CN102494056A - 磁流变液缓速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁流变液缓速器，包括壳体、传动轴、连接盘、若干组磁流变液装置，壳体、连接盘、若干组磁流变液装置安装在传动轴上，若干组磁流变液装置安装在壳体内，并且壳体和连接盘与传动轴之间均装有轴承，若干组磁流变液装置与传动轴之间装有套筒和轴套；每组磁流变液装置之间装有隔磁铜盘；连接盘与壳体开口端连接，磁流变缓速器结构可设计的简单紧凑，在几个安培电流作用磁场下即可达到最大力矩，且响应时间迅速，在无磁场时，粘度低，能耗小，且磁流变液从牛顿流体到Bingham体的变化不受车速限制，可根据制动信号随时进行阻尼调整。因此，磁流变液缓速器是车辆辅助制动的理想选择。

Description

磁流变液缓速器

技术领域

本发明涉及车辆辅助制动领域，尤其涉及一种磁流变液缓速器。

背景技术

车辆制动系统是行车安全的首要保证，随着客车、卡车制造业的快速发展，在车辆动力性能在迅速增加，行驶速度也越来越快的同时，车辆的制动负荷也随之加大，尤其对运营在城市内的公交，长期跑山路的长途客车、卡车等中重型车辆来说，制动负荷的问题更是突出。如果这些制动负荷全部由车辆自身的制动系统承担，不但可能会造成制动性能下降，更可能因为频繁制动导致的制动毂和刹车片过热，从而引发汽车跑偏、侧滑失稳和爆胎等一系列事故。因此加装辅助制动装置，将车轮制动器的负荷进行分流，使车轮制动器的温度控制在安全范围内成为车辆制动系统发展的方向。

目前车辆使用的辅助制动器主要有液力缓速器和电涡流缓速器。

液力缓速器结构复杂，成本高，响应慢，且油耗较大。

电涡流缓速器一般在车速达到10km/h以后才起作用，且在20km/h左右达到最大，辅助制动的速度空间受限，此外，电涡流缓速器靠电力制动，需要大量的电能，所需电流达上百安培，甚至需要加装电瓶，对电池、发动机的使用寿命有影响。

磁流变液(Magnetorheological Fluid，简称MR流体)是由高磁导率、低磁滞性的微小软磁性颗粒和非导磁性液体混合而成的悬浮体，属可控流体，可实现阻尼的改变，具有强度高、粘度低、能量需求小、温度稳定性好等特点，在外磁场作用下可以在毫秒级的瞬间由牛顿流体变成剪切屈服应力较高的Bingham塑性体或粘弹性体，且这种转变是连续、可逆的。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种磁流变液缓速器，它具有结构紧凑、能耗小、制动力矩大、响应快且不受车速限制等优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种磁流变液缓速器，包括壳体、传动轴、连接盘、若干组磁流变液装置，壳体、连接盘、若干组磁流变液装置安装在传动轴上，若干组磁流变液装置安装在壳体内，并且壳体和连接盘与传动轴之间均装有轴承，若干组磁流变液装置与传动轴之间装有套筒和轴套；每组磁流变液装置之间装有隔磁铜盘；连接盘与壳体开口端连接。

磁流变液装置包括旋转盘、导磁主盘、导磁副盘、导磁外盘，由壳体内向外安装在传动轴上的顺序依次为导磁主盘、旋转盘、导磁副盘；旋转盘、导磁主盘、导磁副盘、导磁外盘均为软磁材料；

导磁外盘连接在导磁主盘上，并且与导磁外盘相接触的导磁主盘绕有励磁线圈，同时导磁主盘和导磁外盘分别与壳体配合连接；

导磁主盘和导磁副盘与旋转盘之间充满磁流变液液体，并且导磁副盘与导磁主盘配合连接；

旋转盘内圆上设有花键，旋转盘通过花键与传动轴配合连接，并且旋转盘两盘面上均布设有若干对称不相通的导油槽。

传动轴为阶梯轴，传动轴轴肩与壳体平行，并且传动轴两端设有花键，传动轴上设有与旋转盘相配合的花键。

壳体与传动轴之间的轴承以及连接盘与传动轴之间的轴承分别通过轴承盖固定，轴承盖与传动轴之间装有密封圈，并且该轴承盖分别与壳体和连接盘连接。

连接盘上均布设有若干散热筋和若干连接螺孔。

壳体上设有接线端子，并且还均布设有若干散热筋，并且设有与接线端子相通的导线槽，接线端子的导线通过导线槽分别与导磁主盘上的励磁线圈连接。

两组磁流变液装置之间的导磁主盘与导磁副盘之间设有隔磁铜盘，并且该导磁主盘与导磁副盘之间均装有密封圈。

每组磁流变液装置中的旋转盘之间的传动轴上装有套筒。

磁流变液装置中与壳体接触的导磁主盘与壳体之间设有密封圈；导磁主盘内圆与传动轴之间设有轴套，并且该导磁主盘与轴套之间设有密封圈。

磁流变液装置中与连接盘接触的导磁副盘与连接盘之间设有密封圈，导磁副盘内圆与传动轴之间设有轴套，并且该导磁副盘与轴套之间设有密封圈。

轴承盖通过螺栓分别于壳体和连接盘连接，轴承盖与壳体之间，轴承盖与连接盘之间均设有有垫圈。

壳体、连接盘和传动轴均为非导磁材料，励磁线圈通过导线经导线槽和接线端子连接，接线端子通过螺钉固定在壳体上，从而获得供电。

旋转盘通过花键连接在传动轴上，通过轴套和套筒进行轴向定位，旋转盘上开有导油槽，实现磁流变液液体的方便灌装和旋转盘两侧磁流变液液体的流动，从而保护磁流变液液体性能。

导磁副盘上均布设有若干转配盲孔，导磁副盘和导磁外盘通过螺纹与导磁主盘配合连接；导磁外盘和导磁主盘通过花键与壳体配合连接。

连接盘通过螺栓与壳体开口端相连，并有连接螺孔用于固定在变速器外壳或驱动器外壳上。

磁流变液缓速器由制动控制器控制磁流变液缓速器中的励磁线圈的电流大小来实现辅助制动，制动踏板与压力传感器相连，压力传感器输出电信号到制动控制器，制动控制器通过接线端子与磁流变液缓速器中的的各个励磁线圈相连，制动控制器可对各个励磁线圈进行单独控制，制动控制器根据制动踏板压力信号和车速传感器等自动判断车辆需要满足的制动状态，并通过控制算法确定需要控制的励磁线圈个数，以及输出到励磁线圈的电流大小，从而改变传动轴的转速，旋转盘改变了对磁流变液液体的剪切强度，达到车辆制动的目的。

在没有制动压力信号时，传动轴带动旋转盘在磁流变液中转动，此时磁流变液液体具有很小的剪切强度，没有制动作用；在制动压力信号较小时，制动控制器仅对一个控制励磁线圈进行控制，实现小范围制动的功能。

在制动压力信号大时，制动控制器根据控制算法选择控制一个励磁线圈或多个励磁线圈中的电流大小，此时传动轴带动旋转盘剪切磁流变液液体，导磁主盘、导磁副盘、导磁外盘在旋转盘上产生阻碍旋转盘旋转的制动力矩，通过花键由传动轴传到驱动桥，再由驱动桥传递到车轮，从而实现车辆的制动。

本发明的有益效果：

根据磁流变液的特点，磁流变缓速器结构可设计的简单紧凑，在几个安培电流作用磁场下即可达到最大力矩，且响应时间迅速，在无磁场时，粘度低，能耗小，且磁流变液从牛顿流体到Bingham体的变化不受车速限制，可根据制动信号随时进行阻尼调整。因此，磁流变液缓速器是车辆辅助制动的理想选择。

1.利用磁流变液响应快、物理状态的变化可控、可逆的特点，使得磁流变液缓速器在车辆辅助制动过程中反应迅速，且在任何车速下均可达到最大的制动力矩，不受车速限制；

2.利用磁流变液在较弱磁场即可获得较高剪切强度、粘度低的特点，使得磁流变液缓速器具有大的制动力矩、较低的非制动状态下油耗和较小的制动状态下电能耗，总体能耗低；

3.由于利用的是磁流变液的剪切性能，因此少量的磁流变液即可满足制动需求，从而可以将磁流变液缓速器做的结构简单紧凑；

4.根据制动力矩的不同需求，可增加或者减少导磁盘和旋转盘及其辅助零件，而总体结构形式不变化。

附图说明

图1为磁流变液缓速器结构图；

图2为旋转盘左视图；

图3为连接盘左视图；

图4为壳体右视图；

图5为导磁副盘左视图。

其中，1.套筒，2.轴套，3.轴承，4.垫圈，5.螺栓，6.轴承盖，7.密封圈，8.传动轴，9.花键，10.壳体，11.旋转盘，12.隔磁铜盘，13.导磁主盘，14.导磁副盘，15.接线端子，16.励磁线圈，17.散热筋，18.导线槽，19.连接螺孔，20.连接盘，21.磁流变液液体，22.导磁外盘，23.导油槽，24.螺钉，25.装配盲孔。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2、图3、图4、图5所示，本实施例是在壳体内装有三组磁流变液装置，但是可根据制动力矩大小增加磁流变液装置组数，从而增加旋转盘11、隔磁铜盘12、导磁主盘13、导磁副盘14、励磁线圈16、导磁外盘22。

本发明一种磁流变液缓速器，包括壳体10、传动轴8、连接盘20、若干组磁流变液装置，壳体10、连接盘20、若干组磁流变液装置安装在传动轴8上，若干组磁流变液装置安装在壳体10内，并且壳体10和连接盘20与传动轴8之间均装有轴承3，若干组磁流变液装置与传动轴8之间装有套筒1和轴套2；每组磁流变液装置之间装有隔磁铜盘12；连接盘20与壳体10开口端连接。

磁流变液装置包括旋转盘11、导磁主盘13、导磁副盘14、导磁外盘22，由壳体10内向外安装在传动轴8上的顺序依次为导磁主盘13、旋转盘11、导磁副盘14；所述旋转盘11、导磁主盘13、导磁副盘14、导磁外盘22均为软磁材料；

导磁外盘22连接在导磁主盘13上，并且与导磁外盘22相接触的导磁主盘13绕有励磁线圈16，同时导磁主盘13和导磁外盘22分别与壳体10配合连接；

导磁主盘13和导磁副盘14与旋转盘11之间充满磁流变液液体21，并且导磁副盘14与导磁主盘13配合连接；

旋转盘11内圆上设有花键9，旋转盘11通过花键9与传动轴8配合连接，并且旋转盘11两盘面上均布设有若干对称不相通的导油槽23。

传动轴8为阶梯轴，传动轴8轴肩与壳体10平行，并且传动轴8两端设有花键9，传动轴8上设有与旋转盘11相配合的花键9。

壳体10与传动轴8之间的轴承3以及连接盘20与传动轴8之间的轴承3分别通过轴承盖6固定，轴承盖6与传动轴8之间装有密封圈7，并且该轴承盖6分别与壳体10和连接盘20连接。

连接盘20上均布设有若干散热筋17和若干连接螺孔19。

壳体10上设有接线端子15，并且还均布设有若干散热筋17，并且设有与接线端子15相通的导线槽18，接线端子15的导线通过导线槽18分别与导磁主盘13上的励磁线圈16连接。

两组磁流变液装置之间的导磁主盘13与导磁副盘14之间设有隔磁铜盘12，并且该导磁主盘13与导磁副盘14之间均装有密封圈7。

每组磁流变液装置中的旋转盘11之间的传动轴8上装有套筒1。

磁流变液装置中与壳体10接触的导磁主盘13与壳体10之间设有密封圈7；导磁主盘13内圆与传动轴8之间设有轴套2，并且该导磁主盘13与轴套2之间设有密封圈7。

磁流变液装置中与连接盘20接触的导磁副盘14与连接盘20之间设有密封圈7，导磁副盘14内圆与传动轴8之间设有轴套2，并且该导磁副盘12与轴套2之间设有密封圈7。

轴承盖6通过螺栓5分别于壳体10和连接盘20连接，轴承盖6与壳体10之间，轴承盖6与连接盘20之间均设有有垫圈4。

壳体10、连接盘20和传动轴8均为非导磁材料，励磁线圈16通过导线经导线槽18和接线端子15连接，接线端子15通过螺钉24固定在壳体上，从而获得供电。

旋转盘11通过花键9连接在传动轴8上，通过轴套2和套筒1进行轴向定位，旋转盘11上开有导油槽23，实现磁流变液液体21的方便灌装和旋转盘11两侧磁流变液液体21的流动，从而保护磁流变液液体21性能。

导磁副盘14上均布设有若干转配盲孔25，导磁副盘14和导磁外盘22通过螺纹与导磁主盘13配合连接；导磁外盘22和导磁主盘13通过花键9与壳体10配合连接。

连接盘20通过螺栓5与壳体10开口端相连，并有连接螺孔19用于固定在变速器外壳或驱动器外壳上。

磁流变液缓速器由制动控制器控制磁流变液缓速器中的励磁线圈16的电流大小来实现辅助制动，制动踏板与压力传感器相连，压力传感器输出电信号到制动控制器，制动控制器通过接线端子15与磁流变液缓速器中的的各个励磁线圈16相连，制动控制器可对各个励磁线圈16进行单独控制，制动控制器根据制动踏板压力信号和车速传感器等自动判断车辆需要满足的制动状态，并通过控制算法确定需要控制的励磁线圈16个数，以及输出到励磁线圈16的电流大小，从而改变传动轴8的转速，旋转盘11改变了对磁流变液液体21的剪切强度，达到车辆制动的目的。

在没有制动压力信号时，传动轴8带动旋转盘11在磁流变液中转动，此时磁流变液液体21具有很小的剪切强度，没有制动作用；在制动压力信号较小时，制动控制器仅对一个控制励磁线圈16进行控制，实现小范围制动的功能；

在制动压力信号大时，制动控制器根据控制算法选择控制一个励磁线圈16或多个励磁线圈16中的电流大小，此时传动轴8带动旋转盘11剪切磁流变液液体21，导磁主盘13、导磁副盘14、导磁外盘22在旋转盘11上产生阻碍旋转盘11旋转的制动力矩，通过花键9由传动轴传到驱动桥，再由驱动桥传递到车轮，从而实现车辆的制动。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种磁流变液缓速器，包括壳体、传动轴、连接盘、若干组磁流变液装置，其特征是，所述壳体、连接盘、若干组磁流变液装置安装在传动轴上，若干组磁流变液装置安装在壳体内，并且壳体和连接盘与传动轴之间均装有轴承，若干组磁流变液装置与传动轴之间装有套筒和轴套；所述每组磁流变液装置之间装有隔磁铜盘；所述连接盘与壳体开口端连接。

2.如权利要求1所述磁流变液缓速器，其特征是，所述磁流变液装置包括旋转盘、导磁主盘、导磁副盘、导磁外盘，由壳体内向外安装在传动轴上的顺序依次为导磁主盘、旋转盘、导磁副盘；所述旋转盘、导磁主盘、导磁副盘、导磁外盘均为软磁材料；

所述导磁外盘连接在导磁主盘上，并且与导磁外盘相接触的导磁主盘绕有励磁线圈，同时导磁主盘和导磁外盘分别与壳体配合连接；

所述导磁主盘和导磁副盘与旋转盘之间充满磁流变液液体，并且导磁副盘与导磁主盘配合连接；

所述旋转盘内圆上设有花键，旋转盘通过花键与传动轴配合连接，并且旋转盘两盘面上均布设有若干对称不相通的导油槽。

3.如权利要求1所述磁流变液缓速器，其特征是，所述传动轴为阶梯轴，传动轴轴肩与壳体平行，并且传动轴两端设有花键，传动轴上设有与旋转盘相配合的花键。

4.如权利要求1所述磁流变液缓速器，其特征是，所述壳体与传动轴之间的轴承以及连接盘与传动轴之间的轴承分别通过轴承盖固定，所述轴承盖与传动轴之间装有密封圈，并且该轴承盖分别与壳体和连接盘连接。

5.如权利要求1所述磁流变液缓速器，其特征是，所述连接盘上均布设有若干散热筋和若干连接螺孔。

6.如权利要求2所述磁流变液缓速器，其特征是，所述壳体上设有接线端子，并且还均布设有若干散热筋，并且设有与接线端子相通的导线槽，所述接线端子的导线通过导线槽分别与导磁主盘上的励磁线圈连接。

7.如权利要求2所述磁流变液缓速器，其特征是，所述两组磁流变液装置之间的导磁主盘与导磁副盘之间设有隔磁铜盘，并且该导磁主盘与导磁副盘之间均装有密封圈。

8.如权利要求2所述磁流变液缓速器，其特征是，所述每组磁流变液装置中的旋转盘之间的传动轴上装有套筒。

9.如权利要求2所述磁流变液缓速器，其特征是，所述磁流变液装置中与壳体接触的导磁主盘与壳体之间设有密封圈；所述导磁主盘内圆与传动轴之间设有轴套，并且该导磁主盘与轴套之间设有密封圈。

10.如权利要求2所述磁流变液缓速器，其特征是，所述磁流变液装置中与连接盘接触的导磁副盘与连接盘之间设有密封圈，所述导磁副盘内圆与传动轴之间设有轴套，并且该导磁副盘与轴套之间设有密封圈。

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