CN113638987B - 一种防护型磁流变液制动器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防护型磁流变液制动器，属于制动器领域，一种防护型磁流变液制动器，包括制动器外壳和通过轴承转动连接在制动器外壳内的车轴，车轴上固定有制动盘，制动盘的圆周侧设有V型槽，制动器外壳的内壁固定有阻尼增大装置，阻尼增大装置为圆环型结构，阻尼增大装置活动套接在车轴的圆周侧，阻尼增大装置上等角度均分设有若干扇形板，扇形板通过滑块滑动连接在阻尼增大装置上，滑块与阻尼增大装置间夹接有复位弹簧，本发明的磁流变液始终保持流动状态，在制动盘旋转的过程中，能均匀吸附热量并分散，有效提升了制动盘的使用寿命，流动状态的磁流变液分散状态更均匀，安全性高。

Description

一种防护型磁流变液制动器

技术领域

本发明涉及制动器领域，更具体地说，涉及一种防护型磁流变液制动器。

背景技术

磁流变液是一种智能材料，主要由软磁性颗粒、基载液和表面添加剂等组成，包覆有表面添加剂的软磁性颗粒在基载液中处于悬浮状态，这种悬浮液在无外加磁场作用时，呈现自由流动状态(液态)，而在外加磁场作用下，发生“固化”现象，表现为具有一定剪切力的粘塑性流体(半固态)，利用这种独特的流变特性，可以开发众多新型装置。磁流变液制动系统是以磁流变液为工作介质开发出的一种新型制动技术，采用调节磁流变液外加磁场强度的方法，改变其剪切屈服应力，以实现制动力矩的无级控制。

目前，国内外出现众多磁流变液制动系统，但是在现有的磁流变液制动系统中，磁流变液工作介质均被密封在装置内部，使得磁流变液在工作过程中产生的热量向外散失非常困难，进而导致可制动的功率较小；此外，现有的磁流变液制动系统的只能靠电力控制制动力，再超高速运行下，无法及时提升制动能力，安全性差，为此我们提出一种防护型磁流变液制动器来解决以上问题。

发明内容

1．要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种防护型磁流变液制动器，可以通过带有涡线槽、第二储液槽及连通孔的制动盘与带有扇形板、滑块、膨胀囊、复位弹簧的阻尼增大装置间的相互配合，在使用时，制动盘随车轴前进旋转，在旋转过程中，利用涡线槽将通过第一储液槽内的磁流变液导入第二储液槽，并通过连通孔进入V型槽，再利用离心力进入第一储液槽，达到往复循环的目的，在电磁线圈通电过程中，磁流变液受磁力影响，由均匀分散状态转变为沿磁场方向排布，进而使制动盘旋转阻力增大，达到制动的目的，相比于传统的磁流变液制动器，本发明的磁流变液始终保持流动状态，在制动盘旋转的过程中，能均匀吸附热量并分散，有效提升了制动盘的使用寿命，同时流动状态的磁流变液不易发生沉积分层，在循环流动的过程中，分散状态更加均匀，进而使与制动盘接触的磁流变液均具有有效制动力，有效提升了使用安全。

2．技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种防护型磁流变液制动器，包括制动器外壳和通过轴承转动连接在制动器外壳内的车轴，所述车轴上固定有制动盘，所述制动盘的圆周侧设有V型槽，所述制动器外壳的内壁固定有阻尼增大装置，所述阻尼增大装置为圆环型结构，所述阻尼增大装置活动套接在车轴的圆周侧，所述阻尼增大装置上等角度均分设有若干扇形板，所述扇形板通过滑块滑动连接在阻尼增大装置上，所述滑块与阻尼增大装置间夹接有复位弹簧，所述扇形板与阻尼增大装置相对的一侧间夹接有膨胀囊，所述膨胀囊内填充有高热膨胀气体，所述阻尼增大装置及扇形板的剖面均与V型槽相匹配，所述制动盘的两侧均设有若干涡线槽，若干所述涡线槽等角度均分排布，所述制动盘与车轴的连接节点间设有第二储液槽，所述第二储液槽与V型槽间通过连通孔连通设置，所述制动器外壳的内壁设有第一储液槽，所述第一储液槽与涡线槽输入端及V型槽的输出端连通设置，所述第一储液槽、第一储液槽内均填充设有磁流变液，所述制动器外壳的圆周外侧固定有电磁线圈。本发明通过带有涡线槽、第二储液槽及连通孔的制动盘与带有扇形板、滑块、膨胀囊、复位弹簧的阻尼增大装置间的相互配合，在使用时，制动盘随车轴前进旋转，在旋转过程中，利用涡线槽将通过第一储液槽内的磁流变液导入第二储液槽，并通过连通孔进入V型槽，再利用离心力进入第一储液槽，达到往复循环的目的，在电磁线圈通电过程中，磁流变液受磁力影响，由均匀分散状态转变为沿磁场方向排布，进而使制动盘旋转阻力增大，达到制动的目的，相比于传统的磁流变液制动器，本发明的磁流变液始终保持流动状态，在制动盘旋转的过程中，能均匀吸附热量并分散，有效提升了制动盘的使用寿命，同时流动状态的磁流变液不易发生沉积分层，在循环流动的过程中，分散状态更加均匀，进而使与制动盘接触的磁流变液均具有有效制动力，有效提升了使用安全。

进一步的，所述高热膨胀气体为二氧化碳气体。

进一步的，所述复位弹簧具有驱使扇形板靠近车轴的弹力，所述复位弹簧在自由状态下，所述扇形板的圆周内侧与阻尼增大装置相贴合，所述扇形板通过密封膜密封在阻尼增大装置内。

进一步的，所述阻尼增大装置、扇形板的剖面边侧与V型槽槽壁间设有供磁流变液流通的平行间隙。当常态的磁流变液制动失效或制动效果减弱时，既当发生车辆超高速刹车时，磁流变液在逐步由均匀分散状态转变为沿磁场方向排布的过程中，高速旋转的制动盘与磁流变液摩擦生热，热量传递至高导热铝合金结构的阻尼增大装置上，进而使膨胀囊受热，膨胀囊内的二氧化碳气体受热膨胀，使膨胀囊克服复位弹簧的弹力顶升扇形板，进而使复位弹簧与V型槽槽壁间的平行间隙宽度减小，达到增加磁流变液与制动盘间压力，增大阻尼力的目的，进而能快速制动，有效提升了制动效率。

进一步的，所述制动器外壳与制动盘相对的一侧内壁固定有一侧导热硅胶层，所述导热硅胶层与制动盘间设有供磁流变液流通的间隙，所述制动器外壳的外壁对称设有两个嵌合槽，所述嵌合槽内胶接固定有散热壳体，所述导热硅胶层一侧设有若干导热柱，所述制动器外壳及散热壳体上均设有与导热柱一一相匹配的导热孔，所述散热壳体的外壁设有若干散热翅片，所述散热壳体内设有散热仓，所述散热仓内固定有若干热棒，所述热棒与导热柱一一相对应，所述热棒的一端与散热翅片固定胶接，所述热棒的另一端与导热柱固定胶接。

进一步的，所述胶接的胶体结构均采用导热胶。

进一步的，所述热棒为无缝铜管结构，所述热棒内填充有液氮。通过带有导热柱的导热硅胶层与带有液氮的热棒间的相互配合，在磁流变液与制动盘间产生热量时，在磁流变液流动过程中，被导热硅胶层吸附，并通过导热柱传递至热棒的一端，热棒内的液氮受热气化，即可吸附大量热量，可在制动盘产生热量的瞬间快速吸附热量，有效保证了使用安全性。

进一步的，所述散热仓为真空仓结构。真空的散热仓能有效防止外部热量进入制动器外壳内，同时也有效保证了热棒双端热传递的效率。

进一步的，所述车轴与制动器外壳的连接节点间设有油封，所述油封设置在轴承两侧。通过油封的设置，有效保持了制动器外壳与车轴间的连接密封性。

进一步的，所述阻尼增大装置为高导热铝合金结构。

3．有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本方案通过带有涡线槽、第二储液槽及连通孔的制动盘与带有扇形板、滑块、膨胀囊、复位弹簧的阻尼增大装置间的相互配合，在使用时，制动盘随车轴前进旋转，在旋转过程中，利用涡线槽将通过第一储液槽内的磁流变液导入第二储液槽，并通过连通孔进入V型槽，再利用离心力进入第一储液槽，达到往复循环的目的，在电磁线圈通电过程中，磁流变液受磁力影响，由均匀分散状态转变为沿磁场方向排布，进而使制动盘旋转阻力增大，达到制动的目的，相比于传统的磁流变液制动器，本发明的磁流变液始终保持流动状态，在制动盘旋转的过程中，能均匀吸附热量并分散，有效提升了制动盘的使用寿命，同时流动状态的磁流变液不易发生沉积分层，在循环流动的过程中，分散状态更加均匀，进而使与制动盘接触的磁流变液均具有有效制动力，有效提升了使用安全。

（2）当常态的磁流变液制动失效或制动效果减弱时，既当发生车辆超高速刹车时，磁流变液在逐步由均匀分散状态转变为沿磁场方向排布的过程中，高速旋转的制动盘与磁流变液摩擦生热，热量传递至高导热铝合金结构的阻尼增大装置上，进而使膨胀囊受热，膨胀囊内的二氧化碳气体受热膨胀，使膨胀囊克服复位弹簧的弹力顶升扇形板，进而使复位弹簧与V型槽槽壁间的平行间隙宽度减小，达到增加磁流变液与制动盘间压力，增大阻尼力的目的，进而能快速制动，有效提升了制动效率。

（3）通过带有导热柱的导热硅胶层与带有液氮的热棒间的相互配合，在磁流变液与制动盘间产生热量时，在磁流变液流动过程中，被导热硅胶层吸附，并通过导热柱传递至热棒的一端，热棒内的液氮受热气化，即可吸附大量热量，可在制动盘产生热量的瞬间快速吸附热量，有效保证了使用安全性。

（4）真空的散热仓能有效防止外部热量进入制动器外壳内，同时也有效保证了热棒双端热传递的效率。

（5）通过油封的设置，有效保持了制动器外壳与车轴间的连接密封性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的纵剖面结构示意图；

图3为图2中A部的放大结构示意图；

图4为本发明的爆炸结构示意图；

图5为本发明中提出的车轴及制动盘的结构示意图；

图6为本发明中提出的阻尼增大装置的爆炸结构示意图；

图7为本发明中提出的磁流变液的流向示意图；

图8为本发明的横剖面结构示意图；

图9为本发明中提出扇形板位移时的结构示意图；

图10为本发明中提出阻尼增大装置阻尼增大时的结构对比图。

图中标号说明：

制动器外壳1、电磁线圈11、嵌合槽12、第一储液槽13、车轴2、制动盘21、V型槽22、涡线槽23、第二储液槽24、连通孔25、散热壳体3、热棒31、散热仓32、液氮33、散热翅片34、轴承4、油封5、阻尼增大装置6、扇形板61、滑块62、膨胀囊63、复位弹簧64、密封膜65、导热硅胶层7、导热柱71、导热孔8。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是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。

实施例1：

请参阅图1-10，一种防护型磁流变液制动器，包括制动器外壳1和通过轴承4转动连接在制动器外壳1内的车轴2，车轴2上固定有制动盘21，制动盘21的圆周侧设有V型槽22，制动器外壳1的内壁固定有阻尼增大装置6，阻尼增大装置6为圆环型结构，阻尼增大装置6活动套接在车轴2的圆周侧，阻尼增大装置6上等角度均分设有若干扇形板61，扇形板61通过滑块62滑动连接在阻尼增大装置6上，滑块62与阻尼增大装置6间夹接有复位弹簧64，扇形板61与阻尼增大装置6相对的一侧间夹接有膨胀囊63，膨胀囊63内填充有高热膨胀气体，阻尼增大装置6及扇形板61的剖面均与V型槽22相匹配，制动盘21的两侧均设有若干涡线槽23，若干涡线槽23等角度均分排布，制动盘21与车轴2的连接节点间设有第二储液槽24，第二储液槽24与V型槽22间通过连通孔25连通设置，制动器外壳1的内壁设有第一储液槽13，第一储液槽13与涡线槽23输入端及V型槽22的输出端连通设置，第一储液槽13、第一储液槽13内均填充设有磁流变液，制动器外壳1的圆周外侧固定有电磁线圈11。

本发明通过带有涡线槽23、第二储液槽24及连通孔25的制动盘21与带有扇形板61、滑块62、膨胀囊63、复位弹簧64的阻尼增大装置6间的相互配合，在使用时，制动盘21随车轴2前进旋转，在旋转过程中，利用涡线槽23将通过第一储液槽13内的磁流变液导入第二储液槽24，并通过连通孔25进入V型槽22，再利用离心力进入第一储液槽13，达到往复循环的目的，在电磁线圈11通电过程中，磁流变液受磁力影响，由均匀分散状态转变为沿磁场方向排布，进而使制动盘21旋转阻力增大，达到制动的目的，相比于传统的磁流变液制动器，本发明的磁流变液始终保持流动状态，在制动盘21旋转的过程中，能均匀吸附热量并分散，有效提升了制动盘的使用寿命，同时流动状态的磁流变液不易发生沉积分层，在循环流动的过程中，分散状态更加均匀，进而使与制动盘21接触的磁流变液均具有有效制动力，有效提升了使用安全。

请参阅图1-10，高热膨胀气体为二氧化碳气体，复位弹簧64具有驱使扇形板61靠近车轴2的弹力，复位弹簧64在自由状态下，扇形板61的圆周内侧与阻尼增大装置6相贴合，扇形板61通过密封膜65密封在阻尼增大装置6内，阻尼增大装置6、扇形板61的剖面边侧与V型槽22槽壁间设有供磁流变液流通的平行间隙，阻尼增大装置6为高导热铝合金结构。

当常态的磁流变液制动失效或制动效果减弱时，既当发生车辆超高速刹车时，磁流变液在逐步由均匀分散状态转变为沿磁场方向排布的过程中，高速旋转的制动盘21与磁流变液摩擦生热，热量传递至高导热铝合金结构的阻尼增大装置6上，进而使膨胀囊63受热，膨胀囊63内的二氧化碳气体受热膨胀，使膨胀囊63克服复位弹簧64的弹力顶升扇形板61，进而使复位弹簧64与V型槽22槽壁间的平行间隙宽度减小，达到增加磁流变液与制动盘21间压力，增大阻尼力的目的，进而能快速制动，有效提升了制动效率。

请参阅图2-4，制动器外壳1与制动盘21相对的一侧内壁固定有一侧导热硅胶层7，导热硅胶层7与制动盘21间设有供磁流变液流通的间隙，制动器外壳1的外壁对称设有两个嵌合槽12，嵌合槽12内胶接固定有散热壳体3，导热硅胶层7一侧设有若干导热柱71，制动器外壳1及散热壳体3上均设有与导热柱71一一相匹配的导热孔8，散热壳体3的外壁设有若干散热翅片34，散热壳体3内设有散热仓32，散热仓32内固定有若干热棒31，热棒31与导热柱71一一相对应，热棒31的一端与散热翅片34固定胶接，热棒31的另一端与导热柱71固定胶接，胶接的胶体结构均采用导热胶，热棒31为无缝铜管结构，热棒31内填充有液氮33。通过带有导热柱71的导热硅胶层7与带有液氮33的热棒31间的相互配合，在磁流变液与制动盘21间产生热量时，在磁流变液流动过程中，被导热硅胶层7吸附，并通过导热柱71传递至热棒31的一端，热棒31内的液氮33受热气化，即可吸附大量热量，可在制动盘21产生热量的瞬间快速吸附热量，有效保证了使用安全性。

请参阅图3，散热仓32为真空仓结构。真空的散热仓32能有效防止外部热量进入制动器外壳1内，同时也有效保证了热棒31双端热传递的效率。

请参阅图3，车轴2与制动器外壳1的连接节点间设有油封5，油封5设置在轴承4两侧。通过油封5的设置，有效保持了制动器外壳1与车轴2间的连接密封性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种防护型磁流变液制动器，包括制动器外壳（1）和通过轴承（4）转动连接在制动器外壳（1）内的车轴（2），其特征在于：所述车轴（2）上固定有制动盘（21），所述制动盘（21）的圆周侧设有V型槽（22），所述制动器外壳（1）的内壁固定有阻尼增大装置（6），所述阻尼增大装置（6）为圆环型结构，所述阻尼增大装置（6）活动套接在车轴（2）的圆周侧，所述阻尼增大装置（6）上等角度均分设有若干扇形板（61），所述扇形板（61）通过滑块（62）滑动连接在阻尼增大装置（6）上，所述滑块（62）与阻尼增大装置（6）间夹接有复位弹簧（64），所述扇形板（61）与阻尼增大装置（6）相对的一侧间夹接有膨胀囊（63），所述膨胀囊（63）内填充有高热膨胀气体，所述阻尼增大装置（6）及扇形板（61）的剖面均与V型槽（22）相匹配，所述制动盘（21）的两侧均设有若干涡线槽（23），若干所述涡线槽（23）等角度均分排布，所述制动盘（21）与车轴（2）的连接节点间设有第二储液槽（24），所述第二储液槽（24）与V型槽（22）间通过连通孔（25）连通设置，所述制动器外壳（1）的内壁设有第一储液槽（13），所述第一储液槽（13）与涡线槽（23）输入端及V型槽（22）的输出端连通设置，所述第一储液槽（13）、第一储液槽（13）内均填充设有磁流变液，所述制动器外壳（1）的圆周外侧固定有电磁线圈（11）。

2.根据权利要求1所述的一种防护型磁流变液制动器，其特征在于：所述高热膨胀气体为二氧化碳气体。

3.根据权利要求1所述的一种防护型磁流变液制动器，其特征在于：所述复位弹簧（64）具有驱使扇形板（61）靠近车轴（2）的弹力，所述复位弹簧（64）在自由状态下，所述扇形板（61）的圆周内侧与阻尼增大装置（6）相贴合，所述扇形板（61）通过密封膜（65）密封在阻尼增大装置（6）内。

4.根据权利要求1所述的一种防护型磁流变液制动器，其特征在于：所述阻尼增大装置（6）、扇形板（61）的剖面边侧与V型槽（22）槽壁间设有供磁流变液流通的平行间隙。

5.根据权利要求1所述的一种防护型磁流变液制动器，其特征在于：所述制动器外壳（1）与制动盘（21）相对的一侧内壁固定有一侧导热硅胶层（7），所述导热硅胶层（7）与制动盘（21）间设有供磁流变液流通的间隙，所述制动器外壳（1）的外壁对称设有两个嵌合槽（12），所述嵌合槽（12）内胶接固定有散热壳体（3），所述导热硅胶层（7）一侧设有若干导热柱（71），所述制动器外壳（1）及散热壳体（3）上均设有与导热柱（71）一一相匹配的导热孔（8），所述散热壳体（3）的外壁设有若干散热翅片（34），所述散热壳体（3）内设有散热仓（32），所述散热仓（32）内固定有若干热棒（31），所述热棒（31）与导热柱（71）一一相对应，所述热棒（31）的一端与散热翅片（34）固定胶接，所述热棒（31）的另一端与导热柱（71）固定胶接。

6.根据权利要求5所述的一种防护型磁流变液制动器，其特征在于：所述胶接的胶体结构均采用导热胶。

7.根据权利要求5所述的一种防护型磁流变液制动器，其特征在于：所述热棒（31）为无缝铜管结构，所述热棒（31）内填充有液氮（33）。

8.根据权利要求5所述的一种防护型磁流变液制动器，其特征在于：所述散热仓（32）为真空仓结构。

9.根据权利要求1所述的一种防护型磁流变液制动器，其特征在于：所述车轴（2）与制动器外壳（1）的连接节点间设有油封（5），所述油封（5）设置在轴承（4）两侧。

10.根据权利要求1所述的一种防护型磁流变液制动器，其特征在于：所述阻尼增大装置（6）为高导热铝合金结构。

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