CN107218320B - 电流变缓速制动器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电流变缓速制动器，包括设置于输出轴径向外侧的密闭的第一工作腔，所述第一工作腔内设置有内摩擦片、外摩擦片，所述内摩擦片套在所述输出轴外壁并和所述输出轴相互固定，所述外摩擦片套在所述输出轴外壁并和所述第一工作腔的侧壁相互固定，所述内摩擦片、外摩擦片沿所述输出轴的轴向依次交替设置并且相邻的内外摩擦片之间留有间距，所述内、外摩擦片之间相互绝缘，所述第一工作腔内充有电流变液体，所述输出轴、第一工作腔的侧壁、内摩擦片表面及外摩擦片表面均为良性导体。本发明电流变缓速制动器通过对外加电场的连续控制，可实现制动力大小的连续控制与调节，并且结构简单、重量轻、反应速度快。

Description

电流变缓速制动器

技术领域

本发明涉及一种车辆制动装置，特别是涉及一种制动力连续可调的缓速制动器。

背景技术

汽车行业快速发展，给国家的经济发展提供了一大增长点，但是随之而来每年因车祸而致死致伤的人数也在飞速增长。据有关机构的调查发现，近年来所发生的交通事故中因制动系统不良造成的事故占到了40％，而单单由制动器失灵而直接导致的交通事故便已经超过了20％，从某种程度上可以说，制动系统问题是导致交通事故发生的第一大诱因。随着汽车动力性和道路路面条件的发展，传统的行车制动器为了实现较快的制动，已经渐渐的牺牲了高频率、长时间制动下的性能，频繁高强度的使用行车制动器会使制动器出现热衰退现象，严重时甚至会出现制动系统失效，极大地威胁到了行车安全。但是又不能为了实现制动器的持续工作性能而去降低制动器本身的快速制动性能，因此在传统的行车制动器之外额外加装一个可以耐受长时间、高频率工作的缓速制动装置是当前大型车辆厂商多采用的一种方式。

目前常用的缓速制动装置主要有2种：电涡流缓速器和液力缓速器。电涡流缓速器的工作原理是：电流通过定子的励磁线圈产生磁场，每两个相邻的励磁线圈磁场方向相反，形成交变磁场；与定子相配的转子在磁场中旋转时切割磁力线，产生反向转矩。因定子固定，转子与传动轴连接，反向转矩即通过传动系统形成制动转矩，使车辆减速。转子在磁场中旋转时产生电涡流，电涡流产生热效应，即将车辆的部分动能转化为热能。液力缓速器的工作原理与液力变矩器工作原理类似，泵轮或涡轮中的一个固定作为定子即为液力缓速器，因此其性能特点也与液力变矩器有相同或相似之处。在相同条件下，液力缓速器能以较小的质量和体积提供较大的制动转矩，而电涡流缓速器的质量一般是液力缓速器质量的3倍，但是电涡流缓速器的反应时间快，为40ms左右，构造相对简单；液力缓速器结构复杂，反应时间也较电涡流缓速器慢，为800ms左右。

发明内容

本发明的目的是提供一种电流变缓速制动器，以解决上述现有技术存在的问题，其通过对外加电场的连续控制，可实现制动力大小的连续控制与调节，并且结构简单、重量轻、反应速度快。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种电流变缓速制动器，包括设置于输出轴径向外侧的密闭的第一工作腔，所述第一工作腔内设置有内摩擦片、外摩擦片，所述内摩擦片套在所述输出轴外壁并和所述输出轴相互固定，所述外摩擦片套在所述输出轴外壁并和所述第一工作腔的侧壁相互固定，所述内摩擦片、外摩擦片沿所述输出轴的轴向依次交替设置并且相邻的内外摩擦片之间留有间距，所述内、外摩擦片之间相互绝缘，所述第一工作腔内充有电流变液体，所述输出轴、第一工作腔的侧壁、内摩擦片表面及外摩擦片表面均为良性导体。

本发明电流变缓速制动器，其中，所述内摩擦片通过内花键连接于所述输出轴上，所述外摩擦片通过外花键连接于所述第一工作腔的侧壁上。

本发明电流变缓速制动器，其中，所述内摩擦片的内花键上设置内摩擦片隔离环，所述外摩擦片的外花键上设置外摩擦片隔离环，所述内、外摩擦片隔离环均为绝缘体。

本发明电流变缓速制动器，其中，所述第一工作腔由箱体侧壁、左箱盖、中间隔板及轴承端盖构成，所述箱体侧壁和左箱盖之间及所述箱体侧壁和中间隔板之间均设置密封环，所述左箱盖及中间隔板和所述输出轴之间均设有绝缘轴承。

本发明电流变缓速制动器，其中，所述第一工作腔由箱体侧壁、左箱盖、中间隔板及轴承端盖构成，所述箱体侧壁和左箱盖之间及所述左箱盖和轴承端盖之间均设置密封环，所述左箱盖及中间隔板和所述输出轴之间均设有绝缘轴承。

本发明电流变缓速制动器，其中，所述箱体侧壁的右侧还设置有右箱盖，所述箱体侧壁、中间隔板及右箱盖构成密封的第二工作腔，所述行星架、行星齿轮、太阳齿轮、齿圈均位于所述第二工作腔内，所述第二工作腔内充有耐高温的液压油。

本发明电流变缓速制动器，其中，所述绝缘轴承的轴承套为尼龙轴承套，所述绝缘花键套为尼龙花键套。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：由于本发明电流变缓速制动器包括密闭的第一工作腔，第一工作腔内设置有内、外摩擦片，内摩擦片套在输出轴外壁并和输出轴相互固定，外摩擦片套在输出轴外壁并和第一工作腔的侧壁相互固定，内、外摩擦片之间留有间距并相互绝缘，第一工作腔内充有电流变液体，因此内、外摩擦片可用作电极，通电后构成的环状空间为平行高压直流电场，通过对外加电场的连续控制，由于电流变液体的特性所致，可实现对缓速制动器制动力大小的连续控制与调节，无需象电涡流缓速器那样设置定子、转子、线圈，结构简单重量轻，并且在内、外摩擦片之间施加电场后，电流变液体即可发生相变，反应速度快，行车更安全。

另外，由于本发明电流变缓速制动器输入轴上固定有行星架，行星架通过销轴连接行星齿轮，太阳齿轮固定于输出轴的绝缘花键套上，因此，主减速器传递来的动力通过增速行星轮传递至输出轴，带动内摩擦片旋转，通过内摩擦片平行圆盘附近的粘性流体运动可知，电流变液体在表观粘度增大后会对内摩擦片产生更大的剪切阻力，从而将更多的来自车辆主减速器的动能转化为热能消失，达到使车辆减速的目的。经过传动腔的转矩放大作用，反馈给输入端的制动阻力也在瞬间急剧成倍增大，从而达到对车辆等运动物体的瞬间缓速制动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明电流变缓速制动器的总装配图；

图2为本发明电流变缓速制动器中绝缘花键套的结构图；

图3为本发明电流变缓速制动器中内摩擦片的结构图；

图4为本发明电流变缓速制动器中外摩擦片的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明一种电流变缓速制动器，如图1所示，包括设置于输出轴01径向外侧的密闭的第一工作腔11，第一工作腔11内设置有内摩擦片12、外摩擦片13，内摩擦片12套在输出轴01外壁并和输出轴01相互固定，外摩擦片13套在输出轴01外壁并和第一工作腔的侧壁相互固定，保持静止，内摩擦片12、外摩擦片13沿输出轴01的轴向依次交替设置并且相邻的内外摩擦片之间留有间距，内、外摩擦片之间相互绝缘，第一工作腔的侧壁、外摩擦片13和输入轴02接地线，作为电场的负极，输出轴01和内摩擦片12作为电场的正极，在内、外摩擦片之间形成圆环形平行电场，第一工作腔11内充有电流变液体，输出轴01、第一工作腔的侧壁、内摩擦片12表面及外摩擦片13表面均为良性导体。电流变液体(ElectrorheologicalFluids,ERF)和磁流变液体Magnetorheological Fluids,MRF是两种新型智能流体，其流变学特性分别受电场和磁场的控制，随外加电场和磁场的变化展现出快速、可逆的变化。具体表现在其表观粘度随外场强度的增加而有非常大的提高，外场强度达到一定值时，出现相变，即由可流动的液体变为不可流动的类固体。这样一种特性，应用在阻尼器、离合器、制动器等装置上，可以很方便地对这些装置的性能进行主动式和智能化的控制，弥补现有两种缓速器固有的不足之处。在本发明电流变缓速制动器工作时，当需要对车辆等移动物体进行缓速制动时，给内、外摩擦片施加一直流高压电场，内、外摩擦片间的电流变液体产生电流变效应，剪切应力瞬间急剧增大，由于外摩擦片固定不动，第一工作腔中的制动力也相应急剧增大，达到对车辆等运动物体的瞬间缓速制动的目的；去掉外加电场后，电流液体又恢复到粘度非常低的牛顿流体状态，内、外摩擦片间的剪切应力又变得非常低，所产生的制动阻力可低到忽略不计的状态。

如图1、3、4所示，内摩擦片12通过内花键连接于输出轴01上，外摩擦片13通过外花键连接于第一工作腔的侧壁上，内摩擦片12的内花键上设置内摩擦片隔离环14，外摩擦片13的外花键上设置外摩擦片隔离环15，内、外摩擦片隔离环均为绝缘体，通过内摩擦片隔离环14、外摩擦片隔离环15使内、外摩擦片相互绝缘并且轴向定位从而保持一定的间距。

内摩擦片12、外摩擦片13表面均经粗糙化处理，如表面经滚花处理，以增大工作过程中内、外摩擦片和电流变液体之间的摩擦力。

第一工作腔11由箱体侧壁111、左箱盖112、中间隔板113及轴承端盖115构成，箱体侧壁111和左箱盖112之间及轴承端盖115和左箱盖112之间均设置密封环，箱体侧壁111和中间隔板113一体成型，左箱盖112及中间隔板113和输出轴01之间均设有绝缘轴承，绝缘轴承的轴承套为尼龙轴承套。

如图1、2所示，输出轴01靠近输入轴02的一端套有绝缘花键套20，绝缘花键套20为尼龙花键套，绝缘花键套20位于第一工作腔11外，输入轴02上固定有行星架21，行星架21通过销轴22连接若干个行星齿轮23，销轴22和行星齿轮23之间设有滚针轴承，与若干个行星齿轮23相啮合的太阳齿轮24固定于绝缘花键套20上，齿圈固定于箱体侧壁111上保持静止。

箱体侧壁111的右侧还通过螺栓连接有右箱盖114，箱体侧壁111、中间隔板113及右箱盖114构成密封的第二工作腔26，行星架21、行星齿轮23、太阳齿轮24、齿圈均位于第二工作腔26内，第二工作腔26内充有耐高温的液压油，电流变液体和耐高温的液压油之间保持绝对隔离，耐高温的液压油可对第一工作腔起到冷却散热作用。主减速器传递来的动力通过增速行星轮传递至输出轴，带动内摩擦片旋转，通过内摩擦片平行圆盘附近的粘性流体运动可知，电流变液体在表观粘度增大后会对内摩擦片产生更大的剪切阻力，从而将更多的来自车辆主减速器的动能转化为热能消失，达到使车辆减速的目的。经过传动腔的转矩放大作用，反馈给输入端的制动阻力也在瞬间急剧成倍增大，从而达到对车辆等运动物体的瞬间缓速制动。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种电流变缓速制动器，其特征在于：包括设置于输出轴(01)径向外侧的密闭的第一工作腔(11)，所述第一工作腔(11)内设置有内摩擦片(12)、外摩擦片(13)，所述内摩擦片(12)套在所述输出轴(01)外壁并和所述输出轴(01)相互固定，所述外摩擦片(13)套在所述输出轴(01)外壁并和所述第一工作腔的侧壁相互固定，所述内摩擦片(12)、外摩擦片(13)沿所述输出轴(01)的轴向依次交替设置并且相邻的内、外摩擦片之间留有间距，所述内、外摩擦片之间相互绝缘，所述第一工作腔(11)内充有电流变液体，所述输出轴(01)、第一工作腔的侧壁、内摩擦片(12)表面及外摩擦片(13)表面均为良性导体；所述第一工作腔(11)由箱体侧壁(111)、左箱盖(112)、中间隔板(113)及轴承端盖(115)构成；所述输出轴(01)靠近输入轴(02)的一端套有绝缘花键套(20)，所述绝缘花键套(20)位于所述第一工作腔(11)外，输入轴(02)上固定有行星架(21)，所述行星架(21)通过销轴(22)连接若干个行星齿轮(23)，与所述若干个行星齿轮(23)相啮合的太阳齿轮(24)固定于所述绝缘花键套(20)上，齿圈固定于所述箱体侧壁(111)上；所述箱体侧壁(111)的右侧还设置有右箱盖(114)，所述箱体侧壁(111)、中间隔板(113)及右箱盖(114)构成密封的第二工作腔(26)，所述行星架(21)、行星齿轮(23)、太阳齿轮(24)及齿圈均位于所述第二工作腔(26)内，所述第二工作腔(26)内充有耐高温的液压油。

2.根据权利要求1所述的电流变缓速制动器，其特征在于：所述内摩擦片(12)通过内花键连接于所述输出轴(01)上，所述外摩擦片(13)通过外花键连接于所述第一工作腔的侧壁上。

3.根据权利要求2所述的电流变缓速制动器，其特征在于：所述内摩擦片(12)的内花键上设置内摩擦片隔离环(14)，所述外摩擦片(13)的外花键上设置外摩擦片隔离环(15)，所述内、外摩擦片隔离环均为绝缘体。

4.根据权利要求3所述的电流变缓速制动器，其特征在于：所述内摩擦片(12)、外摩擦片(13)表面均经粗糙化处理。

5.根据权利要求4所述的电流变缓速制动器，其特征在于：所述箱体侧壁(111)和左箱盖(112)之间及所述左箱盖(112)和轴承端盖(115)之间均设置密封环，所述左箱盖(112)及中间隔板(113)和所述输出轴(01)之间均设有绝缘轴承。

6.根据权利要求5所述的电流变缓速制动器，其特征在于：所述绝缘轴承的轴承套为尼龙轴承套，所述绝缘花键套(20)为尼龙花键套。