CN212250902U - 一种离心滑块摩擦与磁流变联合限速制动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种离心滑块摩擦与磁流变联合限速制动器，包括主动轴、主动内筒、从动外筒、左端盖、右端盖以及基座；在主动内筒靠近两端处分别设有一励磁线圈；在主动内筒的中部的相对两侧对称设有两容置槽，在所述容置槽内设有离心滑块、第一复位弹簧以及离心开关，在容置槽的两侧分别设有一密封环，在两密封环相背离一侧的的间隙内填充有磁流变液；在离心滑块的里端设有一安装槽，所述离心开关安装于该安装槽内；在主动轴上还设有电刷滑环，所述电刷滑环通过组导线将离心开关和励磁线圈串联。本实用新型能够有效提高制动器的制动转矩，并在高转速情况下自动限速，并提升制动器的制动可靠性和稳定性。

Description

一种离心滑块摩擦与磁流变联合限速制动器

技术领域

本实用新型涉及动力传动技术领域，尤其涉及一种离心滑块摩擦与磁流变联合限速制动器。

背景技术

磁流变液是由磁性颗粒、基础液、添加剂组成的一种新型材料，其流变特性随外加磁场的变化而急剧变化：在零磁场下，它表现为牛顿流体；在外加磁场作用下，可在瞬间（千分之一秒左右）由液态变成固态，其粘度陡然增大到几个数量级以至失去流动性， 表现出Bingham塑性体的行为，具有一定的抗剪屈服应力。其屈服应力随外加磁场强度的增加而增加，它的性能可由外加磁场连续调控，这种控制的反应时间是以毫秒单位计。因而广泛应用于机械、汽车、航空、精密加工、建筑、医疗等领域。

基于磁流变液的上述性质，使其在离合器、制动器、限速器等领域具有广阔的应用前景。如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。如CN102146968A公开了一种多盘式磁流变制动器，通过改变线圈数量增大励磁电流，从而增加制动力矩。如CN205423620U公开的“一种形状记忆合金补偿磁流变制动器”，它将磁流变液注入环形工作腔内，通过对励磁线圈通电产生磁场作用于磁流变液产生制动转矩，当温度升高，形状记忆合金弹簧伸长推动滑块作用于制动外壳，从而产生制动转矩。

虽然以上专利，利用磁流变液提供制动转矩，或利用多线圈使装置的制动转矩增大，或利用形状记忆合金弹簧补偿装置的制动转矩；但还是存在以下不足：1、最大制动转矩有限，不能满足当今需求；2、不能有效弥补因温度升高，磁流变液性能下降，导致的制动转矩下降的问题，无法保证制动的稳定性；3、不能对转速进行自动限速，影响转矩传递的稳定性。

综上，如何巧妙利用形状记忆合金和磁流变液的特性，提高制动器的最大制动转矩、提升制动可靠性，是本领域技术人员急需解决的技术问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的在于解决现有技术中制动器的制动转矩有限，不能满足需求，不能对转速进行自动限速，制动可靠性和稳定性差的问题，提供一种离心滑块摩擦与磁流变联合限速制动器，能够有效提高制动器的制动转矩，并在高转速情况下自动限速，并提升制动器的制动可靠性和稳定性。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是这样的：一种离心滑块摩擦与磁流变联合限速制动器，包括主动轴、主动内筒、从动外筒、左端盖、右端盖以及基座；所述从动外筒的两端分别与左端盖和右端盖固定连接形成从动壳体，所述基座与从动外筒固定连接；主动轴的一端穿过右端盖后伸入从动壳体内，并通过轴承与左端盖和右端盖相连；所述主动内筒位于从动壳体内并套设在主动轴上，且主动内筒能随主动轴同步转动，该主动内筒的外壁与从动外筒的内壁之间具有间隙；其特征在于：在主动内筒靠近两端处分别设有绕主动内筒一周的线圈槽，在两线圈槽内分别设有一励磁线圈；

在主动内筒的中部的相对两侧对称设有两容置槽，在所述容置槽内设有离心滑块、第一复位弹簧以及离心开关，所述离心滑块与容置槽滑动配合相连，所述第一复位弹簧位于离心滑块的里端与容置槽的槽底之间，其两端分别与离心滑块的里端和容置槽的槽底固定连接；初始状态，在第一复位弹簧的作用下，离心滑块与从动外筒之间具有间隙；在容置槽的两侧分别设有一密封环，所述密封环套设在主动内筒上，在两密封环相背离一侧的的间隙内填充有磁流变液；在离心滑块的里端设有一安装槽，所述离心开关安装于该安装槽内；

在主动轴上还设有电刷滑环，所述电刷滑环通过一组导线将一离心开关和一励磁线圈串联，通过另一组导线将另一离心开关和另一励磁线圈串联。

进一步地，所述离心开关包括固定铜片和导电滑块，所述固定铜片固定于安装槽内，并靠近安装槽的槽底；所述导电滑块位于固定铜片背离安装槽槽底的一侧，在导电滑块与容置槽槽底之间设有第二复位弹簧，该第二复位弹簧的两端分别与导电滑块和容置槽槽底固定连接；初始状态时，在第二复位弹簧的作用下，固定铜片和导电滑块处于分离状态；其中，电刷滑环通过导线与导电滑块相连，固定铜片通过导线与励磁线圈相连。

进一步地，所述固定铜片呈锥形管结构，其靠近安装槽槽底一端的内径小于其靠近导电滑块一端的内径；所述导电滑块的直径小于固定铜片大径端的内径。

进一步地，所述导电滑块还与一导向杆相连，所述导向杆与导电滑块同轴心线设置，并朝固定铜片方向延伸，其直径小于等于固定铜片小径端的内径。

进一步地，在从动外筒上，设有两注油孔，两注油孔分布于两密封环相背离的一侧，在该注油孔内配合安装有注油螺塞。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1.将摩擦传动与磁流变剪切传动相结合，能输出更大的制动转矩；从而大大提高制动的可靠性和稳定性。

2.通过离心力驱动离心滑块与从动外筒摩擦产生摩擦制动转矩与磁流变液产生的制动转矩共同作用下提升了限速制动器制动效果。

3.通过离心力驱动通电滑块和铜片相结合的方式，能够实现励磁线圈的自动通断电，通电滑块和铜片组成的简单的控制单元能够实现转速达到某一转速（1500rpm）时自动进行制动限速。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1沿A—A向的剖视图。

图中：1—主动轴，2—主动内筒，3—从动外筒，4—基座，5—励磁线圈，6—离心滑块，7—第一复位弹簧，8—离心开关，81—固定铜片，82—导电滑块，83—第二复位弹簧，84—导向杆，9—密封环，10—磁流变液，11—电刷滑环，12—注油螺塞。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例：参见图1、图2，一种离心滑块摩擦与磁流变联合限速制动器，包括主动轴1、主动内筒2、从动外筒3、左端盖、右端盖以及基座4。所述从动外筒3的两端分别与左端盖和右端盖固定连接形成从动壳体，所述基座4与从动外筒3固定连接；使用时，将基座4与地面等固定，即可对主动轴1进行制动。所述主动轴1的一端穿过右端盖后伸入从动壳体内，并通过轴承与左端盖和右端盖相连；所述主动内筒2位于从动壳体内并套设在主动轴1上，且主动内筒2能随主动轴1同步转动，该主动内筒2的外壁与从动外筒3的内壁之间具有间隙；实施时，主动内筒2与主动轴1成型为一体，能够有效提高整体的稳定性。在主动内筒2靠近两端处分别设有绕主动内筒2一周的线圈槽，在两线圈槽内分别设有一励磁线圈5。

在主动内筒2的中部的相对两侧对称设有两容置槽，所述容置槽的轴向与主动内筒2的径向一致；在所述容置槽内设有离心滑块6、第一复位弹簧7以及离心开关8。所述离心滑块6与容置槽滑动配合相连，所述第一复位弹簧7位于离心滑块6的里端与容置槽的槽底之间，其两端分别与离心滑块6的里端和容置槽的槽底固定连接；初始状态，在第一复位弹簧7的作用下，离心滑块6与从动外筒3之间具有间隙。其中，所述离心滑块6的外端呈弧形，并成型为摩擦面，当离心滑块6向从动外筒3方向移动后，能够与从动外筒3的内壁贴合，并产生摩擦力。在容置槽的两侧分别设有一密封环9，所述密封环9套设在主动内筒2上，在两密封环9相背离一侧的的间隙内填充有磁流变液10。在从动外筒3上，设有两注油孔，两注油孔分布于两密封环9相背离的一侧，在该注油孔内配合安装有注油螺塞12，以便于磁流变液10的注入或更换。

在离心滑块6的里端设有一安装槽，所述离心开关8安装于该安装槽内，其中，所述安装槽的轴向与主动内筒2的径向一致；所述离心滑块6有绝缘材质制成。其中，所述离心开关8包括固定铜片81和导电滑块82。所述固定铜片81固定于安装槽内，并靠近安装槽的槽底。所述导电滑块82位于固定铜片81背离安装槽槽底的一侧，并能沿安装槽自由移动，在导电滑块82与容置槽槽底之间设有第二复位弹簧83，该第二复位弹簧83的两端分别与导电滑块82和容置槽槽底固定连接；初始状态时，在第二复位弹簧83的作用下，固定铜片81和导电滑块82处于分离状态。采用本方案，整体结构更加简单，并且稳定性更好，相应效率更高。具体实施时，所述固定铜片81呈锥形管结构，其靠近安装槽槽底一端的内径小于其靠近导电滑块82一端的内径；所述导电滑块82的直径小于固定铜片81大径端的内径。这样，导电滑块82在离心力的作用下，移动至固定铜片81内侧后，能够有效保证接触面积，从而保证导电稳定性。其中，所述导电滑块82还与一导向杆84相连，所述导向杆84与导电滑块82同轴心线设置，并朝固定铜片81方向延伸，其直径小于等于固定铜片81小径端的内径；这样，能够快速、稳定地将导电滑块82导向至固定铜片81内侧，保证导电滑块82与固定铜片81的接触稳定性。具体实施时，导向杆84的长度大于固定铜片81的轴向长度，这样，在导电滑块82与固定铜片81接触前就能够使导电滑块82与导电铜片对正，从而进一步提高导电滑块82与固定铜片81的接触稳定性。

在主动轴1上还设有电刷滑环11，所述电刷滑环11通过一组导线将一离心开关8和一励磁线圈5串联，通过另一组导线将另一离心开关8和另一励磁线圈5串联。其中，电刷滑环11通过导线与导电滑块82相连，固定铜片81通过导线与励磁线圈5相连。实施过程中，在主动轴1上开设有轴孔，在主动内筒2上，对应容置槽的位置，开设有与该轴孔相连的过孔，两容置槽分别通过一线孔与线圈槽相连通，与电刷滑环11相连的导线经轴孔和过孔及线孔后对应与离心开关8和励磁线圈5相连。

工作过程中：

1.当输入轴的转速较低时（低于某一转速，如1500rpm），导电滑块82在安装槽中缓慢移动，并随着输入轴转速逐渐增大的过程中加速向固定铜片81方向滑动；当输入轴的转速达到某一转速（如1500rpm）时，导电滑块82与铜片接触，此时励磁线圈5通电；励磁线圈5通电后，磁通穿过磁流变液10的工作间隙，磁流变液10中的磁性颗粒沿磁通方向排列成链状结构，产生较大的剪切屈服应力，依靠此应力能产生制动转矩；从而实现对主动轴1限速、制动。

2、同时，输入轴上的离心滑块6，在离心力的驱动下向从动外筒3方向移动，并与与从动外筒3的内壁摩擦产生摩擦制动转矩；从而进一步对主动轴1进行限速制动。

本实用新型通过离心滑块6的摩擦制动转矩以及通电滑块和铜片控制线圈的电流通断产生的磁流变转矩，共同对主动轴1进行制动，最终实现对制动转矩的自动控制，并且能够在主动轴1高转速时，自动对主动轴1进行限速。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型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，那些对本实用新型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，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种离心滑块摩擦与磁流变联合限速制动器，包括主动轴、主动内筒、从动外筒、左端盖、右端盖以及基座；所述从动外筒的两端分别与左端盖和右端盖固定连接形成从动壳体，所述基座与从动外筒固定连接；主动轴的一端穿过右端盖后伸入从动壳体内，并通过轴承与左端盖和右端盖相连；所述主动内筒位于从动壳体内并套设在主动轴上，且主动内筒能随主动轴同步转动，该主动内筒的外壁与从动外筒的内壁之间具有间隙；其特征在于：在主动内筒靠近两端处分别设有绕主动内筒一周的线圈槽，在两线圈槽内分别设有一励磁线圈；

在主动内筒的中部的相对两侧对称设有两容置槽，在所述容置槽内设有离心滑块、第一复位弹簧以及离心开关，所述离心滑块与容置槽滑动配合相连，所述第一复位弹簧位于离心滑块的里端与容置槽的槽底之间，其两端分别与离心滑块的里端和容置槽的槽底固定连接；初始状态，在第一复位弹簧的作用下，离心滑块与从动外筒之间具有间隙；在容置槽的两侧分别设有一密封环，所述密封环套设在主动内筒上，在两密封环相背离一侧的间隙内填充有磁流变液；在离心滑块的里端设有一安装槽，所述离心开关安装于该安装槽内；

在主动轴上还设有电刷滑环，所述电刷滑环通过一组导线将一离心开关和一励磁线圈串联，通过另一组导线将另一离心开关和另一励磁线圈串联。

2.根据权利要求1所述的一种离心滑块摩擦与磁流变联合限速制动器，其特征在于：所述离心开关包括固定铜片和导电滑块，所述固定铜片固定于安装槽内，并靠近安装槽的槽底；所述导电滑块位于固定铜片背离安装槽槽底的一侧，在导电滑块与容置槽槽底之间设有第二复位弹簧，该第二复位弹簧的两端分别与导电滑块和容置槽槽底固定连接；初始状态时，在第二复位弹簧的作用下，固定铜片和导电滑块处于分离状态；其中，电刷滑环通过导线与导电滑块相连，固定铜片通过导线与励磁线圈相连。

3.根据权利要求2所述的一种离心滑块摩擦与磁流变联合限速制动器，其特征在于：所述固定铜片呈锥形管结构，其靠近安装槽槽底一端的内径小于其靠近导电滑块一端的内径；所述导电滑块的直径小于固定铜片大径端的内径。

4.根据权利要求3所述的一种离心滑块摩擦与磁流变联合限速制动器，其特征在于：所述导电滑块还与一导向杆相连，所述导向杆与导电滑块同轴心线设置，并朝固定铜片方向延伸，其直径小于等于固定铜片小径端的内径。

5.根据权利要求1所述的一种离心滑块摩擦与磁流变联合限速制动器，其特征在于：在从动外筒上，设有两注油孔，两注油孔分布于两密封环相背离的一侧，在该注油孔内配合安装有注油螺塞。

Images