CN105351074B - 一种变体积百分数磁流变液风扇离合器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变体积百分数磁流变液风扇离合器，包括主动轴、主动圆筒、左从动盘、从动圆筒、右从动盘以及从动轴，在左从动盘、从动圆筒以及右从动盘围成的腔室内设有一主动盘，在主动盘的左侧设有一套管，在套管与连接盘之间设有形状记忆合金弹簧；该主动盘的右侧设有内隔磁环和外隔磁环，在线圈槽内设有励磁线圈；在主动盘右侧设有过滤系统，在工作腔内填充有磁流变液，在储液腔内填充有基础液；在主动圆筒上设有电刷滑环，所述电刷滑环的两极分别与励磁线圈的两端相连；所述形状记忆合金触片开关固定于主动圆筒上。本发明可自适应调节输出动力，在从而汽车发动机在所有工况下保持一个适当的温度范围内工作。

Description

一种变体积百分数磁流变液风扇离合器

技术领域

本发明涉及汽车离合器技术领域，尤其涉及一种变体积百分数磁流变液风扇离合器。

背景技术

汽车发动机的工作循环是在高温下进行的，汽车行驶过程中，由于运行工况和环境条件的变化，发动机的发热状况在实时的改变，这需要风扇根据不同的工况自动调整转速，使发动机在所有工况下保持一个适当的温度范围。但是目前汽车上常用的两种风扇驱动方式存在如下缺陷：传统的驱动方式不能使风扇的转速随温度变化进行连续的实时调整，容易造成发动机功率无谓损耗、过度冷却、噪声增大；而能够实现转速调节的驱动方式（液压式、电机驱动式）又会使冷却系统变的复杂。

形状记忆合金是一种具有形状记忆效应和超弹性特性的感温材料。形状记忆合金在一定条件下进行一定程度的变形，通过适当地改变外界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，形状记忆合金受到约束就会产生很大的回复力并可对外界做功。而磁流变液是由磁性颗粒、基础液、添加剂组成的一种新型材料，其流变特性随外加磁场的变化而急剧变化：在零磁场下，它表现为牛顿流体；在外加磁场作用下，可在瞬间（千分之一秒左右）由液态变成固态，其粘度陡然增大到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。其屈服应力随外加磁场强度的增加而增加，它的性能可由外加磁场连续调控，这种控制的反应时间是以毫秒单位计。

综上，如何巧妙利用形状记忆合金和磁流变液的特性，解决现有汽车发动机风扇驱动类型产生的这些问题，是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，本发明的目的在于怎样提供一种变体积百分数磁流变液风扇离合器，可根据外界温度的变化而自适应调节输出动力，在低温条件下更加的节能，在高温调节下也能正常工作，从而汽车发动机在所有工况下保持一个适当的温度范围内工作。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的：一种变体积百分数磁流变液风扇离合器，包括主动轴、主动圆筒、左从动盘、从动圆筒、右从动盘以及从动轴，所述主动轴靠近左端处具有一连接盘，所述主动圆筒套设在主动轴上，其左端与连接盘固定连接；所述左从动盘和右从动盘分别与从动圆筒的两端固定连接，其中，左从动盘套设于主动圆筒的右端，并通过轴承与主动圆筒相连，所述主动轴伸入左从动盘、从动圆筒以及右从动盘围成的腔室内；所述右从动盘套设于从动轴上，并通过键与从动轴相连，所述从动轴的左端位于右从动盘的轴孔内；其特征在于：在左从动盘、从动圆筒以及右从动盘围成的腔室内设有一主动盘，所述主动盘套设于主动轴上，在主动盘的左侧沿其轴向设有一套管，该套管套设于主动轴上，并通过滑键与主动轴相连，使主动轴能带动主动盘转动；在套管与连接盘之间设有形状记忆合金弹簧，所述形状记忆合金弹簧的两端分别与连接盘和套管固定连接，在形状记忆合金弹簧的作用下，主动盘能沿主动轴的轴向移动，且主动轴的右端始终位于主动盘及套管的轴孔内；该主动盘的右侧靠近边缘处设有与主动盘同轴心线的内隔磁环和外隔磁环，内隔磁环和外隔磁环之间形成线圈槽，在线圈槽内设有励磁线圈，在主动盘上对应线圈槽的位置设有两引线孔；在内隔磁环和外隔磁环右侧设有一摩擦环，且所述摩擦环将线圈槽封闭；

所述右从动盘的内侧向内凸出形成一与之同轴心线的导向凸台，所述摩擦环套设于该导向凸台上，当主动盘朝右从动盘方向移动时，摩擦环能够与右从动盘紧贴；在主动盘右侧设有过滤系统，所述过滤系统将主动盘的轴孔覆盖；其中，主动盘、内隔磁环、摩擦环、右从动盘以及过滤系统之间形成工作腔，主动轴、套管、主动盘、以及过滤系统之间形成储液腔，在工作腔内填充有磁流变液，在储液腔内填充有基础液；

在主动圆筒上绕其一周设有一滑环槽，在滑环槽内设有电刷滑环，所述电刷滑环的一极通过导线直接与励磁线圈的一端相连；电刷滑环的另一极通过导线经形状记忆合金触片开关后与励磁线圈的另一端相连；所述形状记忆合金触片开关固定于主动圆筒上。

进一步地，所述形状记忆合金触片开关包括底板、触头、形状记忆合金触片、以及接线柱；所述触头通过螺钉固定在底板上，所述形状记忆合金触片的一端与接线柱相连，并通过螺钉固定在底板上，形状记忆合金触片的另一端位于触头的上方；当温度升高后，形状记忆合金触片能与触头贴合；在主动圆筒上，对应触头和接线柱的位置设有接线孔。

进一步地，在主动圆筒上还设有数个气孔，所述气孔沿主动圆筒周向对称分布。

进一步地，所述过滤系统包括过滤膜和垫圈，在主动盘的右侧设有一垫圈槽，所述过滤膜位于垫圈槽内并由垫圈压紧，所述垫圈通过螺钉固定在垫圈槽内。

进一步地，所述从动轴靠近左端处具有轴肩，在右从动盘内侧设有一挡板，该挡板通过螺钉与从动轴的左端固定连接，从而通过挡板与轴肩的配合将右从动盘夹紧固定。

进一步地，在右从动盘上设有一注液孔，所述注液孔由一注液螺塞封闭。

进一步地，在主动圆筒上套设有一轴承端盖，该轴承端盖将轴承固定于主动圆筒与左从动盘之间的轴承孔内。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1.结构简单，利用磁流变液作为传动介质，响应速度快，在低温条件下，形状记忆合金触片开关断开，励磁线圈无电流，此时输出动力由磁流变液的粘性传递，从而在满足散热的条件下更加的节能；

2.利用用形状记忆合金的感温与驱动特性来控制磁流变液的体积分数，进而间接控制磁流变液的屈服应力来控制离合器的输出动力，实现不同温度条件下自适应控制输出动力的要求，具有智能化调节的优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明工作状态时的结构示意图。

图3为形状记忆合金触片开关的结构示意图。

图4为过滤系统的结构示意图。

图中：1—主动轴，2—主动圆筒，3—左从动盘，4—从动圆筒，5—右从动盘，6—从动轴，7—连接盘，8—轴承，9—主动盘，10—套管，11—形状记忆合金弹簧，12—摩擦环，13—励磁线圈，14—内隔磁环，15—外隔磁环，16—导向凸台，17—过滤系统，171—过滤膜，172—垫圈，18—磁流变液，19—基础液，20—电刷滑环，21—形状记忆合金触片开关，211—底板，212—触头，213—形状记忆合金触片，214—接线柱，22—气孔，23—挡板，24—注液螺塞，25—轴承端盖。

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至图4，一种变体积百分数磁流变液风扇离合器，包括主动轴1、主动圆筒2、左从动盘3、从动圆筒4、右从动盘5以及从动轴6。所述主动轴1靠近左端处具有一连接盘7，所述主动圆筒2套设在主动轴1上，其左端与连接盘7固定连接；在主动圆筒2上还设有数个气孔22，所述气孔22沿主动圆筒2周向对称分布。所述左从动盘3和右从动盘5分别与从动圆筒4的两端固定连接，其中，左从动盘3套设于主动圆筒2的右端，并通过轴承8与主动圆筒2相连，具体实施时，所述轴承8与主动圆筒2和左从动盘3之间的轴承8孔过盈配合，在主动圆筒2上套设有一轴承端盖25，该轴承端盖25将轴承8固定于主动圆筒2与左从动盘3之间的轴承8孔内，通过轴承端盖25实现轴承8的定位。所述主动轴1的右端伸入左从动盘3、从动圆筒4以及右从动盘5围成的腔室内。所述右从动盘5套设于从动轴6上，并通过键与从动轴6相连，从而实现从动轴6与右从动盘5的定位，使右从动盘5能够带动从动轴6同步转动；所述从动轴6的左端位于右从动盘5的轴孔内；所述从动轴6靠近左端处具有轴肩，在右从动盘5内侧设有一挡板23，该挡板23通过螺钉与从动轴6的左端固定连接，从而通过挡板23与轴肩的配合将右从动盘5夹紧固定，并实现从动轴6的轴向定位；并且，该挡板23能够将右从动盘5的轴孔封闭，从而避免磁流变液18泄露。

在左从动盘3、从动圆筒4以及右从动盘5围成的腔室内设有一主动盘9，所述主动盘9套设于主动轴1上，在主动盘9的左侧沿其轴向设有一套管10，该套管10套设于主动轴1上，并通过滑键与主动轴1相连，使主动轴1能带动主动盘9转动；所述滑键与主动轴1固定，在套管10内侧，对应滑键的位置，沿套管10的轴向设有滑槽，该滑键与滑槽滑动配合相连。在套管10与连接盘7之间设有形状记忆合金弹簧11，所述形状记忆合金弹簧11的两端分别与连接盘7和套管10固定连接，在形状记忆合金弹簧11的作用下，主动盘9（及套管10）能沿主动轴1的轴向移动，且主动轴1的右端始终位于主动盘9及套管10的轴孔内。在主动轴1的右端设有第一密封圈，通过该第一密封圈能够将主动轴1与主动盘9及套管10的轴孔之间的间隙密封，从而避免基础液19泄露。该主动盘9的右侧靠近边缘处设有与主动盘9同轴心线的内隔磁环14和外隔磁环15，内隔磁环14和外隔磁环15之间形成线圈槽，在线圈槽内设有励磁线圈13，在主动盘9上对应线圈槽的位置设有两引线孔，以便于连接导线穿过；在内隔磁环14和外隔磁环15右侧设有一摩擦环12，且所述摩擦环12将线圈槽封闭。具体装配时，内隔磁环14和外隔磁环15分别通过螺钉与主动盘9连接为一体，摩擦环12通过螺钉与内隔磁环14和外隔磁环15固定连接连接。

所述右从动盘5的内侧向内凸出形成一与之同轴心线的导向凸台16，所述主动盘9右侧的摩擦环12套设于该导向凸台16上，在导向凸台16上设有第二密封圈，通过该第二密封圈能够将摩擦环12与导向凸台16之间的间隙密封；当主动盘9朝右从动盘5方向移动时，摩擦环12能够与右从动盘5紧贴。在主动盘9右侧设有过滤系统17，所述过滤系统17将主动盘9的轴孔覆盖；通过该过滤系统17能够将磁流变液18中的基础液19和磁性颗粒分离（即基础液19能穿过该过滤系统17，而磁性颗粒能被过滤系统17拦截）。所述过滤系统17包括过滤膜171和垫圈172，在主动盘9的右侧设有一垫圈172槽，所述过滤膜171位于垫圈172槽内并由垫圈172压紧，所述垫圈172通过螺钉固定在垫圈172槽内。其中，主动盘9、内隔磁环14、摩擦环12、右从动盘5以及过滤系统17之间形成工作腔，主动轴1、套管10、主动盘9、以及过滤系统17之间形成储液腔，在工作腔内填充有磁流变液18，在储液腔内填充有基础液19；在右从动盘5上设有一注液孔，该注液孔与工作腔相连通，所述注液孔由一注液螺塞24封闭；具体操作过程中，磁流变液18可通过该注液孔注入或流出。

在主动圆筒2上绕其一周设有一滑环槽，在滑环槽内设有电刷滑环20，在滑环槽内，对应电刷滑环20的两极（正、负极）分别设有一导线孔；所述电刷滑环20的一极通过导线直接与励磁线圈13的一端相连；电刷滑环20的另一极通过导线经形状记忆合金触片开关21后与励磁线圈13的另一端相连；所述形状记忆合金触片开关21固定于主动圆筒2上。所述形状记忆合金触片开关21包括底板211、触头212、形状记忆合金触片213、以及接线柱214；所述触头212通过螺钉固定在底板211上，所述形状记忆合金触片213的一端与接线柱214相连，并通过螺钉固定在底板211上，形状记忆合金触片213的另一端位于触头212的上方；当温度升高后，形状记忆合金触片213能与触头212贴合；在主动圆筒2上，对应触头212和接线柱214的位置设有接线孔。

在装配过程中，所述励磁线圈13的一端与一导线相连，该导线经过主动盘9上引线孔、主动圆筒2内孔及主动圆筒2上的接线孔后连接到形状记忆合金触片开关21的接线柱214上，形状记忆合金触片开关21的触头212通过导线经接线孔、主动圆筒2内孔及滑环槽内的导线孔后与电刷滑环20的一极相连接；所述励磁线圈13的另一端与另一导线相连，该导线经过主动盘9上引线孔、主动圆筒2内孔及滑环槽内的导线孔后与电刷滑环20的另一极相连。

由于采用了上述技术方案，本发明在低温条件下，形状记忆合金触片开关21断开，励磁线圈13无电流，此时输出动力由磁流变液18的粘性力传递。当环境温度达到某一温度时，形状记忆合金触片213与触头212接触，形状记忆合金触片开关21闭合，励磁线圈13中通入电流而产生磁场，磁场激发磁流变液18产生磁流变效应，此时输出动力由磁流变液18的粘性力和屈服应力传递。随着环境温度的继续升高，形状记忆合金弹簧11伸长推动主动盘9向右从动盘5移动，储液腔逐渐增大，同时主动盘9对工作腔提供一个压力，磁流变液18在压力的作用下，其基础液19经过滤膜171后进入储液腔中，而工作腔中的磁性颗粒体积分数也增大，屈服应力增强，磁流变液18的厚度减小，输出动力增大。当环境温度达到某一临界值时，摩擦环12刚好和右从动盘5接触，此时工作腔中磁流变液18厚度为最小，而磁流变液18中的磁性颗粒体积分数达到最大。当环境温度继续升高时，形状记忆合金弹簧11继续推动主动盘9，使摩擦环12与右从动盘5挤压而产生的摩擦力，此时输出动力由磁流变液18和形状记忆合金弹簧11共同传递。在环境温度升高至磁流变液18失效的温度时，形状记忆合金弹簧11传递的输出动力可以弥补磁流变液18失效的功率，从而保证了离合器能在更高温度下正常散热的工作条件。

反之，随着环境温度的降低，形状记忆合金弹簧11拉动主动盘9回位，储油腔逐渐减小，储油腔中的基础液19经过滤膜171进入工作腔中，工作腔中的磁性颗粒体积分数减小，屈服应力减弱，同时磁流变液18的厚度也增大，传递动力减小。当环境温度降低到某一临界值时，形状记忆合金触片213与触头212分离，形状记忆合金触片开关21断开，励磁线圈13中无电流，此时输出动力由磁流变液18的粘性力提供。

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 (7)

1.一种变体积百分数磁流变液风扇离合器，包括主动轴、主动圆筒、左从动盘、从动圆筒、右从动盘以及从动轴，所述主动轴靠近左端处具有一连接盘，所述主动圆筒套设在主动轴上，其左端与连接盘固定连接；所述左从动盘和右从动盘分别与从动圆筒的两端固定连接，其中，左从动盘套设于主动圆筒的右端，并通过轴承与主动圆筒相连，所述主动轴伸入左从动盘、从动圆筒以及右从动盘围成的腔室内；所述右从动盘套设于从动轴上，并通过键与从动轴相连，所述从动轴的左端位于右从动盘的轴孔内；其特征在于：在左从动盘、从动圆筒以及右从动盘围成的腔室内设有一主动盘，所述主动盘套设于主动轴上，在主动盘的左侧沿其轴向设有一套管，该套管套设于主动轴上，并通过滑键与主动轴相连，使主动轴能带动主动盘转动；在套管与连接盘之间设有形状记忆合金弹簧，所述形状记忆合金弹簧的两端分别与连接盘和套管固定连接，在形状记忆合金弹簧的作用下，主动盘能沿主动轴的轴向移动，且主动轴的右端始终位于主动盘及套管的轴孔内；该主动盘的右侧靠近边缘处设有与主动盘同轴心线的内隔磁环和外隔磁环，内隔磁环和外隔磁环之间形成线圈槽，在线圈槽内设有励磁线圈，在主动盘上对应线圈槽的位置设有两引线孔；在内隔磁环和外隔磁环右侧设有一摩擦环，且所述摩擦环将线圈槽封闭；

所述右从动盘的内侧向内凸出形成一与之同轴心线的导向凸台，所述摩擦环套设于该导向凸台上，当主动盘朝右从动盘方向移动时，摩擦环能够与右从动盘紧贴；在主动盘右侧设有过滤系统，所述过滤系统将主动盘的轴孔覆盖；其中，主动盘、内隔磁环、摩擦环、右从动盘以及过滤系统之间形成工作腔，主动轴、套管、主动盘、以及过滤系统之间形成储液腔，在工作腔内填充有磁流变液，在储液腔内填充有基础液；

在主动圆筒上绕其一周设有一滑环槽，在滑环槽内设有电刷滑环，所述电刷滑环的一极通过导线直接与励磁线圈的一端相连；电刷滑环的另一极通过导线经形状记忆合金触片开关后与励磁线圈的另一端相连；所述形状记忆合金触片开关固定于主动圆筒上。

2.根据权利要求1所述的一种变体积百分数磁流变液风扇离合器，其特征在于：所述形状记忆合金触片开关包括底板、触头、形状记忆合金触片、以及接线柱；所述触头通过螺钉固定在底板上，所述形状记忆合金触片的一端与接线柱相连，并通过螺钉固定在底板上，形状记忆合金触片的另一端位于触头的上方；当温度升高后，形状记忆合金触片能与触头贴合；在主动圆筒上，对应触头和接线柱的位置设有接线孔。

3.根据权利要求1所述的一种变体积百分数磁流变液风扇离合器，其特征在于：在主动圆筒上还设有数个气孔，所述气孔沿主动圆筒周向对称分布。

4.根据权利要求1所述的一种变体积百分数磁流变液风扇离合器，其特征在于：所述过滤系统包括过滤膜和垫圈，在主动盘的右侧设有一垫圈槽，所述过滤膜位于垫圈槽内并由垫圈压紧，所述垫圈通过螺钉固定在垫圈槽内。

5.根据权利要求1所述的一种变体积百分数磁流变液风扇离合器，其特征在于：所述从动轴靠近左端处具有轴肩，在右从动盘内侧设有一挡板，该挡板通过螺钉与从动轴的左端固定连接，从而通过挡板与轴肩的配合将右从动盘夹紧固定。

6.根据权利要求1所述的一种变体积百分数磁流变液风扇离合器，其特征在于：在右从动盘上设有一注液孔，所述注液孔由一注液螺塞封闭。

7.根据权利要求1所述的一种变体积百分数磁流变液风扇离合器，其特征在于：在主动圆筒上套设有一轴承端盖，该轴承端盖将轴承固定于主动圆筒与左从动盘之间的轴承孔内。