CN113446334A - 一种磁流变液逐级制动装置 - Google Patents

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CN113446334A CN202011128454.9A CN202011128454A CN113446334A CN 113446334 A CN113446334 A CN 113446334A CN 202011128454 A CN202011128454 A CN 202011128454A CN 113446334 A CN113446334 A CN 113446334A
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梁俊圆
陈璟
卞忠毅
陆春剑
陈文勇
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Abstract

本发明公开一种磁流变液逐级制动装置，包括壳体和车轴，所述壳体由前后底板以及侧板围成一个圆筒状工作腔，所述车轴穿过前后底板设置在工作腔内，车轴通过轴承分别与前后底板连接，其特征在于：所述工作腔内设有磁流变制动单元。本发明设置了两块制动结构。一个是在密封腔内设置了制动盘，制动盘由多个圆盘从大到小前后依次连接组成，多个圆盘组合后增大了磁流变液的制动面，因而可更好的与磁流变液接触在通磁固化后加强制动力。一个是利用电机控制传送带上的加压凸块，加压凸块跟着传送带移动，依次压接到第一加压杆上，第一加压杆受到下压力后推动加压盘包裹住制动盘，其下压力使得多级制动盘更快停止转动，实现了制动力的增大，更适用于新能源汽车。

Description

一种磁流变液逐级制动装置
技术领域
本发明属于汽车制动领域，具体涉及一种磁流变液逐级制动装置。
背景技术
新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置)，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。目前新能源汽车的制动器多数仍为传统制动器，即通过物理夹紧的方式进行干摩擦制动，这样的方式会较大的损伤工件。
磁流变液以其反应快(毫秒级)，能耗低，易于控制，耐用性好，工作温度范围宽和使用寿命长等优势被广泛应用于航空航天/机械加工/建筑/医疗等领。利用磁流变液的这种特性可以方便的制造制动装置，但目前磁流变液制造的制动装置只能使用到他的剪切应力其能产生的制动力较小，所以无法满足大型设备如新能源汽车制动的要求。专利号201310007233.X公开了本发明涉及一种用于电动汽车的磁流变液制动执行装置，属于汽车制造技术领域。该机构从内向包括传动轴、制动盘，磁流变液，外壳体，电磁线圈，连接盘和支撑结构。传动轴和制动盘通过花键固连，传递力矩至车轮。左右两片壳体通过螺栓连接为一个整体，壳体内部平行放置制动盘并充满磁流变液。该电磁线圈以铁心为支架，通过均布在支撑上的螺栓限位固定并与壳体外表面贴合形成闭环磁路。支撑结构分为左右两部分并与车身固连，传递制动力至车身，通过螺栓支撑电磁线圈，并通过螺栓固定主体制动器结构。该发明制动执行机构，结构简单紧凑，尺寸符合车辆要求，建立压力在毫秒量级且便于调节，能够满足车辆制动强度要求。虽然该磁流变液制动执行装置有提出通过控制电流大小来进行制动力的调节，但并未给出具体的实行方案，故可认为该磁流变液制动执行装置不具有精准调节制动力以及制动模式的功能。
发明内容
本发明的目的是解决上述技术问题，提供一种制动力矩大，能够满足车辆制动强度要求的磁流变液逐级制动装置。
为实现上述的目的，本发明的技术方案为：
一种磁流变液逐级制动装置，包括壳体和车轴，所述壳体由前后底板以及侧板围成一个圆筒状工作腔，所述车轴穿过前后底板设置在工作腔内，车轴通过轴承分别与前后底板连接，所述工作腔内设有磁流变制动单元，所述磁流变制动单元包括弧形隔磁板、第一线圈、密封腔、隔磁环、第二线圈和制动盘，所述弧形隔磁板有两段，左右对称设在侧板内侧，两段弧形隔磁板对应的上下端之间设有第一间隔；所述第一线圈有两段，呈弧形结构左右对称设在弧形隔磁板内侧，两段第一线圈对应的上下端之间设有第二间隔；所述密封腔设在两段第一线圈环绕成的空腔内，密封腔是由弧形导磁板、矩形隔磁密封板和圆形隔磁密封板围成的盛装磁流变液的腔体，所述弧形导磁板有两段，左右对称设在第一线圈的内侧，两段弧形导磁板对应的上下端之间设有第三间隔；所述矩形隔磁密封板有两块，分别设在两段弧形导磁板对应的上下端之间，将所述第三间隔密封；所述圆形隔磁密封板有两块，分别设在两段弧形导磁板的前后端，前后圆形隔磁密封板分别通过第一连接杆与对应位置的底板固定连接；所述隔磁环、第二线圈和制动盘设在密封腔内，所述第二线圈套在车轴上，所述制动盘套在第二线圈上，所述隔磁环套在车轴上并分别位于第二线圈与前后的轴承之间。
作为进一步的技术方案，以上所述制动盘是由多个圆盘从大到小前后依次连接组成，每个所述圆盘的外边缘设有凸缘。
作为进一步的技术方案，以上每个所述第一间隔处设有一组传动加压机构和一块固定板，所述传动加压机构设在固定板的外侧，所述固定板与左右弧形隔磁板固定连接；所述传动加压机构包括电机、传送带、主动轮和多个从动组件，所述主动轮和多个从动组件前后水平设置，所述主动轮设在电机的动力输出轴上，所述电机与任一弧形隔磁板固定连接；每组所述从动组件包括从动轮和第二连接杆，所述从动轮设在第二连接杆上，所述第二连接杆与任一弧形隔磁板固定连接，所述传送带安装在主动轮和从动轮上转动传送，所述传送带的一段传送表面上设有加压凸块；每个所述圆盘的正上方设有与其弧度匹配的上半环加压盘，正下方设有与其弧度匹配的下半环加压盘，所述上半环加压盘和下半环加压盘均位于密封腔内，上半环加压盘和下半环加压盘内边缘设有用于嵌入凸缘的凹槽，非加压状态下，上半环加压盘和下半环加压盘与对应圆盘均保持相同的第一下压距离，加压后，圆盘嵌合在对应的上半环加压盘和下半环加压盘组合后的环形结构内；所述上半环加压盘的顶部和下半环加压盘的底部分别固定连接加压组件，所述加压组件包括加压杆和复位弹簧，所述加压杆由较大直径的第一加压杆和较小直径的第二加压杆连接而成，所述第一加压杆位于传送带和固定板之间并可上下活动的卡接在固定板上，第一加压杆的顶部设为前后方向的斜面结构，加压状态下，传送带的加压凸块压接在第一加压杆的斜面结构上；所述第二加压杆穿过矩形隔磁密封板后与对应的上半环加压盘或下半环加压盘连接，所述复位弹簧位于固定板和矩形隔磁密封板之间并安装于第二加压杆上，复位弹簧的下部与矩形隔磁密封板固定连接；所述第二加压杆上还设有一圈环形限位块，非加压状态时，所述环形限位块抵接在矩形隔磁密封板内侧面上。
作为进一步的技术方案，以上所述加压凸块推动第一加压杆下压的距离不大于所述第一下压距离。
作为进一步的技术方案，以上所述第一加压杆的直径大于复位弹簧的直径。
作为进一步的技术方案，以上所述第一加压杆通过弹性卡接组件可上下活动的卡接在固定板上，所述固定板设有内腔，所述弹性卡接组件分别设在第一加压杆左右两侧的内腔里，所述弹性卡接组件由伸缩杆、限位弹簧和定位杆依次水平连接，所述伸缩杆的一端从所述内腔伸出，所述第一加压杆搭接在两个伸缩杆的伸出端上，其搭接面设为相互匹配的斜面结构，所述定位杆固定连接在内腔壁上。
作为进一步的技术方案，以上所述前后底板与对应方位的圆形隔磁密封板之间各设有一段弯曲的散热管，所述散热管的一端管口设在壳体侧板上，另一端管口之间由连通管道连通。
作为进一步的技术方案，以上所述第一线圈和第二线圈均由线圈电流控制模块控制，所述线圈电流控制模块包括外部控制器、控制电路和包含第一线圈和第二线圈的输出电路，所述外部控制器与控制电路的输入端电性连接，所述控制电路的输出端与输出电路电性连接；所述外部控制器采用PLC或微控制器。
作为进一步的技术方案，以上所述控制电路包括电源VCC、三端稳压器、电容C1、电容C2、芯片、以及电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9和电阻R10，所述三端稳压器采用AMS1117-5v，所述芯片采用L9349LF，所述三端稳压器的VIN引脚连接于电源VCC，三端稳压器的VOUT(TAB)引脚与芯片的VS引脚连接，电容C1和电容C2跨接在三端稳压器的VOUT(TAB)引脚和ADJ(GND)引脚之间；芯片的4路输出OUT1、OUT2、OUT3、OUT4分别对应着PIN2、PIN9、PIN12、PIN19，与输出通道直接串联电阻R1、电阻R2、电阻R5、电阻R6为输出电流采样，其两端引出的Channel current detection+与Channelcurrent detection-与外部控制器的ADC相连接对输出电流数据进行采样；与4路输出所对应的控制信号输入分别是IN1、IN2、IN3、IN4对应的引脚是PIN17、PIN14、PIN7、PIN4；外部控制器通过与输入引脚连接输入PWM控制信号；电阻R3、电阻R4、电阻R7、电阻R8为信号输入端的下拉电阻，下拉电阻一端连接在控制信号输入端另一端接地；EN端，即PIN16，是芯片的使能端，即高电平有效，当外部控制器输出高电平时芯片功能激活，R9是EN端的下拉电阻，跨接EN和GND之间，阻值与电阻R3、电阻R4、电阻R7、电阻R8四个下拉电阻相同；PIN1、PIN10、PIN11、PIN15、PIN20、PIN21为电路接地。
作为进一步的技术方案，以上所述输出电路包括电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、续流二极管D1、续流二极管D2以及第一线圈和第二线圈，所述第一线圈首端与电源VCC相连接，尾端与控制电路的输出通道相连，电容C3、电容C4和电容C5组成的旁路电容组并联在电源的两端；续流二极管D1反向并联在第一线圈两端；所述第二线圈首端与电源VCC相连接，尾端与控制电路的输出通道相连，电容C6、电容C7和电容C8组成的旁路电容组并联在电源的两端；续流二极管D2反向并联在第二线圈两端。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明产品使用寿命长。
本发明利用磁流变液通磁后的瞬间固化的特性将制动盘包裹施加制动力将大大减小对工件的磨损程度，延长产品的使用寿命。
2、本发明产品制动力大。
本发明设置了两块制动结构。一个是在密封腔内设置了制动盘，制动盘由多个圆盘从大到小前后依次连接组成，多个圆盘组合后增大了磁流变液的制动面，因而可更好的与磁流变液接触在通磁固化后加强制动力。一个是利用电机控制传送带上的加压凸块，加压凸块跟着传送带移动，依次压接到第一加压杆上，第一加压杆受到下压力后推动加压盘包裹住制动盘，其下压力使得多级制动盘更快停止转动，实现了制动力的增大，更适用于新能源汽车。
3、本发明具有制动大小调节性。
本发明通过外部控制器和控制电路，实现对线圈电流大小的调节，进而对磁流变液的固化程度进行调节，实现了制动力大小的调节。
4、本发明可逐级增压。
本发明的第一加压杆设有多根，加压凸块通过传送带依次对第一加压杆进行压接，实现控制了逐级增压。
5、本发明磁流变液固化稳定。
普遍传统磁流变液制动器仅设一个电磁线圈，在导磁时磁力强度逐渐减弱，导致磁流变液固化不稳定。本发明在磁流变液的外圈以及车轴上分别设一个电磁线圈，能起到加强磁场，稳定磁流变液的固化程度的作用。
6、本发明可以长久保持磁流变液的性能不变。
因磁流变液的温度超过90摄氏度的时候，性能会开始衰减，本发明设计了散热管和连通管道，在管内填充冷却液，利用散热管的两个口对冷却液循环使用，保证了磁流变液的温度不会过高，长久保持磁流变液的性能不变。
附图说明
图1为本发明一种磁流变液逐级制动装置的外观结构示意图；
图2为本发明散热管的结构示意图；
图3为本发明一种磁流变液逐级制动装置的内部侧面结构示意图；
图4为本发明一种磁流变液逐级制动装置的内部正面结构示意图；
图5为图4中的A部放大图；
图6为本发明一种磁流变液逐级制动装置的内部结构立体图；
图7为本发明线圈电流控制模块的控制原理图；
图8为本发明的第一线圈输出电路图；
图9为本发明的第二线圈输出电路图；
图10为本发明的控制电路图。
附图标记：
1-车轴，2-底板，3-侧板，4-轴承，5-弧形隔磁板，6-第一线圈，7-密封腔，701-弧形导磁板，702-矩形隔磁密封板，703-圆形隔磁密封板，8-隔磁环，9-第二线圈，10-制动盘，1001-圆盘，1002-凸缘，11-第一连接杆，12-固定板，13-电机，14-传送带，15-主动轮，16-从动轮，17-第二连接杆，18-加压凸块，19-上半环加压盘，20-下半环加压盘，21-凹槽，22-加压杆，2201-第一加压杆，2202-第二加压杆，2203-环形限位块，23-复位弹簧，24-连通管道，25-内腔，26-伸缩杆，27-限位弹簧，28-定位杆，29-散热管，30-外部控制器，31-控制电路；a-后方，b-前方，c-左侧，d-右侧，e-上侧，f-下侧。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式并不局限于实施例表示的范围。
实施例1：
如图1-6所示，一种磁流变液逐级制动装置，包括壳体和车轴1，壳体由前后底板2以及侧板3围成一个圆筒状工作腔，车轴1穿过前后底板2设置在工作腔内，车轴1通过轴承4分别与前后底板2连接，工作腔内设有磁流变制动单元，磁流变制动单元包括弧形隔磁板5、第一线圈6、密封腔7、隔磁环8、第二线圈9和制动盘10，弧形隔磁板5有两段，左右对称设在侧板3内侧，用于隔断磁场，使磁力集中作用，同时防止装置零件的磁化，两段弧形隔磁板5对应的上下端之间设有第一间隔；第一线圈6有两段，呈弧形结构左右对称设在弧形隔磁板5内侧，两段第一线圈6对应的上下端之间设有第二间隔；密封腔7设在两段第一线圈6环绕成的空腔内，密封腔7是由弧形导磁板701、矩形隔磁密封板702和圆形隔磁密封板703围成的盛装磁流变液的腔体，弧形导磁板701有两段，左右对称设在第一线圈6的内侧，用于将第一线圈6的磁场均匀扩散，使密封腔7内的磁流变液均匀磁化，两段弧形导磁板701对应的上下端之间设有第三间隔；矩形隔磁密封板702有两块，分别设在两段弧形导磁板701对应的上下端之间，将第三间隔密封，用于隔绝磁场，避免对电机13产生影响；所述圆形隔磁密封板703有两块，分别设在两段弧形导磁板701的前后端，用于隔绝磁场，避免对外界产生影响，前后圆形隔磁密封板703分别通过第一连接杆7与对应位置的底板2固定连接；隔磁环8、第二线圈9和制动盘10设在密封腔7内，第二线圈9套在车轴1上，制动盘10套在第二线圈9上，隔磁环8套在车轴1上并分别位于第二线圈9与前后的轴承4之间，用于隔绝磁场，将磁场集中在密封腔7内。
制动盘10是由多个圆盘1001从大到小前后依次连接组成，每个圆盘1001的外边缘设有凸缘1002。
每个第一间隔处设有一组传动加压机构和一块固定板12，传动加压机构设在固定板12的外侧，固定板12位于矩形隔磁密封板702的外侧并与两段弧形隔磁板5固定连接，固定板12与左右弧形隔磁板5固定连接；传动加压机构包括电机13、传送带14、主动轮15和多个从动组件，主动轮15和多个从动组件前后水平设置，主动轮15设在电机13的动力输出轴上，电机13与任一弧形隔磁板5固定连接；每组从动组件包括从动轮和第二连接杆，从动轮16设在第二连接杆17上，第二连接杆17与任一弧形隔磁板5固定连接，传送带14安装在主动轮15和从动轮16上转动传送，多个从动轮16用于对加压凸块稳固加压，传送带14的一段传送表面设有加压凸块18。
每个圆盘1001的正上方设有与其弧度匹配的上半环加压盘19，正下方设有与其弧度匹配的下半环加压盘20，上半环加压盘19和下半环加压盘20均位于密封腔内，上半环加压盘19和下半环加压盘20内边缘设有用于嵌入凸缘1002的凹槽21，非加压状态下，上半环加压盘19和下半环加压盘20与对应圆盘1001均保持相同的第一下压距离L1，加压后，圆盘1001嵌合在对应的上半环加压盘19和下半环加压盘20组合后的环形结构内；上半环加压盘19的顶部和下半环加压盘20的底部分别固定连接加压组件，加压组件包括加压杆和复位弹簧23，加压杆22由较大直径的第一加压杆2201和较小直径的第二加压杆2202上下相连接，第一加压杆2201位于传送带14和固定板12之间并可上下活动的卡接在固定板12上，第一加压杆2201的顶部设为前后方向的斜面结构，加压状态下，传送带14的加压凸块18压接在第一加压杆2201的斜面结构上；第二加压杆2202穿过矩形隔磁密封板702后与对应的上半环加压盘19或下半环加压盘20连接，复位弹簧23位于固定板12和矩形隔磁密封板702之间并安装于第二加压杆2202上，复位弹簧23的下部与矩形隔磁密封板702固定连接；第二加压杆2202上还设有一圈环形限位块2203，非加压状态时，环形限位块2203抵接在矩形隔磁密封板702内侧面上。加压凸块18推动第一加压杆2201下压的距离不大于第一下压距离L1，因为若大于第一下压距离L1。则会对上半环加压盘19、下半环加压盘20和制动盘10产生过度磨损，只有加压凸块18推动第一加压杆2201下压的距离不大于第一下压距离L1，才能使得上半环加压盘19和下半环加压盘20对制动盘10产生下压力，并且不会发生过度磨损；第一加压杆2201的直径大于复位弹簧23的直径，使其完成下压后能受到复位弹簧23的复位作用。第一加压杆2201通过弹性卡接组件可上下活动的卡接在固定板12上，固定板12设有内腔25，弹性卡接组件分别设在第一加压杆2201左右两侧的内腔25里，弹性卡接组件由伸缩杆26、限位弹簧27和定位杆28依次水平连接，伸缩杆26的一端从内腔25伸出，第一加压杆2201搭接在两个伸缩杆26的伸出端上，其搭接面设为相互匹配的斜面结构，便于第一加压杆2201下压时，能将伸缩杆26推开，以及伸缩杆26能更好地支撑第一加压杆2201，定位杆28固定连接在内腔25壁上。前后底板2与对应方位的圆形隔磁密封板703之间各设有一段弯曲的散热管29，散热管29的一端管口设在壳体侧板3上，另一端管口之间由连通管道24连通。
实施例2：
如图6所示，在实施例1的基础上，本发明的第一线圈6和第二线圈9均由线圈电流控制模块控制，线圈电流控制模块包括外部控制器30、控制电路31和包含第一线圈6和第二线圈9的输出电路，外部控制器30与控制电路31的输入端电性连接，控制电路31的输出端与输出电路电性连接；外部控制器30采用PLC或微控制器。
外部控制器30可以使用各类PLC、微控制器或者其他控制器进行控制，本发明以成熟的Arduino开发板为控制器控制通道1进行输出为例；开发板数字信号输出端口9作为PWM控制信号的输出端口，并将其与控制电路31的信号输入端口1(图9中Input channel-1-PWM)相连；将开发板的数字信号端口10与控制电路31使能端(图9中Enable引脚)相连，通过控制端口10输出高低电平来控制功率驱动芯片工作与否。Arduino开发板的模拟信号端口A0与控制电路31的电流采样输出端口相连接，通过内部的ADC读取采样电阻两端的电压获取电流大小信息。
因磁流变制动器工作所需电流最大为3A，所以控制电路31以意法半导体的功率控制芯片L9349LF做为核心器件，其最大负载电流为5A能够完全满足磁流变制动器的控制需求。芯片的工作电压为4.5～32V，拥有4个可单独控制的输出通道，可通过控制输入PWM信号的占空比可以方便地控制负载电流从而控制制动器进行制动。
图9中的AMS1117-5v为三端稳压器其作用是将电源VCC转换为5V为L9349LF的逻辑电路供电VIN、VOUT(TAB)、ADJ(GND)分别是它的电源输入、5V输出、接地引脚。其中VIN引脚连接于电源VCC。VOUT(TAB)与L9349LF的VS引脚(PIN5)连接，为芯片内的逻辑电路供电。电容C1、电容C2是芯片5V逻辑供电的滤波电容跨接在AMS1117-5v的VOUT(TAB)、ADJ(GND)之间，电容C1、电容C2的容量分别是100uf、0.1uf。
L9349LF芯片的4路输出OUT1(5A)、OUT2(5A)、OUT3(3A)、OUT4(3A)分别对应着PIN2、PIN9、PIN12、PIN19，与输出通道直接串联电阻R1、电阻R2、电阻R5、电阻R6为输出电流采样电阻阻值为0.1欧姆，其两端引出的Channel(通道号)current detection+与Channel(通道号)current detection-与外部控制器30的ADC相连接对输出电流数据进行采样，对应量程100mv/1A。与4路输出所对应的控制信号输入分别是IN1、IN2、IN3、IN4对应的引脚是PIN17、PIN14、PIN7、PIN4。外部控制器30通过与输入引脚连接输入PWM控制信号，通过控制改变PWM信号的占空比从而控制输出通道的电流大小，信号占空比越大输出电流越大。电阻R3、电阻R4、电阻R7、电阻R8为信号输入端的下拉电阻，阻值为10千欧，下拉电阻一端连接在控制信号输入端另一端接地，作用是防止L9349LF芯片在无信号输入遇到干扰时错误开启。EN端(PIN16)是L9349LF芯片的使能端(高电平有效)，它是决定着芯片是否激活使用，当外部控制器30输出高电平时芯片功能激活，电阻R9是EN端的下拉电阻与，跨接EN和GND之间，阻值与其它四个下拉电阻相同，用于保证无信号输入时不会错误开启芯片。PIN1、PIN10、PIN11、PIN15、PIN20、PIN21为电路接地。
表1为芯片和三端稳压器的引脚功能表
Figure BDA0002734313880000081
Figure BDA0002734313880000091
如图7所示，第一线圈6首端与电源VCC相连接，尾端与电路输出通道相连，图中3个10uf电容C3、电容C4和电容C5组成的旁路电容组并联在电源的两端，用于提高制动器的瞬态响应能力。续流二极管D1反向并联在磁流变制动器第一线圈6两端，防止快速从制动状态切换到非制动状态时的感应电动势击穿电路造成电路损坏提高安全性和稳定性。通过控制外部控制器30实现对第一线圈6电流大小的调节。
如图8所示，第二线圈9首端与电源VCC相连接，尾端与电路输出通道相连，图中3个10uf电容C6、电容C7和电容C8组成的旁路电容组并联在电源的两端，用于提高制动器的瞬态响应能力。续流二极管D2反向并联在磁流变制动器第二线圈9两端，防止快速从制动状态切换到非制动状态时的感应电动势击穿电路造成电路损坏提高安全性和稳定性。通过控制外部控制器30实现对第二线圈9电流大小的调节。
当汽车在正常行驶时，电机13、第一线圈6和第二线圈9不通电，磁流变液为液态状态，整个磁流变液逐级制动装置跟随车轴1转动；在汽车制动时，第一线圈6和第二线圈9通电使得磁流变液瞬间变为固体状态，固化后磁流变液产生了阻止制动盘10转动的制动力，制动盘10连结在车轴1上，进而阻止车轴1的转动，实现了制动。还可同时启动电机13，电机13带动主动轮15转动，进而传送带14与传动轮一同转动，加压凸块18随着传送带14转动逐级下压第一加压杆2201，多个传动轮对加压凸块18进行稳固下压，第一加压杆2201从伸缩杆26上脱出下压推动第二加压杆2202，限位弹簧27恢复，复位弹簧23被第一加压杆2201压缩，第二加压杆2202推动上下半环加压盘20向制动盘10加压，实现增压制动；制动结束后，启动电机13将加压凸块18移出第一加压杆2201，复位弹簧23恢复，将第一加压杆2201向上顶，第一加压杆2201重新搭接在伸缩杆26上，限位弹簧27压缩，上下半环加压盘20离开制动盘10。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“首”、“尾”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“相连”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接；可以是拆卸连接；也可以是点连接；可以是直接连接；可以是通过中间媒介间接连接，可以使两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本发明中未详尽说明的设备连接方式，均按本领域的常规连接方式理解。
上述实施例，仅为对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本发明并非限定于此。凡在本发明公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种磁流变液逐级制动装置，包括壳体和车轴，所述壳体由前后底板以及侧板围成一个圆筒状工作腔，所述车轴穿过前后底板设置在工作腔内，车轴通过轴承分别与前后底板连接，其特征在于：所述工作腔内设有磁流变制动单元，所述磁流变制动单元包括弧形隔磁板、第一线圈、密封腔、隔磁环、第二线圈和制动盘，所述弧形隔磁板有两段，左右对称设在侧板内侧，两段弧形隔磁板对应的上下端之间设有第一间隔；所述第一线圈有两段，呈弧形结构左右对称设在弧形隔磁板内侧，两段第一线圈对应的上下端之间设有第二间隔；所述密封腔设在两段第一线圈环绕成的空腔内，密封腔是由弧形导磁板、矩形隔磁密封板和圆形隔磁密封板围成的盛装磁流变液的腔体，所述弧形导磁板有两段，左右对称设在第一线圈的内侧，两段弧形导磁板对应的上下端之间设有第三间隔；所述矩形隔磁密封板有两块，分别设在两段弧形导磁板对应的上下端之间，将所述第三间隔密封；所述圆形隔磁密封板有两块，分别设在两段弧形导磁板的前后端，前后圆形隔磁密封板分别通过第一连接杆与对应位置的底板固定连接；所述隔磁环、第二线圈和制动盘设在密封腔内，所述第二线圈套在车轴上，所述制动盘套在第二线圈上，所述隔磁环套在车轴上并分别位于第二线圈与前后的轴承之间。
2.根据权利要求1所述的一种磁流变液逐级制动装置，其特征在于：所述制动盘是由多个圆盘从大到小前后依次连接组成，每个所述圆盘的外边缘设有凸缘。
3.根据权利要求2所述的一种磁流变液逐级制动装置，其特征在于：每个所述第一间隔处设有一组传动加压机构和一块固定板，所述传动加压机构设在固定板的外侧，所述固定板与左右弧形隔磁板固定连接；所述传动加压机构包括电机、传送带、主动轮和多个从动组件，所述主动轮和多个从动组件前后水平设置，所述主动轮设在电机的动力输出轴上，所述电机与任一弧形隔磁板固定连接；每组所述从动组件包括从动轮和第二连接杆，所述从动轮设在第二连接杆上，所述第二连接杆与任一弧形隔磁板固定连接，所述传送带安装在主动轮和从动轮上转动传送，所述传送带的一段传送表面上设有加压凸块。
4.根据权利要求3所述的一种磁流变液逐级制动装置，其特征在于：每个所述圆盘的正上方设有与其弧度匹配的上半环加压盘，正下方设有与其弧度匹配的下半环加压盘，所述上半环加压盘和下半环加压盘均位于密封腔内，上半环加压盘和下半环加压盘内边缘设有用于嵌入凸缘的凹槽，非加压状态下，上半环加压盘和下半环加压盘与对应圆盘均保持相同的第一下压距离，加压后，圆盘嵌合在对应的上半环加压盘和下半环加压盘组合后的环形结构内；所述上半环加压盘的顶部和下半环加压盘的底部分别固定连接加压组件，所述加压组件包括加压杆和复位弹簧，所述加压杆由较大直径的第一加压杆和较小直径的第二加压杆连接而成，所述第一加压杆位于传送带和固定板之间并可上下活动的卡接在固定板上，第一加压杆的顶部设为前后方向的斜面结构，加压状态下，传送带的加压凸块压接在第一加压杆的斜面结构上；所述第二加压杆穿过矩形隔磁密封板后与对应的上半环加压盘或下半环加压盘连接，所述复位弹簧位于固定板和矩形隔磁密封板之间并安装于第二加压杆上，复位弹簧的下部与矩形隔磁密封板固定连接；所述第二加压杆上还设有一圈环形限位块，非加压状态时，所述环形限位块抵接在矩形隔磁密封板内侧面上，加压凸块推动第一加压杆下压的距离不大于所述第一下压距离。
5.根据权利要求4所述的一种磁流变液逐级制动装置，其特征在于：所述第一加压杆的直径大于复位弹簧的直径。
6.根据权利要求4所述的一种磁流变液逐级制动装置，其特征在于：所述第一加压杆通过弹性卡接组件可上下活动的卡接在固定板上，所述固定板设有内腔，所述弹性卡接组件分别设在第一加压杆左右两侧的内腔里，所述弹性卡接组件由伸缩杆、限位弹簧和定位杆依次水平连接，所述伸缩杆的一端从所述内腔伸出，所述第一加压杆搭接在两个伸缩杆的伸出端上，其搭接面设为相互匹配的斜面结构，所述定位杆固定连接在内腔壁上。
7.根据权利要求1所述的一种磁流变液逐级制动装置，其特征在于：所述前后底板与对应方位的圆形隔磁密封板之间各设有一段弯曲的散热管，所述散热管的一端管口设在壳体侧板上，另一端管口之间由连通管道连通。
8.根据权利要求1所述的一种磁流变液逐级制动装置，其特征在于：所述第一线圈和第二线圈均由线圈电流控制模块控制，所述线圈电流控制模块包括外部控制器、控制电路和包含第一线圈和第二线圈的输出电路，所述外部控制器与控制电路的输入端电性连接，所述控制电路的输出端与输出电路电性连接；所述外部控制器采用PLC或微控制器。
9.根据权利要求8所述的一种磁流变液逐级制动装置，其特征在于：所述控制电路包括电源VCC、三端稳压器、电容C1、电容C2、芯片、以及电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9和电阻R10，所述三端稳压器采用AMS1117-5v，所述芯片采用L9349LF，所述三端稳压器的VIN引脚连接于电源VCC，三端稳压器的VOUT(TAB)引脚与芯片的VS引脚连接，电容C1和电容C2跨接在三端稳压器的VOUT(TAB)引脚和ADJ(GND)引脚之间；芯片的4路输出OUT1、OUT2、OUT3、OUT4分别对应着PIN2、PIN9、PIN12、PIN19，与输出通道直接串联电阻R1、电阻R2、电阻R5、电阻R6为输出电流采样，其两端引出的Channel currentdetection + 与Channel current detection -与外部控制器的ADC相连接对输出电流数据进行采样；与4路输出所对应的控制信号输入分别是IN1、IN2、IN3、IN4对应的引脚是PIN17、PIN14、PIN7、PIN4；外部控制器通过与输入引脚连接输入PWM控制信号；电阻R3、电阻R4、电阻R7、电阻R8为信号输入端的下拉电阻，下拉电阻一端连接在控制信号输入端另一端接地；EN端，即PIN16，是芯片的使能端，即高电平有效，当外部控制器输出高电平时芯片功能激活，R9是EN端的下拉电阻，跨接EN和GND之间，阻值与电阻R3、电阻R4、电阻R7、电阻R8四个下拉电阻相同；PIN1、PIN10、PIN11、PIN15、PIN20、PIN21为电路接地。
10.根据权利要求9所述的一种磁流变液逐级制动装置，其特征在于：所述输出电路包括电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、续流二极管D1、续流二极管D2以及第一线圈和第二线圈，所述第一线圈首端与电源VCC相连接，尾端与控制电路的输出通道相连，电容C3、电容C4和电容C5组成的旁路电容组并联在电源的两端；续流二极管D1反向并联在第一线圈两端；所述第二线圈首端与电源VCC相连接，尾端与控制电路的输出通道相连，电容C6、电容C7和电容C8组成的旁路电容组并联在电源的两端；续流二极管D2反向并联在第二线圈两端。
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