出軸之間的結(jié)合面上各設(shè)有用于防止所述密封環(huán)腔中的磁流變液材料外泄的密封圈。所述輸出支撐端和所述動力輸入架分別與所述內(nèi)殼體通過焊接固定。所述動力輸入架上固定有同所述密封環(huán)腔相連通的導(dǎo)磁環(huán)，所述電磁線圈同所述導(dǎo)磁環(huán)相鄰設(shè)置，用于將所述電磁線圈所產(chǎn)生的電磁場傳導(dǎo)給所述磁流變液材料。本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案的有益效果是a.本發(fā)明的動力是通過磁流變液材料將前動力傳遞到后邊的輸出軸上，即動力由動力輸入架輸送到磁流變液材料，再由磁流變液材料輸送到輸出軸，電磁線圈通電后產(chǎn)生電磁場，因扭矩傳遞材料本身的特殊性，可以根據(jù)磁場強度大小的作用實現(xiàn)液體-固體間的轉(zhuǎn)換，即磁場逐步增強時，磁流變液材料由液體逐漸向固體轉(zhuǎn)換；當(dāng)磁場強度逐步降低時，磁流變液材料由固體逐漸向液體轉(zhuǎn)換，實際轉(zhuǎn)換時間在毫秒數(shù)量級，通過材料狀態(tài)變化實現(xiàn)材料剪切力的變化，從而實現(xiàn)了扭矩的可控制的、適時的傳遞，具有很好的電控機械部件的能力。b.本發(fā)明采用磁流變液材料傳遞扭矩幾乎無磨損、器件壽命長，同時，在磁流變液材料在傳遞扭矩的過程中具有高剪切力、低磁滯損耗的特性，響應(yīng)速度快，具有很好的高溫穩(wěn)定性，可以使用普通的低壓電源直接驅(qū)動，不需要額外的力矩放大機構(gòu)，因此減少部件數(shù)量，功耗小，同時在扭矩傳遞過程中可以實現(xiàn)無級和連續(xù)的變化。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發(fā)明實施例一提供的基于磁流變液的扭矩管理器結(jié)構(gòu)圖2是本發(fā)明實施例一提供的基于磁流變液的扭矩管理器的工作原理圖。圖中1-外殼體2-電磁線圈3-磁流變液材料4-輸出支撐端5-卡環(huán)6-后防塵密封板7-輸出軸8-輸出支撐軸承9-密封圈10-環(huán)腔11-連接腔室12-調(diào)整螺釘13-輸入支撐軸承14-鎖緊螺母15-動力輸入架16-螺母墊圈17-輸入法蘭18-前防塵密封板19-滾針軸承20-密封圈21-導(dǎo)磁環(huán)22-內(nèi)殼體23-密封環(huán)腔。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。參見圖1，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，包括一外殼體1 ；動力輸入架15，可旋轉(zhuǎn)的固定于外殼體1內(nèi)，其一端同驅(qū)動裝置連接，另一端成型一中空的連接腔室11 ；輸出軸7，其一端設(shè)置于動力輸入架15的連接腔室11內(nèi)并同動力輸入架15旋轉(zhuǎn)連接；扭矩傳遞結(jié)構(gòu)，設(shè)置于外殼體1內(nèi)，用于將施加于動力輸入架15上的動力傳遞到輸出軸7上，進而帶動輸出軸7旋轉(zhuǎn)；其中的扭矩傳遞結(jié)構(gòu)包括電磁線圈2和旋轉(zhuǎn)體；電磁線圈2，其套置于動力輸入架15的外圓周上，并同外殼體1固定連接；旋轉(zhuǎn)體，套置于輸出軸7上并同動力輸入架15同步旋轉(zhuǎn)連接，旋轉(zhuǎn)體與輸出軸7 之間圍成一密封環(huán)腔23，密封環(huán)腔23內(nèi)填充有磁流變液材料3 ；電磁線圈2通電后產(chǎn)生電磁場，密封環(huán)腔23內(nèi)的磁流變液材料3受到電磁場的作用發(fā)生固液狀態(tài)轉(zhuǎn)換，作用于動力輸入架15上的動力通過磁流變液材料3傳遞到輸出軸7上。這里的驅(qū)動裝置為發(fā)動機等動力驅(qū)動裝置，動力輸入架15為階梯軸，較細的一端同驅(qū)動裝置連接，用于帶動動力輸入架15整體旋轉(zhuǎn)，動力輸入架15的另一端為直徑較大的一端，中空連接腔設(shè)置于動力輸入架15的較大直徑端的中部，輸出軸的一端插入連接腔內(nèi)，并同動力輸入架15旋轉(zhuǎn)連接。具體的結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中的旋轉(zhuǎn)體包括輸出支撐端4和內(nèi)殼體22。輸出支撐端4套置于遠離連接腔室11的輸出軸7的端部，并同輸出軸7旋轉(zhuǎn)連接， 內(nèi)殼體22套置并固定于輸出支撐端4和動力輸入架15的外圓端面上，密封環(huán)腔23由輸出支撐端4、內(nèi)殼體22、動力輸入架15及輸出軸7的外圓面圍接而成。內(nèi)殼體22的一端沿軸向向著動力輸入架15的驅(qū)動端延伸，并延伸至動力輸入架15的內(nèi)側(cè)，內(nèi)殼體22同動力輸入架15之間形成一環(huán)腔10，電磁線圈2設(shè)置于環(huán)腔10內(nèi)，并通過一調(diào)整螺釘12同外殼體 1固定連接。輸出軸7的一端同動力輸入架15的連接腔室11通過一滾針軸承19連接，輸出軸7的另一端同輸出支撐端4通過輸出支撐軸承8連接，并通過一后防塵密封板6將輸出支撐軸承8同外界密封，防止灰塵進入輸出支撐軸承8內(nèi)，后防塵密封板6通過卡環(huán)5卡置于輸出支撐端4上，輸入法蘭17置于動力輸入架15的驅(qū)動端上，輸入法蘭17同外殼體1之間設(shè)置一輸入支撐軸承13，并通過一前防塵密封板18將輸入支撐軸承13同外界隔離，防止灰塵進入輸入支撐軸承13內(nèi)，動力輸入架15上還設(shè)有用于固定輸入法蘭17的螺母墊圈 16和鎖緊螺母14。輸出支撐端4同輸出軸7之間的結(jié)合面上、及動力輸入架15同輸出軸7之間的結(jié)合面上各設(shè)有用于防止密封環(huán)腔23中的磁流變液材料3外泄的密封圈9、20。輸出支撐端4和動力輸入架15分別與內(nèi)殼體22通過焊接固定。進一步，動力輸入架15上固定有同密封環(huán)腔23相連通的導(dǎo)磁環(huán)21，電磁線圈2同導(dǎo)磁環(huán)21相鄰設(shè)置，用于將電磁線圈2所產(chǎn)生的電磁場傳導(dǎo)給磁流變液材料3。其工作原理如圖2所示。動力由動力輸入架15輸送到磁流變液材料3，再由磁流變液材料3輸送到輸出軸 7。如圖中箭頭所示。電磁線圈2通電后產(chǎn)生電磁場，因扭矩傳遞材料本身的特殊性，可以根據(jù)磁場強度大小的作用實現(xiàn)液體-固體間的轉(zhuǎn)換，即磁場逐步增強時，磁流變液材料由液體逐漸向固體轉(zhuǎn)換；當(dāng)磁場強度逐步降低時，磁流變液材料由固體逐漸向液體轉(zhuǎn)換，實際轉(zhuǎn)換時間在毫秒數(shù)量級，通過材料狀態(tài)變化實現(xiàn)材料剪切力的變化，從而實現(xiàn)了扭矩的可控制的、適時的傳遞。即調(diào)整電磁線圈電流的大小，控制磁場強度，磁場強度控制磁流變液材料的固化狀態(tài)，固體成分越多，傳遞力度增強，在扭矩傳遞過程中可以實現(xiàn)無級和連續(xù)的變化。本發(fā)明是一種可廣泛應(yīng)用于需要適時和精確控制扭矩傳遞的結(jié)構(gòu)部件中，在提升控制精度，提升產(chǎn)品性能方面有很好的作用。上述本發(fā)明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優(yōu)劣。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種扭矩管理器，包括一外殼體；動力輸入架，可旋轉(zhuǎn)的固定于所述外殼體內(nèi)，其一端同驅(qū)動裝置連接，另一端成型一中空的連接腔室；輸出軸，其一端設(shè)置于所述動力輸入架的連接腔室內(nèi)并同所述動力輸入架旋轉(zhuǎn)連接；扭矩傳遞結(jié)構(gòu)，設(shè)置于所述外殼體內(nèi)，用于將施加于所述動力輸入架上的動力傳遞到所述輸出軸上，進而帶動所述輸出軸旋轉(zhuǎn)，其特征在于，所述扭矩傳遞結(jié)構(gòu)包括電磁線圈，其套置于所述動力輸入架的外圓周上，并同所述外殼體固定連接；旋轉(zhuǎn)體，套置于所述輸出軸上并同所述動力輸入架同步旋轉(zhuǎn)連接，所述旋轉(zhuǎn)體與所述輸出軸之間圍成一密封環(huán)腔，所述密封環(huán)腔內(nèi)填充有磁流變液材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的扭矩管理器，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)體包括輸出支撐端，其套置于遠離所述連接腔室的所述輸出軸的端部，并同所述輸出軸旋轉(zhuǎn)連接；內(nèi)殼體，套置并固定于所述輸出支撐端和動力輸入架的外圓端面上，所述密封環(huán)腔由所述輸出支撐端、內(nèi)殼體、動力輸入架及所述輸出軸的外圓面圍接而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的扭矩管理器，其特征在于，所述內(nèi)殼體的一端沿軸向向著所述動力輸入架的驅(qū)動端延伸，并延伸至所述動力輸入架的內(nèi)側(cè)，所述內(nèi)殼體同所述動力輸入架之間形成一環(huán)腔，所述電磁線圈設(shè)置于所述環(huán)腔內(nèi)，并通過一調(diào)整螺釘同所述外殼體固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的扭矩管理器，其特征在于，所述輸出軸的一端同所述動力輸入架的連接腔室通過一滾針軸承連接，所述輸出軸的另一端同所述輸出支撐端通過輸出支撐軸承連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的扭矩管理器，其特征在于，所述輸出支撐端同所述輸出軸之間的結(jié)合面上、及所述動力輸入架同所述輸出軸之間的結(jié)合面上各設(shè)有用于防止所述密封環(huán)腔中的磁流變液材料外泄的密封圈。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的扭矩管理器，其特征在于，所述輸出支撐端和所述動力輸入架分別與所述內(nèi)殼體通過焊接固定。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的扭矩管理器，其特征在于，所述動力輸入架上固定有同所述密封環(huán)腔相連通的導(dǎo)磁環(huán)，所述電磁線圈同所述導(dǎo)磁環(huán)相鄰設(shè)置，用于將所述電磁線圈所產(chǎn)生的電磁場傳導(dǎo)給所述磁流變液材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種扭矩管理器，包括外殼體、動力輸入架、輸出軸及扭矩傳遞結(jié)構(gòu)，扭矩傳遞結(jié)構(gòu)設(shè)置于外殼體內(nèi)，用于將動力輸入架上的動力傳遞到輸出軸上，扭矩傳遞結(jié)構(gòu)包括電磁線圈和旋轉(zhuǎn)體，電磁線圈套置于動力輸入架的外圓周上，并同外殼體固定連接；旋轉(zhuǎn)體套置于輸出軸上并同動力輸入架同步旋轉(zhuǎn)連接，旋轉(zhuǎn)體與輸出軸之間圍成一密封環(huán)腔，密封環(huán)腔內(nèi)填充有磁流變液材料，電磁線圈通電后作用于密封環(huán)腔內(nèi)的磁流變液材料使其發(fā)生固液轉(zhuǎn)換，使動力輸入架上的動力通過磁流變液材料傳遞到輸出軸上。本發(fā)明簡化了扭矩管理器的結(jié)構(gòu)，提升扭矩管理器的響應(yīng)速度和扭矩傳遞的精度，降低使用功耗，提高了扭矩管理器的可靠性。
文檔編號F16H43/00GK102494100SQ201110363058
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月16日
發(fā)明者田濤, 董賓, 趙海榮, 錢建功, 饒奉錦 申請人:奇瑞汽車股份有限公司