CN114382820B

CN114382820B - 一种基于磁流变胶的双轴独立可控制动器

Info

Publication number: CN114382820B
Application number: CN202210087302.1A
Authority: CN
Inventors: 孙民; 竺启斌; 李向东; 周洲; 陈序; 刘兵; 邓冉
Original assignee: Special Equipment Safety Supervision Inspection Institute of Jiangsu Province
Current assignee: Special Equipment Safety Supervision Inspection Institute of Jiangsu Province
Priority date: 2022-01-25
Filing date: 2022-01-25
Publication date: 2023-04-28
Anticipated expiration: 2042-01-25
Also published as: CN114382820A

Abstract

本发明公开一种基于磁流变胶的双轴独立可控制动器，包括外定盘、内转盘、第一转轴、内壳体、第一端盖、螺栓、外壳体、外线圈、间隙套环、磁流变胶、外转盘、内线圈、内定盘、轴承、第二转轴、油封、间隙套筒、第二端盖和转桶；外定盘和外转盘相间排列，内定盘和内转盘相间排列；外定盘和外转盘，内定盘和内转盘之间充满磁流变胶。该制动器利用双线圈对磁流变胶的流变性能进行控制，通过调节两个线圈的电流大小及方向进而对两个轴进行独立制动控制；本发明将两轴的制动控制集成在一个装置里面，大大节省了器件所占空间，提高了空间利用率，同时具有结构简单紧凑，耗能低，两轴制动力矩分别可调等特点。

Description

一种基于磁流变胶的双轴独立可控制动器

技术领域

本发明涉及制动器技术领域，特别是涉及一种基于磁流变胶的双轴独立可控制动器。

背景技术

制动器属于机械通用零部件范畴，在汽车行业的传动系统中得到普遍运用。传统的制动器一般是通过刚性材料或者液体动压来进行制动，前者抗冲击吸振缓冲能力差，没有过载保护，后者克服了前者的上述缺点但其供油复杂，供压压力大，维护难度大。考虑到传统液压制动器的固有缺陷，例如由于磨损而需要定期更换制动片，相对较长的延时和较大的尺寸使得机电制动器成为解决这些问题的可行方案，特别是在汽车行业。磁流变制动器在不同领域受到了众多研究者的广泛关注。

众所周知，磁流变液是一种可以磁化的粒子悬浮液，在磁场作用下，它的流变性能表现出快速、强烈和可逆的变化。因此，MRF在许多需要机电接口的应用中具有巨大的潜力，如离合器、制动器、阀门、阻尼器和机器人。在许多应用中，已经有大量针对开发磁流变制动器的研究。

一种Y型制动盘磁流变制动器(专利号：201710202454)公开了一种Y型制动盘磁流变制动器，该装置将三个线圈安置于左外壳、右外壳和中部靠筒中，这样配置能够增大产生的磁场强度，进而增大制动力矩，但不能实现双轴独立制动的效果；一种磁流变制动器(专利号：2013103939036)公开一种磁流变制动器，该装置够实现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；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，提高磁流变制动器的安全性能和可靠性；但内部结构引入弹簧组合，使得结构非常复杂，不仅要控制线圈电流，同时在断电的时候要对永磁铁位置进行控制，增加控制难度，同时不能实现双轴独立制动的效果；一种双盘式挤压磁流变制动器(专利号：2012100187288)以及多盘式磁流变制动器(专利号：2011100401018)都不能同时实现双轴独立制动控制的功能。

因此，针对上述现有技术中存在的问题，需要设计出一种新的磁流变制动器。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于磁流变胶的双轴独立可控制动器，以解决上述现有技术存在的问题，该制动器能够实现双轴独立制动控制的功能，采用双线圈分别对两个轴的制动进行控制，并且具有结构简单紧凑、过载保护、耗能低、制动力矩可调等优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种基于磁流变胶的双轴独立可控制动器，包括外定盘、内转盘、第一转轴、内壳体、第一端盖、外壳体、外线圈、磁流变胶、外转盘、内线圈、内定盘、第二转轴、第二端盖和转桶；

所述第一端盖、第二端盖、外壳体和内壳体通过螺栓紧固；所述第一端盖的内侧开设有以第一端盖轴线为中心轴的环形凹槽，所述内壳体安装于环形凹槽内；所述第一转轴和第二转轴通过轴承分别与第一端盖和第二端盖形成转动副；所述外壳体和内壳体的内侧面分别设有一个凹槽，外线圈和内线圈分别安装在外壳体的凹槽和内壳体的凹槽中；

外定盘与间隙套环相间排列并紧固在所述外壳体内侧面的凹槽内；内定盘与间隙套环间隙排列并紧固在所述内壳体内侧面的凹槽中；内转盘与间隙套筒相间排列并与所述第一转轴紧固；所述第二转轴和转桶固定连接，所述转桶的外侧面开有凹槽，外转盘与间隙套环相间排列并安装在所述转桶的凹槽内；所述外定盘和外转盘相间排列，所述内定盘和内转盘相间排列；所述外定盘和外转盘、内定盘和内转盘之间充满磁流变胶。

优选地，所述第一端盖与磁流变胶接触侧面开有一个位于中间位置的筒状凹槽；所述第二端盖与磁流变胶接触侧面中间位置开有一个筒状凹槽；所述第一端盖和第二端盖上开设的筒状凹槽用于安装轴承和油封，通过油封对轴承和磁流变胶进行隔离并防止磁流变胶外泄。

优选地，所述第一端盖、第二端盖、外壳体、外定盘、外转盘、内定盘和内转盘的材料为型号是G10200的低碳钢。

优选地，所述螺栓、内壳体、第一转轴、第二转轴和转桶的材料为型号是S30400的不锈钢。

优选地，所述外线圈、内线圈、间隙套环和间隙套筒的材料为铜。

本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：

本发明中的基于磁流变胶的双轴独立可控制动器，利用双线圈对磁流变胶的流变性能进行控制，通过调节通过两个线圈的电流大小及方向进而对本发明中两个轴进行独立制动控制；并且适用于当外部载荷过大时发生打滑现象，最终实现过载保护的功能。本发明将两轴的制动控制集成在一个装置里面，大大节省了器件所占空间，提高了空间利用率，同时具有结构简单紧凑，耗能低，两轴制动力矩分别可调等特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明基于磁流变胶的具有集成过载保护的双轴独立可控制动器的整体结构示意图；

图2为本发明基于磁流变胶的具有集成过载保护的双轴独立可控制动器第一转轴和第二转轴同时制动示意图；

图3为本发明基于磁流变胶的具有集成过载保护的双轴独立可控制动器第一转轴制动示意图；

图4为本发明基于磁流变胶的具有集成过载保护的双轴独立可控制动器第二转轴制动示意图；

图5为本发明基于磁流变胶的具有集成过载保护的双轴独立可控制动器磁流变胶体在室温下不同剪切应变速率下剪切应力-线圈施加电流特性曲线；

其中，1外定盘；2内转盘；3第一转轴；4内壳体；5第一端盖；6螺栓；7外壳体；8外线圈；9间隙套环；10磁流变胶；11外转盘；12内线圈；13内定盘；14轴承；15第二转轴；16油封；17间隙套筒；18第二端盖；19转桶。

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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-图5所示，本实施例提供一种基于磁流变胶的双轴独立可控制动器，具体为一种基于磁流变胶的具有集成过载保护的双轴独立可控制动器，该制动器包括外定盘1、内转盘2、第一转轴3、内壳体4、第一端盖5、螺栓6、外壳体7、外线圈8、间隙套环9、磁流变胶10、外转盘11、内线圈12、内定盘13、轴承14、第二转轴15、油封16、间隙套筒17、第二端盖18和转桶19。

第一端盖5与磁流变胶10接触侧面开有一个位于中间位置筒状凹槽和一个以第一端盖5轴线为中心轴的环形凹槽，第二端盖18与磁流变胶10接触侧面中间位置开有一个筒状凹槽；筒状凹槽用于安装轴承14和油封16，环形凹槽用于安装内壳体4；第一端盖5、第二端盖18、外壳体7和内壳体4通过螺栓6紧固，第一转轴3和第二转轴15通过轴承14分别与第一端盖5、第二端盖18形成转动副；通过油封16对轴承14和磁流变胶10进行隔离并防止磁流变胶10外泄；外壳体7和内壳体4内侧面分别设有一个凹槽，外线圈8和内线圈12分别安装在外壳体7凹槽和内壳体4凹槽中。

外定盘1与间隙套环9相间排列，并通过螺栓6紧固在外壳体7凹槽中；内定盘13与间隙套环9间隙排列，并通过螺栓6紧固在内壳体4凹槽中；内转盘2与间隙套筒17相间排列，并与第一转轴3通过螺栓6紧固；第二转轴15和转桶19固定连接，转桶19外侧面开有凹槽，外转盘11与间隙套环9相间排列，并通过螺栓6安装在转桶19凹槽内；外定盘1和外转盘11相间排列，内定盘13和内转盘2相间排列；外定盘1和外转盘11，内定盘13和内转盘2之间充满磁流变胶10。

第一端盖5、第二端盖18、外壳体7、外定盘1、外转盘11、内定盘13和内转盘2的材料为型号是G10200的低碳钢；螺栓6、内壳体4、第一转轴3、第二转轴15和转桶19的材料为型号是S30400的不锈钢；外线圈8、内线圈12、间隙套环9和间隙套筒17的材料为铜。

结合图1-图5，该发明具体操作流程如下：当需要第一转轴3制动，第二转轴15旋转时，内线圈12通入电流，外线圈8不通入电流，并按照图5调节流入内线圈12的电流控制磁流变胶10的动态力学特性，进而对第一转轴3的制动力矩进行控制。当需要第二转轴15制动，第一转轴3旋转时，外线圈8和内线圈12通入反向电流，使得内线圈12和外线圈8产生的磁场在内定盘13和内转盘2位置相互抵消，磁场只存在于外定盘1和外转盘11所在位置，并按照图5调节流入内线圈12和外线圈8的电流控制磁流变胶10的动态力学特性，进而对第二转轴15的制动力矩进行控制。当需要同时对第一转轴3和第二转轴15制动时，有以下两种方式：第一种是内线圈12和外线圈8同时通入方向相同的电流；第二种是内线圈12不通入电流，外线圈8通入电流；第一种情况能够产生比第二种情况更大的制动力矩，根据需求进行选择；并按照图5调节流入内线圈12和外线圈8的电流控制磁流变胶10的动态力学特性，进而对第一转轴3和第二转轴15的制动力矩进行控制。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中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方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，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。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种基于磁流变胶的双轴独立可控制动器，其特征在于：包括外定盘、内转盘、第一转轴、内壳体、第一端盖、外壳体、外线圈、磁流变胶、外转盘、内线圈、内定盘、第二转轴、第二端盖和转桶；

2.根据权利要求1所述的基于磁流变胶的双轴独立可控制动器，其特征在于：所述第一端盖与磁流变胶接触侧面开有一个位于中间位置的筒状凹槽；所述第二端盖与磁流变胶接触侧面中间位置开有一个筒状凹槽；所述第一端盖和第二端盖上开设的筒状凹槽用于安装轴承和油封，通过油封对轴承和磁流变胶进行隔离并防止磁流变胶外泄。

3.根据权利要求1所述的基于磁流变胶的双轴独立可控制动器，其特征在于：所述第一端盖、第二端盖、外壳体、外定盘、外转盘、内定盘和内转盘的材料为型号是G10200的低碳钢。

4.根据权利要求1所述的基于磁流变胶的双轴独立可控制动器，其特征在于：所述螺栓、内壳体、第一转轴、第二转轴和转桶的材料为型号是S30400的不锈钢。

5.根据权利要求1所述的基于磁流变胶的双轴独立可控制动器，其特征在于：所述外线圈、内线圈、间隙套环和间隙套筒的材料为铜。