CN211852580U - 一种车用多线圈式磁流变液制动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种车用多线圈式磁流变液制动器，包括驱动轴（1），驱动轴（1）上套设转子和定子（3），二者之间设有磁流变液（7）；转子（2）内设环形空腔（21），且其外侧设有凹槽（22），转子（2）的两端设有连于在驱动轴（1）的第一阶梯（1a）上的内侧板（5），内侧板（5）的定子卡槽（5b）与定子（3）相互配合，定子（3）包括一组相连的定子固定块（31）、环形线圈槽（32）、线圈（33）和隔磁环（34）；定子（3）的两端连有外侧板（6），外侧板（6）连接在驱动轴（1）的第二阶梯（1b）上。本实用新型的优点是提高了制动力矩和磁场强度，加快响应速度，减轻零场阻力大的现象，提高制动稳定性。

Description

一种车用多线圈式磁流变液制动器

技术领域

本实用新型涉及磁流变液制动器技术领域，尤其是一种车用多线圈式磁流变液制动器。

背景技术

传统的磁流变液制动器大多采用双线圈方案，以形成对称的磁场分布，满足设计和使用要求。但是，这种方案存在产生磁场不够大的问题，尤其在汽车行驶的极限工况中，可能存在制动器失效的情况。同时，这种方案建立起额定磁场所需要的电流也相对较大，电流控制电路的响应时间达到百毫秒级，丧失了磁流变液制动器响应的迅速性。

目前，现有的磁流变液制动器一般会将制动器的转子与定子间的间隙设置得足够小，从而使磁流变液制动器获得更大的制动力矩，以满足设计要求。但此种设置方式存在零场时粘滞阻力较大的问题，这会导致汽车在不断行驶的过程中，形成巨大的能量损耗，同时还会造成磁流变液制动器发热量过高，对其制动稳定性产生不利影响。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决现有磁流变液制动器磁场强度较弱、响应时间较长、零场阻力较大以及制动稳定性差的问题，提供了一种车用多线圈式磁流变液制动器，可以提高制动器在等励磁电流条件下的制动力矩和磁场强度，同时也可以降低电流和磁场建立的时间，加快磁流变液制动器的响应速度，减轻零场阻力大的现象，提高制动稳定性。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种车用多线圈式磁流变液制动器，包括驱动轴，驱动轴上套设一对同轴线的转子和定子，所述驱动轴为阶梯轴，其上设有第一阶梯和第二阶梯，驱动轴的中部通过键与转子相连，转子内设有一个与其同轴线的环形空腔，以用于减少漏磁、提高磁场利用率和响应速度；

所述转子的外回转面上设有一组凹槽，每个凹槽均与驱动轴的轴线互相平行，转子的两端分别设有一个圆盘状的内侧板，内侧板套设在驱动轴的第一阶梯上，且其通过内侧板轴承与驱动轴相连，每个内侧板靠近转子的一侧均设有设有一个定子卡槽；

定子卡槽与套设于转子外的定子相互配合，所述定子包括一组相连的定子固定块，最外侧的两个定子固定块上设有一个凸起的卡块，所述卡块嵌入对应侧的定子卡槽内，以用于定子与内侧板之间的密封卡紧；

定子固定块内固定一组互相平行的环形线圈槽，其内设有线圈，每个环形线圈槽的中轴线均与驱动轴的轴线重合，且每个环形线圈槽的内侧均通过一个隔磁环与定子的内回转面相连；

定子的两端分别连接一个圆盘状的外侧板，外侧板套设在驱动轴的第二阶梯上，且其通过外侧板轴承与驱动轴相连， 以用于定子与外侧板之间的密封固定；

所述转子与定子之间形成的密闭空间内设有磁流变液。

进一步地，每个内侧板远离转子的一侧设有一个小回转凸台，每个外侧板靠近定子的一侧设有一个大回转凸台，大回转凸台包覆在内侧板的外部，内侧板与外侧板之间形成一个回转空腔，且二者连有肋板，肋板设于回转空腔内，以用于加强侧板的结构强度和稳定性。

进一步地，所述定子固定块包括一对最外侧的第一定子固定块、一对第二定子固定块和一个第三定子固定块，第三定子固定块位于中间，其两侧依次连有第二定子固定块和第一定子固定块，第一定子固定块的上部设有一个台阶，第二定子固定块的上部正好连接在对应侧第一定子固定块的台阶上。

进一步地，所述环形线圈槽和对应的隔磁环均设为四个，所述定子固定块设为五个，且相邻两个定子固定块之间固定一个环形线圈槽和一个隔磁环，以便于线圈和隔磁环的放置和安装。

进一步地，所述转子和定子的长度相同，且其两端互相平齐。

进一步地，所述转子与驱动轴之间的连接处、定子的卡块与定子卡槽之间的连接处以及内侧板与驱动轴之间的连接处均设置密封圈或密封垫，以用于增加磁流变液所处空间的密闭性。

与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果是：

（1）利用盘式和筒式磁流变液制动器相结合的方式，充分利用各自优

势进行互补，在相同的剪切力条件下，可以提供更大的制动力矩，有利于汽车的紧急制动工况；

（2）采用了多线圈的设计，在相同励磁电流的条件下可以提供更大的磁场强度，同时缩短了电流建立的时间，由百毫秒量级减少至十毫秒量级，提高了制动器的制动力和快速性；

（3）本实用新型的转子部分采用了轴向开槽的方案，减轻了定子与转子之间由于间隙过小而造成的零场阻力过大的问题，同时在制动时可以额外利用材料的正压力，与剪切力共同作用，提供更大的制动力矩。

附图说明

图1为本实用新型的车用多线圈式磁流变液制动器的结构剖视图；

图2为本实用新型的驱动轴的结构示意图；

图3为图1的A局部放大图；

图4为本实用新型的内外侧板与驱动轴之间的配合关系图；

图5为本实用新型的定子与内外侧板之间的配合关系图；

图6为本实用新型的车用多线圈式磁流变液制动器的立体图。

具体实施方式

实施例1

为使本实用新型更加清楚明白，下面结合附图对本发明的一种车用多线圈式磁流变液制动器进一步说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1，一种车用多线圈式磁流变液制动器，包括驱动轴1，驱动轴1上套设一对与其同轴线的转子2和定子3，其特征在于：

参见图1和图2，所述驱动轴1为阶梯轴，其上设有第一阶梯1a和第二阶梯1b，驱动轴1的中部通过键4与转子2相连，转子2内设有一个与其同轴线的环形空腔21，以用于减少漏磁、提高磁场利用率和响应速度；

参见图1和图4，所述转子2的外回转面上设有一组凹槽22，每个凹槽22均与驱动轴1的轴线互相平行，转子2的两端分别设有一个圆盘状的内侧板5，内侧板5套设在驱动轴1的第一阶梯1a上，且其通过内侧板轴承5a与驱动轴1相连，每个内侧板5靠近转子2的一侧均设有设有一个定子卡槽5b；

参见图1、图3、图4、图5和图6，定子卡槽5b与套设于转子2外的定子3相互配合，所述定子3包括定子固定块31，定子固定块31包括一对最外侧的第一定子固定块311、一对第二定子固定块312和一个第三定子固定块313，第三定子固定块313位于中间，其两侧依次连有第二定子固定块312和第一定子固定块311，第一定子固定块311的上部设有一个台阶311a，第二定子固定块312的上部正好连接在对应侧第一定子固定块311的台阶311a上，第一定子固定块311的下部设有一个凸起的卡块311b，所述卡块311b嵌入对应侧的定子卡槽5b内，以用于定子3与内侧板5之间的密封卡紧；

相邻两个定子固定块31之间固定一个环形线圈槽32，其内设有线圈33，每个环形线圈槽32互相平行且其中轴线均与驱动轴1的轴线重合，每个环形线圈槽32的内侧均通过一个隔磁环34与定子3的内回转面相连；

参见图1、图4、图5和图6，定子3的两端分别连接一个圆盘状的外侧板6，外侧板6套设在驱动轴1的第二阶梯1b上，且其通过外侧板轴承6a与驱动轴1相连， 以用于定子3与外侧板6之间的密封固定；

参见图1，所述转子2与定子3长度相同，且其两端互相平齐，二者之间形成的密闭空间内设有磁流变液7，所述转子2与驱动轴1之间的连接处、定子3的卡块311b与定子卡槽5b之间的连接处以及内侧板5与驱动轴1之间的连接处均设置密封圈或密封垫，以用于增加磁流变液所处空间的密闭性；

参见图1、图3和图4，每个内侧板5远离转子2的一侧设有一个小回转凸台5c，每个外侧板6靠近定子3的一侧设有一个大回转凸台6b，大回转凸台6b包覆在内侧板5的外部，内侧板5与外侧板6之间形成一个回转空腔8，且二者之间连有肋板9，肋板9设于回转空腔8内，以用于加强侧板的结构强度和稳定性。

本实用新型中，外部回转体的定子与车身、车架相连，内部空心转子通过花键与驱动轴相连，两端通过内外侧板和密封轴承固定。驱动轴为车辆动力源输出轴，内燃机、电动机或其他动力源均可，但需对轴做额外加工，并留出足够的空间；定子中设置的四个轴向的环形线圈槽，内部放置密绕线圈，四个线圈分别按照正-反-正-反的方向密绕， 通过壳体孔接入电流控制器环路，壳体孔位置任意，定子的其余部分由定子固定块通过螺栓定位。

当车辆正常运动时，线圈由外部电流回路控制，此时无电流流过，制动器内部无明显磁场存在，磁流变液呈流动状，转子和定子之间仅有流体粘滞阻力存在，不阻碍车辆正常运动；

当车辆刹车踏板有信号输入时，外部电流环将在数十毫秒内，控制四个线圈中的电流达到标定值，制动器内部建立起相对均匀的磁场回路，磁流变液在数毫秒内发生响应，使转子受到剪切应力和转子凹槽带来的正应力，由此产生制动力矩，制动车辆。根据踏板信号的不同，外部电流环可控制线圈中电流不同，产生的磁场大小不同，以此来控制制动力矩的不同。

本实用新型的磁流变液制动器利用盘式和筒式磁流变液制动器相结合的方式，充分利用各自优势进行互补，在相同的剪切力条件下，可以提供更大的制动力矩，有利于汽车的紧急制动工况；此外，采用了多线圈的设计，在相同励磁电流的条件下可以提供更大的磁场强度，同时缩短了电流建立的时间，由百毫秒量级减少至十毫秒量级，提高了制动器的制动力和快速性；最后，转子部分采用了轴向开槽的方案，减轻了定子与转子之间由于间隙过小而造成的零场阻力过大的问题，同时在制动时可以额外利用材料的正压力，与剪切力共同作用，提供更大的制动力矩。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种车用多线圈式磁流变液制动器，包括驱动轴（1），驱动轴（1）上套设有转子（2），转子（2）外套设一个与其同轴的定子（3），其特征在于：

所述驱动轴（1）为阶梯轴，其上设有第一阶梯（1a）和第二阶梯（1b），驱动轴（1）的中部与转子（2）相连，转子（2）内设有一个与其同轴线的环形空腔（21）；

转子（2）的外回转面上设有一组凹槽（22），每个凹槽（22）均与驱动轴（1）的轴线互相平行，转子（2）的两端分别设有一个内侧板（5），内侧板（5）套设在驱动轴（1）的第一阶梯（1a）上，且其通过内侧板轴承（5a）与驱动轴（1）相连，每个内侧板（5）靠近转子（2）的一侧设有设有定子卡槽（5b）；

定子卡槽（5b）与定子（3）相互配合，所述定子（3）包括一组相连的定子固定块（31），最外侧的两个定子固定块（31）上设有一个凸起的卡块（311b），所述卡块（311b）嵌入对应侧的定子卡槽（5b）内；

定子固定块（31）内固定一组互相平行的环形线圈槽（32），其内设有线圈（33），每个环形线圈槽（32）的中轴线均与驱动轴（1）的轴线重合，且每个环形线圈槽（32）的内侧均通过一个隔磁环（34）与定子（3）的内回转面相连；

定子（3）的两端分别连接一个外侧板（6），外侧板（6）套设在驱动轴（1）的第二阶梯（1b）上，且其通过外侧板轴承（6a）与驱动轴（1）相连，所述转子（2）与定子（3）之间形成的密闭空间内设有磁流变液（7）。

2.根据权利要求1所述的车用多线圈式磁流变液制动器，其特征在于：

每个内侧板（5）远离转子（2）的一侧设有一个小回转凸台（5c），每个外侧板（6）靠近定子（3）的一侧设有一个大回转凸台（6b），大回转凸台（6b）包覆在内侧板（5）的外部，内侧板（5）与外侧板（6）之间形成一个回转空腔（8），且内外侧板之间连有肋板（9），肋板（9）设于回转空腔（8）内。

3.根据权利要求1或2所述的车用多线圈式磁流变液制动器，其特征在于：

所述定子固定块（31）包括并排相连的一对第一定子固定块（311）、一对第二定子固定块（312）和一个第三定子固定块（313），第一定子固定块（311）位于两侧，第三定子固定块（313）位于中间，第二定子固定块（312）设于第一定子固定块（311）和第三定子固定块（313）之间，且第一定子固定块（311）的上部设有一个台阶（311a），第二定子固定块（312）的上部正好连接在对应侧第一定子固定块（311）的台阶（311a）上。

4.根据权利要求1或2所述的车用多线圈式磁流变液制动器，其特征在于：

所述环形线圈槽（32）和对应的隔磁环（34）均设为四个，所述定子固定块（31）设为五个，且相邻两个定子固定块（31）之间固定一个环形线圈槽（32）和一个隔磁环（34）。

5.根据权利要求1或2所述的车用多线圈式磁流变液制动器，其特征在于：

所述转子（2）和定子（3）的长度相同，且其两端互相平齐。

6.根据权利要求1或2所述的车用多线圈式磁流变液制动器，其特征在于：

所述转子（2）与驱动轴（1）之间的连接处、定子（3）的卡块（311b）与定子卡槽（5b）之间的连接处、内侧板（5）与驱动轴（1）之间的连接处均设置密封圈或密封垫。

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