CN214465713U - 一种形状记忆合金弥补的双筒式磁流变制动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种形状记忆合金弥补的双筒式磁流变制动器，包括主动轴、从动壳体和从动轴，在从动圆筒内同轴设有一从动内筒，在主动轴上套设有一传动盘，在从动内筒外侧套设有一轴瓦筒，该轴瓦筒的内侧与从动内筒之间、外侧与从动外筒之间以及右端与右端盖之间均具有间隙；在从动内筒上设有数个弹簧槽，在弹簧槽内设有形状记忆合金弹簧，在从动内筒的中部设有一线圈槽，在该线圈槽内绕设有励磁线圈；在轴瓦筒与从动外筒之间以及轴瓦筒与从动内筒之间的间隙内填充有磁流变液。本实用新型能够使磁流变液制动器传动性能显著提升，同时保证了较低的空载转矩以及高温时的传动性能能够显著增强。

Description

一种形状记忆合金弥补的双筒式磁流变制动器

技术领域

本实用新型涉及制动装置领域，尤其涉及一种形状记忆合金弥补的双筒式磁流变制动器。

背景技术

磁流变液是一种磁智能材料，其主要由磁性颗粒和基液（通常为硅油）构成，受外加磁场的控制，在无外加磁场时，表现出牛顿流体的性质；加入磁场后，磁流变液的粘度发生几个数量级的变化，表现出Bingham塑性流体的性质；整个变化过程迅速，可逆，操作简便。形状记忆合金(SMA)是新型智能材料，具有一定初始形状的形状记忆合金在一定条件下进行一定程度的变形之后，通过适当地改变温度又会发生逆变形，使材料恢复成初始形状，在形状恢复的过程中，形状记忆合金若受到约束就会产生很大的回复力，可利用其回复力可对外做功。

由于形状记忆合金和磁流变液这类智能材料所具有独特的特性与优异的性能，使其在机械领域中具有广泛的应有前景。如CN103603891A公开的“多片式磁流变液电磁离合器”，它采用多片式结构，利用磁流变液作为介质充满电磁离合器的多个主、从动摩擦片间的间隙，形成多个磁流变液工作环面，间隙磁场强度大，分布合理，传递力矩大。如CN103591234A公开的“基于磁流变液和形状记忆合金的楔形挤压软启动装置”，该装置利用了磁流变液的挤压强化效应，提高了软启动装置的传递功率；同时通过记忆合金协助传递转矩，使软启动装置的传递性能更加可靠。如CN105288876A公开的“一种永磁变长度磁流变液与摩擦复合软着陆装置”，利用永磁体产生磁场激励磁流变液产生磁流变效应，从而控制软着陆装置的制动力矩，同时还利用了弹簧与摩擦盘之间的摩擦力矩进行辅助减速着陆。如CN105650148A公开的“基于磁流变液的车轮初减速制动器”，它通过在制动工作仓内设置磁流变液，并通过电磁线盘对磁流变液施加驱动磁场改变磁流变液粘度，从而使磁流变液对制动轮造成阻力，为高速状态下的制动初始段进行无磨损的制动减速。又如CN102562874A公开的“一种双盘式挤压磁流变制动器”，不仅可通过提高励磁线圈电流来增加扭矩，还可增大电磁铁的电流，从而增大磁流变液在磁场方向产生正应力，极大的提高了制动转矩。又如CN107763109A公开的“一种温控变面磁流变传动装置”，通过形状记忆合金弹簧推动主动盘使磁流变液工作面由一个变为两个，能够传递更大的转矩，并且能够根据实时温度自动调节传递的转矩，并保证了传动过程的稳定性。

研究人员针对磁流变液在传动方面开展了广泛的应用，但磁流变液在传动方面也存在如下缺陷：磁流变液在通常条件下屈服应力较小，不能满足传递大功率动力的需要，通过提高磁流变液中磁性颗粒的体积分数可以显著提升磁流变液的剪切屈服应力，但磁流变液中磁性颗粒的体积分数过高会导致传动装置空载转矩较大，并且在磁场作用下转矩可控范围将会变小，因此如何提高磁流变液制动器制动性能以及降低空载转矩是目前磁流变传动亟待解决的问题；磁流变液随环境温度的升高性能会下降，不能满足在不同温度环境下的工作需求，而形状记忆合金的形状记忆效应可以用于弥补磁流变液在传动方面存在的缺陷，虽然研究人员对形状记忆合金和磁流变液在传动工程领域的单独应用作了大量研究，但是对于形状记忆合金和磁流变液在传动装置中的联合应用，特别在利用线圈发热激发形状记忆合金的形状记忆效应发明的研究还很少。

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磁流变制动器传递的转矩较小，传递的效率低，高温下传动稳定性较差的问题，提供一种形状记忆合金弥补的双筒式磁流变制动器，采用双筒结构配合形状记忆合金弹簧摩擦传递转矩，从而使磁流变液制动器传动性能显著提升，同时保证了较低的空载转矩以及高温时的传动性能能够显著增强。

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：一种形状记忆合金弥补的双筒式磁流变制动器，包括主动轴、从动壳体和从动轴，所述从动壳体包括左端盖、从动外筒和右端盖，所述左端盖、从动外筒和右端盖依次固定连接，所述从动轴与右端盖固定连接；其特征在于：在从动圆筒内同轴设有一从动内筒，所述从动内筒的右端与右端盖固定连接，且从动内筒与从动外筒之间具有间距；所述主动轴穿过左端盖后伸入从动内筒内，并通过轴承与从动内筒相连；在主动轴上套设有一传动盘，该传动盘与主动轴固定连接，并能随主动轴同步转动，该传动盘通过轴承与左端盖相连；

在从动内筒的左端同轴设有一凸环，所述凸环与从动内筒固定连接，并与传动盘紧贴，使从动内筒与传动盘之间具有间隙；在从动内筒外侧套设有一轴瓦筒，所述轴瓦筒的内侧与从动内筒之间、外侧与从动外筒之间以及其右端与右端盖之间均具有间隙；该轴瓦筒的左端具有端板，所述端板具有内孔，并通过该内孔套设在凸环上，且该端板与传动盘固定连接；

在从动内筒上，靠近其两端处分别绕其一周设有数个弹簧槽，所述弹簧槽的深度方向与从动内筒的径向一致；在弹簧槽内设有形状记忆合金弹簧，所述形状记忆合金弹簧的轴向与弹簧槽的深度方向一致，其一端与弹簧槽的槽底固定连接，另一端与一滑块固定连接，所述滑块与弹簧槽的侧壁滑动配合相连；

在从动内筒的中部，绕其一致设有一线圈槽，在该线圈槽内绕设有励磁线圈；所述轴瓦筒的中部对应励磁线圈的一段为低导磁材料筒，轴瓦筒两端为高导磁材料筒，低导磁材料筒与两高导磁材料筒焊接连接成为一个整体；在轴瓦筒与从动外筒之间以及轴瓦筒与从动内筒之间的间隙内填充有磁流变液。

进一步地，在线圈外侧还套设有隔热套。

进一步地，所述传动盘包括轴套和盘体，所述盘体位于从动壳体内侧，其外缘与从动外筒内侧之间设有密封圈；所述轴套套设在主动轴上，并通过轴承与左端盖相连。

进一步地，在左端盖的外侧设有透盖，该透盖套设在轴套上；在透盖与轴套之间还设有毛毡圈。

进一步地，在右端盖外侧设有导电滑环，所述导电滑环通过导向与励磁线圈相连。

进一步地，所述右端盖的中部向外侧凸出形成一安装座，所述导电滑环套设在该安装座上，并与右端盖固定连接。

进一步地，在从动外筒上开设有注液孔，并在注液孔内配合设有注液螺塞。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：采用从动内筒与轴瓦筒配合形成双筒结构，轴瓦筒与从动外筒和从动内筒之间均填充有磁流变液，从而是磁流变液的作用面更大，能够更好地传递转矩；同时，形状记忆合金弹簧伸长后推动滑块与轴瓦筒形成摩擦传递转矩，从而使磁流变液制动器传动性能显著提升，同时保证了较低的空载转矩以及高温时的传动性能能够显著增强。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1-主动轴，2-左端盖，3-从动外筒，4-右端盖，5-从动轴，6-从动内筒，7-传动盘，8-凸环，9-轴瓦筒，10-形状记忆合金弹簧，11-滑块，12-励磁线圈，13-磁流变液，14-透盖，15-导电滑环，16-注液螺塞。

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1，一种形状记忆合金弥补的双筒式磁流变制动器，包括主动轴1、从动壳体和从动轴5；所述从动壳体包括左端盖2、从动外筒3和右端盖4，所述左端盖2、从动外筒3和右端盖4依次固定连接，所述从动轴5与右端盖4固定连接。在从动圆筒内同轴设有一从动内筒6，该从动内筒6具有轴孔；所述从动内筒6的右端与右端盖4固定连接，且从动内筒6与从动外筒3之间具有间距，其左端与左端盖2之间也具有间距。所述主动轴1穿过左端盖2后伸入从动内筒6内，并伸入从动内筒6的轴孔内，且通过轴承与从动内筒6相连。在主动轴1上套设有一传动盘7，该传动盘7与主动轴1固定连接，并能随主动轴1同步转动，该传动盘7通过轴承与左端盖2相连。具体实施时，所述传动盘7包括轴套和盘体，所述盘体位于从动壳体内侧并位于从动内筒6左端与左端盖2之间，其外缘与从动外筒3内侧之间设有密封圈；所述轴套套设在主动轴1上，并通过轴承与左端盖2相连；其中，该轴套通过键与主动轴1相连，从而使传动盘7能够随主动轴1同步转动。为使整个从动壳体的密封效果更好，在左端盖2的外侧设有透盖14，该透盖14套设在轴套上；在透盖14与轴套之间还设有毛毡圈。

在从动内筒6的左端同轴设有一凸环8，所述凸环8与从动内筒6固定连接，并与传动盘7紧贴，使从动内筒6与传动盘7之间具有间隙。在从动内筒6外侧套设有一轴瓦筒9，所述轴瓦筒9的内侧与从动内筒6之间、外侧与从动外筒3之间以及其右端与右端盖4之间均具有间隙。该轴瓦筒9的左端具有端板，所述端板具有内孔，并通过该内孔套设在凸环8上，且该端板与传动盘7固定连接；其中，端板的两侧分别与传动盘7和从动内筒6贴合。

在从动内筒6上，靠近其两端处分别设有一弹簧槽，所述弹簧槽的深度方向与从动内筒6的径向一致；在弹簧槽内设有形状记忆合金弹簧10，所述形状记忆合金弹簧10的轴向与弹簧槽的深度方向一致，其一端与弹簧槽的槽底固定连接，另一端与一滑块11固定连接，所述滑块11与弹簧槽的侧壁滑动配合相连，且滑块11与弹簧槽的侧壁之间设有密封圈。

在从动内筒6的中部，绕其一致设有一线圈槽，在该线圈槽内绕设有励磁线圈12；所述轴瓦筒的中部对应励磁线圈12的一段为低导磁材料筒，轴瓦筒两端为高导磁材料筒，低导磁材料筒与两高导磁材料筒焊接连接成为一个整体。在线圈外侧还套设有隔热套，从而减少励磁线圈12工作过程中产生的热量传递到磁流变液13，提高磁流变液13的稳定性。在右端盖4外侧设有导电滑环15，所述导电滑环15通过导向与励磁线圈12相连。其中，所述导向的一端与励磁线圈12相连，另一端穿过右端盖4、从动内筒6的内孔以及线圈槽的槽底后与励磁线圈12相连。制作时，所述右端盖4的中部向外侧凸出形成一安装座，所述导电滑环15套设在该安装座上，并与右端盖4固定连接，这样，更便于导电滑环15的安装。

在轴瓦筒9与从动外筒3之间以及轴瓦筒9与从动内筒6之间的间隙内填充有磁流变液13。在从动外筒3上开设有注液孔，并在注液孔内配合设有注液螺塞16，从而便于磁流变液13的加注。

工作过程中：

1.初始状态，励磁线圈12未通电，依靠磁流变液13零磁场的粘性力传递的转矩，主动轴1无法将转矩与动力转递至从动轴5。

2.对励磁线圈12通电，磁场穿过轴瓦筒9与从动外筒3以及轴瓦筒9与从动内筒6之间的磁流变液13，依靠磁流变液13在磁场作用下产生的剪切应力使从动轴5开始转动，由于从动内筒6与轴瓦筒9形成双筒结构，因此能够大大提高传递扭矩的能力。

3.随着温度继续升高，形状记忆合金弹簧10产生最大的挤压力，此时滑块11与轴瓦筒9之间发生摩擦，且产生的摩擦转矩达持续增大，通过该摩擦转矩进一步的弥补了高温下磁流变液13性能衰减，从而保证制动器的转矩稳定性。

本实用新型采用从动内筒6与轴瓦筒9配合形成双筒结构，轴瓦筒9与从动外筒3和从动内筒6之间均填充有磁流变液13，从而是磁流变液13的作用面更大，能够更好地传递转矩；同时，形状记忆合金弹簧10伸长后推动滑块11与轴瓦筒9形成摩擦传递转矩，从而使磁流变液13制动器传动性能显著提升，同时保证了较低的空载转矩以及高温时的传动性能能够显著增强。

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 (7)

1.一种形状记忆合金弥补的双筒式磁流变制动器，包括主动轴、从动壳体和从动轴，所述从动壳体包括左端盖、从动外筒和右端盖，所述左端盖、从动外筒和右端盖依次固定连接，所述从动轴与右端盖固定连接；其特征在于：在从动圆筒内同轴设有一从动内筒，所述从动内筒的右端与右端盖固定连接，且从动内筒与从动外筒之间具有间距；所述主动轴穿过左端盖后伸入从动内筒内，并通过轴承与从动内筒相连；在主动轴上套设有一传动盘，该传动盘与主动轴固定连接，并能随主动轴同步转动，该传动盘通过轴承与左端盖相连；

在从动内筒的左端同轴设有一凸环，所述凸环与从动内筒固定连接，并与传动盘紧贴，使从动内筒与传动盘之间具有间隙；在从动内筒外侧套设有一轴瓦筒，所述轴瓦筒的内侧与从动内筒之间、外侧与从动外筒之间以及其右端与右端盖之间均具有间隙；该轴瓦筒的左端具有端板，所述端板具有内孔，并通过该内孔套设在凸环上，且该端板与传动盘固定连接；

在从动内筒上，靠近其两端处分别绕其一周设有数个弹簧槽，所述弹簧槽的深度方向与从动内筒的径向一致；在弹簧槽内设有形状记忆合金弹簧，所述形状记忆合金弹簧的轴向与弹簧槽的深度方向一致，其一端与弹簧槽的槽底固定连接，另一端与一滑块固定连接，所述滑块与弹簧槽的侧壁滑动配合相连；

在从动内筒的中部，绕其一致设有一线圈槽，在该线圈槽内绕设有励磁线圈；所述轴瓦筒的中部对应励磁线圈的一段为低导磁材料筒，轴瓦筒两端为高导磁材料筒，低导磁材料筒与两高导磁材料筒焊接连接成为一个整体；在轴瓦筒与从动外筒之间以及轴瓦筒与从动内筒之间的间隙内填充有磁流变液。

2.根据权利要求1所述的一种形状记忆合金弥补的双筒式磁流变制动器，其特征在于：在线圈外侧还套设有隔热套。

3.根据权利要求1所述的一种形状记忆合金弥补的双筒式磁流变制动器，其特征在于：所述传动盘包括轴套和盘体，所述盘体位于从动壳体内侧，其外缘与从动外筒内侧之间设有密封圈；所述轴套套设在主动轴上，并通过轴承与左端盖相连。

4.根据权利要求3所述的一种形状记忆合金弥补的双筒式磁流变制动器，其特征在于：在左端盖的外侧设有透盖，该透盖套设在轴套上；在透盖与轴套之间还设有毛毡圈。

5.根据权利要求1所述的一种形状记忆合金弥补的双筒式磁流变制动器，其特征在于：在右端盖外侧设有导电滑环，所述导电滑环通过导向与励磁线圈相连。

6.根据权利要求5所述的一种形状记忆合金弥补的双筒式磁流变制动器，其特征在于：所述右端盖的中部向外侧凸出形成一安装座，所述导电滑环套设在该安装座上，并与右端盖固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种形状记忆合金弥补的双筒式磁流变制动器，其特征在于：在从动外筒上开设有注液孔，并在注液孔内配合设有注液螺塞。

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