CN110792704B - 内啮合齿轮泵式循环冷却磁流变液制动器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内啮合齿轮泵式循环冷却磁流液变制动器，包括制动器壳体、制动轴、励磁线圈、线圈安装环以及磁流变液；在左端盖外侧设有齿轮泵组件，所述齿轮泵组件包括泵壳、主动齿轮、从动齿环、月牙板以及盖体，在左端盖上设有一通孔，在通孔内还设有过滤膜；在盖体的上部设有一出油孔；在外圆筒上侧还设有一冷却水箱，所述冷却水箱内设置有冷却管道；盖体上的出油孔通过连接管道与冷却管道的一端相连通，该冷却管道的另一端与一电磁背压阀的进口相连；在外圆筒上开设有一回油孔，所述电磁背压阀的出口通过管道与该回油孔相连通。本发明能够有效提高磁流变液的冷却效果，从而有效提高制动器的稳定性和制动效果。

Description

内啮合齿轮泵式循环冷却磁流变液制动器

技术领域

本发明涉及制动器技术领域，尤其涉及一种内啮合齿轮泵式循环冷却磁流变液制动器。

背景技术

磁流变液是一种形态和性能受外加磁场约束和控制的固液二相功能材料；是一种磁智能材料，其主要由磁性颗粒和基液构成，受外加磁场的控制，在无外加磁场时，表现出牛顿流体的性质；加入磁场后，磁流变液的粘度会在极短时间内发生几个数量级的变化，表现出类似于固体的力学性质；整个变化过程迅速，连续可控可逆。

基于磁流变液的上述性质，使其在离合器、制动器领域具有广阔的应用前景；如CN103047321A公开的“全盘回流式磁流变制动器”，它全盘回流式磁流变制动器通过回流的方式，改变磁流变液流动方向，克服了磁流变液颗粒的沉淀及离心的作用下失效的缺点，制动时磁流变液颗粒结构紧凑、剪切面大、制动力矩高、便于拆卸；在CN103453053A公开的“一种磁流变制动器”，在正常工况下采用励磁线圈供磁制动，提供可控制动力，而在励磁线圈出现故障或断电时，通过拉伸弹簧组和密封腔压力油的作用将励磁线圈供磁制动模式快速切换至永磁铁供磁制动模式，保证磁流变制动器制动力的延续。

但在实际工况中磁流变液制动器发热严重，而磁流变液的最大工作温度范围较窄，一般小于150℃；油基磁流变液的最大工作温度范围，也一般在小于100℃。当工作温度超出磁流变液的正常工作温度范围时，磁流变液的性能将会退化，甚至是失效。

综上所述，如何解决上述基于磁流变液的制动器未考虑高温环境下，制动器稳定性较差，制动效果较差的问题，并保证磁流变液制动器高性能运转，已成为本领域技术人员继续解决的技术问题。

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现有基于磁流变液的制动器高温环境下，制动器稳定性较差，制动效果较差的问题，提供一种内啮合齿轮泵式循环冷却磁流变液制动器，能够有效提高制动器的稳定性和制动效果。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的：一种内啮合齿轮泵式循环冷却磁流变液制动器，包括制动器壳体、制动轴、励磁线圈、线圈安装环以及磁流变液；所述制动器壳体包括依次相连的左端盖、外圆筒以及右端盖，所述制动轴位于制动器壳体内，并通过轴承与左端盖和右端盖相连，且制动轴的两端分别穿过左端盖和右端盖；该制动轴位于制动器壳体内的部分的直径大于其两端的直径并形成传动段；所述线圈安装环位于传动段与外圆筒之间，其外侧与外圆筒贴合，内侧与传动段之间具有间隙形成磁流变液工作腔，所述磁流变液填充于该磁流变液工作腔内；在线圈安装环的外侧设有绕其一周的线圈安装槽，所述励磁线圈安装于该线圈安装槽内；其特征在于：

在左端盖外侧设有齿轮泵组件，所述齿轮泵组件包括泵壳、主动齿轮、从动齿环、月牙板以及盖体，其中，所述从动齿环为内齿环；所述泵壳为环状结构，其一端与左端盖固定连接，另一端与盖体固定连接；所述制动轴的左端穿过左端盖后伸入泵壳内，所述主动齿轮套设在制动轴的左端并与制动轴固定连接；所述从动齿环套设在主动齿轮上，其上侧与主动齿轮的上侧啮合，其下侧与从动齿环下侧之间具有间隙；所述月牙板位于主动齿轮下侧和从动齿环下侧之间的间隙内，且月牙板的上侧与主动齿轮的外齿贴合，下侧与从动齿环的内齿贴合；在左端盖上设有一通孔，所述通孔的一端与磁流变液工作腔相连通，另一端与泵壳的上部相连通，并位于主动齿轮与从动齿环的分离侧；在通孔内还设有过滤膜，所述过滤膜将通孔隔断，通过该过滤膜能够将磁流变液中的基础液与磁性粒子分离，并使基础液穿过过滤膜；在盖体的上部设有一出油孔，该出油孔位于主动齿轮与从动齿环的啮合侧；

在外圆筒上侧还设有一冷却水箱，所述冷却水箱内设置有冷却管道，所述冷却管道呈蛇形绕设在冷却水箱内，其两端均伸出冷却水箱；齿轮泵组件的盖体上的出油孔通过连接管道与冷却管道的一端相连通，该冷却管道的另一端与一电磁背压阀的进口相连；在外圆筒上开设有一回油孔，该回油孔贯穿外圆筒和线圈安装环后与磁流变液工作腔相连通，所述电磁背压阀的出口通过管道与该回油孔相连通；在泵壳、连接管道以及冷却管道内均填充有磁流变液的基础液；在冷却水箱内填充有冷却水，在冷却水箱的上部和下部还分别设有注水管接头和排水管接头。

进一步地，在主动齿轮与盖体之间设有O型密封圈，该O型密封圈与制动轴同轴设置，并与盖体固定连接。

进一步地，所述通孔与磁流变液工作腔的上侧相连通。

进一步地，在传动段的两端与左端盖和右端盖之间分别设有一O型密封圈，所述O型密封圈与制动轴同轴设置并分别与左端盖和右端盖固定连接。

进一步地，在外圆筒的下侧还设有一底座，该底座与外圆筒成型为一体。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：通过齿轮泵组件带动磁流变液流动，并在过滤膜的作用下，使磁流变液的基础液进行循环冷却，从而能够快速有效地对磁流变液进行冷却降温，进而能够避免磁流变液工作过程中温度升高，能够有效提高制动器的稳定性和制动效果。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为将盖体局部隐藏及冷却水箱剖开后的结构示意图。

图3为图1中局部A的放大图。

图中：101—左端盖，102—外圆筒，103—右端盖，104—传动段，105—底座，2—制动轴，3—励磁线圈，4—线圈安装环，5—磁流变液，6—泵壳，7—主动齿轮，8—从动齿环，9—月牙板，10—盖体，11—通孔，12—过滤膜，13—冷却水箱，14—冷却管道，15—连接管道，16—电磁背压阀，17—基础液，18—冷却水，19—注水管接头，20—排水管接头。

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至图3，一种内啮合齿轮泵式循环冷却磁流变液制动器，包括制动器壳体、制动轴2、励磁线圈3、线圈安装环4以及磁流变液5。所述制动器壳体包括依次相连的左端盖101、外圆筒102以及右端盖103；在外圆筒102的下侧还设有一底座105，该底座105与外圆筒102成型为一体，在底座105上开设有数个安装孔，从而便于将底座105及整个制动器壳体安装固定于地面或其他地方。所述制动轴2位于制动器壳体内，并通过轴承与左端盖101和右端盖103相连，且制动轴2的两端分别穿过左端盖101和右端盖103。该制动轴2位于制动器壳体内的部分的直径大于其两端的直径并形成传动段104；在传动段104的两端与左端盖101和右端盖103之间分别设有一O型密封圈，所述O型密封圈与制动轴2同轴设置并分别与左端盖101和右端盖103固定连接；这样，能够使制动器壳体内部的密封效果更好，避免从轴承位置造成泄露等。所述线圈安装环4位于传动段104与外圆筒102之间，其外侧与外圆筒102贴合，内侧与传动段104之间具有间隙形成磁流变液工作腔，所述磁流变液5填充于该磁流变液工作腔内。在线圈安装环4的外侧设有绕其一周的线圈安装槽，所述励磁线圈3安装于该线圈安装槽内。

在左端盖101外侧设有齿轮泵组件，所述齿轮泵组件包括泵壳6、主动齿轮7、从动齿环8、月牙板9以及盖体10，其中，所述从动齿环8为内齿环。所述泵壳6为环状结构，其一端与左端盖101固定连接，另一端与盖体10固定连接；所述制动轴2的左端穿过左端盖101后伸入泵壳6内，所述主动齿轮7套设在制动轴2的左端并与制动轴2固定连接。所述从动齿环8套设在主动齿轮7上，其上侧与主动齿轮7的上侧啮合，其下侧与从动齿环8下侧之间具有间隙。实施时，在主动齿轮7与盖体10之间设有O型密封圈，该O型密封圈与制动轴2同轴设置，并与盖体10固定连接；从而使密封效果更好，避免液体泄露。所述月牙板9位于主动齿轮7下侧和从动齿环8下侧之间的间隙内，且月牙板9的上侧与主动齿轮7的外齿（的外侧）贴合，下侧与从动齿环8的内齿（的内侧）贴合。在左端盖101上设有一通孔11，所述通孔11的一端与磁流变液工作腔相连通，另一端与泵壳6的上部相连通，并位于主动齿轮7与从动齿环8的分离侧（吸油侧）。具体实施过程中，所述通孔11与磁流变液工作腔的上侧相连通，这样，更便于磁流变液5（中基础液17）的流动。在通孔11内还设有过滤膜12，所述过滤膜12将通孔11隔断，通过该过滤膜12能够将磁流变液5中的基础液17与磁性粒子分离，并使基础液17穿过过滤膜12。在盖体10的上部设有一出油孔，该出油孔位于主动齿轮7与从动齿环8的啮合侧（压油侧）。

在外圆筒102上侧还设有一冷却水18箱13，所述冷却水18箱13内设置有冷却管道14，所述冷却管道14呈蛇形绕设在冷却水18箱13内，其两端均伸出冷却水18箱13；冷却鼓捣弯曲排列，从而增大了和冷却水18接触的面积，有利于提高散热效果。实际制作过程中，在冷却水18箱13内设有薄钢板支架，所述冷却管道14与该薄钢板支架固定连接，从而能够提高冷却管道14的安装稳定性，并且能够进一步提高导热面积，从而使散热效果更好，散热效率更高。齿轮泵组件的盖体10上的出油孔通过连接管道15与冷却管道14的一端相连通，该冷却管道14的另一端与一电磁背压阀16的进口相连。在外圆筒102上开设有一回油孔，该回油孔贯穿外圆筒102和线圈安装环4后与磁流变液工作腔相连通，所述电磁背压阀16的出口通过管道与该回油孔相连通。在泵壳6、连接管道15以及冷却管道14内均填充有磁流变液5的基础液17；在冷却水18箱13内填充有冷却水18，在冷却水18箱13的上部和下部还分别设有注水管接头19和排水管接头20。

工作过程：

当励磁线圈3未通电时，制动轴2转动，依靠磁流变液5的零磁场粘性剪切应力传递的转矩不能对转动轴产生制动转矩，制动轴2可以正常运转；当励磁线圈3通电后，磁流变液5中的磁性颗粒沿磁通方向排列成链状结构，增大了磁流变液5的剪切应力，依靠此剪切应力产生的转动转矩能对转动轴起制动作用，电流越大，磁场强度越强，所产生的制动转矩越大，对转动轴的作用越显著。

齿轮泵组件工作过程中，主动齿轮7由制动轴2带动转动时，从动齿环8被驱动；主动齿轮7与从动齿环8的啮合点一侧的齿退出啮合（分离），形成真空，通过左端盖101上的通孔11进行吸取基础液17；进入齿槽的基础液17被带到压油腔。主动齿轮7与从动齿环8的啮合点另一侧的齿进入啮合时，齿间容积减小，将基础液17通过盖体10上的出油孔压出。月牙板9在从动齿环8和主动齿轮7之间，将吸油腔和压油腔隔开，使得泵吸油区域大、吸入性能强和低噪音。

当励磁线圈3和电磁背压阀16未通电时，制动轴2正常转动，背压阀常开，基础液17进行低压循环，在制动器正常转动起到一定的散热作用；制动器开始制动时，励磁线圈3和电磁背压阀16通电，齿轮泵驱动输出高压基础液17快速的进入冷却管道14，使得冷却管道14中的基础液17与冷却水18进行热较好，进行冷却，以保持制动器的性能稳定性。

在使用过程中，本发明主要应用于加载，绕线等功能的制动器，因此在制动过程中，该制动器的制动轴2转速可以不变，因此基础液17的循环冷却在制动器工作期间效率不会降低，从而能够保证磁流变液5在工作中的低温状态，进而保证制动器的稳定性和制动效果。

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 (3)

1.一种内啮合齿轮泵式循环冷却磁流变液制动器，包括制动器壳体、制动轴、励磁线圈、线圈安装环以及磁流变液；所述制动器壳体包括依次相连的左端盖、外圆筒以及右端盖，所述制动轴位于制动器壳体内，并通过轴承与左端盖和右端盖相连，且制动轴的两端分别穿过左端盖和右端盖；该制动轴位于制动器壳体内的部分的直径大于其两端的直径并形成传动段；所述线圈安装环位于传动段与外圆筒之间，其外侧与外圆筒贴合，内侧与传动段之间具有间隙形成磁流变液工作腔，所述磁流变液填充于该磁流变液工作腔内；在线圈安装环的外侧设有绕其一周的线圈安装槽，所述励磁线圈安装于该线圈安装槽内；其特征在于：

在左端盖外侧设有齿轮泵组件，所述齿轮泵组件包括泵壳、主动齿轮、从动齿环、月牙板以及盖体，其中，所述从动齿环为内齿环；所述泵壳为环状结构，其一端与左端盖固定连接，另一端与盖体固定连接；所述制动轴的左端穿过左端盖后伸入泵壳内，所述主动齿轮套设在制动轴的左端并与制动轴固定连接；所述从动齿环套设在主动齿轮上，其上侧与主动齿轮的上侧啮合，其下侧与从动齿环下侧之间具有间隙；所述月牙板位于主动齿轮下侧和从动齿环下侧之间的间隙内，且月牙板的上侧与主动齿轮的外齿贴合，下侧与从动齿环的内齿贴合；在左端盖上设有一通孔，所述通孔的一端与磁流变液工作腔相连通，另一端与泵壳的上部相连通，并位于主动齿轮与从动齿环的分离侧；所述通孔与磁流变液工作腔的上侧相连通；在通孔内还设有过滤膜，所述过滤膜将通孔隔断，通过该过滤膜能够将磁流变液中的基础液与磁性粒子分离，并使基础液穿过过滤膜；在盖体的上部设有一出油孔，该出油孔位于主动齿轮与从动齿环的啮合侧；在主动齿轮与盖体之间设有O型密封圈，该O型密封圈与制动轴同轴设置，并与盖体固定连接；

在外圆筒上侧还设有一冷却水箱，所述冷却水箱内设置有冷却管道，所述冷却管道呈蛇形绕设在冷却水箱内，其两端均伸出冷却水箱；齿轮泵组件的盖体上的出油孔通过连接管道与冷却管道的一端相连通，该冷却管道的另一端与一电磁背压阀的进口相连；在外圆筒上开设有一回油孔，该回油孔贯穿外圆筒和线圈安装环后与磁流变液工作腔相连通，所述电磁背压阀的出口通过管道与该回油孔相连通；在泵壳、连接管道以及冷却管道内均填充有磁流变液的基础液；在冷却水箱内填充有冷却水，在冷却水箱的上部和下部还分别设有注水管接头和排水管接头。

2.根据权利要求1所述的内啮合齿轮泵式循环冷却磁流变液制动器，其特征在于：在传动段的两端与左端盖和右端盖之间分别设有一O型密封圈，所述O型密封圈与制动轴同轴设置并分别与左端盖和右端盖固定连接。

3.根据权利要求1所述的内啮合齿轮泵式循环冷却磁流变液制动器，其特征在于：在外圆筒的下侧还设有一底座，该底座与外圆筒成型为一体。

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