CN104895956B - 电热磁形状记忆合金与磁流变液复合离心式离合器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电热磁形状记忆合金与磁流变液复合离心式离合器，包括主动轴、从动轴、左端盖、右端盖、外圆筒以及从动盘，在从动盘与左端盖、右端盖以及外圆筒之间的间隙内填充有磁流变液，在两线圈槽内分别设有一励磁线圈，在从动盘上分布有数块摩擦块，所述摩擦块分别与一推杆相连，在推杆与推杆槽底部之间设有形状记忆合金弹簧，在从动轴上套设有电刷滑环，所述励磁线圈和形状记忆合金弹簧分别通过连接导线经导线孔和盲孔后与电刷滑环相连。本发明能够实现形状记忆合金、磁流变液和离心力的复合传动，以提高离合器的传递力矩，从而提高离合器传递效率。

Description

电热磁形状记忆合金与磁流变液复合离心式离合器

技术领域

本发明涉及一种离合器，属于机械动力传动技术领域，尤其涉及一种电热磁形状记忆合金与磁流变液复合离心式离合器。

背景技术

形状记忆合金(SMA)和磁流变液(MR fluids)是新型智能材料。具有一定初始形状的形状记忆合金在一定条件下进行一定程度的变形之后，通过适当地改变温度又会发生逆变形，使材料恢复成初始形状，在形状恢复的过程中，形状记忆合金若受到约束就会产生很大的回复力，利用其回复力可对外做功。磁流变液作为一种新颖的智能材料，其流变特性随外加磁场的变化而急剧变化，在不加磁场时，它表现为牛顿流体；在外加磁场作用下，它的结构和性能表现出神奇的特征，即可在瞬间（千分之一秒左右）由液态变成固态，其粘度陡然增大几个数量级以至失去流动性，表现出Bingham塑性体的行为，具有一定的抗剪屈服应力，且随外加磁场强度的增加，材料的屈服应力增加，它的性能可由外加磁场连续调控。

基于形状记忆合金的形状记忆效应和磁流变液的流变特性，使其在机械传动工程领域具有广泛的应用前景。如CN1097040A公开的“记忆弹簧驱动式风扇离合器”，它利用设于主动摩擦锥盘内侧中部的形状记忆合金螺旋弹簧作为中央驱动，根据不同的出水温度带动冷却风扇以不同转速引入不同流量的空气强化水箱对出水的冷却作用，使内燃机的出水温度稳定在有利温度范围内；如CN202220651U公开的“形状记忆合金控制的发动机风扇”，它利用形状记忆合金弹簧来感温，实现对磁力大小的控制，进而控制风扇的风量。如CN102562857A公开的“一种锥形挤压-剪切式磁流变离合器”，它利用线圈产生的磁场对衔铁输出盘的吸引，减小装有磁流变液的工作腔体积，同时对磁流变液产生挤压和剪切力从而传递更大转矩；如CN103109103A公开的“磁流变传动装置”，它在转动体和部件之间设有含有磁流变介质的锐角区域，该锐角区域可承受该磁场产生机构的磁场以便选择性地将这些颗粒链化和/或与该转动体楔紧或释放；如CN202418318U公开的“复合增力式磁流变离合器”，在离合器运转过程中利用铰杆增力的同时带动挤压盘挤压磁流变液，在提高扭矩的同时，还解决了以往单一铰杆增力式离合器无法快速响应的问题，实现了离合器的快速响应；如CN202451656U公开的“离心式闸块挤压磁流变离合器”，它在装有磁流变液的封闭腔体内的主动套筒上设置随主动套筒转动而挤压磁流变液的闸块，利用旋转时产生的离心力使闸块与壳体之间产生挤压从而传递更大转矩，等。

但上述公开的方案中，离合器传递效率依然较低，且磁流变液达到磁饱和后，线圈电流继续增大，离合器传递动力增加量很小，这时靠增大电流来实现输出动力的增大会很不经济。

虽然研究人员对形状记忆合金和磁流变液在传动工程领域的单独应用作了大量研究，但是对于形状记忆合金和磁流变液在传动装置中的联合应用研究还很少。如何将形状记忆合金和磁流变液技术联合应用于离合器上，已成为本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种电热磁形状记忆合金与磁流变液复合离心式离合器，能够实现形状记忆合金、磁流变液和离心力的复合传动，以提高离合器的传递力矩，从而提高离合器传递效率。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的：一种电热磁形状记忆合金与磁流变液复合离心式离合器，包括主动轴、从动轴、左端盖、右端盖、外圆筒以及从动盘，所述主动轴与左端盖成型为一体，左端盖和右端盖分别通过轴承安装于从动轴上，所述外圆筒位于左端盖与右端盖之间，并通过连接螺钉与左端盖和右端盖固定连接；其特征在于：所述从动盘套设在从动轴上并与从动轴成型为一体，且从动盘的左、右侧面对应与左、右端盖之间，以及从动盘与外圆筒之间均具有间隙；在从动盘与左端盖、右端盖以及外圆筒之间的间隙内填充有磁流变液；在左端盖上设有一注液孔，该注液孔由与之匹配的注液螺塞封闭；所述从动盘的左、右侧面上设置有两对称分布的线圈槽，在两线圈槽内分别设有一励磁线圈；

在从动盘上沿其周向分布有数块摩擦块，所述摩擦块分别与一推杆相连，在从动盘的外周面上，对应推杆设有推杆槽，所述推杆插入推杆槽内，在推杆与推杆槽底部之间设有形状记忆合金弹簧，当形状记忆合金弹簧通电时，能够产生焦耳热而伸长，并通过推杆推动摩擦块与外圆筒贴合；

在从动轴上套设有电刷滑环，且所述电刷滑环位于右端盖的外侧；在从动轴靠近左端盖的一端设有一盲孔，所述盲孔延伸至电刷滑环对应位置处，该盲孔的开口端由密封螺塞封闭；在盲孔与推杆槽和电刷滑环之间分别设有导线孔，两线圈槽与任意两推杆槽之间也设有导线孔，所述励磁线圈和形状记忆合金弹簧分别通过连接导线经导线孔和盲孔后与电刷滑环相连。

进一步地，所述右端盖与从动轴之间设有密封盖，在密封盖与轴承之间设有毛毡圈。

进一步地，在电刷滑环与从动轴之间设有绝缘电木。

进一步地，所述主动轴、左端盖、右端盖以及从动盘均为软磁材料，所述外圆筒为非导磁材料。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、结构简单，充分利用磁流变液的流变学性能和形状记忆合金的电热力学特性，将其用于离合器，改变励磁线圈的电流大小可以改变磁流变液的传递转矩，改变加载于形状记忆合金的电流大小可以改变形状记忆合金弹簧轴向力产生的摩擦力矩大小，从而通过控制加载电流的大小可以实现对离合器传递功率的智能控制，同时有效利用工作过程中的离心力增加离合器传递效率。

2、利用磁流变液和形状记忆合金双重传递动力的特性，并且在工作过程中产生的离心力而进一步增大输出动力，从而通过小电流即可提高离合器的传递效率，更加经济、节能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中：1—主动轴，2—从动轴，3—左端盖，4—右端盖，5—外圆筒，6—从动盘，7—轴承，8—注液螺塞，9—励磁线圈，10—摩擦块，11—推杆，12—形状记忆合金弹簧，13—电刷滑环，14—盲孔，15—密封螺塞，16—密封盖，17—毛毡圈，18—绝缘电木。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

实施例：参见图1，一种电热磁形状记忆合金与磁流变液复合离心式离合器，包括主动轴1、从动轴2、左端盖3、右端盖4、外圆筒5以及从动盘6。所述主动轴1与左端盖3成型为一体，左端盖3和右端盖4分别通过轴承7安装于从动轴2上，其中，左端盖3通过轴承7与从动轴2的一端相连，从动轴2的另一端从右端盖4穿过，且右端盖4通过轴承7与从动轴2相连。所述外圆筒5位于左端盖3与右端盖4之间，并通过连接螺钉与左端盖3和右端盖4固定连接。从而使主动轴1、左端盖3、右端盖4以及外圆筒5组成主动件。所述右端盖4与从动轴2之间设有密封盖16，该密封盖16通过固定螺钉与右端盖4相连，在密封盖16与轴承7之间设有毛毡圈17。

所述从动盘6套设在从动轴2上并与从动轴2成型为一体，从动轴2和从动盘6组成从动件；且从动盘6的左侧面、右侧面对应与左端盖3、右端盖4之间，以及从动盘6（的外周面）与外圆筒5（的内周面）之间均具有间隙；从而形成磁流变液工作腔。在从动盘6与左端盖3、右端盖4以及外圆筒5之间的间隙（即磁流变液工作腔）内填充有磁流变液。在左端盖3上设有一注液孔，所述注液孔与磁流变液工作腔相连通，该注液孔由与之匹配的注液螺塞8封闭。所述从动盘6的左、右侧面上设置有两对称分布的线圈槽，制作时，所述线圈槽与从动轴2同轴心线设置；在两线圈槽内分别设有一励磁线圈9。

在从动盘6上沿其周向（均匀）分布有数块摩擦块10，所述摩擦块10（靠近从动盘6的一侧）分别与一推杆11相连。在从动盘6的外周面上，对应推杆11设有推杆槽，所述推杆11插入推杆槽内；在推杆11与推杆槽侧壁之间设有密封圈。在推杆11与推杆槽底部之间设有形状记忆合金弹簧12，当形状记忆合金弹簧12通电时，能够产生焦耳热而伸长，并通过推杆11推动摩擦块10与外圆筒5贴合。

在从动轴2上套设有电刷滑环13，且所述电刷滑环13位于右端盖4的外侧；在电刷滑环13与从动轴2之间设有绝缘电木18，从而避免从动轴2导电，影响离合器的正常工作。在从动轴2靠近左端盖3的一端设有一盲孔14，所述盲孔14延伸至电刷滑环13对应位置处，该盲孔14的开口端由密封螺塞15封闭。在盲孔14与推杆槽和电刷滑环13之间分别设有导线孔，两线圈槽与任意两推杆槽之间也设有导线孔，所述励磁线圈9和形状记忆合金弹簧12分别通过连接导线经导线孔和盲孔14后与电刷滑环13相连；其中，所述电刷滑环13为两个，两励磁线圈9通过连接导线与一电刷滑环13相连，形状记忆合金弹簧12通过连接导线与另一电刷滑环13相连，从而使控制精确性更高，稳定性更好。

实际制作过程中，所述主动轴1、左端盖3、右端盖4以及从动盘6均为软磁材料，所述外圆筒5为非导磁材料。

工作过程中，当给形状记忆合金弹簧12加载电流时，形状记忆合金弹簧12受热伸长推动摩擦块10与外圆筒5贴合，主、从动件之间依靠摩擦力传递力矩，同时，励磁线圈9通电产生磁场致使磁流变液产生磁流变效应而固化，也为主、从动件之间提供传递力矩。随着从动件的转速不断提高，摩擦块10在离心力的作用下增大与外圆筒5的摩擦力，进一步使得离合器输出动力增大，快速实现同步运转。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种电热磁形状记忆合金与磁流变液复合离心式离合器，包括主动轴、从动轴、左端盖、右端盖、外圆筒以及从动盘，所述主动轴与左端盖成型为一体，左端盖和右端盖分别通过轴承安装于从动轴上，所述外圆筒位于左端盖与右端盖之间，并通过连接螺钉与左端盖和右端盖固定连接；其特征在于：所述从动盘套设在从动轴上并与从动轴成型为一体，且从动盘的左、右侧面对应与左、右端盖之间，以及从动盘与外圆筒之间均具有间隙；在从动盘与左端盖、右端盖以及外圆筒之间的间隙内填充有磁流变液；所述右端盖与从动轴之间设有密封盖，在密封盖与轴承之间设有毛毡圈；在左端盖上设有一注液孔，该注液孔由与之匹配的注液螺塞封闭；所述从动盘的左、右侧面上设置有两对称分布的线圈槽，在两线圈槽内分别设有一励磁线圈；

在从动盘上沿其周向分布有数块摩擦块，所述摩擦块分别与一推杆相连，在从动盘的外周面上，对应推杆设有推杆槽，所述推杆插入推杆槽内，在推杆与推杆槽底部之间设有形状记忆合金弹簧，当形状记忆合金弹簧通电时，能够产生焦耳热而伸长，并通过推杆推动摩擦块与外圆筒贴合；

在从动轴上套设有电刷滑环，且所述电刷滑环位于右端盖的外侧；在电刷滑环与从动轴之间设有绝缘电木；在从动轴靠近左端盖的一端设有一盲孔，所述盲孔延伸至电刷滑环对应位置处，该盲孔的开口端由密封螺塞封闭；在盲孔与推杆槽和电刷滑环之间分别设有导线孔，两线圈槽与任意两推杆槽之间也设有导线孔，所述励磁线圈和形状记忆合金弹簧分别通过连接导线经导线孔和盲孔后与电刷滑环相连。

2.根据权利要求1所述的电热磁形状记忆合金与磁流变液复合离心式离合器，其特征在于：所述主动轴、左端盖、右端盖以及从动盘均为软磁材料，所述外圆筒为非导磁材料。