CN108061156B - 一种变速器用磁流变换挡装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变速器用磁流变换挡装置，包括动力输入端齿轮和动力输出端轴，所述动力输入端齿轮位于所述动力输出端轴外，所述动力输入端齿轮与所述动力输出端轴之间有腔体，所述腔体内填充磁流变液。同时，本发明还公开了一种变速器用磁流变换挡装置的使用方法。本发明将磁流变液应用到变速器换挡装置上，利用磁流变液具有对信号高度敏感的基本优势和特点，进而达到改变动力传输或中断的高效率和准确控制；本发明取代了传统的同步器同步实现换挡，以此改善变速箱的使用性能。

Description

一种变速器用磁流变换挡装置及使用方法

技术领域

本发明涉及汽车变速器技术领域，尤其涉及一种变速器用磁流变换挡装置及使用方法。

背景技术

电控机械式自动变速器AMT具有理想的传动效率，兼具手动变速器成本低，结构简化的基本特点，所以应用广泛。但AMT过长的换挡时间，以及其换挡过程中会出现的动力中断现象，导致了其换挡品质差的缺点。如果增大其换挡力，可以减小同步时间，但是过大的换挡力可能会破坏同步器上的同步锥面油膜，瞬间产生大量的热量，导致可能出现的同步器烧蚀现象。而且AMT在内外花键齿啮合时同步器发挥着重要作用，但其需要一个较为理想的换档时间。

由于发动机与变速器输入轴有很大的转速差，一瞬间过大的换挡力会使换挡速度过大产生打齿和换挡冲击，导致同步器的损坏率很高，超过70％的变速器维修是由驾驶者操作不当引起的同步器损坏。所以多年来，如何改变这一现状、如何改善换挡品质的研究课题得到广泛关注。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种变速器用磁流变换挡装置及使用方法，用以解决现有技术中因增大换挡力可能会破坏同步器上的同步锥面油膜，瞬间产生大量的热量，导致可能出现的同步器烧蚀的问题；本发明克服现有技术中大力冲击下同步器易损坏的缺陷，通过控制励磁线圈电流的变化，改变传动力矩的传输或中断，特点是无磨损寿命长、控制精度高、反应迅速、结构简单易于制造、能耗低。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种变速器用磁流变换挡装置，包括动力输入端齿轮和动力输出端轴，所述动力输入端齿轮位于所述动力输出端轴外，所述动力输入端齿轮与所述动力输出端轴之间有腔体，所述腔体内填充磁流变液，励磁线圈固定在所述动力输入端齿轮的一侧。

本发明有益效果如下：本发明在动力输入端齿轮与动力输出端轴之间设有腔体，能够使得两者之间的传动力矩在相同的空间里得以最大化，改变动力输入端齿轮与动力输出端轴之间的传动力矩。

在上述方案的基础上，本发明还做了如下改进：

进一步，还包括端盖，所述端盖为中间带孔的阶梯型圆盘状结构，所述端盖穿过所述动力输出端轴与所述动力输入端齿轮固定连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：本发明将端盖设计为中间带孔的阶梯型圆盘结构，中间带孔是为了可以通过轴件即动力输出端。

进一步，所述端盖包括端盖前端、端盖中部和端盖后端，所述端盖后端与所述动力输入端齿轮固定连接，所述端盖前端通过轴承的外缘与所述动力输出端轴相连。

采用上述进一步方案的有益效果是：本发明端盖后端与动力输入端齿轮固定，增加端盖的稳定性能；端盖前端是为了方便与轴承的外缘相接触。

进一步的，所述轴承固定在所述动力输出端轴外，且所述动力输出端轴固定所述动力输入端齿轮处的外径大于固定所述轴承处的外径。

本发明采用上述设置是方便轴承安装时的轴向定位，可以直接在轴径小的一端进行安装。

进一步的，所述动力输入端齿轮的内圈为内齿圈结构，所述动力输出端轴的外圈为外齿圈结构。

本发明将动力输入端齿轮的内圈及动力输出端轴的外圈加工为齿圈结构，能够使得两者之间的传动力矩在相同的空间里得以最大化，使得传递力矩更加简易方便。

进一步的，所述动力输入端齿轮与所述动力输出端轴的轴心重合。

进一步的，还包括密封装置，所述密封装置固定在所述动力输入端齿轮与所述动力输出端轴之间，密封所述腔体

进一步的，通过外部控制所述励磁线圈的电流大小，所述励磁线圈为所述磁流变液提供磁场。

进一步的，所述励磁线圈固定在所述动力输入端齿轮、端盖及动力输出端轴围成的空间中。

一种变速器用磁流变换挡装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤1.通过动力输入，变速器处于空挡挡位，磁流变换挡装置中的动力输入端齿轮旋转，动力输出端轴空转；

步骤2.当需要挡位选择时，对励磁线圈施加电流以改变腔体内磁流变液的状态，通过磁流变液的状态改变使得动力输入端齿轮与动力输出端轴相结合并输出动力，此时处于初始挡位；

步骤3.当需要更换其他挡位时，则断开初始挡位励磁线圈中的电流，对需要工作的挡位的励磁线圈施加电流，完成换挡。

本发明的有益效果为：

(1)本发明将磁流变液应用到变速器换挡装置上，利用磁流变液具有对信号高度敏感的基本优势和特点，进而达到改变动力传输或中断的高效率和准确控制；

(2)本发明只需要调整线圈电流大小，就能够改变磁感应强度的大小，继而实现对磁流变液剪切屈服应力的影响，这就可以控制动力传输与否，进而取代了传统的纯同步器实现换挡，带有磁流变液换挡装置的变速箱能够实现无磨损以及反应快速敏感；

(3)本发明齿轮状结构的设计能够使得两者之间的传动力矩在相同的空间里得以最大化，使得传递力矩更加简易方便；

(4)本发明中励磁线圈通电后能够使腔体内的磁流变液发生磁流变效应，从而使变速器轴之间的传动力矩得以传递，而且可以通过调节励磁线圈电流改变换挡装置的接合与否；

(5)本发明将磁流变液应用到汽车变速箱的设计中，利用磁流变液对输入信号响应敏感而且迅速的特点，通过磁流变液传递传动力矩来取代了传统的同步器同步实现换挡，以此改善变速箱的使用性能。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为一种变速器用磁流变换挡装置的结构示意图。

图中，101-腔体，102-励磁线圈，103-动力输入端齿轮，104-动力输出端轴，105-端盖，106-六角螺栓，107-轴承，108-唇形密封圈。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

本发明将磁流变液应用到变速器换挡装置上，利用磁流变液具有对信号高度敏感的基本优势和特点，进而达到改变动力传输或中断的高效率和准确控制。通常情况下，只需要调整线圈电流大小，就能够改变磁感应强度的大小，继而实现对磁流变液剪切屈服应力的影响，这就可以控制动力传输与否，这就取代了传统的纯同步器实现换挡，同时变速器用磁流变液换挡装置能够实现无磨损以及反应快速敏感。齿轮状结构的设计能够使得两者之间的传动力矩在相同的空间里得以最大化，利用齿轮啮合的原理使得传递力矩更加简易方便。

本发明的一个具体实施例，公开了一种变速器用磁流变换挡装置，如图1所示，包括腔体101，励磁线圈102，动力输入端齿轮103，动力输出端轴104，端盖105，六角螺栓106，轴承107和唇形密封圈108，动力输入端齿轮103固定在动力输出端轴104上，端盖105通过六角螺栓106与动力输入端齿轮103固定，动力输出端轴104与端盖105之间设置有轴承107，动力输入端齿轮103与动力输出端轴104之间有腔体101，在动力输入端齿轮103的一侧设有励磁线圈102，在动力输入端齿轮103与动力输出端轴104之间设置有唇形密封圈108。

在动力输入端齿轮103内圈通过工艺加工为内齿圈结构，动力输出端轴104外圈加工为外齿圈结构，动力输入端齿轮103位于动力输出端轴104外，且动力输入端齿轮103的内齿圈结构与动力输出端轴104的外齿圈结构之间不啮合；动力输入端齿轮103的内齿圈结构与动力输出端轴104的外齿圈结构之间有间隙，该间隙形成腔体101，本发明在腔体101内充满磁流变液体；动力输入端齿轮103是与动力输出端轴104为同心的轴体；值得注意的，本实施例中的磁流变液可以在安装时先安装一端的密封件，然后直接在腔体中注入磁流变液，然后在另一端填充密封件，但是，本实施例中磁流变液的填充方式并不仅限与此，只要能够满足将磁流变液填充在腔体101内即可。

端盖105为中间带孔的圆盘形结构，本实施例中端盖105为阶梯型的圆盘形结构，包括端盖前端、端盖中部和端盖后端，端盖后端、端盖中部及端盖前端的外缘直径依次减小，且端盖后端、端盖中部及端盖前端的孔径依次减小；端盖后端的外缘通过六角螺栓106与动力输入端齿轮103固定相连，端盖前端与动力输出端轴104之间设置有轴承107，以使动力输出端轴104能够相对于端盖105转动；值得注意的，本实施例中将端盖后端固定在动力输入端齿轮103上时，不限于使用六角螺栓106，只要能够满足将端盖105与动力输入端齿轮103固定住即可；固定轴承107处的动力输出端轴104的轴径要比固定动力输入端齿轮103处的动力输出端轴104的轴径要细，两处的轴径不同是为了方便安装轴承107时的轴向定位，可以直接通过从轴径小的一端安装，大轴径可以起到卡住轴承的作用；端盖前端直接与轴承107相接触，轴承107的作用是能够让其两端的物件转速不同，轴承107上端与端盖前端相接触，轴承107下端与动力输出端轴104相接触，则可以使得端盖与轴承以不同的圆周速度转动。

唇形密封圈108设置在动力输入端齿轮103与动力输出端轴104之间，也就是说，唇形密封圈108将动力输入端齿轮103与动力输出端轴104之间形成的腔体101进行密封，防止腔体101内磁流变液的泄漏。

励磁线圈102固定在动力输入端齿轮103的一侧，本实施例中的励磁线圈102固定在动力输入端齿轮103、端盖105、动力输出端轴104围成的空间中；当励磁线圈102通电后，腔体101中的磁流变液开始形成链状结构，此时磁流变液以固体形态存在，当输入机构旋转时，固体形态的磁流变液受动力输入端齿轮103内齿圈结构和动力输出端轴104外齿圈结构形状的限制，形成齿轮状结构，与动力输入端齿轮103内齿圈及动力输出端轴104外齿圈相啮合来传递传动动力；当励磁线圈102处于断电状态时，腔体101中没有磁场，磁流变液处于牛顿流体状态，在腔体中自由流动，动力输入端齿轮103与动力输出端轴104之间只有液体的粘性转矩，由于数值很小，可以忽略不计；本实施例将腔体101内的线圈连接到外部空间，通过开关改变励磁线圈中电流的通断。

值得注意的，本发明中的磁流变换挡装置可以应用在变速箱第二轴中所有的齿轮与变速箱第二轴中，但是，本发明中磁流变换挡装置的应用范围并不仅限与此，只要能够使用本发明装置实现换档或其他都可应用。

本发明的另一个具体实施例，公开了一种变速器用磁流变换挡装置的使用方法，包括：

步骤1.通过动力输入，变速器处于空挡挡位，磁流变换挡装置中的动力输入端齿轮旋转，动力输出端轴空转；

步骤2.当需要挡位选择时，对励磁线圈施加电流以改变腔体内磁流变液的状态，通过磁流变液的状态改变使得动力输入端齿轮与动力输出端轴相结合并输出动力，此时处于初始挡位；

步骤3.当需要更换其他挡位时，则断开初始挡位励磁线圈中的电流，对需要工作的挡位的励磁线圈施加电流，实现换挡。

当本发明磁流变换挡装置安装在变速器上时，其使用方法包括：

步骤1.发动机经离合器输入动力带动变速箱第一轴旋转，通过变速箱第一轴上齿轮带动变速箱中间轴及其上的齿轮旋转，而变速箱第二轴上齿轮因与变速箱中间轴上齿轮相啮合而在变速箱第二轴上空转，因此变速箱第二轴在此状态下不能被驱动；值得注意的，此处的变速箱第二轴与本发明动力输出端轴为同一轴；

步骤2.变速箱第二轴齿轮与变速箱第二轴本处于空转状态，需要档位选择时，对励磁线圈施加电流以改变磁流变液的状态，通过磁流变液的状态改变使得变速箱第二轴齿轮与变速箱第二轴相结合并输出动力，此时处于初始挡位；值得注意的，此时的变速箱第二轴齿轮为动力输入端齿轮；

步骤3.需要换挡时，则断开初始挡位励磁线圈中的电流，对需要工作的档位的励磁线圈施加电流，实现换挡。

综上所述，本发明提供了一种变速器用磁流变换挡装置及使用方法，本发明通过磁流变液传递传动力矩实现变速器中动力输入端齿轮与动力输出端轴之间的动力传递和中断，起到同步器的作用；同时，本发明将动力输入端齿轮的内圈与动力输出端轴的外圈设计成齿轮状结构，能实现磁流变液与动力输入端齿轮及动力输出端轴相啮合自锁来传递传动动力，进而达到变速的目的。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种变速器用磁流变换挡装置，其特征在于，包括动力输入端齿轮和动力输出端轴，所述动力输入端齿轮位于所述动力输出端轴外，所述动力输入端齿轮与所述动力输出端轴之间有腔体，所述腔体内填充磁流变液,励磁线圈固定在所述动力输入端齿轮的一侧；

还包括端盖，所述端盖为中间带孔的阶梯型圆盘状结构，所述端盖穿过所述动力输出端轴与所述动力输入端齿轮固定连接；

所述端盖包括端盖前端、端盖中部和端盖后端，所述端盖后端与所述动力输入端齿轮固定连接，所述端盖前端通过轴承的外缘与所述动力输出端轴相连；

所述动力输入端齿轮的内圈为内齿圈结构，所述动力输出端轴的外圈为外齿圈结构。

2.根据权利要求1所述的一种变速器用磁流变换挡装置，其特征在于，所述轴承固定在所述动力输出端轴外，且所述动力输出端轴固定所述动力输入端齿轮处的外径大于固定所述轴承处的外径。

3.根据权利要求1所述的一种变速器用磁流变换挡装置，其特征在于，所述动力输入端齿轮与所述动力输出端轴的轴心重合。

4.根据权利要求1所述的一种变速器用磁流变换挡装置，其特征在于，还包括密封装置，所述密封装置固定在所述动力输入端齿轮与所述动力输出端轴之间，密封所述腔体。

5.根据权利要求4所述的一种变速器用磁流变换挡装置，其特征在于，通过外部控制所述励磁线圈的电流大小，所述励磁线圈为所述磁流变液提供磁场。

6.根据权利要求1所述的一种变速器用磁流变换挡装置，其特征在于，所述励磁线圈固定在所述动力输入端齿轮、端盖及动力输出端轴围成的空间中。