CN101205955A - 一种基于磁流变技术的高效制动器 - Google Patents

Abstract

本发明是一种基于磁流变技术的高效制动器。包括有产生阻尼力矩的电磁离合机构(A)及电磁制动机构(B)，其中电磁离合机构和电磁制动机构之间设有将阻尼力矩放大的行星增速器(C)。本发明由于采用在电磁离合机构和电磁制动机构之间设有将阻尼力矩放大的行星增速器的结构，其通过增速器可以在很小的电流作用下实现大力矩制动，以达到节约能源的目的。且可以方便地通过换置内部增速机构的增速比来实现系列化。另外，本发明结构体积小、重量轻，是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的基于磁流变技术的高效制动器。

Description

一种基于磁流变技术的高效制动器

技术领域：

本发明是一种基于磁流变技术的高效制动器，属于基于磁流变技术的制动器的改造技术。

背景技术：

制动器是用来减机械速度或者逼使机械停止的装置，目前常用的制动器有带式、闸瓦式、点盘式、内张蹄式、盘式等摩擦式制动器和磁粉式、磁涡流式、水涡流式等非摩擦式制动器，其中磁粉制动器在自动调节控制中应用最广。

如美国专利U.S.Patent 4,992,190，5,549,837和6,471,018 B1中介绍了磁流变液的各种阻尼器；U.S.Patent 5,823,309和5,896,965介绍了双盘式结构的磁流变离合器；U.S.Paten 5,845,752、5,848,678和EP0,882,904、1,167,800A1这四个专利介绍了杯式离合器结构的磁流变离合器，但这些离合器均着重于风扇的控制和调节；另外，中国专利ZL00104451中还介绍了一种径向自加压结构的盘式离合器。

徐静、董雁的论文“磁流变制动器的设计与探讨”(机械设计与制造，2001.01)，杨延荣、单慧勇、卫勇的论文“圆筒式磁流变制动器的理论设计与分析”(机电工程技术，2005.10)等对磁流变制动器进行了描述，但是上述制动器均为单级结构，随着制动力矩的增大而制动器的体积和重量也在增大，譬如各厂家生产的500Nm的制动器体积就已经非常庞大了，而且需要非常大的控制电流。

发明内容：

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种通过增速结构可以在很小的电流作用下实现大力矩制动，以达到节约能源的目的基于磁流变技术的高效制动器。本发明结构体积小、重量轻、可以方便地通过换置内部增速机构的增速比来实现系列化。

本发明的技术方案是：本发明包括有产生阻尼力矩的电磁离合机构及电磁制动机构，其中电磁离合机构和电磁制动机构之间设有将阻尼力矩放大的行星增速器。

上述电磁离合机构包括具有圆盘结构的输入轴，输入轴上套装有左端盖，输入轴与左端盖之间的接触面上套装有输入激磁线圈，圆盘结构与左端盖之间的接触面上套装有左激磁线圈；电磁制动机构包括具有圆盘结构的中心轴，中心轴上套装有右端盖，右端盖的外侧上装设有右激磁线圈；行星增速器包括行星架、装设在中心轴上的中心轮、太阳轮、行星轮，行星架装设在输入轴的内端，其通过与中心轴连接的滑移机构与输入轴连接，装设在中心轴上的中心轮与行星轮啮合，行星轮与太阳轮啮合，太阳轮装设在左端盖与右端盖之间的位置上，输入轴的圆盘结构在与行星架接触的端面上设有左磁流介质，右端盖在与中心轴的圆盘结构接触的端面上设有右磁流介质。

上述滑移机构包括有弹簧、引导杆、梯形外花键，引导杆的一端与中心轴连接，梯形外花键套装在引导杆的另一端，弹簧装设在梯形外花键与输入轴之间，行星架上设有与梯形外花键相对应的内梯形花键孔，梯形外花键位于行星架上的内梯形花键孔内，输入轴上也设有与梯形外花键相对应、供梯形外花键滑移至其内的内梯形花键孔。

上述输入轴的圆盘结构在与行星架接触的端面上设有左内密封圈，输入轴的圆盘结构在与行星架接触的外侧面上设有左中密封圈，输入轴的圆盘结构在与左端盖触的端面上设有外密封圈。

上述中心轴与右端盖的接触面上设有右内密封圈，中心轴的圆盘结构在与右端盖接触的外侧面上设有右中密封圈，右端盖在与太阳轮接触的外侧面上设有右外密封圈。

上述引导杆通过滑动垫块及圆头销与中心轴连接。

上述左磁流介质和右磁流介质为磁性流体介质，或为磁性粉末介质。

上述中心轮与中心轴一体做出。

上述圆盘结构与输入轴一体做出，或圆盘结构单独做出，再固定在输入轴上；圆盘结构与中心轴一体做出，或圆盘结构单独做出，再固定在中心轴上。

上述输入轴通过左滚动轴承支承在左端盖上，且输入轴在左滚动轴承的外侧装有输入密封圈及其轴承盖；中心轴通过右滚动轴承支承在右端盖上，且中心轴在右滚动轴承的外侧装有右密封盖；行星轮通过滚柱轴承支承在其转轴上，且滚柱轴承的外端通过卡簧卡定。

本发明由于采用在电磁离合机构和电磁制动机构之间设有将阻尼力矩放大的行星增速器的结构，其通过增速器可以在很小的电流作用下实现大力矩制动，以达到节约能源的目的。且可以方便地通过换置内部增速机构的增速比来实现系列化。另外，本发明结构体积小、重量轻，是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的基于磁流变技术的高效制动器。其可以广泛应用于印刷、包装、造纸及纸品加工等的张力自动控制系统中，也可以广泛适用于电机、内燃机、变速箱等动力及传动机械的功率、效率测量等。

附图说明：

图1是基于磁流变技术的高效制动器的半剖视图；

图2是基于磁流变技术的高效制动器工作时的半剖视图；

图3是基于磁流变技术的高效制动器梯形外花键的结构示意图；

图4是图3中的A-A剖面图。

图中：1.输入轴，1A.圆盘结构  2.输入密封圈， 3.左滚动轴承， 4.左密封盖， 5.左端盖， 6.弹簧， 7.引导杆， 8.梯形外花键， 9.输入激磁线圈， 10.电线接头，11.左内密封圈， 12.行星架，13.左磁流介质，14.左中密封圈，15.左外密封圈，16.左激磁线圈，17.太阳轮，18.右外密封圈，19.右中密封圈，20.右激磁线圈，21.右磁流介质，22.右端盖，23.右内密封圈，24.右滚动轴承，25.右密封盖，26.中心轴，26A.圆盘结构，26B.中心轮，27.滑动垫块，28.圆头销，29.行星轮，30.滚柱轴承，31.卡簧。

具体实施方式：

实施例：

本发明的结构示意图如图1所示，包括有产生阻尼力矩的电磁离合机构A及电磁制动机构B，其中电磁离合机构和电磁制动机构之间设有将阻尼力矩放大的行星增速器C。

本实施例中，上述电磁离合机构A包括具有圆盘结构1A的输入轴1，输入轴1上套装有左端盖5，输入轴1与左端盖5之间的接触面上套装有输入激磁线圈9，圆盘结构1A与左端盖5之间的接触面上套装有左激磁线圈16；电磁制动机构B包括具有圆盘结构26A的中心轴26，中心轴26上套装有右端盖22，右端盖22的外侧上装设有右激磁线圈20；行星增速器C包括行星架12、装设在中心轴26上的中心轮26B、太阳轮17、行星轮29，行星架12装设在输入轴1的内端，其通过与中心轴26连接的滑移机构D与输入轴1连接，装设在中心轴26上的中心轮26B与行星轮29啮合，行星轮29与太阳轮17啮合，太阳轮17装设在左端盖5与右端盖22之间的位置上，输入轴1的圆盘结构1A在与行星架12接触的端面上设有左磁流介质13，右端盖22在与中心轴26的圆盘结构26A接触的端面上设有右磁流介质21。上述左磁流介质13和右磁流介质21为磁性流体介质，或为磁性粉末介质。本实施例中，左磁流介质13和右磁流介质21为磁性流体介质。输入激磁线圈9、左激磁线圈16、右激磁线圈20通过导线及电线接头10与电源连接。

为方便制作及安装，上述中心轮26B与中心轴26一体做出。上述圆盘结构1A与输入轴1一体做出，或圆盘结构1A单独做出，再固定在输入轴1上；圆盘结构26A与中心轴26一体做出，或圆盘结构26A单独做出，再固定在中心轴26上。本实施例中，圆盘结构1A与输入轴1一体做出，圆盘结构26A与中心轴26一体做出。

此外，上述输入轴1通过左滚动轴承3支承在左端盖5上，且输入轴1在左滚动轴承3的外侧装有输入密封圈2及其轴承盖；中心轴26通过右滚动轴承24支承在右端盖22上，且中心轴26在右滚动轴承24的外侧装有右密封盖25；行星轮29通过滚柱轴承30支承在其转轴上，且滚柱轴承30的外端通过卡簧31卡定。

本实施例中，上述滑移机构D包括有弹簧6、引导杆7、梯形外花键8，引导杆7的一端与中心轴26连接，梯形外花键8套装在引导杆7的另一端，弹簧6装设在梯形外花键8与输入轴1之间，行星架12上设有与梯形外花键8相对应的内梯形花键孔，梯形外花键8位于行星架12上的内梯形花键孔内，输入轴1上也设有与梯形外花键8相对应、供梯形外花键8滑移至其内的内梯形花键孔。上述引导杆7通过滑动垫块27及圆头销28与中心轴26连接。

为确保本发明的密封性，上述输入轴1的圆盘结构1A在与行星架12接触的端面上设有左内密封圈11，输入轴1的圆盘结构1A在与行星架12接触的外侧面上设有左中密封圈14，输入轴1的圆盘结构1A在与左端盖5接触的端面上设有外密封圈15。同理，上述中心轴26与右端盖22的接触面上设有右内密封圈23，中心轴26的圆盘结构26A在与右端盖22接触的外侧面上设有右中密封圈19，右端盖22在与太阳轮17接触的外侧面上设有右外密封圈18。

本发明在使用时，当制动力矩低于行星增速器的启动力矩时，输入激磁线圈9不工作，左激磁线圈16通电工作，在弹簧6和引导杆7的作用下，输入激磁线圈9不工作时，梯形外花键8位于行星架12上的内梯形花键孔内，输入轴1和行星架12之间的左磁流变液13在左激磁线圈16作用下发生磁流变效应产生阻力。

当制动力矩大于等于行星增速器C的启动力矩时，输入激磁线圈9和右激磁线圈20都通电工作，梯形外花键8左移连接输入轴1和行星架12，输入轴1和行星架12间通过左磁流介质13在左激磁线圈16作用下进行离合，中心轮26A通过右磁流介质21和右端盖22在右激磁线圈20的作用下产生阻尼力矩，通过行星增速器C使得输入轴1的阻力得到行星增速器C的增速比倍数放大，这样可以达到在体积小、重量轻和控制电流小的情况下实现大力矩制动。当需要不同规格的制动器时，只要通过置换行星增速器的传动比，即可以实现，因此很容易实现产品的系列化和标准化。

Claims (10)

1.一种基于磁流变技术的高效制动器，包括有产生阻尼力矩的电磁离合机构(A)及电磁制动机构(B)，其特征在于电磁离合机构和电磁制动机构之间设有将阻尼力矩放大的行星增速器(C)。

2.根据权利要求1所述的基于磁流变技术的高效制动器，其特征在于上述电磁离合机构(A)包括具有圆盘结构(1A)的输入轴(1)，输入轴(1)上套装有左端盖(5)，输入轴(1)与左端盖(5)之间的接触面上套装有输入激磁线圈(9)，圆盘结构(1A)与左端盖(5)之间的接触面上套装有左激磁线圈(16)；电磁制动机构(B)包括具有圆盘结构(26A)的中心轴(26)，中心轴(26)上套装有右端盖(22)，右端盖(22)的外侧上装设有右激磁线圈(20)；行星增速器(C)包括行星架(12)、装设在中心轴(26)上的中心轮(26B)、太阳轮(17)、行星轮(29)，行星架(12)装设在输入轴(1)的内端，其通过与中心轴(26)连接的滑移机构(D)与输入轴(1)连接，装设在中心轴(26)上的中心轮(26B)与行星轮(29)啮合，行星轮(29)与太阳轮(17)啮合，太阳轮(17)装设在左端盖(5)与右端盖(22)之间的位置上，输入轴(1)的圆盘结构(1A)在与行星架(12)接触的端面上装载有左磁流介质(13)，右端盖(22)在与中心轴(26)的圆盘结构(26A)接触的端面上装载有右磁流介质(21)。

3.根据权利要求2所述的基于磁流变技术的高效制动器，其特征在于上述滑移机构(D)包括有弹簧(6)、引导杆(7)、梯形外花键(8)，引导杆(7)的一端与中心轴(26)连接，梯形外花键(8)套装在引导杆(7)的另一端，弹簧(6)装设在梯形外花键(8)与输入轴(1)之间，行星架(12)上设有与梯形外花键(8)相对应的内梯形花键孔，梯形外花键(8)位于行星架(12)上的内梯形花键孔内，输入轴(1)上也设有与梯形外花键(8)相对应、供梯形外花键(8)滑移至其内的内梯形花键孔。

4.根据权利要求2所述的基于磁流变技术的高效制动器，其特征在于上述输入轴(1)的圆盘结构(1A)在与行星架(12)接触的端面上设有左内密封圈(11)，输入轴(1)的圆盘结构(1A)在与行星架(12)接触的外侧面上设有左中密封圈(14)，输入轴(1)的圆盘结构(1A)在与左端盖(5)接触的端面上设有外密封圈(15)。

5.根据权利要求2所述的基于磁流变技术的高效制动器，其特征在于上述中心轴(26)与右端盖(22)的接触面上设有右内密封圈(23)，中心轴(26)的圆盘结构(26A)在与右端盖(22)接触的外侧面上设有右中密封圈(19)，右端盖(22)在与太阳轮(17)接触的外侧面上设有右外密封圈(18)。

6.根据权利要求3所述的基于磁流变技术的高效制动器，其特征在于上述引导杆(7)通过滑动垫块(27)及圆头销(28)与中心轴(26)连接。

7.根据权利要求2至6任一项所述的基于磁流变技术的高效制动器，其特征在于上述左磁流介质(13)和右磁流介质(21)为磁性流体介质，或为磁性粉末介质。

8.根据权利要求7所述的基于磁流变技术的高效制动器，其特征在于上述中心轮(26B)与中心轴(26)一体做出。

9.根据权利要求8所述的基于磁流变技术的高效制动器，其特征在于上述圆盘结构(1A)与输入轴(1)一体做出，或圆盘结构(1A)单独做出，再固定在输入轴(1)上；圆盘结构(26A)与中心轴(26)一体做出，或圆盘结构(26A)单独做出，再固定在中心轴(26)上。

10.根据权利要求9所述的基于磁流变技术的高效制动器，其特征在于上述输入轴(1)通过左滚动轴承(3)支承在左端盖(5)上，且输入轴(1)在左滚动轴承(3)的外侧装有输入密封圈(2)及其轴承盖；中心轴(26)通过右滚动轴承(24)支承在右端盖(22)上，且中心轴(26)在右滚动轴承(24)的外侧装有右密封盖(25)；行星轮(29)通过滚柱轴承(30)支承在其转轴上，且滚柱轴承(30)的外端通过卡簧(31)卡定。

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