CN102182767B - 汽车用电流变自动离合器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车用电流变自动离合器，其包括右端盖、左端盖、中心轴、主动片、从动片、左绝缘套、右绝缘套、套筒与电流变液体。套装在主动片与1号隔套上的套筒安装在右端盖与左端盖之间，相邻两主动片之间放置1号隔套，主动片的隔套通孔上安装有1号绝缘片，用螺栓把右端盖、相间放置的主动片与1号隔套和左端盖固定连接，中心轴和从动片采用花键副连接，相邻两从动片之间放置2号隔套，从动片的周边安装有2号绝缘片，从动片与主动片相间设置。中心轴通过左绝缘套、右绝缘套、2号轴承与1号轴承安装在左端盖与右端盖上，在相邻的主动片和从动片之间形成的空腔内充满电流变液体，中心轴的小直径轴套装有导电环，连接板固定安装左端盖上。

Description

汽车用电流变自动离合器

技术领域

本发明涉及一种属于汽车传动技术领域的离合器，更具体地说，本发明涉及一种汽车用电流变自动离合器。

背景技术

离合器是汽车传动系统中连接发动机与变速箱的部件，目前在汽车上使用的离合器大多数为摩擦式离合器，它利用主动盘和从动盘之间的接合与分离进行动力的传递与中断。这种离合器存在一些弊端，如长期使用时随着摩擦片的磨损压盘预紧力逐渐变小，从而使离合器所能传递的扭矩逐渐变小，最终使其打滑失效；另外，在汽车起步及换挡过程中，摩擦式离合器分离与接合的过程时间较长且不平稳，将引起起步及换挡冲击，影响驾驶舒适性及传动部件寿命。

电流变液(Electrorheological Fluids简称ER)在通常条件下是一种悬浮液，它在电场的作用下可瞬间发生液体-固体的转变。当外加电场强度大大低于某个临界值时，电流变液呈液态；当电场强度大大高于这个临界值时，它就变成固态；在电场强度的临界值附近，这种悬浮液的粘滞性随电场强度的增加而变大。利用电流变液的这种特性，可以研究一种新型离合器，即通过改变电场强度的大小来改变其粘滞性，从而改变传递扭矩的大小，实现动力的传递和中断。Oravsky等人对电流变离合器进行过相关的研究，但针对汽车用的电流变离合器目前还没有研究和应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的问题，提供了一种利用电流变液的变化特性实现汽车发动机与变速箱之间动力传递及中断的汽车用电流变自动离合器。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的汽车用电流变自动离合器包括右端盖、左端盖、中心轴、导电环、6片结构相同的主动片、5片结构相同的从动片、5个结构相同的1号隔套、左绝缘套、右绝缘套、4个结构相同的2号隔套、6片结构相同的1号绝缘片、连接板、5片结构相同的2号绝缘片、套筒、6个结构相同的螺栓与电流变液体。

套筒安装在右端盖与左端盖之间成接触连接，并套装在6片结构相同的主动片与5个结构相同的1号隔套上成滑动连接。6片结构相同的主动片中相邻两者之间设置1个1号隔套，6片结构相同的主动片中心处的隔套通孔上分别安装有1号绝缘片，采用6个结构相同的螺栓把右端盖、相间放置的6片结构相同的主动片与5个结构相同的1号隔套和左端盖固定连接。中心轴和5片结构相同的从动片采用花键副连接，5片结构相同的从动片采用4个结构相同的2号隔套隔开，5片结构相同的从动片的周边分别安装有2号绝缘片，5片结构相同的从动片与6片结构相同的主动片相间设置。中心轴中等直径的中直径轴上装有左绝缘套与右绝缘套，左绝缘套与右绝缘套通过2号轴承与1号轴承安装在左端盖与右端盖中心处的通孔内成转动连接。在相邻的主动片和从动片之间形成的空腔内充满电流变液体。中心轴的输出端固定套装有导电环，连接板固定安装左端盖的左端面上。

技术方案中所述的安装在右绝缘套右端的1号轴承和固定安装在右端盖右端面上的轴承端盖接触连接，安装在左绝缘套左端的2号轴承和定位环右端面接触连接，定位环左端面和连接板的右端面接触连接；所述的中心轴的右端为安装导电环的通过联轴器和变速箱输入轴连接的小直径轴，中心轴中间处设置为和从动片配装的花键轴即大直径轴，大直径轴的两侧设置为安装左绝缘套与右绝缘套的等直径的中直径轴，即中心轴是由从右端至左端的小直径轴、右端的中直径轴、设置有花键的大直径轴与左端的中直径轴依次连成一体。小直径轴、右端的中直径轴、设置有花键的大直径轴与左端的中直径轴的回转轴线共线；所述的右端盖和左端盖是结构相同的圆盘类结构件，右端盖和左端盖的周边均布有6个用于穿过螺栓的通孔，右端盖和左端盖一侧的中心处设置有凸台，在凸台的中心处加工有安装右绝缘套与1号轴承和左绝缘套与2号轴承的通孔，在右端盖的左端面与左端盖的右端面上设置有安装有4号密封圈的4号密封槽；所述的主动片是圆环盘形结构件，主动片的周边均布6个用于安装螺栓的螺栓通孔，主动片的中心处设置一个用于套装在左绝缘套的右端、2号隔套或右绝缘套的左端的隔套通孔，在隔套通孔与6个用于安装螺栓的螺栓通孔之间均布4～6个用于灌注电流变液与连通空腔的主通孔。所述的从动片是圆环盘形结构件，从动片的中心处设置一个和中心轴中设置有花键的大直径轴配装的花键孔，花键孔的周围均布4～6个用于灌注电流变液与连通空腔的从通孔；所述的1号绝缘片与2号绝缘片是环形的横截面为U字形的尼龙材质的防止不同极性的主动片与从动片短路的结构件；所述的空腔的厚度h为0.5～2mm；所述的右端盖的左端面与套筒的右端面和套筒的左端面与左端盖的右端面之间分别安装有4号密圈；所述的螺栓两端分别设置有结构相同的3号环形密封槽，2个3号环形密封槽内分别安装有3号密封圈；所述的左绝缘套与左端盖中心处的通孔和右绝缘套与右端盖中心处的通孔之间分别安装有1号密圈。所述的左绝缘套与中心轴左端中直径轴和右绝缘套与中心轴右端中直径轴之间分别安装有2号密圈。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1.本发明所述的汽车用电流变自动离合器可以通过改变外加电场来改变电流变液的粘滞性，从而改变离合器传递扭矩的大小。

2.本发明所述的汽车用电流变自动离合器中所采用的电流变液从液体变成固体只需要千分之几秒，所以汽车用电流变自动离合器响应快。

3.本发明所述的汽车用电流变自动离合器的整个离合器的功率只有几瓦，所以汽车用电流变自动离合器能耗比较低。

4.本发明所述的汽车用电流变自动离合器中的电流变液随着电压变化可以迅速地从液体变固体或者从固体变液体，所以具有连续可控性；由于电流变液的连续可控性，使得换挡平稳，因此可以通过合理控制电流变液的电场强度大小实现汽车迅速且平稳的起步及换挡。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1为本发明所述的汽车用电流变自动离合器的结构组成主视图上的全剖视图；

图2为本发明所述的汽车用电流变自动离合器中所采用的电流变液的工作原理示意图；

图中：1.右端盖，2.轴承端盖，3.中心轴，4.导电环，5.高压电源，6.主动片，7.从动片，8.3号密封圈，9.1号隔套，10.4号密封圈，11.1号密封圈，12.左绝缘套，13.2号密封圈，14.2号隔套，15.1号绝缘片，16.连接板，17.2号绝缘片，18.套筒，19.空腔，20.螺栓，21.定位环。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

本发明所述的汽车用电流变自动离合器对离合器的结构进行了重新设计，采用了电流变液，是一种创新结构的离合器。本发明可以通过改变外加电场来改变电流变液的粘滞性，从而改变离合器传递扭矩的大小。电流变液从液体变成固体只需要千分之几秒，所以响应快；整个离合器的功率只有几瓦，所以能耗比较低；随着电压变化，电流变液可以从液体变固体或者从固体变液体，而且响应快，所以具有连续可控性；由于电流变液的连续可控性，使得换挡平稳；因此可以通过合理控制电流变液的电场强度大小实现汽车迅速且平稳的起步及换挡。

参阅图1与图2，汽车用电流变自动离合器包括离合器壳体(右端盖1、套筒18、左端盖)、轴承端盖2，中心轴3、导电环4、6片结构相同的主动片6、5片结构相同的从动片7、12个结构相同的3号密封圈8、5个结构相同的1号隔套9、2个结构相同的4号密封圈10、2个结构相同的1号密封圈11、左绝缘套12、右绝缘套、2个结构相同的2号密封圈13、4个结构相同的2号隔套14、6片结构相同的1号绝缘片15、连接板16、5片结构相同的2号绝缘片17、6个结构相同的螺栓20、2个结构相同的轴承与电流变液体。

所述的右端盖1和左端盖是结构相同的圆盘类结构件。右端盖1和左端盖的周边均布有6个用于穿过螺栓20的通孔，右端盖1和左端盖一侧的中心处设置有凸台，并在凸台的中心处加工有安装右绝缘套与轴承和左绝缘套12与轴承的通孔。

所述的中心轴3是一阶梯轴类结构件，右端为安装导电环4的为通过联轴器和变速箱输入轴连接的小直径轴即输出轴，中心轴3中间处设置为花键轴即大直径轴，大直径轴(花键轴)的两侧设置为安装左绝缘套12与右绝缘套的等直径的中直径轴。所以说中心轴3是由从右端至左端的小直径轴、右端的中直径轴、设置有花键的大直径轴与左端的中直径轴依次连成一体，小直径轴、右端的中直径轴、设置有花键的大直径轴与左端的中直径轴的回转轴线共线。

所述的钢质的圆环盘形的主动片6在本发明的实施例中共采用6片，6片主动片6的结构相同，每一片主动片6的周边均布6个用于安装螺栓20的螺栓通孔，每一片主动片6的中心处设置一个用于套装在左绝缘套12的右端、2号隔套14或右绝缘套的左端的隔套通孔，在隔套通孔与6个用于安装螺栓20的螺栓通孔之间均布4～6个用于灌注电流变液(连通空腔19)的主通孔。

所述的钢质的圆环盘形的从动片7在本发明的实施例中共采用5片，5片从动片7的结构相同，每一片从动片7的中心处设置一个和中心轴3中的花键轴配装的花键孔。花键孔的周围均布4～6个用于灌注电流变液(连通空腔19)的从通孔。配装后的花键孔和中心轴3中的花键轴的回转轴线共线。

离合器壳体由左端盖、套筒18和右端盖1组成，其中左端盖的左端面固定安装在连接板16的右端面上，连接板16的左端面固定安装在发动机飞轮上。左端盖和右端盖1之间装有6片结构相同的主动片6，6片结构相同的主动片6的相邻两者之间采用1号隔套9隔开，5个1号隔套9结构相同，用螺栓20把右端盖1、6片结构相同的主动片6、5个结构相同的1号隔套9和左端盖固定连接在一起。其中主动片6的数量可根据汽车用电流变自动离合器需要传递的扭矩适当调整。

中心轴3和5片结构相同的从动片7采用花键副连接，5片结构相同的从动片7用4个结构相同的2号隔套14相互隔开。5片结构相同的从动片7与6片结构相同的主动片6相间设置，即相邻2片主动片6之间设置1片从动片7。中心轴3中相同直径的轴段上装有左绝缘套12与右绝缘套，左绝缘套12与右绝缘套结构相同，左绝缘套12与右绝缘套通过轴承安装在左端盖与右端盖1中，安装在右绝缘套右端的1号轴承外轴承环的右端面和固定在右端盖1右端面上的轴承端盖2左端面上的定位凸缘接触连接，实现了1号轴承与右绝缘套的轴向定位，安装在左绝缘套12左端的2号轴承外轴承环的左端面和定位环21的右端面接触连接，定位环21的左端面和固定在发动机飞轮上的连接板16的右端面接触连接，实现了2号轴承与左绝缘套12的轴向定位。中心轴3的右端即输出端固定套装有导电环4，高压电源5通过一弹性架与导电环4电(接触)连接，导电环4通电后使中心轴3和从动片7上带有正电。中心轴3的右端通过联轴器与绝缘件和变速箱的输入轴连接，离合器中心轴3的回转轴线和变速箱输入轴的回转轴线共线。其中从动片7等的数量可根据汽车用电流变自动离合器中主动片6数量的变动而变动。

在相邻的主动片6和从动片7之间形成一个厚度h为0.5～2mm的圆环体形的空腔19，往这10个圆环体形的空腔19中充满电流变液体。从动片7因与导电环4相连为正极，主动片6因与车体相连为负极，因此在空腔19处形成电场，作用于电流变液上。

中心轴3与左端轴承之间装有左绝缘套12，中心轴3与右端轴承之间装有右绝缘套，可防止中心轴3和左端盖与右端盖1短路，并可通过它把5个结构相同的从动片7相互压紧。5片结构相同的从动片7的外圈(周边)有横截面为U(或说是门字)形的尼龙材质的2号绝缘片17包裹，主动片6的内圈有横截面为U字(或说是门字)形的尼龙材质的1号绝缘片15包裹，可防止不同极性的主动片6与从动片7的短路。

在左绝缘套12与右绝缘套的通孔上开有2号环形密封槽，放置2号密封圈13；在左绝缘套12与右绝缘套的大直径圆环体的外圆柱面上开有1号环形密封槽，放置1号密封圈11；在螺栓20的左右两端分别设置有结构相同的3号环形密封槽，装有结构相同的3号密封圈8；在右端盖1的左端面与左端盖的右端面上设置有较大的4号密封槽，在右端盖1与左端盖上的4号密封槽中分别安装有4号密封圈10，套筒18安装在右端盖1与左端盖之间成接触连接，并套装在6片结构相同的主动片6与5个结构相同的1号隔套9上成滑动连接，再采用6个结构相同的螺栓20固定连接，右端盖1与左端盖上的4号密圈10起密封作用，能够防止电流变液的泄漏。

汽车用电流变自动离合器的工作原理：

发动机飞轮带动连接板16转动，进而依次带动和连接板16固定相连的左端盖、套筒18、6片结构相同的主动片6、5个结构相同的1号隔套9、右端盖1和6个结构相同的螺栓转动，接通电源后通过电流变液的传力特性将扭矩从6片结构相同的主动片6传递到5片结构相同的从动片7，进而传递到中心轴3，最终传递到变速箱。由于电场强度的大小影响电流变液的粘滞性，所以可以通过改变外加电场的大小改变由发动机传递到变速箱的扭矩大小，其范围从零到发动机最大扭矩。

本发明的实施例中6片结构相同的主动片6和5片结构相同的从动片7所形成的10个结构相同的圆环体形的空腔19的厚度设计为1mm，10个结构相同的圆环体形的空腔19的外径约150mm，内径约30mm，在导电环4上加0-3KV的电压，因此在10个结构相同的圆环体形的空腔19中形成0-3KV/mm电场强度的环形匀强电场，电流变液的压强10KPa。随着电场强度的增加，离合器可传递的扭矩从零逐渐增加，最大可达200N·m以上，满足一般汽车的使用性能。

Claims (10)

1.一种汽车用电流变自动离合器，其特征在于，所述的汽车用电流变自动离合器包括右端盖（1）、左端盖、中心轴（3）、导电环（4）、6片结构相同的主动片（6）、5片结构相同的从动片（7）、5个结构相同的1号隔套（9）、左绝缘套（12）、右绝缘套、4个结构相同的2号隔套（14）、6片结构相同的1号绝缘片（15）、连接板（16）、5片结构相同的2号绝缘片（17）、套筒（18）、6个结构相同的螺栓（20）与电流变液体；

套筒（18）安装在右端盖（1）与左端盖之间成接触连接，并套装在6片结构相同的主动片（6）与5个结构相同的1号隔套（9）上成滑动连接，6片结构相同的主动片（6）中相邻两者之间设置1个1号隔套（9），6片结构相同的主动片（6）中心处的隔套通孔上分别安装有1号绝缘片（15），采用6个结构相同的螺栓（20）把右端盖（1）、相间放置的6片结构相同的主动片（6）与5个结构相同的1号隔套（9）和左端盖固定连接，中心轴（3）和5片结构相同的从动片（7）采用花键副连接，5片结构相同的从动片（7）采用4个结构相同的2号隔套（14）隔开，5片结构相同的从动片（7）的周边分别安装有2号绝缘片（17），5片结构相同的从动片（7）与6片结构相同的主动片（6）相间设置，中心轴（3）中等直径的中直径轴上装有左绝缘套（12）与右绝缘套，左绝缘套（12）通过2号轴承安装在左端盖中心处的通孔内成转动连接，右绝缘套通过1号轴承安装在右端盖（1）中心处的通孔内成转动连接，在相邻的主动片（6）和从动片（7）之间形成的空腔（19）内充满电流变液体，中心轴（3）的输出端固定套装有导电环（4），连接板（16）固定安装左端盖的左端面上。

2.按照权利要求1所述的汽车用电流变自动离合器，其特征在于，所述的1号轴承安装在右绝缘套的右端，1号轴承和固定安装在右端盖（1）右端面上的轴承端盖（2）接触连接，安装在左绝缘套（12）左端的2号轴承和定位环（21）右端面接触连接，定位环（21）左端面和连接板（16）的右端面接触连接。

3.按照权利要求1所述的汽车用电流变自动离合器，其特征在于，所述的中心轴（3）的右端为安装导电环（4）的通过联轴器和变速箱输入轴连接的小直径轴，中心轴（3）中间处设置为和从动片（7）配装的花键轴即大直径轴，大直径轴的两侧设置为安装左绝缘套（12）与右绝缘套的等直径的中直径轴，即中心轴（3）是由从右端至左端的小直径轴、右端的中直径轴、设置有花键的大直径轴与左端的中直径轴依次连成一体，小直径轴、右端的中直径轴、设置有花键的大直径轴与左端的中直径轴的回转轴线共线。

4.按照权利要求1所述的汽车用电流变自动离合器，其特征在于，所述的右端盖（1）和左端盖是结构相同的圆盘类结构件，右端盖（1）和左端盖的周边均布有6个用于穿过螺栓（20）的通孔，右端盖（1）和左端盖一侧的中心处设置有凸台，在凸台的中心处加工有安装右绝缘套与1号轴承和左绝缘套（12）与2号轴承的通孔，在右端盖（1）的左端面与左端盖的右端面上设置有安装有4号密封圈（10）的4号密封槽。

5.按照权利要求1所述的汽车用电流变自动离合器，其特征在于，所述的主动片（6）是圆环盘形结构件，主动片（6）的周边均布6个用于安装螺栓（20）的螺栓通孔，主动片（6）的中心处设置一个用于套装在左绝缘套（12）的右端、2号隔套（14）或右绝缘套的左端的隔套通孔，在隔套通孔与6个用于安装螺栓（20）的螺栓通孔之间均布4～6个用于灌注电流变液与连通空腔（19）的主通孔；

所述的从动片（7）是圆环盘形结构件，从动片（7）的中心处设置一个和中心轴（3）中设置有花键的大直径轴配装的花键孔，花键孔的周围均布4～6个用于灌注电流变液与连通空腔（19）的从通孔。

6.按照权利要求1所述的汽车用电流变自动离合器，其特征在于，所述的1号绝缘片（15）与2号绝缘片（17）是环形的横截面为U字形的尼龙材质的防止不同极性的主动片（6）与从动片（7）短路的结构件。

7.按照权利要求1所述的汽车用电流变自动离合器，其特征在于，所述的空腔（19）的厚度h为0.5～2mm。

8.按照权利要求1所述的汽车用电流变自动离合器，其特征在于，所述的右端盖（1）的左端面与套筒（18）的右端面和套筒（18）的左端面与左端盖的右端面之间分别安装有4号密封圈（10）。

9.按照权利要求1所述的汽车用电流变自动离合器，其特征在于，所述的螺栓（20）两端分别设置有结构相同的3号环形密封槽，2个3号环形密封槽内分别安装有3号密封圈（8）。

10.按照权利要求1所述的汽车用电流变自动离合器，其特征在于，所述的左绝缘套（12）与左端盖中心处的通孔和右绝缘套与右端盖（1）中心处的通孔之间分别安装有1号密封圈（11）；

所述的左绝缘套（12）与中心轴（3）左端中直径轴和右绝缘套与中心轴（3）右端中直径轴之间分别安装有2号密封圈（13）。

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