CN103148125B - 一种磁流变的动力制动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及制动器装置技术领域，具体是一种磁流变动力制动装置，可应用于中小型的电动车辆、工程物流车、农用车辆、机械动力装置等使用范围，该装置制动线圈、线圈架、磁流变液、制动片架、制动片、制动外壳、动力齿轮、换向齿轮、换向轴、下壳体和上壳体组装构成；当车辆制动时，向制动线圈输入电流，制动器内磁流变材料发生相变，使动力齿轮、换向齿轮及换向轴处于锁定制动状态；当车辆启动时，切断制动线圈电流，制动器磁流变材料消磁，制动片轴空转，换向轴进入旋转状态。本制动器装置解决了产品轻量化、结构简单化、材料减量化、控制智能化等技术难题，可有效降低生产成本，为推广新材料、新技术、新工艺和产品的技术升级提供有力支持。
Description
[技术领域]
本发明涉及动力制动装置技术领域，具体的说是一种磁流变动力制动装置及其制动的方法和应用，适用于中小型电动车辆、工程物流车、农用车辆、起重搬运车辆、船用驱动装置、机械动力装置等使用范围。
[背景技术]
磁流变液体是一种新型相变材料 它是一种由高磁导率、低磁滞性的微小(微米甚至纳米级)软磁性颗粒和非导磁体液体混合而成的磁性粒悬浮液 当无磁场时，悬浮的微粒铁颗粒自由地随液体运动；当施加磁场时，这些悬浮的微粒铁颗粒被互相吸引，形成一串串链式结构从磁场一极到另一极，此时磁流变液体就在毫秒级的瞬间由牛顿流体变成塑性体或有一定屈服剪应力的粘弹性体 当改变磁场线圈中的电流从而获得不同强度的磁场，磁流变液的屈服剪应力也发生变化，即在强磁场作用下，抗剪切力很大，呈现出高粘度、低流动性的液体特性；在零磁场条件下呈现出低粘度的特性 其剪切屈服强度与磁场强度(或电流大小)具有稳定的对应关系 正是磁流变液的这种流变可控性使其能够实现阻尼力的连续可变，从而达到对车辆制动的主动控制目的
目前，磁流变液体作为前沿技术的新材料，因其优良的材料特性，越来越受到人们的关注，全球对磁流变材料和控制技术的研究方兴未艾。磁流变液体属于国际研究前沿技术，在车辆、机械、航空航天、舰船、建筑等领域具有广泛的应用前景。被认为是未来最具前途的智能材料之一，由于新材料推广应用涉及多学科交叉技术、全新的的产品种类以及机电一体化的设计要求，有大量的磁流变应用技术问题尚待解决，因此，目前磁流变材料的推广使用和磁流变技术的开发还处在初级阶段，磁流变应用产品尚未发展到广大的机电产品应用领域。
传统的动力制动装置基本采用机械结构，涉及的零部件多，自动化程度低，相比本发明而言，传统产品的结构件体量大，生产成本高，而且传统的设计技术很难支持对产品进行机电一体化的技术升级。目前，尚未发现应用磁流变控制技术，对车辆制动过程进行控制操作的先例。
本发明创新地把磁流变控制技术应用到动力制动领域，解决了以磁流变液为动力制动的核心媒介，通过电子控制手段对车辆制动所需的脉冲制动、连续制动、自控制动功能进行操作、控制和管理，最大限度地实现产品轻量化、结构简单化、材料减量化、节约资源、降低成本、提高质量的应用目的，并为推广新材料、新技术、新工艺和产品的技术升级提供有力支持。
[发明内容]
本发明设计一种磁流变动力制动装置，采用先进的电子控制和磁流变应用技术，实现简化产品结构、提高操控性能、节约材料资源、降低生产成本、提升产品价值的目的。
为实现上述目的，采用以下技术方案：
设计一种磁流变动力制动装置，包括制动线圈、线圈架、磁流变液、制动片架、制动片、制动外壳 、动力齿轮、换向齿轮、换向轴、下壳体和上壳体，其特征在于所述的换向轴中部设有动力齿轮和换向齿轮，动力齿轮、换向齿轮和换向轴组成变速换向器组件，所述的变速换向器组件左右两侧分别设有两个磁流变制动器组件，所述的磁流变制动器组件由制动线圈、线圈架、磁流变液、制动片架、制动片和制动外壳组成，所述的换向轴上设有制动片架，所述的制动片架上设有制动片，制动外壳套装在线圈架内，线圈架上缠绕制动线圈，制动外壳内注入磁流变液，所述的变速换向器组件和磁流变制动器组件通过固定于上下壳体的轴承进行运动，从而构成磁流变动力制动装置。
所述的制动线圈、线圈架、磁流变液、制动片架、制动片、制动外壳、动力齿轮和换向齿轮均设置于下壳体和上壳体内，上下壳体与支承结构件为一体式结构。
所述的制动器采用磁流变液作为制动阻尼材料。
上述磁流变制动装置的制动启动方法，其特征在于所述的方法步骤如下：
a. 车辆制动时，同时向第一制动线圈和第二制动线圈输入电流，制动器内磁流变材料发生相变，由液体转变成类固态即产生阻尼力，使动力齿轮、换向齿轮、换向轴及制动片处于锁定制动状态；
b. 车辆重新启动时，切断第一制动线圈和第二制动线圈电流，制动器磁流变材料消磁，由类固态还原为液态，失去阻尼力，换向轴及制动片得到动力进入旋转状态。
上述磁流变动力制动装置可应用于中小型电动车辆、工程物流车、农用车辆、起重搬运车辆、船用驱动装置、机械动力装置等使用范围。
与现有制动器相比，具有以下有益效果：
(1) 本发明将制动器、换向器机构设计成一个制动器总成部件，一次性安装，有效地解决了传统车辆零部件空间占用大，配件品种数量多，产品安装结构复杂、生产效率差等问题。
(2) 本发明应用磁流变液制作的制动器具有出力大、体积小、响应快、结构简单、阻尼力连续可调、易于实现智能化控制等优点。通过对控制系统的程序设定，自动调整制动器线圈的电流电压参数，对制动片的运动阻尼强度进行设定控制，使车辆刹车停止处于最佳状态，有效地解决传统车辆难以实现的自动化功能。
(3) 本发明采用非接触式的磁流变制动器，有效地解决了传统小型车辆制动器使用中的机械摩擦损耗和故障缺陷。
（4）本发明磁流变制动装置可作为车辆标准部件，进行有效的质量监督和标准管理，解决传统产品因零件品种多、供应商分散、质量监管难等不利因素。
(5)本发明实现产品规模化生产管理、可有效控制生产成本，通过优化产品供应链，有效降低产品价格，提高市场竞争力。
(6) 本发明将对我国传统制动器、换向器产品的技术升级，产业的革新，先进制造业的发展起到积极地推进作用。
[附图说明]
图1是本发明右视剖图；
图1中1、13为第一、第二制动线圈；2、14为线圈架；3、12为磁流变液；4、11制动片架；5、10为制动片；6、9为制动外壳；7为动力齿轮；8为换向齿轮；
图2是本发明右视图；
图2中15为换向轴；16为下壳体；17为上壳体；
图3是本发明等轴视图。
[具体实施方式]
现结合附图及具体实施例对本发明的整套技术方案作进一步阐述，相信对于本领域技术人员来说是可以实现的。
实施例
本发明创新地把磁流变控制技术应用到动力制动领域，解决了以磁流变液为动力制动的核心媒介，通过电子控制手段对车辆制动所需的脉冲制动、连续制动、自控制动功能进行操作、控制和管理，
一、工艺程序
1、先按附图齐备制作的零件及磁流变液材料。
具体的说，包括制动线圈、线圈架、磁流变液、制动片架、制动片、制动外壳、动力齿轮7、换向齿轮8、换向轴15、下壳体15和上壳体17；其中，动力齿轮7、换向齿轮8和换向轴15组成变速换向器组件；制动线圈、线圈架、磁流变液、制动片架、制动片和制动外壳组成磁流变制动器组件。
2、进行组装。
首先，在换向轴15中部安装动力齿轮7和换向齿轮8，构成变速换向器组件，在变速换向器组件左右两侧分别设有两个磁流变制动器组件，具体的说，在换向轴15上设有制动片架4，所述的制动片架4上设有制动片5，制动外壳6套装在线圈架2内，线圈架2上缠绕制动线圈1，制动外壳6内注入磁流变液3；在换向轴15上设有制动片架11，所述的制动片架11上设有制动片10，制动外壳9套装在线圈架14内，线圈架14上缠绕制动线圈13，制动外壳9内注入磁流变液12；
接着，将制动线圈、线圈架、磁流变液、制动片架、制动片、制动外壳 、动力齿轮和换向齿轮均设置于下壳体和上壳体内，变速换向器组件和磁流变制动器组件通过固定于上下壳体的轴承进行运动，从而构成制动器总成装置。上下壳体与支承结构件为一体式结构，该结构可方便地固定安装在车架上。
二、实施程序
上述磁流变动力制动装置采用磁流变液作为制动阻尼材料，其制动方法步骤如下：
a. 车辆制动时，同时向第一制动线圈1和第二制动线圈13输入电流，制动器内磁流变材料发生相变，由液体转变成类固态即产生阻尼力，使动力齿轮7、换向齿轮8、换向轴15及制动片处于锁定制动状态；
b. 车辆重新启动时，切断第一制动线圈1和第二制动线圈13电流，制动器磁流变材料消磁，由类固态还原为液态，失去阻尼力，换向轴15及制动片得到动力进入旋转状态。
上述磁流变动力制动装置可应用于中小型电动车辆、工程物流车、农用车辆、起重搬运车辆、船用驱动装置、机械动力装置等使用范围。
Claims (5)
1.一种磁流变动力制动装置，包括制动线圈、线圈架、磁流变液、制动片架、制动片、制动外壳、动力齿轮、换向齿轮、换向轴、下壳体和上壳体，其特征在于所述的换向轴中部设有动力齿轮和换向齿轮，动力齿轮、换向齿轮和换向轴组成变速换向器组件，所述的变速换向器组件左右两侧分别设有两个磁流变制动器组件，所述的磁流变制动器组件由制动线圈、线圈架、磁流变液、制动片架、制动片和制动外壳组成，所述的换向轴上设有制动片架，所述的制动片架上设有制动片，制动外壳套装在线圈架内，线圈架上缠绕制动线圈，制动外壳内注入磁流变液，所述的变速换向器组件和磁流变制动器组件通过固定于上下壳体的轴承进行运动，从而构成磁流变动力制动装置。
2.如权利要求1所述的一种磁流变动力制动装置，其特征在于所述的制动线圈、线圈架、磁流变液、制动片架、制动片、制动外壳、动力齿轮和换向齿轮均设置于下壳体和上壳体内，上下壳体与支承结构件为一体式结构。
3.如权利要求1所述的一种磁流变动力制动装置，其特征在于所述的制动器采用磁流变液作为制动阻尼材料。
4.如权利要求1所述的磁流变动力制动装置的制动启动方法，其特征在于所述的方法步骤如下：
a.车辆制动时，同时向第一制动线圈和第二制动线圈输入电流，制动器内磁流变材料发生相变，由液体转变成类固态即产生阻尼力，使动力齿轮、换向齿轮、换向轴及制动片处于锁定制动状态；
b.车辆重新启动时，切断第一制动线圈和第二制动线圈电流，制动器磁流变材料消磁，由类固态还原为液态，失去阻尼力，换向轴及制动片得到动力进入旋转状态。
5.如权利要求1所述的一种磁流变动力制动装置的应用，其特征在于所述的磁流变制动器总成装置应用于中小型电动车辆、工程物流车、农用车辆、起重搬运车辆、船用驱动装置、机械动力装置使用范围。
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