CN105422682A - 一种磁流变双离合器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁流变双离合器，包括输入机构、内离合输出机构和外离合输出机构。输入机构上设置有圆环状的内主动离合片和外主动离合片，内离合输出机构包括第一腔体、内从动离合片以及内离合励磁线圈，外离合输出机构包括第二腔体、外从动离合片以及外离合励磁线圈，内离合励磁线圈或外离合励磁线圈通电后能够使第一腔体或第二腔体内的磁流变液变性，从而使输入机构将扭矩传递给内离合输出机构或外离合输出机构。本发明将磁流变液应用到汽车双离合器的设计中，利用磁流变液对输入信号响应快速而且显著的特点，实现对离合器分离与结合的高效、精确控制。

Description

一种磁流变双离合器

技术领域

本发明涉及汽车变速器技术领域，特别涉及一种充有磁流变液的双离合器。

背景技术

磁流变液是一种典型的场控智能材料，它能在外加磁场作用下从液态迅速转变为高黏度、低流动性的类塑性固体。磁流变离合器是磁流变液在汽车变速器领域的实际应用。磁流变离合器是根据磁流变液本构方程，利用磁流变液在磁场下的剪切应力在主、被动件之间传递动力。在磁场的作用下，磁流变液可在毫秒内从牛顿流体转变为Bingham塑性体，粘度以数量级增加。材料的抗剪屈服应力也随外加磁场强度的增加而增加。因此，可以通过外加磁场来控制离合器。

发明内容

本发明设计开发了一种磁流变双离合器，目的是克服现有技术中磁流变离合器传递效率差、散热不佳的缺陷，通过控制线圈电流的变化，改变传递的扭矩大小，实现对离合器分离与结合的高效、精确控制。

本发明的另一个目的是解决磁流变液受热后腔体大力过大的缺陷，通过补偿腔体体积降低腔体压力使磁流变双离合器工作稳定可靠。

本发明提供的技术方案为：

一种磁流变双离合器，包括：

输入轴，沿着所述输入轴的径向延伸形成盘状的周缘；在所述周缘的径向不同位置垂直于所述周缘固定设置内主动离合片和外主动离合片；所述周缘将所述输入轴分成输入轴内段和输入轴外段；以及

内离合输出机构，其包括第一筒体，所述第一筒体内同轴固定设置第一支撑圆环；所述第一筒体和第一支撑圆环之间的一个底面封闭；所述周缘、所述第一筒体和所述第一支撑圆环之间形成第一腔；所述第一支撑圆环可旋转的套设在所述输入轴内段；

内从动离合片，其固定设置在所述第一筒体和所述第一支撑圆环之间，并且平行于所述内主动离合片；所述内从动离合片和所述内主动离合片重叠并且具有一定间隙；

外离合输出机构，其包括第二筒体，所述第二筒体内同轴固定设置第二支撑圆环，所述第二筒体和第二支撑圆环之间的一个底面封闭；所述周缘、所述第二筒体和所述第二支撑圆环之间形成第二腔；所述外离合输出机构可旋转的支撑在所述内离合输出机构上；

外从动离合片，其固定设置在所述第二筒体和所述第二支撑圆环之间，并且平行于所述外主动离合片；所述外从动离合片和所述外主动离合片重叠并且具有一定间隙；

其中，所述第一腔和所述第二腔中充满磁流变液体。

优选的是，所述第一支撑圆环与输入轴之间设置有弹簧腔，其连通所述第一腔；所述弹簧腔内设置有活塞和支撑弹簧。

优选的是，所述内主动离合片和内从动离合片在第一腔内交替间隔设置，所述外主动离合片和外从动离合片在第二腔内交替间隔设置。

优选的是，所述内主动离合片设置有四个，所述内从动离合片设置有三个，并且相邻两个内主动离合片之间设置有一个内从动离合片。

优选的是，所述外主动离合片设置有两个，所述外从动离合片设置有一个，并且所述外从动离合片设置于两个外主动离合片之间。

优选的是，所述输入机构和外离合输出机构之间设置有密封结构，以防止磁流变液泄露。

优选的是，所述输入轴内壁上设置有螺旋槽，以使所述输入轴旋转时产生空气流动将热量排出。

优选的是，所述第一腔和第二腔相连通，磁流变液流动能够在所述第一腔和第二腔之间流动。

优选的是，所述输入轴上端设置有磁流变液注液口。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种磁流变双离合器，将磁流变液应用到汽车双离合器的设计中，得到一种磁流变双离合自动变速器，其通过磁流变液传递发动机转矩，这就取代了传统的利用摩擦片来传递转矩。利用磁流变液对输入信号响应快速而且显著的特点，实现对离合器分离与结合的高效、精确控制。本发明控制简单，只需改变加载在离合器线圈中电流的大小，即可改变磁感应强度的大小。磁流变液剪切屈服应力会根据磁感应强度大小变化，这就控制了离合器的分离、滑磨和结合，省去了复杂的液压控制阀体。

附图说明

图1为本发明所述的磁流变双离合器分解视图。

图2为本发明所述的磁流变双离合器总体结构剖视图。

图3为本发明所述的输入机构结构示意图。

图4为本发明所述的内离合输出机构结构示意图。

图5为本发明所述的外离合输出机构结构示意图。

图6为图1中A区域局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1所示本发明提供了一种磁流变双离合器，包括输入机构110、内离合器输出机构120和外离合器输出机构130。输入机构110与汽车发动机连接，作为动力的输入端。内离合器输出机构120和外离合器输出机构130采用径向嵌套方式安装。当输入机构110与内离合器输出机构120接合时，输入机构110将动力传递给内离合器输出机构120，使动力从内离合器输出机构120输出；当输入机构110与外离合器输出机构130接合时，输入机构110将动力传递给外离合器输出机构130，使动力从外离合器输出机构130输出。内离合器输出机构120和外离合器输出机构130交替输出动力，使换挡时动力不中断。

如图2、如图3所示，所述输入机构包括输入轴111，所述输入轴111前端设置有花键，所述输入轴111通过该花键与汽车发动机相连，用于接收发动机输出的动力。沿着所述输入轴111的径向延伸形成盘状的主动圆盘112。主动圆盘112与输入轴111同轴设置，它们通过一体成型而成。主动圆盘112将输入轴111分成输入轴内段和输入轴外段。主动圆盘112径向不同位置垂直于所述周缘固定设置内主动离合片113和外主动离合片114，其中外主动离合片114设置于主动离合片113的外侧。内主动离合片113和外主动离合片114呈圆环状，它们与输入轴111同轴，并且通过焊接的方式与主动圆盘112固定连接。内主动离合片113和外主动离合片114均设置有多个，内主动离合片113靠近输入机构的轴线设置，外主动离合片114位于内主动离合片113的外侧。

如图4所述，所述内离合器输出机构包括第一支撑圆环121、第一筒体122、内离合中间盘123、内离合输出轴124，第一支撑圆环121和第一筒体122均呈圆环状，第一支撑圆环121、第一筒体122、内离合中间盘123以及主动圆盘112共同围城第一腔体125，在第一腔体125内充满了磁流变液。所述内主动离合片113设置于第一腔体125内，所述内离合器输出机构还包括内从动离合片126，其呈圆环状，焊接于内离合中间盘123上，并且与主动圆筒片113间隔设置。作为一种优选的，所述内主动离合片113设置有4个，内从动离合片126设置有3个，每一个内从动离合片126设置于相邻的两个内主动离合片113之间，即4个主动圆筒片113和3个内从动离合片126将第一腔体125分隔为8个圆环形区域。在第一腔体125的一侧设置有内离合励磁线圈127，当所述内离合励磁线圈127通电后，第一腔体125中的磁流变液开始形成链状结构，此时输入机构旋转，通过内主动离合片113和内从动离合片126之间的相对转动剪切磁流变液，把内主动离合片113和内从动离合片126连接起来传递转矩，使从输入轴111获取的动力传递给内离合器输出机构。所述内离合器输出机构还包括内离合输出轴124，所述内离合输出轴124与内离合中间盘123焊接而成，使动力从内离合输出轴124输出，把动力传递到变速箱中。

如图2、图5所示，所述外离合器输出机构套合在内离合器输出机构的外侧。所述外离合器输出机构包括：第二筒体131、第二支撑圆环132、外离合中间盘133、外离合输出轴134。第二筒体131和第二支撑圆环132均呈圆环状，第二筒体131、第二支撑圆环132、外离合中间盘133以及主动圆盘112共同围城第二腔体135。在第二腔体135内充满了磁流变液。所述外主动离合片114设置于第二腔体135内。所述外离合器输出机构还包括外从动离合片136，其呈圆环状，焊接于外离合中间盘133上，并且与外主动离合片114间隔设置。作为一种优选的，作为一种优选的，所述外主动离合片114设置有两个，外从动离合片136设置有一个，并且外从动离合片136位于两个外主动离合片114之间，即两个外主动离合片114和一个外从动离合片136将第二腔体135分隔为四个环形区域。在第二腔体135的一侧设置有外离合励磁线圈137，当所述外离合励磁线圈137通电后，第二腔体135中的磁流变液开始形成链状结构，此时输入机构旋转，通过外主动离合片114和外从动离合片136之间的相对转动剪切磁流变液，把外主动离合片114和外从动离合片136连接起来传递转矩，使从输入轴111获取的动力传递给外离合器输出机构。所述外离合器输出机构还包括外离合输出轴134，外离合输出轴134套合在内离合输出轴124的外侧，外离合输出轴134上设置有花键，将动力传递到变速箱中。

所述磁流变双离合器还包括端盖141，所述端盖141通过内六角螺栓142与外离合器输出机构固定。所述输入轴111从端盖141中部的孔穿出，并且输入轴111与端盖141之间设置有轴承146，以使输入轴111能够相对于端盖141转动。在主动圆盘112的两侧设置有唇形密封圈143，端盖141与外离合器输出机构之间设置有O形密封圈144，在外离合器输出机构和内离合器输出机构也设置有O形密封圈145。通过一系列密封圈的设置，放置磁流变液的泄漏。

磁流变离合器工作时，由于高转速下的剪切作用，会散发出大量的热。温度过高会降低磁流变液的性能，进而使转矩传递能力降低，因此散热对双离合器的正常工作非常重要。在输入轴111的内壁上加工适当的螺旋小槽，这样输入轴在转动时相当于一个小的轴流风扇，可以把离合器内部的热量快速排出。

在另一实施例中，所述第一腔体125和第二腔体135相连通，使第一腔体125和第二腔体135内的磁流变液能够自由流动，有利于磁流变液的冷却降温。

在另一实施例中，所述所述输入轴111上端设置有磁流变液注液口118，用于将磁流变液从注液口118注入到第一腔体125和第二腔体内135内。

如图6所示，在另一实施例中，所述第一支撑圆环121与输入轴111之间设置有弹簧腔，弹簧腔与第一腔体125相连通。所述弹簧腔内设置有支撑弹簧147和活塞148，起到补偿第一腔体125体积的作用。当离合器工作时磁流变液会发热，同时体积膨胀，使第一腔体125内的压力升高，这样会对离合器工作的可靠性造成影响。由于弹簧腔的存在，会使磁流变液的压力作用在活塞148的上表面上，进而压缩支撑弹簧147，使容纳磁流变液的空间增大，从而减小第一腔体125内的压力，提高离合器工作的可靠性。在活塞148的外侧设置有O型圈149，起到密封活塞148的作用。

在另一实施例中，所述支撑弹簧147具有热缩冷胀特性，并且其刚度随着温度的升高而减小。即温度越高，支撑弹簧147的刚度越小，磁流变液对弹簧腔的压缩量越大，越有利于降低第一腔体125内的压力。所述支撑弹簧147的刚度与温度的关系满足：

K＝2.6×10³e^-0.015T

其中，K为支撑弹簧147的刚度，单位为牛每毫米；T为温度，单位为开尔文。

当内离合励磁线圈127和外离合励磁线圈137均处于断电状态时，双离合器为分离状态，第一腔体125和第二腔体135中没有磁场，磁流变液处于牛顿流体状态，在间隙中自由流动，双离合器中只有液体的粘性转矩，由于数值很小，可以忽略不计。

本发明提供的磁流变双离合器的工作过程如下：

当内离合励磁线圈127中加载入电流时，内离合器开始工作。此时在第一腔体125中产生了磁场，磁流变液中的磁性颗粒开始形成链状结构，通过内主动离合113和内从动离合片126之间的相对转动剪切磁流变液，把内主动离合片113和内从动离合片126连接起来传递转矩。随着加载电流的增大，传递的转矩也增大。加载电流较小时，离合器从分离进入到了滑摩状态；加载的电流逐渐增大，直到离合器传递的转矩大于负载的转矩，离合器达到了完全结合的状态。通过控制内离合励磁线圈127中加载电流的大小即可控制离合器的结合程度。这个时候内离合器控制的是与之连接的相应挡位，一般是奇数挡。

外离合器的工作原理与内离合器的工作原理相同。当要把与内离合器相连的挡换到与外离合器相连的挡位时，变速箱的换挡机构预先把相应的齿轮结合。逐步减小内离合器中内离合励磁线圈127中的电流，增大外离合器外离合励磁线圈137中的电流，这样内离合器就逐渐分离，外离合器逐渐结合，做到不中断动力换挡。当外离合器完全结合时，内离合励磁线圈127中电流为零。

整个换挡过程控制比较简单，只需要控制好两个离合器的励磁线圈通入的电流即可。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种磁流变双离合器，其特征在于，包括：

输入轴，沿着所述输入轴的径向延伸形成盘状的周缘；在所述周缘的径向不同位置垂直于所述周缘固定设置内主动离合片和外主动离合片；所述周缘将所述输入轴分成输入轴内段和输入轴外段；以及

内离合输出机构，其包括第一筒体，所述第一筒体内同轴固定设置第一支撑圆环；所述第一筒体和第一支撑圆环之间的一个底面封闭；所述周缘、所述第一筒体和所述第一支撑圆环之间形成第一腔；所述第一支撑圆环可旋转的套设在所述输入轴内段；

内从动离合片，其固定设置在所述第一筒体和所述第一支撑圆环之间，并且平行于所述内主动离合片；所述内从动离合片和所述内主动离合片重叠并且具有一定间隙；

外离合输出机构，其包括第二筒体，所述第二筒体内同轴固定设置第二支撑圆环，所述第二筒体和第二支撑圆环之间的一个底面封闭；所述周缘、所述第二筒体和所述第二支撑圆环之间形成第二腔；所述外离合输出机构可旋转的支撑在所述内离合输出机构上；

外从动离合片，其固定设置在所述第二筒体和所述第二支撑圆环之间，并且平行于所述外主动离合片；所述外从动离合片和所述外主动离合片重叠并且具有一定间隙；

其中，所述第一腔和所述第二腔中充满磁流变液体。

2.根据权利要求1所述的磁流变双离合器，其特征在于，所述第一支撑圆环与输入轴之间设置有弹簧腔，其连通所述第一腔；所述弹簧腔内设置有活塞和支撑弹簧。

3.根据权利要求1所述的磁流变双离合器，其特征在于，所述内主动离合片和内从动离合片在第一腔内交替间隔设置，所述外主动离合片和外从动离合片在第二腔内交替间隔设置。

4.根据权利要求3所述的磁流变双离合器，其特征在于，所述内主动离合片设置有四个，所述内从动离合片设置有三个，并且相邻两个内主动离合片之间设置有一个内从动离合片。

5.根据权利要求3所述的磁流变双离合器，其特征在于，所述外主动离合片设置有两个，所述外从动离合片设置有一个，并且所述外从动离合片设置于两个外主动离合片之间。

6.根据权利要求1所述的磁流变双离合器，其特征在于，所述输入机构和外离合输出机构之间设置有密封结构，以防止磁流变液泄露。

7.根据权利要求1所述的磁流变双离合器，其特征在于，所述输入轴内壁上设置有螺旋槽，以使所述输入轴旋转时产生空气流动将热量排出。

8.根据权利要求2所述的磁流变双离合器，其特征在于，所述第一腔和第二腔相连通，磁流变液流动能够在所述第一腔和第二腔之间流动。

9.根据权利要求1所述的磁流变双离合器，其特征在于，所述输入轴上端设置有磁流变液注液口。