CN108361343B - 一种高温齿式变多工作面磁流变液传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高温齿式变多工作面磁流变液传动装置，包括左主动轴、右主动轴、主动内圆筒、从动轴、从动外圆筒以及左端盖和右端盖，所述主动内圆筒与左端盖、从动外圆筒及右端盖之间填充有磁流变液；在主动内圆筒的外侧，分布有数块径向压盘，在径向压盘的内侧设有一径向导杆，所述径向导杆伸入主动内圆筒内，并设有一径向齿条；在主动内圆筒的两端分别套设有一轴向压盘，在轴向压盘的一侧设有轴向导杆，所述轴向导杆伸入主动内圆筒内，并设有一轴向齿条；在径向压盘与主动内圆筒之间设有数个形状记忆合金弹簧。本发明能够在温度升高后，自动增加磁流变液与主、从动部件之间的接触面积，从而补偿因磁流变效应下降而减小的转矩。

Description

一种高温齿式变多工作面磁流变液传动装置

技术领域

本发明涉及一种传动装置，尤其涉及一种高温齿式变多工作面磁流变液传动装置。

背景技术

磁流变液和形状记忆合金都是近代研发出来的新型材料，可以通过改变其外在物理场（如磁场和温度场）进而改变他们的性质和状态；利用这两种材料的特殊性质，在离合器等传动装置中的使用越来越多；但是目前，磁流变液和形状记忆合金弹簧大都为单一使用：

如CN103603891A公开的“多片式磁流变液电磁离合器”，它利用多片式结构，利用磁流变液作为介质充满电磁离合器的多个主、从动摩擦片间的间隙，形成多个磁流变液工作环面，可用较小励磁电流控制较大的传递功率，易于实现自动控制，保证接合和分离过程的平稳性。如CN2918748公开的“内燃机散热风扇离合器”，它利用形状记忆合金感应散热器的温度，当温度低时，主动盘上的磁极和风扇毂上的导磁凸块之间的磁力小，风扇转速低，当温度高时，形状记忆合金推动导磁盘移动，增大了磁力，从而风扇转速增高。

单一材料的使用，在工作过程中任然会出现较大的缺陷：如温度达不到形状记忆合金变化的临界温度时，形状记忆合金无法工作；而当温度过高时，磁流变液的磁流变效应又会弱化，降低传动效率；从而造成传动装置传递转矩的效率较低，并且整体的稳定性较差。另外，现有的传动装置装配完成后，磁流变液与主、从动部件的接触面积都是固定的，使其传递的转矩最大值都是一定的，虽然可通过改变电流大小来进行调节，但调节的范围也较小。因此，如何在高温环境下，自动对磁流变液的失效进行补偿，以保证传动装置传递的转矩，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，本发明的目的在于解决随着温度升高，传动传递转矩的减小，转矩传递稳定性差的问题，提供一种高温齿式变多工作面磁流变液传动装置，能够在温度升高后，自动增加磁流变液与主、从动部件之间的接触面积，从而补偿因磁流变效应下降而减小的转矩，从而保证传动装置传递的转矩大小，并使传动装置传递的转矩稳定性更好。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的：一种高温齿式变多工作面磁流变液传动装置，其特征在于：包括左主动轴、右主动轴、主动内圆筒、从动轴、从动外圆筒以及左端盖和右端盖，其中，所述右端盖由从动轴的左端扩大形成；左端盖和右端盖分别与从动外圆筒的左右两端固定连接；所述主动内圆筒的两端为封闭结构，左主动轴的右端穿过左端盖后与主动内圆筒的左端固定连接，并通过轴承与左端盖相连，右主动轴的左端与主动内圆筒的右端固定连接，并通过轴承与右端盖相连；所述主动内圆筒与左端盖、从动外圆筒、右端盖之间形成磁流变液工作腔，在磁流变液工作腔内填充有磁流变液；在从动外圆筒内侧的中部嵌设有绕其一周的第一励磁线圈，在从动外圆筒内侧靠近两端处分别嵌设有一绕其一周的第二励磁线圈，在第一励磁线圈内侧设有限位隔磁环，所述限位隔磁环的内侧凸出于从动外圆筒内侧，且限位隔磁环内侧与主动内圆筒外侧之间具有间隙；

在主动内圆筒的外侧，绕其一周分布有数块呈弧形的径向压盘，所述径向压盘的厚度小于限位隔磁环与主动内圆筒之间的间隙；在径向压盘的内侧，靠近两端处分别设有一径向导杆，所述径向导杆的一端与径向压盘相连，另一端伸入主动内圆筒内，并与主动内圆筒滑动配合相连；在径向导杆伸入主动内圆筒内的一端设有一径向齿条；

在主动内圆筒的两端，分别成型有一轴肩，在主动内圆筒两端的轴肩上分别套设有一轴向压盘，且所述轴向压盘与轴肩滑动配合相连；在轴向压盘靠近主动内圆筒的一侧，对应径向导杆的位置设有轴向导杆，所述轴向导杆的一端与轴向压盘相连，另一端伸入主动内圆筒内，并与主动内圆筒滑动配合相连；在轴向导杆伸入主动内圆筒内的一端设有一轴向齿条，且相对应位置的轴向齿条与径向齿条位于同一平面内；在相对应位置的轴向齿条和径向齿条设有主动齿轮和从动齿轮，所述主动齿轮和从动齿轮均通过转轴与主动内圆筒的内侧相连，其中，所述主动齿轮与径向齿条啮合，从动齿轮同时与主动齿轮和轴向齿条啮合；

在径向压盘与主动内圆筒之间设有数个形状记忆合金弹簧，在主动内圆筒外侧，对应形状记忆合金弹簧的位置沿其径向设有容置槽，所述形状记忆合金弹簧的一端与径向压盘固定连接，另一端与容置槽的槽底固定连接；初始状态下，径向压盘在形状记忆合金弹簧的作用下与主动内圆筒的外侧紧贴，同时，两轴向压盘分别与主动内圆筒的两端紧贴。

进一步地，该主动内圆筒沿其径向分割为两部分，且主动内圆筒的两部分通过数颗连接螺栓相连在一起。

进一步地，在径向导杆与主动内圆筒之间，以及轴向导杆与主动内圆筒之间均设有密封圈。

进一步地，径向压盘与主动内圆筒之间的形状记忆合金弹簧为两个，并分别靠近径向压盘的两端。

进一步地，在主动内圆筒内填充有润滑油。

进一步地，在主动内圆筒上设有注油孔，在注油孔内配合设有注油螺塞。

进一步地，在从动外圆筒上设有注液孔，在注液孔内配合设有注液螺塞。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：结构简单，当温度升高到一定值（磁流变液性能下降临界温度）时，形状记忆合金弹簧推动径向压盘，使径向压盘与限位隔磁环接触，径向压盘移动过程中，径向齿条移动，带动主动齿轮转动，主动齿轮带动从动齿轮转动，从动齿轮再带动轴向齿条移动，使轴向压盘与主动内圆筒脱离，此时径向压盘和轴向压盘与磁流变液的径向和轴向接触面都变为双面，使得磁流变液与主动部件和从动部件之间的接触面积（即磁流变液工作面积）增加，所增加的工作面积能有效补偿磁流变液性能下降的影响，从而补偿因磁流变效应下降而减小的转矩，保证传动装置传递的转矩大小，并使传动装置传递的转矩稳定性更好。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明工作过程中自动补偿时的示意图。

图3为图1沿A—A向的剖视图。

图中：1—左主动轴，2—右主动轴，3—主动内圆筒，4—从动轴，5—从动外圆筒，6—左端盖，7—右端盖，8—磁流变液，9—第一励磁线圈，10—第二励磁线圈，11—限位隔磁环，12—径向压盘，13—径向导杆，14—径向齿条，15—轴向压盘，16—轴向导杆，17—轴向齿条，18—主动齿轮，19—从动齿轮，20—形状记忆合金弹簧，21—润滑油。

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、图2以及图3，一种高温齿式变多工作面磁流变液传动装置，包括左主动轴1、右主动轴2、主动内圆筒3、从动轴4、从动外圆筒5以及左端盖6和右端盖7。其中，所述右端盖7由从动轴4的左端扩大形成；左端盖6和右端盖7分别与从动外圆筒5的左右两端固定连接。所述主动内圆筒3的两端为封闭结构；左主动轴1的右端穿过左端盖6后与主动内圆筒3的左端固定连接，并通过轴承与左端盖6相连，右主动轴2的左端与主动内圆筒3的右端固定连接，并通过轴承与右端盖7相连，且左主动轴1、主动内圆筒3以及右主动轴2和从动轴4的轴心线重合。其中，左端盖6和右端盖7内侧均具有轴承定位孔，所述轴承安装于该轴承定位孔内。

所述主动内圆筒3与左端盖6、从动外圆筒5、右端盖7之间形成磁流变液工作腔，在磁流变液工作腔内填充有磁流变液8。具体实施时，在从动外圆筒5上设有注液孔，在注液孔内配合设有注液螺塞，以便于注入磁流变液8。在从动外圆筒5内侧的中部嵌设有绕其一周的第一励磁线圈9，在从动外圆筒5内侧靠近两端处分别嵌设有一绕其一周的第二励磁线圈10；为便于加工，所述从动外圆筒5沿其轴向均分为两部分，两部分通过连接螺栓固定连接在一起。在第一励磁线圈9内侧设有限位隔磁环11，所述限位隔磁环11的内侧凸出于从动外圆筒5内侧，且限位隔磁环11内侧与主动内圆筒3外侧之间具有间隙。

在主动内圆筒3的外侧，绕其一周分布有数块呈弧形的径向压盘12，其弧度与主动内圆筒3对应位置的弧度一致；且所述径向压盘12的厚度小于限位隔磁环11与主动内圆筒3之间的间隙。在径向压盘12的内侧，靠近两端处分别设有一径向导杆13，所述径向导杆13的一端与径向压盘12相连，另一端伸入主动内圆筒3内，并与主动内圆筒3滑动配合相连，在径向导杆13与主动内圆筒3之间设有密封圈；在径向导杆13伸入主动内圆筒3内的一端设有一径向齿条14。

在主动内圆筒3的两端，分别成型有一轴肩，在主动内圆筒3两端的轴肩上分别套设有一轴向压盘15，且所述轴向压盘15与轴肩滑动配合相连；并且，当径向压盘12与限位隔磁环11接触时，轴向压盘15与左端盖6（或右端盖7）和主动内圆筒3之间均具有间隙。在轴向压盘15靠近主动内圆筒3的一侧，对应径向导杆13的位置设有轴向导杆16；所述轴向导杆16的一端与轴向压盘15相连，另一端伸入主动内圆筒3内，并与主动内圆筒3滑动配合相连；轴向导杆16与主动内圆筒3之间均设有密封圈。在轴向导杆16伸入主动内圆筒3内的一端设有一轴向齿条17，且相对应位置的轴向齿条17与径向齿条14位于同一平面内。在相对应位置的轴向齿条17和径向齿条14设有主动齿轮18和从动齿轮19，所述主动齿轮18和从动齿轮19均通过转轴与主动内圆筒3的内侧（壁）相连，其中，所述主动齿轮18与径向齿条14啮合，从动齿轮19同时与主动齿轮18和轴向齿条17啮合。为使装配更加方便、准确，该主动内圆筒3沿其径向分割为两部分，且主动内圆筒3的两部分通过数颗连接螺栓相连在一起。在主动内圆筒3内填充有润滑油21，以保证齿轮之间及齿轮与齿条之间的工作顺畅；具体实施时，在主动内圆筒3上设有注油孔，在注油孔内配合设有注油螺塞，以便于润滑有的注入。

在径向压盘12与主动内圆筒3之间设有数个形状记忆合金弹簧20，具体实施时，径向压盘12与主动内圆筒3之间的形状记忆合金弹簧20为两个，并分别靠近径向压盘12的两端，从而使径向压盘12的移动同步性及稳定性更好。在主动内圆筒3外侧，对应形状记忆合金弹簧20的位置沿其径向设有容置槽，所述形状记忆合金弹簧20的一端与径向压盘12固定连接，另一端与容置槽的槽底固定连接。初始状态下，径向压盘12在形状记忆合金弹簧20的作用下与主动内圆筒3的外侧紧贴，同时，两轴向压盘15分别与主动内圆筒3的两端紧贴。

工作过程中：

1、左主动轴1旋转，未通电时，磁流变液工作腔内的磁流变液8不产生流变效应，仅依靠磁流变液8本身的粘度传递转矩，将不能带动从动转动。

2、对励磁线圈通电，磁流变液8的磁性颗粒沿磁场方向排列成链状，产生剪切屈服应力开始传递转矩，从而带动从动轴4转动。

3、当温度升高到一定值（磁流变液8性能下降临界温度）时，如100°C时，磁流变液8的性能显著下降，此时，形状记忆合金弹簧20发生形变，推动径向压盘12到限位隔磁环11处，径向齿条14径向移动，带动主动齿轮18转动，主动齿轮18带动从动齿轮19转动，从动齿轮19在带动轴向齿条17移动，使径向压盘12和轴向压盘15的两侧均与磁流变液8接触，磁流变液8与主动部件和从动部件的径向和轴向接触面都变为双面，所增加的工作面能补偿磁流变液8性能下降的影响，从而保证了转矩传递的大小及稳定性。

4、装置断电，磁流变液工作腔内的磁流变液8恢复成牛顿流体，左主动轴1停止旋转；温度下降后，径向压盘12在形状记忆合金弹簧20的作用下复位，轴向压盘15在齿条齿轮传动作用下复位。

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)

1.一种高温齿式变多工作面磁流变液传动装置，其特征在于：包括左主动轴、右主动轴、主动内圆筒、从动轴、从动外圆筒以及左端盖和右端盖，其中，所述右端盖由从动轴的左端扩大形成；左端盖和右端盖分别与从动外圆筒的左右两端固定连接；所述主动内圆筒的两端为封闭结构，左主动轴的右端穿过左端盖后与主动内圆筒的左端固定连接，并通过轴承与左端盖相连，右主动轴的左端与主动内圆筒的右端固定连接，并通过轴承与右端盖相连；所述主动内圆筒与左端盖、从动外圆筒、右端盖之间形成磁流变液工作腔，在磁流变液工作腔内填充有磁流变液；在从动外圆筒内侧的中部嵌设有绕其一周的第一励磁线圈，在从动外圆筒内侧靠近两端处分别嵌设有一绕其一周的第二励磁线圈，在第一励磁线圈内侧设有限位隔磁环，所述限位隔磁环的内侧凸出于从动外圆筒内侧，且限位隔磁环内侧与主动内圆筒外侧之间具有间隙；

在主动内圆筒的外侧，绕其一周分布有数块呈弧形的径向压盘，所述径向压盘的厚度小于限位隔磁环与主动内圆筒之间的间隙；在径向压盘的内侧，靠近两端处分别设有一径向导杆，所述径向导杆的一端与径向压盘相连，另一端伸入主动内圆筒内，并与主动内圆筒滑动配合相连；在径向导杆伸入主动内圆筒内的一端设有一径向齿条；

在主动内圆筒的两端，分别成型有一轴肩，在主动内圆筒两端的轴肩上分别套设有一轴向压盘，且所述轴向压盘与轴肩滑动配合相连；在轴向压盘靠近主动内圆筒的一侧，对应径向导杆的位置设有轴向导杆，所述轴向导杆的一端与轴向压盘相连，另一端伸入主动内圆筒内，并与主动内圆筒滑动配合相连；在轴向导杆伸入主动内圆筒内的一端设有一轴向齿条，且相对应位置的轴向齿条与径向齿条位于同一平面内；在相对应位置的轴向齿条和径向齿条设有主动齿轮和从动齿轮，所述主动齿轮和从动齿轮均通过转轴与主动内圆筒的内侧相连，其中，所述主动齿轮与径向齿条啮合，从动齿轮同时与主动齿轮和轴向齿条啮合；

在径向压盘与主动内圆筒之间设有数个形状记忆合金弹簧，在主动内圆筒外侧，对应形状记忆合金弹簧的位置沿其径向设有容置槽，所述形状记忆合金弹簧的一端与径向压盘固定连接，另一端与容置槽的槽底固定连接；初始状态下，径向压盘在形状记忆合金弹簧的作用下与主动内圆筒的外侧紧贴，同时，两轴向压盘分别与主动内圆筒的两端紧贴。

2.根据权利要求1所述的一种高温齿式变多工作面磁流变液传动装置，其特征在于：该主动内圆筒沿其径向分割为两部分，且主动内圆筒的两部分通过数颗连接螺栓相连在一起。

3.根据权利要求1所述的一种高温齿式变多工作面磁流变液传动装置，其特征在于：在径向导杆与主动内圆筒之间，以及轴向导杆与主动内圆筒之间均设有密封圈。

4.根据权利要求1所述的一种高温齿式变多工作面磁流变液传动装置，其特征在于：径向压盘与主动内圆筒之间的形状记忆合金弹簧为两个，并分别靠近径向压盘的两端。

5.根据权利要求1所述的一种高温齿式变多工作面磁流变液传动装置，其特征在于：在主动内圆筒内填充有润滑油。

6.根据权利要求5所述的一种高温齿式变多工作面磁流变液传动装置，其特征在于：在主动内圆筒上设有注油孔，在注油孔内配合设有注油螺塞。

7.根据权利要求1所述的一种高温齿式变多工作面磁流变液传动装置，其特征在于：在从动外圆筒上设有注液孔，在注液孔内配合设有注液螺塞。

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