CN108488255B - 一种接合律可调式磁流变缓冲离合器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种接合律可调式磁流变缓冲离合器，属于离合器领域，包括固定于飞轮上的离合器壳体和一端露出离合器壳体并与变速器相连的从动轴，离合器壳体内设有磁流变机构，磁流变机构包括从动腔体、磁流变液和从动转子，从动轴穿进从动腔体并与从动转子相连，从动转子包括与从动轴端部固定连接的铁磁体圆盘、缠绕于铁磁体圆盘的线圈、套设于铁磁体圆盘外的永磁体以及套设于永磁体外的铁磁体套筒；磁流变缓冲离合器还包括用于控制从动腔体压向或远离飞轮的操控机构。本发明不仅可以通过用永磁体产生的磁场来控制输出力矩逐渐增加，从而有效控制离合器闭合时的冲击，减小能量损耗，也可以通过调节线圈中电流大小来控制磁场来调节输出力矩，实现自动控制。

Description

一种接合律可调式磁流变缓冲离合器

技术领域

本发明属于离合器技术领域，适用于农用机械、车辆、船舶、机械等动力离合传动使用范围，具体涉及一种接合律可调式磁流变缓冲离合器。

背景技术

离合器通常装在发动机与变速器之间,其主动部分与发动机飞轮相连,从动部分与变速器相连。接合冲击是影响离合器平稳性的一个重要影响因素，对与其相连的变速器的使用寿命也有重大影响。传统离合器在摩擦盘上加装扭转弹簧来降低结合冲击，虽然在一定程度上能减小冲击，但冲击依然存在，并会产生振动，是动力冲动不平稳。现有技术中公开了一些离合器缓冲转置，如CN 107763114 A(一种基于液压的柔性且消振式离合器)、CN 107166026 A(一种车辆操纵装置的换档液压系统)等，这类转置均用液压系统工作，油路繁多，结构复杂，在控制方面，使用电机作为动力输出装置，能耗较大，其控制方法复杂，使用范围有限。

因此，需要对现有的离合器减振器进行改进，使其结构简洁，适应性强，控制方便，既可解决传统的离合器接合冲击及振动，同时有效降低对离合器进行主动控制时的量能消耗。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种接合律可调式磁流变缓冲离合器，以实现既可以被动控制离合，也可以主动控制离合，并具有结构简单，控制方便，能耗低，适用性强的特点。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供的一种接合律可调式磁流变缓冲离合器，包括固定于飞轮上的离合器壳体和设于离合器壳体内并一端露出离合器壳体与变速器相连的从动轴，所述离合器壳体内设有磁流变机构，所述磁流变机构包括从动腔体以及设于从动腔体内的磁流变液和从动转子，所述从动轴的另一端穿进从动腔体并与从动转子相连，所述从动转子包括与从动轴端部固定连接的铁磁体圆盘、套设于铁磁体圆盘外的永磁体以及套设于永磁体外的铁磁体套筒；所述磁流变缓冲离合器还包括用于控制从动腔体压向或远离飞轮的操控机构。

进一步，所述离合器壳体内还设有限制从动腔体位移的限位装置，所述限位装置为设置在离合器壳体内壁上的环状挡块。

进一步，所述从动转子的外侧壁与从动腔体的内侧壁之间的间距为0.8～1.5mm；所述永磁体的厚度小于等于铁磁体圆盘的厚度，所述铁磁体套筒的厚度大于铁磁体圆盘的厚度。

进一步，所述从动转子还包括缠绕于铁磁体圆盘上的线圈。

进一步，所述磁流变机构还包括旋转密封圈、旋转筒、轴承和移动密封圈，所述旋转筒在与从动轴之间设置移动密封圈、在与从动腔体之间设置轴承和旋转密封圈。

进一步，所述从动腔体由相互扣合在一起的内壳体和封盖组成，所述磁流变机构还包括设置在从动腔体外的磁流变液补偿器，所述内壳体上设有与该磁流变液补偿器连通的磁流变液补偿孔。

进一步，所述操控机构包括设置在离合器壳体内并用于压向从动腔体的压盘、设置在离合器壳体上并用于安装压盘的压靠装置、设置在从动轴上的控位块、设置在控位块上的控位盘以及可滑动的设置在从动轴上并与压靠装置配合移动压盘的操纵滑动装置，所述压盘在与离合器壳体之间设有主回位弹簧、在与控位盘之间设有副回位弹簧；所述压靠装置为膜片弹簧，主要利用杠杆原理；所述操纵滑动装置外接离合器踏板。

进一步，所述从动轴上并位于从动腔体和操纵滑动装置之间设有安装控位块的前位置和中位置，所述前位置靠近从动腔体一侧，所述中位置靠近操纵滑动装置一侧。

进一步，所述控位块的主动离合操作是其在从动轴的前位置，且从动腔体压紧于飞轮时有闭合状态或分开状态，并在闭合状态或分开状态下，从动转子与内壳体底部之间的间隙为0.8～1.2mm；所述控位块的被动离合操作是其在从动轴的中位置，且从动腔体压紧飞轮时为闭合状态，并在闭合状态下，从动转子压紧于内壳体底部，而从动腔体远离飞轮时为分开状态，并在分开状态下，从动转子与内壳体底部之间的间隙为4～6mm。

进一步，所述从动轴上还预留有后位置，所述后位置相对于中位置与前位置异侧布置。该后位置的设置可在副回位弹簧的弹性变弱后用于控位块后移，以改变副回位弹簧的弹力来满足使用要求。

采用上述方案，本发明通过设计由内壳体和封盖构成的从动腔体，内壳体底部设置有磁流变液补偿孔，与外部的磁流变液补偿器相连通，从动腔体充满磁流变液，并有含永磁体及缠绕有线圈的从动转子，还设计用于结合与分离时控制内壳体底部与从动转子之间间距的控位块、控位盘及主、副回位弹簧。设计从动转子侧壁与从动腔体侧壁的间距为0.8～1.5mm，并将从动腔体内分别为前容腔和后容腔，磁流变液补偿孔位于前容腔底部，连通磁流变液补偿器与前容腔。从动腔体内充满磁流变液，当从动转子在从动腔体内前后移动时，磁流变液在前后容腔内流动。从动转子的铁磁体圆盘与从动轴固定连接，即从动转子中间是铁磁体圆盘，铁磁体圆盘外侧设置线圈槽；铁磁体圆盘外侧是铁磁体套筒，圆盘与圆筒之间设置有圆环型永磁体。控位块固定安装在从动轴上，并且在从动轴上存在前、中、后三个可调节的位置，控位块位于前位置时，离合器结合后，使内壳体底部与铁磁体圆盘之间的间隙为0.8～1.2mm，用于离合器动力传动的自动控制；控位块位于中位置时，离合器结合后，铁磁体圆盘能正常压紧于内壳体底部，用于离合器普通的手动控制；控位块后位置属于预留位置。而控位盘安装在控位块上，轴向固定不动，周向可相对于控位块转动，控位盘外侧用副回位弹簧与压盘相连。离合器壳体内侧还设置一个从动腔体的限位装置，用于离合器分离时，内壳体底部与从动转子的分离。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

1、本发明不仅可以通过用永磁体产生的磁场来控制输出力矩逐渐增加，从而有效控制离合器闭合时的冲击，减小能量损耗，也可以通过调节线圈中电流大小来控制磁场来调节输出力矩，进而实现自动控制。

2、本发明集成被动离合操作与主动离合控制于一体，既可以满足人为操纵离合时的缓冲，又可以用作主动控制器，并进行缓冲。

3、本发明在被动离合操纵缓冲时，主要使用永磁体产生磁场，能有效节约能量。

4、本发明在被动离合操纵缓冲时，且在特殊工况下，可以调节线圈的电流，控制离合器传动力矩增加的速度，实现由断开转态迅速切换到力矩传递转态。

5、本发明具有结构简单，控制方便，能耗低，适用性强的优点。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将接合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为磁流变缓冲离合器结构示意图；

图2为从动腔体侧视图及A-A剖视图；

图3为从动转子及从动轴示意图；

图4为铁磁体圆盘结构平面示意图及B-B剖视；

图5为线圈缠绕及电流正、反方向示意图；

图6为离合器闭合状态示意图；

图7为离合器断开状态示意图；

图8为离合器主动控制示意图。

具体实施方式

以下将接合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

如表1所示，为本发明的离合器零部件汇总表：

表1

本实施基本如图1-8所示，一种接合律可调式磁流变缓冲离合器，包括：离合器壳体2与飞轮1固定连接，离合器壳体2上设置有限位装置4；内壳体22底部设有磁流变液补偿孔23,外部设置磁流变液补偿器3,内壳体22另一端连接封盖17并共同构成从动腔体，其内用于装设磁流变液16；铁磁体圆盘18固定于穿过封盖17的从动轴10上，铁磁体圆盘18上按逆时针方向缠绕有线圈21，并与永磁体20相连，永磁体20外侧与铁磁体套筒19固连，构成从动转子；从动轴10与封盖17之间综合使用移动密封圈13与旋转密封圈15及轴承14；从动轴10上安装有控位块12，控位块12上安装有轴向固定的控位盘9，控位盘9外端用副回位弹簧8连接于压盘5，压盘5通过压靠装置6安装在离合器壳体内，且压盘5与离合器壳体之间设有主回位弹簧7，从动轴10上可滑动的安装有操作滑动装置11。

一、被动离合操作的工作原理：

1、闭合过程：松开离合器踏板，操纵滑动装置11后移，压盘5在主回位弹簧7作用下，压向有内壳体22和封盖17构成的从动腔体，使从动腔体首先与飞轮1先结合；在从动腔体结合过程同时，副回位弹簧8在压盘5前移过程中被拉伸，产生拉力作用，使从动转子向前运动，从动转子与内壳体22底面的间隙逐渐减小，由永磁体在内壳体22和从动转子构成的磁路中的磁感逐渐增加，使铁磁体圆盘18与内壳体22底面之间的间隙内的磁流变液及铁磁体套筒19与内壳体22侧面之间的间隙的磁流变液逐渐固化，实现所传递的力矩逐渐增加，并通过控制线圈21的电流，控制磁路中磁感的变化速率，实现控制所传递力矩的增加速率，满足特殊工况下的特殊要求。最终从动转子在主、副回位弹簧的共同作用下，压紧在内壳体22上，完成整个结合过程。由于结合时力矩是逐渐增加的，因此，可以有效控制离合器结合过程中的冲击。

2、分开过程：踩下离合器踏板，操纵滑动装置11前移，压盘5在膜片弹簧(压靠装置6)作用下向后移动，副回位弹簧8被压缩，产生压力作用，使控位盘9向后移动，首先带动内壳体22和封盖17构成的从动腔体与飞轮1分离，切断动力传递；在磁流变液补偿器3接触到限位装置4时，从动腔体停止后移，而使从动转子在副回位弹簧8的压力作用下继续后移，内壳体22底部与从动转子之间的距离变大，磁路中的磁感减小，固化的磁流变液恢复液体状态。

二、主动离合操作的工作原理

1、主动控制：调节控位块12的位置到前位置，使松开踏板时，内壳体22压紧于飞轮1上，从动转子与内壳体22底面之间的距离在0.8～1.2mm，通过控制线圈21的电流，控制由内壳体22与从动转子构成的磁路中的磁通，实现动力传递与切断。初始状态时，给线圈21通过适当反向电流，使永磁体20与线圈21产生的合磁通为0，此时，传递的力矩仅为零场条件下的磁流变液粘滞力矩，可以忽略，实现离合器的断开状态；需要动力传递时，逐渐减小线圈21中的反向电流，当反向电流减小到0时，再施加正向电流，并逐渐增大，使永磁体20与线圈21在磁路中产生的合磁通逐渐增大，使铁磁体圆盘18与内壳体22底面之间的间隙内的磁流变液及铁磁体套筒19与内壳体22侧面之间的间隙的磁流变液逐渐固化，实现传递的力矩逐渐增大，力矩增加速率由电流变化速率进行控制，完成离合器的无冲击动力传递。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以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，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种接合律可调式磁流变缓冲离合器，其特征在于，包括固定于飞轮(1)上的离合器壳体(2)和设于离合器壳体内并一端露出离合器壳体与变速器相连的从动轴(10)，所述离合器壳体内设有磁流变机构，所述磁流变机构包括从动腔体以及设于从动腔体内的磁流变液(16)和从动转子，所述从动轴的另一端穿进从动腔体并与从动转子相连，所述从动转子包括与从动轴端部固定连接的铁磁体圆盘(18)、套设于铁磁体圆盘外的永磁体(20)以及套设于永磁体外的铁磁体套筒(19)；所述磁流变缓冲离合器还包括用于控制从动腔体压向或远离飞轮的操控机构；所述从动转子还包括缠绕于铁磁体圆盘上的线圈(21)；所述操控机构包括设置在离合器壳体内并用于压向从动腔体的压盘(5)、设置在离合器壳体上并用于安装压盘的压靠装置(6)、设置在从动轴上的控位块(12)、设置在控位块上的控位盘(9)以及可滑动的设置在从动轴上并与压靠装置配合移动压盘的操纵滑动装置(11)，所述压盘在与离合器壳体之间设有主回位弹簧(7)、在与控位盘之间设有副回位弹簧(8)。

2.根据权利要求1所述的接合律可调式磁流变缓冲离合器，其特征在于，所述离合器壳体内还设有限制从动腔体位移的限位装置(4)，所述限位装置为设置在离合器壳体内壁上的环状挡块。

3.根据权利要求1所述的接合律可调式磁流变缓冲离合器，其特征在于，所述从动转子的外侧壁与从动腔体的内侧壁之间的间距为0.8～1.5mm；所述永磁体的厚度小于等于铁磁体圆盘的厚度，所述铁磁体套筒的厚度大于铁磁体圆盘的厚度。

4.根据权利要求1所述的接合律可调式磁流变缓冲离合器，其特征在于，所述磁流变机构还包括旋转密封圈(15)、旋转筒、轴承(14)和移动密封圈(13)，所述旋转筒在与从动轴之间设置移动密封圈、在与从动腔体之间设置轴承和旋转密封圈。

5.根据权利要求1-4任一项所述的接合律可调式磁流变缓冲离合器，其特征在于，所述从动腔体由相互扣合在一起的内壳体(22)和封盖(17)组成，所述磁流变机构还包括设置在从动腔体外的磁流变液补偿器(3)，所述内壳体上设有与该磁流变液补偿器连通的磁流变液补偿孔(23)。

6.根据权利要求5所述的接合律可调式磁流变缓冲离合器，其特征在于，所述压靠装置为膜片弹簧；所述操纵滑动装置外接离合器踏板。

7.根据权利要求6所述的接合律可调式磁流变缓冲离合器，其特征在于，所述从动轴上并位于从动腔体和操纵滑动装置之间设有安装控位块的前位置和中位置，所述前位置靠近从动腔体一侧，所述中位置靠近操纵滑动装置一侧。

8.根据权利要求7所述的接合律可调式磁流变缓冲离合器，其特征在于，所述控位块的主动离合操作是其在从动轴的前位置，且从动腔体压紧于飞轮时有闭合状态或分开状态，在闭合状态或分开状态下，从动转子与内壳体底部之间的间隙为0.8～1.2mm；

所述控位块的被动离合操作是其在从动轴的中位置，且从动腔体压紧飞轮时为闭合状态，在闭合状态下，从动转子压紧于内壳体底部，而从动腔体远离飞轮时为分开状态，在分开状态下，从动转子与内壳体底部之间的间隙为4～6mm。

9.根据权利要求7或8所述的接合律可调式磁流变缓冲离合器，其特征在于，所述从动轴上还预留有后位置，所述后位置相对于中位置与前位置异侧布置。