CN109737153B - 基于磁流变的可控式汽车用离合器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于磁流变的可控式汽车用离合器，包括从动盘、压盘、变速器输入轴、与压盘相连的膜片弹簧及用于推动膜片弹簧的推动装置；所述从动盘通过磁流变减振器与变速器输入轴传动连接；所述磁流变减振器包括套筒、转动轴、线圈鼓Ⅰ及线圈鼓Ⅱ；所述推动装置包括驱动电机及用于将驱动电机的驱动力传至膜片弹簧的传动机构，所述驱动电机的电机开关设在线圈鼓Ⅰ及线圈鼓Ⅱ上，在所述线圈鼓Ⅱ朝线圈鼓Ⅰ移动至设定值时电机开关启动。本发明不仅可以通过改变电流的大小调节磁场的大小，从而改变阻尼参数，实现减振控制，而且可以降低驾驶员的操纵疲劳。

Description

基于磁流变的可控式汽车用离合器

技术领域

本发明涉及一种汽车用离合器，尤其涉及一种基于磁流变的可控式汽车用离合器。

背景技术

汽车用离合器是常用的汽车部件，通常安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；离合器所用的扭转减振器一般安装在从动盘中，使从动盘和从动盘毂通过扭转弹簧弹性地连接在一起，构成减振器的缓冲机构，使得由发动机到驱动车轮，或者由驱动车轮到发动机的转矩传递，都要经过减振弹簧，缓解了扭转振动，同时可以较快地降低因启动或者紧急刹车所造成的传动系统的扭转冲击，并且有利于离合器柔和接合。

传统的从动盘式扭转减振器的阻尼参数是根据特定的工况优化设计的，不但减振力矩有限，而且在扭转减振方面是不可控的，获得的减振力矩较小，无法根据实际的情况进行改变，无法实现主动和半主动控制，使用范围有限。为了解决这一问题，目前也出现了多种结构的磁流变式减振器，例如CN 104728341 A或CN 108488255 A，均可通过改变电流的大小调节磁场的大小，从而改变阻尼参数，实现扭转阻尼的半主动控制，起到减振控制的效果。

然而，磁流变式减振系统的增设也提高了驾驶员的操纵难度，加上离合器的接合还需要驾驶员亲自操纵控制(通过离合器踏板及液压机构)，由此增大了驾驶员的操纵疲劳；因此，如何在增设磁流变式减振系统的离合器上降低驾驶员的操纵疲劳，就成了现有技术亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于磁流变的可控式汽车用离合器，不仅可以通过改变电流的大小调节磁场的大小，从而改变阻尼参数，实现减振控制，而且可以降低驾驶员的操纵疲劳。

本发明的基于磁流变的可控式汽车用离合器，包括从动盘、压盘、变速器输入轴、与压盘相连的膜片弹簧及用于推动膜片弹簧的推动装置；所述从动盘通过磁流变减振器与变速器输入轴传动连接；

所述磁流变减振器包括套筒、转动轴、线圈鼓Ⅰ及线圈鼓Ⅱ，所述套筒上靠近变速器输入轴的一端与变速器输入轴固定连接，所述转动轴伸入套筒中且其远离变速器输入轴的一端与压盘固定连接；所述线圈鼓Ⅰ固定外套设于转动轴并随转动轴同步转动，所述线圈鼓Ⅰ中设有线圈Ⅰ且线圈鼓Ⅰ的径向外侧面与套筒的内壁之间形成用于储存磁流变液介质的磁流变作用腔Ⅰ；所述线圈鼓Ⅱ固定外套设于转动轴并随转动轴同步转动且可沿转动轴的轴向移动；所述线圈鼓Ⅱ中设有线圈Ⅱ且线圈鼓Ⅱ的径向外侧面与套筒的内壁之间形成用于储存磁流变液介质的磁流变作用腔Ⅱ；

所述推动装置包括驱动电机及用于将驱动电机的驱动力传至膜片弹簧的传动机构，所述驱动电机的电机开关设在线圈鼓Ⅰ及线圈鼓Ⅱ上，在所述线圈鼓Ⅱ朝线圈鼓Ⅰ移动至设定值时电机开关启动。

通过上述公开内容，本发明具有以下有益技术效果：

本发明的基于磁流变的可控式汽车用离合器，在离合器接合的状态下，发动机飞轮的动力通过从动盘、转动轴、线圈鼓Ⅰ及线圈鼓Ⅱ、套筒依次传递至变速器输入轴，当改变线圈Ⅰ及线圈Ⅱ的电流大小时可改变阻尼参数，实现减振控制，还可调节减振器的结合力大小；在离合器分离的状态下，从动盘的转动惯性可通过磁流变减振器而得到缓冲，能减小冲击；更为关键的是，通过增设驱动电机对膜片弹簧进行驱动，而驱动电机的电机开关则设在线圈鼓Ⅰ及线圈鼓Ⅱ上，在线圈鼓Ⅱ朝线圈鼓Ⅰ移动至设定值时电机开关启动，驱动电机通过传动机构控制膜片弹簧的运动，从而可以通过磁流变减振器控制离合器的电动分离或接合，可以降低驾驶员的操纵疲劳。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述电机开关包括触点Ⅰ及触点Ⅱ，所述触点Ⅰ设在线圈鼓Ⅰ的轴向外端面，所述触点Ⅱ设在线圈鼓Ⅱ的轴向内端面并与触点Ⅰ对应设置，在所述线圈鼓Ⅱ朝线圈鼓Ⅰ移动至设定值时所述触点Ⅰ与触点Ⅱ相接触，使得驱动电机得以启动。采用这一方案，电机开关具有简单的结构，便于进行控制。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述转动轴及变速器输入轴中均设有用于供线圈Ⅰ、线圈Ⅱ、触点Ⅰ及触点Ⅱ的导线引出的导线通道。采用这一方案，便于各导线的设置。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述线圈鼓Ⅰ的轴向内端面固定有密封架Ⅰ，所述密封架Ⅰ与转动轴及套筒之间均设有密封圈Ⅰ。采用这一方案，有利于提高线圈鼓Ⅰ的轴向密封性。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述线圈鼓Ⅱ的轴向外端面固定有密封架Ⅱ，所述密封架Ⅱ与转动轴及套筒之间均设有密封圈Ⅱ。采用这一方案，有利于提高线线圈鼓Ⅱ的轴向密封性。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述转动轴的轴向外端垂直固定有轴盖，所述轴盖与密封架Ⅱ之间通过回位弹簧Ⅰ相连。采用这一方案，有利于线圈鼓Ⅱ的快速回弹，使电机开关响应迅速。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述转动轴上径向延伸有若干沿周向均匀分布的弧形块Ⅰ，所述线圈鼓Ⅰ及线圈鼓Ⅱ的用于安装转动轴的轴孔连通设有与弧形块Ⅰ一一对应的弧形槽Ⅰ。采用这一方案，有利于提高转动轴与线圈鼓Ⅰ、线圈鼓Ⅱ的连接稳固度及连动性能。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述线圈鼓Ⅰ及线圈鼓Ⅱ上径向延伸有若干沿周向均匀分布的弧形块Ⅱ，所述套筒的内壁设有与弧形块Ⅱ一一对应的弧形槽Ⅱ，所述弧形块Ⅱ伸至弧形槽Ⅱ且各弧形块Ⅱ的径向两端均通过扭转弹簧与弧形槽Ⅱ的槽壁相连。采用这一方案，可进一步提高磁流变减振器的减振性能，进一步降低离合器作用时的冲击振动。

作为对上述技术方案的进一步改进，该离合器还包括一外壳，所述外壳的内端固定连接于发动机飞轮，所述变速器输入轴从外壳的外端穿入，所述外壳的外端内壁与压盘之间设有回位弹簧Ⅱ。采用这一方案，可提高压盘复位的及时性。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述线圈鼓Ⅱ朝线圈鼓Ⅰ方向移动的动力来自于线圈Ⅰ与线圈Ⅱ通电时产生的磁场吸引力，所述线圈鼓Ⅱ朝线圈鼓Ⅰ反向移动的动力来自于线圈Ⅰ与线圈Ⅱ通电时产生的磁场排斥力。采用这一方案，当线圈Ⅰ与线圈Ⅱ电流方向相同时，线圈鼓Ⅰ与线圈鼓Ⅱ产生的磁场方向相异，在磁力的作用下，线圈鼓Ⅰ与线圈鼓Ⅱ相互吸引；当线圈Ⅰ与线圈Ⅱ电流方向相反时，线圈鼓Ⅰ与线圈鼓Ⅱ产生的磁场方向相同，在磁力的作用下，线圈鼓Ⅰ与线圈鼓Ⅱ相互排斥。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的磁流变减振器的结构示意图。

图3为本发明的磁流变减振器的径向剖视图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1至图3所示：本实施例的基于磁流变的可控式汽车用离合器，包括从动盘1、压盘2、变速器输入轴3、与压盘2相连的膜片弹簧4及用于推动膜片弹簧4的推动装置；从动盘1、压盘2、变速器输入轴3及膜片弹簧4的结构及原理均可与现有技术一致，本领域技术人员均知悉，压盘2在膜片弹簧4的作用下将从动盘1压向发动机飞轮5，具体不再赘述。

所述从动盘1通过磁流变减振器与变速器输入轴3传动连接；所述磁流变减振器包括套筒6、转动轴7、线圈鼓Ⅰ8及线圈鼓Ⅱ9，所述套筒6上靠近变速器输入轴3的一端与变速器输入轴3固定连接，所述转动轴7伸入套筒6中且其远离变速器输入轴3的一端与压盘2固定连接；所述线圈鼓Ⅰ8固定外套设于转动轴7并随转动轴7同步转动，所述线圈鼓Ⅰ8中设有线圈Ⅰ8a且线圈鼓Ⅰ8的径向外侧面与套筒6的内壁之间形成用于储存磁流变液介质的磁流变作用腔Ⅰ10；所述线圈鼓Ⅱ9固定外套设于转动轴7并随转动轴7同步转动且可沿转动轴7的轴向移动；所述线圈鼓Ⅱ9中设有线圈Ⅱ9a且线圈鼓Ⅱ9的径向外侧面与套筒6的内壁之间形成用于储存磁流变液介质的磁流变作用腔Ⅱ(图中未示出)。

套筒6为圆筒结构，套筒6、转动轴7、压盘2、变速器输入轴3均优选同心设置，即轴线位于同一直线上。本实施例中，靠近变速器输入轴3的一端定义为外端，靠近发动机飞轮5的一端定义为内端。套筒6的外端可通过螺栓与变速器输入轴3的内端固定连接，或者焊接方式亦可。转动轴7的的内端也可通过螺栓与变速器输入轴3的内端固定连接，或者焊接方式亦可。线圈鼓Ⅰ8及线圈鼓Ⅱ9上均设有专门的用于绕制线圈的线圈槽；线圈鼓Ⅰ8在轴向及旋转方向上均固定于转动轴7，而线圈鼓Ⅱ9只在旋转方向上固定于转动轴7，线圈鼓Ⅱ9在轴向上可移动，当然也可以将线圈鼓Ⅰ8设计成可移动结构，只要能实现线圈鼓Ⅰ8与线圈鼓Ⅱ9之间的相对运动即可。磁流变的原理与现有技术相同，在此不再赘述。

所述推动装置包括驱动电机11及用于将驱动电机11的驱动力传至膜片弹簧4的传动机构12，所述驱动电机11的电机开关设在线圈鼓Ⅰ8及线圈鼓Ⅱ9上，在所述线圈鼓Ⅱ9朝线圈鼓Ⅰ8移动至设定值时电机开关启动。传动机构12可为现有的连杆结构，此时驱动电机11的动力输出端连接传动机构12的动力输入端，传动机构12的动力输出端则作用于膜片弹簧4，即驱动电机11取代传统的踏板件13，当然踏板件13也可以与驱动电机11并联设置，以形成手动、电动双模式的结构。线圈鼓Ⅱ9移动的动力可来自于特定的驱动件，或者是线圈Ⅰ8a与线圈Ⅱ9a之间所形成的作用力。电机开关可以是接近开关或者其他结构的机械式开关，只要能达到相应的效果即可。

本实施例的基于磁流变的可控式汽车用离合器，在离合器接合的状态下，发动机飞轮5的动力通过从动盘1、转动轴7、线圈鼓Ⅰ8及线圈鼓Ⅱ9、套筒6依次传递至变速器输入轴3，当改变线圈Ⅰ8a及线圈Ⅱ9a的电流大小时可改变阻尼参数，实现减振控制，还可调节减振器的结合力大小；在离合器分离的状态下，从动盘1的转动惯性可通过磁流变减振器而得到缓冲，能减小冲击；更为关键的是，通过增设驱动电机11对膜片弹簧4进行驱动，而驱动电机11的电机开关则设在线圈鼓Ⅰ8及线圈鼓Ⅱ9上，在线圈鼓Ⅱ9朝线圈鼓Ⅰ8移动至设定值时电机开关启动，驱动电机11通过传动机构12控制膜片弹簧4的运动，从而可以通过磁流变减振器控制离合器的电动分离或接合，可以降低驾驶员的操纵疲劳。

本实施例中，所述电机开关包括触点Ⅰ14及触点Ⅱ15，所述触点Ⅰ14设在线圈鼓Ⅰ8的轴向外端面，所述触点Ⅱ15设在线圈鼓Ⅱ9的轴向内端面并与触点Ⅰ14对应设置，在所述线圈鼓Ⅱ9朝线圈鼓Ⅰ8移动至设定值时所述触点Ⅰ14与触点Ⅱ15相接触，使得驱动电机11得以启动。触点Ⅰ14及触点Ⅱ15为金属触点，触点Ⅰ14与触点Ⅱ15相接触时驱动电机11的电路导通，或者控制驱动电机11的控制器得到启动信号，其结果均是驱动电机11得以启动；这一结构的电机开关具有简单的结构，便于进行控制；图2所示即为触点Ⅰ14及触点Ⅱ15接触时的示意图。

本实施例中，所述转动轴7及变速器输入轴3中均设有用于供线圈Ⅰ8a、线圈Ⅱ9a、触点Ⅰ14及触点Ⅱ15的导线引出的导线通道16。变速器输入轴3上套设有滑环17，导线引出后与滑环17相连，便于各导线的设置。

本实施例中，所述线圈鼓Ⅰ8的轴向内端面固定有密封架Ⅰ18，所述密封架Ⅰ18与转动轴7及套筒6之间均设有密封圈Ⅰ19。密封圈Ⅰ19可为O型橡胶圈结构，密封架Ⅰ18可通过螺栓与线圈鼓Ⅰ8相连，有利于提高线圈鼓Ⅰ8的轴向密封性；同理，所述线圈鼓Ⅱ9的轴向外端面固定有密封架Ⅱ20，所述密封架Ⅱ20与转动轴7及套筒6之间均设有密封圈Ⅱ21。同时，所述转动轴7的轴向外端垂直固定有轴盖22，所述轴盖22与密封架Ⅱ20之间通过回位弹簧Ⅰ23相连，回位弹簧Ⅰ23为拉簧结构，有利于线圈鼓Ⅱ9的快速回弹，使电机开关响应迅速。

本实施例中，所述转动轴7上径向延伸有若干沿周向均匀分布的弧形块Ⅰ24，所述线圈鼓Ⅰ8及线圈鼓Ⅱ9的用于安装转动轴7的轴孔连通设有与弧形块Ⅰ24一一对应的弧形槽Ⅰ25。线圈鼓Ⅰ8及线圈鼓Ⅱ9上弧形块Ⅰ24的数量例如可分别为四个(也可以是其他合理数量)，四个弧形块Ⅰ24均匀分布；线圈鼓Ⅰ8及线圈鼓Ⅱ9上轴孔的结构与转动轴7外形配合；转动轴7可通过过盈配合的方式固定设在线圈鼓Ⅰ8的轴孔内，此时弧形块Ⅰ24固定嵌于线圈鼓Ⅰ8的弧形槽Ⅰ25，从而有利于提高转动轴7与线圈鼓Ⅰ8的连接稳固度及连动性能；而对于线圈鼓Ⅱ9，由于线圈鼓Ⅱ9需要沿转动轴7的轴向滑动，所以转动轴7通过间隙配合的方式设于线圈鼓Ⅱ9的轴孔内。图3所示是线圈鼓Ⅰ8部分的剖视图，当然线圈鼓Ⅱ9部分的剖视图也是类似的。

本实施例中，所述线圈鼓Ⅰ8及线圈鼓Ⅱ9上径向延伸有若干沿周向均匀分布的弧形块Ⅱ26，所述套筒6的内壁设有与弧形块Ⅱ26一一对应的弧形槽Ⅱ27，所述弧形块Ⅱ26伸至弧形槽Ⅱ27且各弧形块Ⅱ26的径向两端均通过扭转弹簧28与弧形槽Ⅱ27的槽壁相连。弧形槽Ⅱ27的弧长大于弧形块Ⅱ26的弧长，使得弧形块Ⅱ26具有一定的移动空间；弧形槽Ⅱ27与磁流变作用腔Ⅰ10、磁流变作用腔Ⅱ对应连通；扭转弹簧28可与现有的扭转减振器结构相同，作为被动减振件，进一步提高磁流变减振器的减振性能，进一步降低离合器作用时的冲击振动。

本实施例中，该离合器还包括一外壳29，所述外壳29的内端固定连接于发动机飞轮5，所述变速器输入轴3从外壳的外端穿入，所述外壳的外端内壁与压盘2之间设有回位弹簧Ⅱ30。外壳有利于对离合器各部件的隔离保护，回位弹簧Ⅱ30可提高压盘2复位的及时性。

本实施例中，所述线圈鼓Ⅱ9朝线圈鼓Ⅰ8方向移动的动力来自于线圈Ⅰ8a与线圈Ⅱ9a通电时产生的磁场吸引力，所述线圈鼓Ⅱ9朝线圈鼓Ⅰ8反向移动的动力来自于线圈Ⅰ8a与线圈Ⅱ9a通电时产生的磁场排斥力。线圈Ⅰ8a与线圈Ⅱ9a可采用相同的绕线方式；通过对线圈Ⅰ8a与线圈Ⅱ9a的电流进行控制，在满足磁流变减振要求的同时实现驱动电机11的电动控制，大大降低了结构的复杂度，使得离合器更为紧凑、实用。具体而言，当线圈Ⅰ8a与线圈Ⅱ9a电流方向相同时，线圈鼓Ⅰ8与线圈鼓Ⅱ9产生的磁场方向相异，在磁力的作用下，线圈鼓Ⅰ8与线圈鼓Ⅱ9相互吸引；当线圈Ⅰ8a与线圈Ⅱ9a电流方向相反时，线圈鼓Ⅰ8与线圈鼓Ⅱ9产生的磁场方向相同，在磁力的作用下，线圈鼓Ⅰ8与线圈鼓Ⅱ9相互排斥。

最后说明的是，本文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核心思想，在不脱离本发明原理的情况下，还可对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于磁流变的可控式汽车用离合器，包括从动盘、压盘、变速器输入轴、与压盘相连的膜片弹簧及用于推动膜片弹簧的推动装置；其特征在于：所述从动盘通过磁流变减振器与变速器输入轴传动连接；

所述磁流变减振器包括套筒、转动轴、线圈鼓Ⅰ及线圈鼓Ⅱ，所述套筒上靠近变速器输入轴的一端与变速器输入轴固定连接，所述转动轴伸入套筒中且其远离变速器输入轴的一端与压盘固定连接；所述线圈鼓Ⅰ固定外套设于转动轴并随转动轴同步转动，所述线圈鼓Ⅰ中设有线圈Ⅰ且线圈鼓Ⅰ的径向外侧面与套筒的内壁之间形成用于储存磁流变液介质的磁流变作用腔Ⅰ；所述线圈鼓Ⅱ固定外套设于转动轴并随转动轴同步转动且可沿转动轴的轴向移动；所述线圈鼓Ⅱ中设有线圈Ⅱ且线圈鼓Ⅱ的径向外侧面与套筒的内壁之间形成用于储存磁流变液介质的磁流变作用腔Ⅱ；套筒为圆筒结构；

所述推动装置包括驱动电机及用于将驱动电机的驱动力传至膜片弹簧的传动机构，所述驱动电机的电机开关设在线圈鼓Ⅰ及线圈鼓Ⅱ上，在所述线圈鼓Ⅱ朝线圈鼓Ⅰ移动至设定值时电机开关启动。

2.根据权利要求1所述的基于磁流变的可控式汽车用离合器，其特征在于：所述电机开关包括触点Ⅰ及触点Ⅱ，所述触点Ⅰ设在线圈鼓Ⅰ的轴向外端面，所述触点Ⅱ设在线圈鼓Ⅱ的轴向内端面并与触点Ⅰ对应设置，在所述线圈鼓Ⅱ朝线圈鼓Ⅰ移动至设定值时所述触点Ⅰ与触点Ⅱ相接触，使得驱动电机得以启动。

3.根据权利要求2所述的基于磁流变的可控式汽车用离合器，其特征在于：所述转动轴及变速器输入轴中均设有用于供线圈Ⅰ、线圈Ⅱ、触点Ⅰ及触点Ⅱ的导线引出的导线通道。

4.根据权利要求3所述的基于磁流变的可控式汽车用离合器，其特征在于：所述线圈鼓Ⅰ的轴向内端面固定有密封架Ⅰ，所述密封架Ⅰ与转动轴及套筒之间均设有密封圈Ⅰ。

5.根据权利要求3所述的基于磁流变的可控式汽车用离合器，其特征在于：所述线圈鼓Ⅱ的轴向外端面固定有密封架Ⅱ，所述密封架Ⅱ与转动轴及套筒之间均设有密封圈Ⅱ。

6.根据权利要求5所述的基于磁流变的可控式汽车用离合器，其特征在于：所述转动轴的轴向外端垂直固定有轴盖，所述轴盖与密封架Ⅱ之间通过回位弹簧Ⅰ相连。

7.根据权利要求1至6任一项所述的基于磁流变的可控式汽车用离合器，其特征在于：所述转动轴上径向延伸有若干沿周向均匀分布的弧形块Ⅰ，所述线圈鼓Ⅰ及线圈鼓Ⅱ的用于安装转动轴的轴孔连通设有与弧形块Ⅰ一一对应的弧形槽Ⅰ。

8.根据权利要求7所述的基于磁流变的可控式汽车用离合器，其特征在于：所述线圈鼓Ⅰ及线圈鼓Ⅱ上径向延伸有若干沿周向均匀分布的弧形块Ⅱ，所述套筒的内壁设有与弧形块Ⅱ一一对应的弧形槽Ⅱ，所述弧形块Ⅱ伸至弧形槽Ⅱ且各弧形块Ⅱ的径向两端均通过扭转弹簧与弧形槽Ⅱ的槽壁相连。

9.根据权利要求1至6任一项所述的基于磁流变的可控式汽车用离合器，其特征在于：该离合器还包括一外壳，所述外壳的内端固定连接于发动机飞轮，所述变速器输入轴从外壳的外端穿入，所述外壳的外端内壁与压盘之间设有回位弹簧Ⅱ。

10.根据权利要求1至6任一项所述的基于磁流变的可控式汽车用离合器，其特征在于：所述线圈鼓Ⅱ朝线圈鼓Ⅰ方向移动的动力来自于线圈Ⅰ与线圈Ⅱ通电时产生的磁场吸引力，所述线圈鼓Ⅱ朝线圈鼓Ⅰ反向移动的动力来自于线圈Ⅰ与线圈Ⅱ通电时产生的磁场排斥力。