CN108757883B - 一种多筒式磁流变防滑差速器及一种汽车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多筒式磁流变防滑差速器，其包括：行星差动轮系和多筒式磁流变装置，行星差动轮系包括外壳、行星齿轮和行星轴；行星齿轮通过行星轴与外壳转动连接；多筒式磁流变装置包括与外壳固定连接的制动器外摩擦筒、与行星齿轮固定连接的制动器内摩擦筒、磁流变液和励磁装置；制动器外摩擦筒换热制动器内摩擦筒都与行星轴同轴设置；二者筒壁之间包括间隙，二者的端部密封连接，间隙中填充磁流变液；励磁装置向间隙提供磁场。本发明提供的多筒式磁流变防滑差速器，磁流变液在磁场的控制下改变其抗剪切力，使得制动器外摩擦筒和制动器内摩擦筒之间的阻尼力改变。其结构紧凑，阻尼力大小可调且控制精确，差速器输出控制精确灵敏。

Description

一种多筒式磁流变防滑差速器及一种汽车

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其是一种多筒式磁流变防滑差速器。

本发明还涉及一种汽车。

背景技术

汽车差速器是能够使左、右(或前、后)驱动轮实现以不同转速转动的机构。普通差速器可以解决在车辆转弯的时候轮速不同的问题，但当其中一个车轮在打滑情况下，车轮空转，差速器反而会把传动力矩分配给空转的车轮，车辆就失去了行驶的动力。这时就会需要调整车轮所受的阻尼力，使得动力分配给路况好的车轮。

不同的防滑差速器，所采用的锁止方式不同，常见的防滑差速器有以下几种：扭力感应式、螺旋齿轮式、滚珠锁定式、粘性耦合式、机械式和主动式。这些差速器虽然能处理一些打滑情况，但是都具有阻尼力大小不可调、差速阻尼力控制不精确的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种更快捷可控的多筒式磁流变防滑差速器。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明提供一种多筒式磁流变防滑差速器，其包括：行星差动轮系和多筒式磁流变装置，所述行星差动轮系包括外壳、行星齿轮和行星轴；所述行星齿轮通过行星轴与外壳转动连接；所述多筒式磁流变装置包括制动器外摩擦筒、制动器内摩擦筒、磁流变液和励磁装置；所述制动器外摩擦筒与外壳固定连接，其与所述行星轴同轴设置；所述制动器内摩擦筒与行星齿轮固定连接，其与所述行星轴同轴设置；所述制动器外摩擦筒的筒壁与所述制动器内摩擦筒的筒壁之间包括间隙，且二者的端部密封连接，所述间隙中填充磁流变液；所述励磁装置用向所述间隙所处的空间提供磁场。

优选的，所述制动器外摩擦筒包括间隔设置的多层筒壁和与所述行星轴径向设置的外摩擦筒基座，制动器外摩擦筒的多层筒壁和外摩擦筒基座密封连接；所述制动器内摩擦筒包括与所述行星轴同轴设置的多层筒壁和与所述行星轴径向设置的内摩擦筒基座，制动器外摩擦筒的多层筒壁和内摩擦筒基座密封连接；所述制动器外摩擦筒的多层筒壁和所述制动器内摩擦筒的多层筒壁二者，交错插入对方的筒壁之间的间隔中，同时所述制动器外摩擦筒的筒壁与相邻的所述制动器内摩擦筒的筒壁之间留有间隙。

优选的，所述磁场的磁感线同时穿透所述间隙、制动器内摩擦筒和制动器外摩擦筒。

进一步的，所述励磁装置设置于所述制动器外摩擦筒或所述制动器内摩擦筒的端面，所述励磁装置的N极和S极所在的直线沿所述行星轴的径向设置。

进一步的，励磁装置内包括以行星轴为轴的放射状设置的多个励磁线圈。

进一步的，所述制动器外摩擦筒的内孔或外径包括沿轴向延伸的导磁基座，所述导磁基座采用软磁性材料。

优选的，包括一对相对设置的行星齿轮，二者之间设置有辅助多筒式磁流变装置；辅助多筒式磁流变装置包括辅助制动器内摩擦筒、辅助制动器外摩擦筒和辅助励磁装置；辅助制动器内摩擦筒连接所述相对设置的行星齿轮中的一个，辅助制动器外摩擦筒连接另一个；两个行星齿轮、辅助制动器内摩擦筒和辅助制动器外摩擦筒四者同轴设置；辅助制动器内摩擦筒和辅助制动器外摩擦筒之间包括辅助间隙，二者间的端面密封连接；密封的辅助间隙内填充磁流变液；所述辅助励磁装置用于向所述辅助间隙所处的空间提供磁场。

优选的，包括控制装置和传感器；所述差动轮系包括左半轴和右半轴；所述传感器分别测量左半轴和右半轴的转速；所述控制装置与所述励磁装置和传感器电连接。

进一步的，所述行星差动轮系为锥齿轮轮系或冠状齿轮轮系或端面齿轮轮系。

本发明还提供一种汽车，其包括：前述的多筒式磁流变防滑差速器。

(三)有益效果

本发明提供一种多筒式磁流变防滑差速器，磁流变液在磁场的控制下改变其抗剪切力，使得制动器外摩擦筒和制动器内摩擦筒之间的阻尼力改变。其结构紧凑，阻尼力大小可调且控制精确，差速器输出控制精确灵敏。

多层筒壁互嵌，比表面积较大，利用了较小的空间就提供了较大的阻尼力。

控制磁感线方向可以使磁流变液的性能发挥到最大。

端面的励磁装置可以在紧凑空间内提供更好的磁场分布，调节磁流变液。放射状分布励磁线圈可以保证周向上阻尼力分布均匀，总体筒壁手里更大。

采用软磁性材料的导磁基座，可以更好的约束磁场流线，拓宽磁场周轴向上的跨度，控制磁场变化。

利用一对行星齿轮之间的空闲空间，辅助多筒式磁流变装置可以与多筒式磁流变装置并行控制总阻尼力，可以更好地利用其空间，并对行星齿轮的自转产生更大的制动力，使得行星齿轮更灵敏更高效的降低自转速度。

通过对车辆状态的检测，可以更准确的分辨车辆具体的行车状态，有针对性的调整阻尼力大小。

可以采用不同种类的行星差动轮系。

本发明提供的一种汽车，其车轮间动力分配好，行走安全，能快速脱离打滑困境。

附图说明

图1为一种多筒式磁流变防滑差速器的结构示意图；

图2为图1的全剖视图；

图3为图2中1处的放大视图；

图4为图2中2处的放大视图。

【附图标记说明】

1：环齿轮；2：外壳；3：筒体；4：行星齿轮；5：侧齿轮；6：辅助制动器内摩擦筒；7：辅助制动器外摩擦筒；8：左半轴；9：右半轴；10：行星轴；11：制动器外摩擦筒；12：制动器内摩擦筒；13：线圈外壳；14：内摩擦筒基座；15：励磁线圈；16：中间盘；17：导磁基座；18：磁感线。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

实施例1

如图1所示，包括锥齿轮轮系的行星差动轮系和多筒式磁流变装置，行星差动轮系也可以是冠状齿轮轮系或端面齿轮轮系，包括同轴设置的左半轴8和右半轴9，两轴相对处分别设置一个侧齿轮5，环齿轮1与右半轴9同轴的固定连接，用于输入动力，外壳2与环齿轮1固定连接，与左半轴8转动连接。行星齿轮4与侧齿轮5啮合，二者的轴线垂直，行星齿轮4通过行星轴10与外壳2转动连接，图1中行星齿轮4与行星轴10固定连接，行星轴与外壳2转动连接，但其实只要保证行星齿轮4和外壳2相对转动即可。

行星差动轮系可以设置不同数量的行星齿轮4，至少一个行星齿轮4处设置多筒式流变装置即可。图1中两个都设置了。同时，这两个相对设置的行星齿轮4之间设置了辅助多筒式磁流变装置，如果设置了4个行星齿轮4，可以都设置多筒式磁流变装置，但是空间限制，一般只能其中一对设置有辅助多筒式磁流变装置。

如图2所示，多筒式磁流变装置包括制动器外摩擦筒11和制动器内摩擦筒12，制动器外摩擦筒11包括间隔设置的与行星轴10同轴的多层筒壁，还有与行星轴10径向设置的外摩擦筒基座。制动器外摩擦筒11与外壳2固定连接。

制动器内摩擦筒12包括与行星轴10同轴设置的多层筒壁，还有与行星轴10径向设置的内摩擦筒基座14，制动器内摩擦筒12与行星轴10固定连接，实质是与行星齿轮4同步转动。

图2中内摩擦筒基座14位于行星轴10的中部位置，可以是圆环状，也可以只是一根径向的杆。内摩擦筒基座14的上下两面都有筒壁。制动器外摩擦筒11的筒壁从两侧向内摩擦筒基座14的方向延伸，二者交错插入对方的筒壁之间的间隔中，并且可以沿行星轴10任意旋转而不干涉，同时所述制动器外摩擦筒11的筒壁与相邻的所述制动器内摩擦筒12的筒壁之间留有间隙。筒壁的截面形态可以是圆环形，也可以是带有一定波浪形态，局部的凸起或凹陷，只要旋转时不干涉即可。

制动器外摩擦筒11、制动器内摩擦筒12、内摩擦筒基座14和外摩擦筒基座四者密闭连接，密闭的间隙空间内填满磁流变液。

辅助多筒式磁流变装置包括辅助制动器内摩擦筒6和辅助制动器外摩擦筒7。二者可以包括多层嵌套的筒壁，也可以只包括一层筒壁，二者的筒壁之间包括辅助间隙，端面密封连接。辅助间隙空间内也填满磁流变液。

如图3所示，励磁装置设置在制动器外摩擦筒11的上端面，包括磁感线圈5和线圈外壳13，励磁装置与制动器外摩擦筒11之间还包括中间盘16，中间盘16为一块隔磁板，磁场受中间盘16的推挤，更多的从多筒式磁流变装置的间隙处通过，而不是在贴近励磁装置的位置。其实也可以将励磁装置设置在径向的外侧。或者，包括上下两个多筒式磁流变装置，将励磁线圈5设置在两个多筒式磁流变装置之间，磁场的利用效率更高。

制动器外摩擦筒11的内孔沿着行星轴10的轴向设置有软磁性材质的导磁基座17，也可以沿着外径设置。图3中的磁感线18为主要的磁感线方向，磁感线18整体沿着径向垂直于制动器外摩擦筒11和制动器内摩擦筒12的筒壁。

可以以行星轴10为轴，放射状的设置多个励磁线圈5，其NS极所在的直线沿着行星轴10的径向设置，其N极同时朝向外或向内。其实稍微偏离一些也可以，但是径向设置最好。

如图4所示，辅助励磁装置的辅助励磁线圈设置在辅助制动器内摩擦筒6和辅助制动器外摩擦筒7的端面，其布置方式可以参考励磁装置。辅助制动器内摩擦筒6和辅助制动器外摩擦筒7与行星轴10同轴设置，旋转时互相不干涉。

本实施里还包括传感器和控制装置，传感器分别测量左半轴8、右半轴9的转动速度，同时还可以测量方向盘转动角度或者刹车、油门状态，控制装置分别与励磁装置、辅助励磁装置和传感器电连接。控制装置主要通过控制电流来控制磁场强度。

实施例2

一种汽车，包括前实施例提供的多筒式磁流变防滑差速器，在正常行驶时，本实施例正常工作，当汽车遭遇打滑情况时，本实施例工作，即行星齿轮4产生自转，会使动力更多地传递给阻力较小的车轮，即打滑轮，而路况较好的车轮只会传递到非常少的动力，使得车辆很难前进；此时励磁线圈5通电，位于间隙的磁流变液固化，使得制动器外摩擦筒11和所述制动器内摩擦筒12之间产生阻尼力，迫使正在自转的行星齿轮4降速甚至停止，此时路况好的车轮的轮速会增加，路况较差的车轮的轮速会降低，车辆摆脱打滑困境。

同时控制装置还可以控制辅助励磁装置，快速提高阻尼力，或者和励磁装置配合，并行控制，可以使阻尼力的变化更多样。

上实施例仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，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，本说明书不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种多筒式磁流变防滑差速器，其特征在于，其包括：行星差动轮系和多筒式磁流变装置，所述行星差动轮系包括外壳(2)、行星轴(10)和一对相对设置的行星齿轮(4)；

所述行星齿轮(4)通过行星轴(10)与外壳(2)转动连接；

所述多筒式磁流变装置包括制动器外摩擦筒(11)、制动器内摩擦筒(12)、磁流变液和励磁装置；

所述制动器外摩擦筒(11)与外壳(2)固定连接，其与所述行星轴(10)同轴设置；

所述制动器内摩擦筒(12)与行星齿轮(4)固定连接，其与所述行星轴(10)同轴设置；

所述制动器外摩擦筒(11)的筒壁与所述制动器内摩擦筒(12)的筒壁之间包括间隙，且二者的端部密封连接，所述间隙中填充磁流变液；

所述相对设置的所述行星齿轮(4)之间设置有辅助多筒式磁流变装置；辅助多筒式磁流变装置包括辅助制动器内摩擦筒(6)、辅助制动器外摩擦筒(7)和辅助励磁装置；

辅助制动器内摩擦筒(6)连接所述相对设置的行星齿轮(4)中的一个，辅助制动器外摩擦筒(7)连接另一个；两个行星齿轮(4)、辅助制动器内摩擦筒(6)和辅助制动器外摩擦筒(7)四者同轴设置；

所述励磁装置用向所述间隙所处的空间提供磁场。

2.如权利要求1所述的多筒式磁流变防滑差速器，其特征在于：所述制动器外摩擦筒(11)包括间隔设置的多层筒壁和与所述行星轴(10)径向设置的外摩擦筒基座，制动器外摩擦筒(11)的多层筒壁和外摩擦筒基座密封连接；

所述制动器内摩擦筒(12)包括与所述行星轴(10)同轴设置的多层筒壁和与所述行星轴(10)径向设置的内摩擦筒基座(14)，制动器内摩擦筒(12)的多层筒壁和内摩擦筒基座(14)密封连接；

所述制动器外摩擦筒(11)的多层筒壁和所述制动器内摩擦筒(12)的多层筒壁二者，交错插入对方的筒壁之间的间隔中，同时所述制动器外摩擦筒(11)的筒壁与相邻的所述制动器内摩擦筒(12)的筒壁之间留有间隙。

3.如权利要求1所述的多筒式磁流变防滑差速器，其特征在于：所述磁场的磁感线同时穿透所述间隙、制动器内摩擦筒(12)和制动器外摩擦筒(11)。

4.如权利要求3所述的多筒式磁流变防滑差速器，其特征在于：所述励磁装置设置于所述制动器外摩擦筒(11)或所述制动器内摩擦筒(12)的端面，所述励磁装置的N极和S极所在的直线沿所述行星轴(10)的径向设置。

5.如权利要求4所述的多筒式磁流变防滑差速器，其特征在于：励磁装置内包括以行星轴(10)为轴的放射状设置的多个励磁线圈。

6.如权利要求3所述的多筒式磁流变防滑差速器，其特征在于：所述制动器外摩擦筒(11)的内孔或外径包括沿轴向延伸的导磁基座(17)，所述导磁基座(17)采用软磁性材料。

7.如权利要求1所述的多筒式磁流变防滑差速器，其特征在于：

辅助制动器内摩擦筒(6)和辅助制动器外摩擦筒(7)之间包括辅助间隙，二者间的端面密封连接；

密封的辅助间隙内填充磁流变液；

所述辅助励磁装置用于向所述辅助间隙所处的空间提供磁场。

8.如权利要求1所述的多筒式磁流变防滑差速器，其特征在于：包括控制装置和传感器；所述差动轮系包括左半轴(8)和右半轴(9)；

所述传感器分别测量左半轴(8)和右半轴(9)的转速；

所述控制装置与所述励磁装置和传感器电连接。

9.如权利要求1至8任一所述的多筒式磁流变防滑差速器，其特征在于：所述行星差动轮系为锥齿轮轮系或冠状齿轮轮系或端面齿轮轮系。

10.一种汽车，其特征在于，其包括：如权利要求1至9任一所述的多筒式磁流变防滑差速器。

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