CN102927166A

CN102927166A - 一种离合式磁流变液制动器

Info

Publication number: CN102927166A
Application number: CN2012104630716A
Authority: CN
Inventors: 陈吉朋; 徐菲凡; 姜海勇
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-11-16
Filing date: 2012-11-16
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2032-11-16
Also published as: CN102927166B

Abstract

本发明公开一种离合式磁流变液制动器，包括传动轴，永磁体、弹簧、励磁线圈、磁流变液、轮盘、离合卡套。其制动原理主要依据磁流变液在强磁场作用下的高粘度、低流动性，区别于现有技术依靠磁流变液磁化后产生吸引力而实现的制动。因此，本发明克服了现有技术在密封、组合结构上的缺点，并具有离合功能。将本发明应用于传动系统制动可无需连接离合器，即本发明将离合器功能和制动功能相结合，减少了传动链的长度。

Description

一种离合式磁流变液制动器

技术领域

本发明涉及一种磁流变液制动器。

背景技术

磁流变液在零磁场条件下呈现出低粘度的牛顿体特性，而在强磁场作用下，则呈现出高粘度、低流动性的Binghan体特性。

现有技术已成功将磁流变液应用于轴承体内部密封、电磁阀电磁铁的阻尼减震等，而将电磁流液应用于传动系统的制动较少，从现有文献上看，通过磁流变液实现传动系统的制动主要有两种途径，一种是利用永磁体作为磁源对磁流变液施加磁场实现制动；另一种是利用励磁线圈作为磁源对磁流变液施加磁场从而实现制动。

如专利文献（申请号200710192038.3）描述的一种离合式磁流变液制动器，该制动器“采用永磁铁作为磁源，活动保持架的转动而改变闭合磁路的方向，即可实现制动。”该制动器虽然结构简单，操作方面，然而却存在着一个明显缺点，即使用该制动器必须附加一个离合器，因为采用永磁铁作为磁源即同时使磁流变液工作在导磁吸附状态。

另有专利文献（申请号03141793.0）公开一种可变的旋转式磁流变液制动器，该制动器“导磁内、外筒将电磁线圈产生的磁路封闭在制动器结构内部，保证磁场集中地作用在磁流变液上。”该制动器采用励磁线圈作为磁源，构成开关式制动器，然而该制动器由于结构原因（依据磁流变液磁化吸引特性设计），若不使用离合器直接接入传动链，即使在非工作状态，转子在磁流变液内无负载空运转也会由于过大的流体阻力导致磁流变液发热，不利于该传动系统的稳定性。

综上所述，现有技术使用磁流变液作为制动装置时，其原理依据是磁流变体的磁化吸引力。其缺点有：1）制动器转子和定子需具备较大的结构尺寸用来保证磁流变液磁场的作用面积；2）如果使用永磁体作为磁源，则必不可少增加离合器，导致传动链增长；3）如过引入励磁线圈作为磁源，虽然可省去离合器，但该制动器无载荷空运转时发热较大，增加系统无用功耗。

解决上述问题方法是：从制动器的原理出发，引入磁流变液在强磁场作用下的高粘度特性，结合磁流变液的密封性能，从结构上实现具有离合特性的磁流变液制动器。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提供一种离合式磁流变液制动器。

本发明解决技术问题所采取的技术方案是：一种离合式磁流变液制动器，包括传动轴，左支撑轴承，右支撑轴承，左端盖，右端盖，弹簧，左永磁体，右永磁体，弹性挡圈，励磁线圈，磁流变液。

所述的传动轴分别通过左支撑轴承、右支撑轴承固定于前支座和后支座上，前支座和后支座通过机械配合后使用螺纹副紧固；前支座和后支座形成的腔体内装有磁流变液；左支撑轴承右侧装有左挡环，左挡环右侧装有左永磁体，左永磁体通过前支座内孔上的台阶定位，通过左挡环传递的轴向力固定；右支撑轴承左侧装有右挡环，右挡环（3）左侧装有右永磁体，右永磁体通过后支座内孔上的台阶定位，通过右挡环传递的轴向力固定。

离合卡套通过前后弹性挡圈固定于传动轴上，轮盘内孔压入铜衬套，并通过铜衬套空套在传动轴上；轮盘和离合卡套（15）之间装有弹簧，轮盘可轴向移动，其右侧通过传动轴轴肩限位。

励磁线圈装于前支座外圆柱面，通过前支座外圆柱面上的台阶定位，并通过线圈挡环和线圈盖板固定。

进一步描述为：

所述的离合卡套为双层空心圆柱环结构（内孔和外圆柱面之间在轴向开有环形槽，形成内圆柱环和外圆柱环），其内圆柱轴向尺寸小于外圆柱体轴向尺寸，且其外圆柱环壁端口沿圆周均布矩形卡槽，卡槽间形成卡齿。

所述的轮盘靠近外圆处径向截面为绕圆周方向的矩形叶片，内孔和外面之间沿圆周方向开有矩形槽。

所述的离合卡套上的卡齿可插入轮盘上的矩形槽。

所述的轮盘内圆柱孔通过过盈配合压入铜衬套，压入后两者之间无相对运动。

所述的右端盖端面封闭，左端盖端面中间开有通孔，传动轴通过其中。

所述的传动轴分别通过左永磁体、右永磁体形成磁流体密封。

所述的左支承轴承、左挡环、左永磁体组成的左支承组件和右支承轴承、右挡环、右永磁体组成的右支承组件位置可以相互调换。

附图说明

图1为一种离合式磁流变液制动器的结构图。

图2为B向视图。

图3为A-A向剖面视图。

图1中：1.右端盖，2.右支撑轴承，3.右挡环，4.前支座，5.励磁线圈，6.线圈盖板，7.弹簧，8.线圈挡环，9.左永磁体，10.左支撑轴承，11.左端盖， 12.传动轴， 13 .左挡环， 14.弹性挡圈， 15.离合卡套， 16.轮盘， 17.铜衬套，18.磁流变液，19.后支座，20.右永磁体。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进一步说明。

如图1所示的一种离合式磁流变液制动器，1.一种离合式磁流变液制动器，包括传动轴12，左支撑轴承10，右支撑轴承2，左端盖10，右端盖1，弹簧7，左永磁体9，右永磁体20，弹性挡圈14，励磁线圈5，磁流变液18。

传动轴12分别通过左支撑轴承10、右支撑轴承2固定于前支座4和后支座19上，前支座4和后支座19通过机械配合后使用螺纹副紧固；前支座4和后支座19形成的腔体内装有磁流变液18；左支撑轴承10右侧装有左挡环13，左挡环13右侧装有左永磁体9，左永磁体9通过前支座4内孔上的台阶定位，通过左挡环13传递的轴向力固定；右支撑轴承2左侧装有右挡环3，右挡环3左侧装有右永磁体20，右永磁体20通过后支座19内孔上的台阶定位，通过右挡环3传递的轴向力固定。

离合卡套15通过前后弹性挡圈14固定于传动轴12上，轮盘16内孔压入铜衬套17，并通过铜衬套17空套在传动轴12上；轮盘16和离合卡套15之间装有弹簧（7），轮盘（16）可轴向移动，其右侧通过传动轴12轴肩限位。

励磁线圈5装于前支座4外圆柱面，通过前支座4外圆柱面上的台阶定位，并通过线圈挡环8和线圈盖板6固定。

离合卡套15为双层空心圆柱环结构（内孔和外圆柱面之间在轴向开有环形槽，形成内圆柱环和外圆柱环），其内圆柱轴向尺寸小于外圆柱体轴向尺寸，且其外圆柱环壁端口沿圆周均布矩形卡槽，卡槽间形成卡齿。

轮盘16靠近外圆处径向截面为绕圆周方向的矩形叶片，内孔和外面之间沿圆周方向开有矩形槽。

离合卡套15上的卡齿可插入轮盘（16）上的矩形槽。

轮盘16内圆柱孔通过过盈配合压入铜衬套（17），压入后两者之间无相对运动。

右端盖1端面封闭，左端盖11端面中间开有通孔，传动轴（12）通过其中。

传动轴12分别通过左永磁体9、右永磁体20形成磁流体密封。

左支承轴承10、左挡环13、左永磁体9组成的左支承组件和右支承轴承2、右挡环3、右永磁体20组成的右支承组件位置可以相互调换。

一种离合式磁流变液制动器，原理如下：

本发明引入磁流变液在强磁场作用下的高粘度特性，结合磁流变液的密封性能，从结构上实现具有离合特性的磁流变液制动器。

传动轴12通过键连接至传动系统后，当传动系统正常工作无须制动时，励磁线圈5不通电，轮盘16在弹簧7的作用下和离合卡套15保持距离，则离合卡套15跟随传动轴运转，而轮盘16通过铜衬套17空套在传动轴12上，由于存在着流体阻力而不运转。

当传动系统需要制动时，则励磁线圈5通电，磁流变液磁化，由于轮盘16偏置于磁场中，在电磁力的吸引下则压缩弹簧7轴向移动后卡入离合卡套15中，跟随离合卡套15一起旋转，离合卡套15轴向视图如图2所示；由于离合卡套基本结构为圆柱形，其流体阻力小，而轮盘16表面具有叶片状外轮廓，如图3所示，其流体阻力大，又由于此时磁流变提呈现出高粘度，且轮盘16与前支座4存在着电磁吸引力而迅速制动。另外，左永磁体9和右永磁体20 附近磁场使磁流变液局部磁化，形成密封。

Claims

1.一种离合式磁流变液制动器，包括传动轴（12），左支撑轴承（10），右支撑轴承（2），左端盖（10），右端盖（1），弹簧（7），左永磁体（9），右永磁体（20），弹性挡圈（14），励磁线圈（5），磁流变液（18），其特征在于：

所述的传动轴（12）分别通过左支撑轴承（10）、右支撑轴承（2）固定于前支座（4）和后支座（19）上，前支座（4）和后支座（19）通过机械配合后使用螺纹副紧固；前支座（4）和后支座（19）形成的腔体内装有磁流变液（18）；左支撑轴承（10）右侧装有左挡环（13），左挡环（13）右侧装有左永磁体（9），左永磁体（9）通过前支座（4）内孔上的台阶定位，通过左挡环（13）传递的轴向力固定；右支撑轴承（2）左侧装有右挡环（3），右挡环（3）左侧装有右永磁体（20），右永磁体（20）通过后支座（19）内孔上的台阶定位，通过右挡环（3）传递的轴向力固定；

离合卡套（15）通过前后弹性挡圈（14）固定于传动轴（12）上，轮盘（16）内孔压入铜衬套（17），并通过铜衬套（17）空套在传动轴（12）上；轮盘（16）和离合卡套（15）之间装有弹簧（7），轮盘（16）可轴向移动，其右侧通过传动轴（12）轴肩限位；

励磁线圈（5）装于前支座（4）外圆柱面，通过前支座（4）外圆柱面上的台阶定位，并通过线圈挡环（8）和线圈盖板（6）固定。

2.根据权利要求1所述的一种离合式磁流变液制动器，其特征在于：所述的离合卡套（15）为双层空心圆柱环结构（内孔和外圆柱面之间在轴向开有环形槽，形成内圆柱环和外圆柱环），其内圆柱轴向尺寸小于外圆柱体轴向尺寸，且其外圆柱环壁端口沿圆周均布矩形卡槽，卡槽间形成卡齿。

3.根据权利要求1所述的一种离合式磁流变液制动器，其特征在于：所述的轮盘（16）靠近外圆处径向截面为绕圆周方向的矩形叶片，内孔和外面之间沿圆周方向开有矩形槽。

4.根据权利要求1、权利要求2、权利要求3所述的一种离合式磁流变液制动器，其特征在于：所述的离合卡套（15）上的卡齿可插入轮盘（16）上的矩形槽。

5.根据权利要求1所述的一种离合式磁流变液制动器，其特征在于：所述的轮盘（16）内圆柱孔通过过盈配合压入铜衬套（17），压入后两者之间无相对运动。

6.根据权利要求1所述的一种离合式磁流变液制动器，其特征在于：所述的右端盖（1）端面封闭，左端盖（11）端面中间开有通孔，传动轴（12）通过其中。

7.根据权利要求1所述的一种离合式磁流变液制动器，其特征在于：所述的传动轴（12）分别通过左永磁体（9）、右永磁体（20）形成磁流体密封。

8.根据权利要求1所述的一种离合式磁流变液制动器，其特征在于：所述的左支承轴承（10）、左挡环（13）、左永磁体（9）组成的左支承组件和右支承轴承（2）、右挡环（3）、右永磁体（20）组成的右支承组件位置可以相互调换。