TW201433715A - 一種磁流變動力傳動裝置和控制方法 - Google Patents

Abstract

本發明涉及磁流變動力傳動領域，具體地說是一種磁流變動力傳動裝置和控制方法，由端蓋密封圈、碼盤、復位感測器、阻尼板、隔板、輸出離合片、輸入離合片、輸出軸套、隔磁片、聯軸器、高速油封、端蓋板、離合線圈架、離合線圈、制動線圈架、制動線圈、脈衝感測器、裝置殼體、軸承、油封壓板、輸出軸、磁流變液組成。本發明同現有技術相比，採用新型磁流變液材料、新穎傳動裝置、智慧的閉環控制技術，較好地解決了該項傳動技術空白和對動力連接裝置進行智慧控制的成本問題，能取代傳統的控制方式，適用於大範圍動力傳動應用場合；克服了傳統控制產品的工藝和成本缺陷，實現安全、高效、精確、節能的動力傳動控制目的。

Description

一種磁流變動力傳動裝置和控制方法

本發明涉及磁流變動力傳動領域，具體地說是一種磁流變動力傳動裝置和控制方法，能適用於電機、內燃機及各類發動機的動力輸出和動力傳送過程的智慧及自動化控制，能廣泛應用於工業、農業、軍用、民用、礦山、港口、生產設備、工業機器人等各行各業必需使用動力裝備的場合。

傳統的動力傳動系統基本由三大部分構成，其中：(一)動力源的發生、控制、執行裝置，如發動機、電動機、電氣控制箱、伺服驅動器、外置感測器等，(二)動力傳動裝置，如離合器、變速器、制動器等各種傳動裝置或機構，(三)各種動力負載設施或設備。以前所謂的動力傳動控制主要針對動力源進行控制。以電機驅動為例，通過提升電機控制技術，採用如變頻、步進、伺服等技術方法，來優化動力驅動品質和提升動力負載效能。但針對動力源控制的方式，無法實現對動力傳動裝置進行一體化有效控制功能。以前的步進、伺服電機產品比較適用於小功率直接負載的有限範圍，並不適用大功率、廣泛應用的電力拖動場合。另一方面，傳統動力傳動控制方式存在系統控制技術複雜、週邊產品多、使用成本高、應用和操作麻煩等缺點。

磁流變液體作為前沿技術的新材料，因其優良的材料特性， 越來越受到人們的關注，全球對磁流變材料和控制技術的研究方興未艾。磁流變應用技術屬於國際研究前沿技術，在車輛、機械、航空航太、艦船、軍工、建築等領域都具有廣泛的應用前景。被認為是未來最具前途的智慧材料之一，由於該材料的推廣使用必需涉及多學科交叉技術、全新的的產品種類以及機電一體化的設計要求，有大量的磁流變應用技術問題尚待解決，因此，目前磁流變材料的推廣使用和磁流變技術的開發還處在初級階段，磁流變應用產品尚未形成產品產業鏈。

磁流變傳動裝置內部的磁流變液體是一種新型相變材料，其特性是一種由高磁導率、低磁滯性的微小(微米甚至納米級)軟磁性顆粒和非導磁體液體混合而成的磁性粒懸浮液，當無磁場時，懸浮的微粒鐵顆粒自由地隨液體運動，當施加磁場時，這些懸浮的微粒鐵顆粒被互相吸引，形成一串串鏈式結構從磁場一極到另一極，此時磁流變液體就在毫秒級的瞬間由牛頓流體變成塑性體或有一定屈服剪應力的粘彈性體；當改變磁場線圈中的電流從而獲得不同強度的磁場，磁流變液的屈服剪應力也發生變化，即在強磁場作用下，抗剪切力很大，呈現出高粘度、低流動性的液體特性；在零磁場條件下呈現出低粘度的特性，其剪切屈服強度與磁場強度(或電流大小)具有穩定的對應關係；正是磁流變液的這種流變可控性使其能夠實現阻尼力的連續可變，從而達到對動力傳動的主動控制。

傳統的動力源與傳動程式控制基本採用分列安裝的形式來配置相關的機械電氣裝置，而負載控制所需的啟動、超載、離合、制動、轉向、變速、定時、迴圈、定位等功能設計局部分散，涉及的零部件標準和產品種類繁雜，應用和操作技術較為複雜，傳統機械傳動產品的全自動 化程度低，產品種類多，生產成本高，傳統分列的裝置功能很難進行優化組合和技術升級。目前，國內外尚未發現應用磁流變控制技術，對動力、傳動功能裝置進行機電一體化集成設計的先例。

本發明的目的是通過採用新穎磁流變智慧材料，創新動力傳動控制技術，重點針對動力傳動過程(動力源到負載之間)進行自動化的集成設計，控制功能將涵蓋負載驅動所需的啟動、超載、離合、制動、轉向、變速、定時、迴圈、定位等技術範圍，實現對動力傳動過程自動化、智慧化、高效率、低成本的集成控制管理的一種磁流變動力傳動裝置和控制方法。

為實現上述目的，設計一種磁流變動力傳動裝置，包括端蓋密封圈、碼盤、復位感測器、阻尼板、隔板、輸出離合片、輸入離合片、輸出軸套、隔磁片、聯軸器、高速油封、端蓋板、離合線圈架、離合線圈、制動線圈架、制動線圈、脈衝感測器、裝置殼體、軸承、油封壓板、輸出軸、磁流變液，裝置殼體左右兩側分別設有兩套蓋板組件，端蓋板內設有端蓋密封圈、軸承、高速油封，端蓋板固定油封壓板形成蓋板元件，裝置殼體內設有隔板元件，所述的隔板元件輸出軸套裝入隔板形成隔板元件，隔板元件左側設有制動線圈元件，隔板元件右側設有離合線圈組件，所述的隔板緊靠離合線圈組件，所述的阻尼板設置於裝置殼體內並緊靠制動線圈元件，所述的輸出軸設置於裝置殼體內並穿過軸承內徑，輸出軸一端升出蓋板元件，另一端穿過輸出軸套連接輸出離合片，輸出離合片右側設有輸入離合片，輸出離合片和輸入離合片安裝在隔磁片上，並通過隔磁片隔 開，輸入離合片上設有輸入離合片軸，裝置殼體內安裝離合片的腔體內注滿磁流變液，所述的聯軸器套入輸入離合片軸，構成整體。

所述的離合線圈元件由離合線圈架、離合線圈組成，所述的制動線圈元件由制動線圈架、制動線圈組成，制動線圈元件和離合線圈元件分別拉出引腳線到殼體外；所述的重定感測器、脈衝感測器安裝在裝置殼體內，拉出引腳線到裝置殼體外；所述的右側蓋板元件套入輸入離合片軸，固定安裝在裝置殼體端面，左側蓋板元件套入輸出軸，固定安裝在裝置殼體端面；所述裝置殼體的腔體內設有輸出離合片、輸入離合片，輸出離合片、輸入離合片間隙距離為1.5mm，採用磁流變液作動力傳動媒介體。

所述的磁流變動力傳動裝置的安裝方法步驟如下：a.將端蓋密封圈軸承、高速油封裝入端蓋板，固定油封壓板，形成兩套蓋板組件，b.將輸出軸套裝入隔板，形成隔板元件，c.安裝離合線圈架、離合線圈，形成離合線圈組件，d.安裝制動線圈架、制動線圈，形成制動線圈組件，e.將軸承、高速油封、裝入裝置殼體內，固定油封壓板，f.安裝重定感測器、脈衝感測器在裝置殼體內，拉出引腳線到殼體外，g.安裝阻尼板在裝置殼體內，h.將輸出軸穿入裝置殼體內的軸承內徑，i.安裝碼盤在輸出軸上，j.安裝制動線圈元件到裝置殼體內，緊靠阻尼板，拉出引腳 線到殼體外，k.安裝隔板元件到裝置殼體內，l.將輸出離合片與輸出軸進行固定安裝，m.安裝離合線圈元件到裝置殼體內，緊靠隔板，拉出引腳線到殼體外，n.安裝隔磁片到輸出離合片，o.安裝輸入離合片到隔磁片，p.將一套蓋板元件套入輸入離合片軸，固定安裝在裝置殼體端面，q.將一套蓋板元件套入輸出軸，固定安裝在裝置殼體端面，r.在裝置殼體安裝離合片的腔體內注滿磁流變液，s.將聯軸器套入輸入離合片軸內，完成裝配整件磁流變傳動裝置。

所述的磁流變動力傳動裝置的控制方法為：斷路器合閘，接通動力電源，電動機和控制器處於待機狀態；直流電源供電，程式驅動控制器的觸點開關閉合，動力回路接觸器帶電工作，電動機運轉，控制器的離合及制動器線圈任處於失電狀態，輸出軸不轉；啟動控制系統到工作狀態，驅動電路產生輸出電流，離合線圈帶電產生磁場，離合片嚙合，輸出軸運轉並輸出動力；輸出軸運轉使感測器產生回饋脈衝信號，系統程式從0位元開始脈衝計數；當比較電路得到位置脈衝數與感測器回饋脈衝數相等數值，系統程式控制離合線圈失電，制動線圈帶電，此時離合器停止工作，制動器啟動刹車，同時驅動控制器電路的開關觸點復原，電動機失電並停 止運轉；控制程式根據設定的時間，命令動力控制器及電機恢復到初始待機狀態；輸出軸迴圈運行結束，斷路器開閘，切斷動力控制電源。

具體控制方法如下：a.時間控制模式：電氣主回路合閘，直流電源供電，系統啟動，繼電器常開觸點閉合，啟動動力電源，電動機運轉；控制系統根據單晶片計算機設定的運行時間值、輸出軸速度電流值，驅動離合器線圈電流，離合器閉合，輸出軸動力輸出；當運行到達設定的時間值時，離合器線圈失電，離合器執行分離，此時繼電器常開觸點復位，切斷電機驅動電源；此時控制系統驅動制動器線圈電流，制動器合閘，制動輸出軸，結束動力輸出；b.位置控制模式：電氣主回路合閘，直流電源供電，系統啟動，繼電器常開觸點閉合，啟動動力電源，電動機運轉；控制系統根據單晶片計算機設定的脈衝數值、輸出軸速度電流值，驅動離合器線圈電流，離合器閉合，輸出軸動力輸出；控制系統比較設定和回饋的脈衝數，當回饋的脈衝計數等於設定的脈衝數值時，離合器線圈失電，離合器執行分離，此時繼電器常開觸點復位，切斷電機驅動電源；此時控制系統驅動制動器線圈電流，制動器合閘，制動輸出軸，結束動力輸出；c.迴圈控制模式：在設定間隔時間和週期次數的前提下，控制器連續重複迴圈一個動力輸出工作週期的過程。

另外，還有一種磁流變動力傳動裝置，包括輸入齒輪軸、換向變速齒輪、左制動片、左制動線圈、右制動片、右制動線圈、左離合片軸、左離合線圈、右離合片軸、右離合線圈、左輸出軸、右輸出軸、換向 主軸、離合器磁流變液和制動器磁流變液，所述的輸入齒輪軸一端連接換向變速齒輪縱向一端，換向變速齒輪橫向一端連接換向主軸，換向主軸左、右兩端分別連接左離合片軸和右離合片軸，左離合片軸和右離合片軸外側分別纏繞有左離合線圈和右離合線圈，左離合線圈和右離合線圈內側的腔體內均設有離合器磁流變液，所述的左離合片軸左端連接左輸出軸，右離合片軸右端連接右輸出軸，左輸出軸和右輸出軸上分別設有左制動片和右制動片，左制動片和右制動片外部分別纏繞有左制動線圈和右制動線圈，左制動線圈和右制動線圈內側的腔體內均設有制動器磁流變液。

所述的傳動裝置還包括下殼體、上殼體、左軸承座、電子控制盒、右軸承座、安裝架、積體電路模組、輸入軸套、左軸承、右軸承、左離合托架、右離合托架、左制動托架、右制動托架、左、右換向軸套、左、右離合線圈架、左、右制動線圈架、橡膠密封圈、左、右離合軸套、左、右制動軸套、左、右離合腔體、左、右制動腔體和左、右換向軸套，左離合片軸和右離合片軸外側分別設有左離合線圈架和右離合線圈架，左離合線圈和右離合線圈分別纏繞在左離合線圈架和右離合線圈架上，左離合線圈架和右離合線圈架內側分別設有左離合腔體和右離合腔體，左離合腔體和右離合腔體內設有磁流變液，所述的左制動片和右制動片外側分別設有左制動托架和右制動托架，左制動托架與左制動片之間及右制動托架與右制動片之間分別設有左制動腔體和右制動腔體，左制動腔體和右制動腔體內設有磁流變液。

上、下殼體為支承結構體，換向變速齒輪、左制動片、左制動線圈、右制動片、右制動線圈、左離合片軸、左離合線圈、右離合片軸、 右離合線圈、左輸出軸、右輸出軸、換向主軸、離合器磁流變液、制動器磁流變液、左離合托架、右離合托架、左制動托架、右制動托架、左、右換向軸套、左、右離合線圈架、左、右制動線圈架、橡膠密封圈、左、右離合軸套、左、右制動軸套、左、右離合腔體、左、右制動腔體和左、右換向軸套均設置於上、下殼體內。

所述的上殼體頂部設有電子控制盒，電子控制盒內設有積體電路模組，上殼體外部還設有安裝架；所述的左輸出軸和右輸出軸外部一側分別設有左軸承和右軸承，左軸承和右軸承分別連接左軸承座和右軸承座；所述的輸入軸外部套設有輸入軸套，換向主軸左、右兩端分別套設有左換向軸套和右換向軸套，左離合片軸和右離合片軸外部分別套設有左離合軸套和右離合軸套，左制動片與左輸出軸之間及右制動片與右輸出軸之間分別設有左制動軸套和右制動軸套，換向主軸與左離合片軸和右離合片軸之間設有橡膠密封圈，左離合片軸和右離合片軸與左輸出軸和右輸出軸之間設有橡膠密封圈，左制動片和右制動片和左輸出軸和右輸出軸之間設有橡膠密封圈。

所述的傳動裝置中左、右離合線圈、左、右離合線圈架組成兩件離合線圈，左、右制動線圈、左、右制動線圈架組成兩件制動線圈；左、右離合片軸、左、右離合線圈、左、右輸出軸、左離合托架、右離合托架、左、右離合軸套、橡膠密封圈、左右離合腔體、磁流變液組成左右兩套離合機構，並將離合機構套入離合線圈，形成兩套離合器；左右制動片、左右制動托架、橡膠密封、左右制動軸套、左右制動腔體組成兩件制動機構，並將制動機構套入制動線圈，形成兩套制動器；換向變速齒輪、 換向主軸、換向軸套組成換向機構。

所述的磁流變液作為唯一的動力傳遞控制媒介，通過阻尼強度的主動變化，執行動力離合、制動、轉向、變速、閉鎖動作。

上述的磁流變動力裝置的傳動方法如下：a.需動力輸出時，向離合線圈輸入電流，磁流變液發生相變，動力由輸入齒輪軸傳遞到換向變速齒輪、換向主軸、左右離合片軸、輸出軸，使輸出軸處於旋轉狀態；b.需動力制動時，切斷離合線圈電流，離合片軸空轉，輸出軸失去動力；同時向制動線圈輸入電流，傳動裝置制動器內磁流變液發生相變，制動片和輸出軸處於鎖定狀態；c.需動力轉向時，向一端離合線圈輸入電流，使一端輸出軸處於旋轉狀態；同時切斷另一端離合線圈電流，向制動線圈輸入電流，使另一端輸出軸處於制動狀態；d.需變速時，調整離合線圈電流輸入強度，使磁流變液的阻尼強度變化，改變輸出軸的扭矩和轉速；e.需距離保護時，瞬間改變或切斷離合線圈電流，向制動線圈輸入脈衝或延時電流，根據預設防撞保護距離，即時調整電流強度，改變輸出軸的制動扭矩，使車輛減速或停止。

本發明與現有技術相比，有如下積極效果及優點：

1.本發明的動力傳動控制方式，是解決動力傳送過程中的控制技術，不涉及動力源產品及控制技術，因此大大降低了對動力傳送控制和操作的難度。

2.本發明的傳動裝置採用新型磁流變液材料、施以先進控制手段，能實現安全、高效、精確、節能的控制效果，產品用途廣、製造成本低，推廣價值大。

3.本發明應用磁流變液製作的離合器和制動器具有出力大、體積小、回應快、結構簡單、阻尼力連續可調、易於實現智慧化動力傳動控制等優點。

4.本發明的磁流變動力傳動裝置，採用非接觸式的柔性離合制動器，具有啟動、制動和超載保護的特性，簡化了動力源電機的控制電路，而且有效地解決了傳統離合器使用中產生的機械摩擦損耗和故障的缺陷。

5.本發明的磁流變動力傳動裝置具有開環和閉環控制功能，能對動力傳動過程進行精細化管理，可以大範圍地取代目前市場高價的動力傳動控制產品，從而降低社會企業生產成本。

6.本發明是對傳統傳動控制思想方法的創新，將會對我國動力傳動控制技術的升級發展，起到積極的推進作用。

實施例1

1‧‧‧端蓋密封圈

2‧‧‧碼盤

3‧‧‧復位感測器

4‧‧‧阻尼板

5‧‧‧隔板

6‧‧‧輸出離合片

7‧‧‧輸入離合片

8‧‧‧輸出軸套

9‧‧‧隔磁片

10‧‧‧聯軸器

11‧‧‧高速油封

12‧‧‧端蓋板

13‧‧‧離合線圈架

14‧‧‧離合線圈

15‧‧‧制動線圈架

16‧‧‧制動線圈

17‧‧‧脈衝感測器

18‧‧‧裝置殼體

19‧‧‧軸承

20‧‧‧油封壓板

21‧‧‧輸出軸

22‧‧‧磁流變液

實施例2

1‧‧‧下殼體

2‧‧‧上殼體

3‧‧‧左軸承座

4‧‧‧電子控制盒

5‧‧‧右軸承座

6‧‧‧安裝架

7‧‧‧輸入齒輪軸

8‧‧‧換向變速齒輪

9‧‧‧積體電路模組

10‧‧‧輸入軸套

11‧‧‧左制動片

12‧‧‧左制動線圈

13‧‧‧右制動片

14‧‧‧右制動線圈

15‧‧‧左離合片軸

16‧‧‧左離合線圈

17‧‧‧右離合片軸

18‧‧‧右離合線圈

19‧‧‧左軸承

20‧‧‧右軸承

21‧‧‧左輸出軸

22‧‧‧右輸出軸

23‧‧‧左離合托架

24‧‧‧換向主軸

25‧‧‧右離合托架

26‧‧‧左制動托架

27‧‧‧右制動托架

28‧‧‧左、右離合線圈架

29‧‧‧左右制動線圈架

30‧‧‧橡膠密封圈

31‧‧‧左右離合軸套

32‧‧‧左右制動軸套

33‧‧‧離合器磁流變液

34‧‧‧制動器磁流變液

35‧‧‧左右離合腔體

36‧‧‧左右制動腔體

37‧‧‧左右換向軸套

第1圖係第一種磁流變動力裝置的主視圖。

第2圖係第一種磁流變動力裝置的等軸視圖。

第3圖係第一種磁流變動力裝置的主視剖面圖。

第4圖係第一種磁流變動力裝置的控制系統原理框圖。

第5圖係第一種磁流變動力裝置的單晶片計算機原理框圖。

第6圖係第一種磁流變動力裝置的控制器操作面板圖。

第7圖係第二種磁流變動力裝置的等軸視圖。

第8圖係第二種磁流變動力裝置等軸正視圖。

第9圖係第二種磁流變動力裝置俯視圖。

第10圖係第二種磁流變動力裝置B-B剖視圖。

第11圖係第二種磁流變動力裝置A-A剖視圖。

第12圖係第二種磁流變動力裝置C局剖視圖。

本發明可應用於車輛製造、農業機械、礦山設備、軍工裝備、船泊工業。

實施例1

如第1圖至第3圖所示，圖中1為端蓋密封圈，2為碼盤，3為復位感測器，4為阻尼板，5為隔板，6為輸出離合片，7為輸入離合片，8為輸出軸套，9為隔磁片，10為聯軸器，11為高速油封，12為端蓋板，13為離合線圈架，14為離合線圈，15為制動線圈架，16為制動線圈，17為脈衝感測器，18為裝置殼體，19為軸承，20為油封壓板，21為輸出軸，22為磁流變液。

本發明的一種磁流變動力傳動裝置包括端蓋密封圈、碼盤、復位感測器、阻尼板、隔板、輸出離合片、輸入離合片、輸出軸套、隔磁片、聯軸器、高速油封、端蓋板、離合線圈架、離合線圈、制動線圈架、制動線圈、脈衝感測器、裝置殼體、軸承、油封壓板、輸出軸、磁流變液，裝置殼體左右兩側分別設有兩套蓋板組件，端蓋板內設有端蓋密封圈、軸 承、高速油封，端蓋板固定油封壓板形成蓋板元件，裝置殼體內設有隔板元件，隔板元件輸出軸套裝入隔板形成隔板元件，隔板元件左側設有制動線圈元件，隔板元件右側設有離合線圈組件，隔板緊靠離合線圈組件，阻尼板設置於裝置殼體內並緊靠制動線圈組件；輸出軸設置於裝置殼體內並穿過軸承內徑，輸出軸一端升出蓋板元件，另一端穿過輸出軸套連接輸出離合片，輸出離合片右側設有輸入離合片，輸出離合片和輸入離合片安裝在隔磁片上，並通過隔磁片隔開，輸入離合片上設有輸入離合片軸，裝置殼體內安裝離合片的腔體內注滿磁流變液，聯軸器套入輸入離合片軸，構成整體。

離合線圈元件由離合線圈架、離合線圈組成，制動線圈元件由制動線圈架、制動線圈組成，制動線圈元件和離合線圈元件分別拉出引腳線到殼體外；重定感測器、脈衝感測器安裝在裝置殼體內，拉出引腳線到裝置殼體外；右側蓋板元件套入輸入離合片軸，固定安裝在裝置殼體端面，左側蓋板元件套入輸出軸，固定安裝在裝置殼體端面；裝置殼體的腔體內設有輸出離合片、輸入離合片，輸出離合片、輸入離合片間隙距離為1.5mm，採用磁流變液作動力傳動媒介體，如見第2圖。

如第3圖所示，上述的磁流變動力傳動裝置的安裝方法步驟如下：1.將端蓋密封圈軸承、高速油封裝入端蓋板，固定油封壓板，形成兩套蓋板組件，2.將輸出軸套裝入隔板，形成隔板元件，3.安裝離合線圈架、離合線圈，形成離合線圈組件， 4.安裝制動線圈架、制動線圈，形成制動線圈組件，5.將軸承、高速油封、裝入裝置殼體內，固定油封壓板，6.安裝重定感測器、脈衝感測器在裝置殼體內，拉出引腳線到殼體外，7.安裝阻尼板在裝置殼體內，8.將輸出軸穿入裝置殼體內的軸承內徑，9.安裝碼盤在輸出軸上，10.安裝制動線圈元件到裝置殼體內，緊靠阻尼板，拉出引腳線到殼體外，11.安裝隔板元件到裝置殼體內，12.將輸出離合片與輸出軸進行固定安裝，13.安裝離合線圈元件到裝置殼體內，緊靠隔板，拉出引腳線到殼體外14.安裝隔磁片到輸出離合片，15.安裝輸入離合片到隔磁片，16.將一套蓋板元件套入輸入離合片軸，固定安裝在裝置殼體端面，17.將一套蓋板元件套入輸出軸，固定安裝在裝置殼體端面，18.在裝置殼體安裝離合片的腔體內注滿磁流變液，19.將聯軸器套入輸入離合片軸內，完成裝配整件磁流變傳動裝置。

如第4圖、第5圖所示，上述的磁流變動力傳動裝置的控制方法如下：

1.時間控制模式

電氣主回路合閘，直流電源供電，系統啟動，繼電器常開觸點閉合，啟動動力電源，電動機運轉；控制系統根據單晶片計算機或上位機設定計的運行時間值、輸出軸速度電流值，驅動離合器線圈電流，離合器閉合，輸出軸動力輸出；當運行到達設定的時間值時，離合器線圈失電，離合器執行分離，此時繼電器常開觸點復位，切斷電機驅動電源；此時控制系統驅動制動器線圈電流，制動器合閘，制動輸出軸，結束動力輸出。

2.位置控制模式

電氣主回路合閘，直流電源供電，系統啟動，繼電器常開觸點閉合，啟動動力電源，電動機運轉；控制系統根據單晶片計算機設定計的脈衝數值或上位機送來的脈衝量、輸出軸速度電流值，驅動離合器線圈電流，離合器閉合，輸出軸動力輸出；控制系統比較設定和回饋的脈衝數，當回饋的脈衝計數等於設定的脈衝數值時，離合器線圈失電，離合器執行分離，此時繼電器常開觸點復位，切斷電機驅動電源；此時控制系統驅動制動器線圈電流，制動器合閘，制動輸出軸，結束動力輸出。

3.迴圈控制模式

在設定間隔時間和週期次數的前提下，控制器連續重複迴圈一個動力輸出工作週期，時間控制狀態或脈衝控制狀態的運行環境的過程，即“啟動運行-復位停止-時間間隔-啟動運行-復位停止-”。

4.傳動控制程式

4.1、斷路器合閘，接通動力電源，電動機和控制器處於待機狀態；4.2、直流電源供電，程式驅動控制器的觸點開關閉合，動力回路接觸器帶電工作，電動機運轉，控制器的離合及制動器線圈任處於失電狀態，輸出軸不轉；4.3、設置運行模式、運行時間、脈衝數、迴圈數、各類運行參數；4.4、啟動控制系統到工作狀態，驅動電路產生輸出電流，離合線圈帶電產生磁場，離合片嚙合，輸出軸運轉並輸出動力；4.5、輸出軸運轉使感測器產生回饋脈衝信號，系統程式從0位元開始脈衝計數；4.6、當比較電路得到位置脈衝數或上位脈衝數與感測器回饋脈衝數相等數值，系統程式控制離合線圈失電，制動線圈帶電，此時離合器停止工作，制動器啟動刹車，同時驅動控制器電路的開關觸點復原，電動機失電並停止運轉；4.7、控制程式根據設定的時間，命令動力控制器及電機恢復到初始待機狀態；4.8、輸出軸迴圈運行結束，斷路器開閘，切斷動力控制電源。

5.面板操作方法，如第6圖所示， 5.1、四種模式指示：a.時間運行模式，b.位置運行模式， c.迴圈運行模式，d.參數設置模式，默認為時間運行模式；5.2、面板設置：上下加減按鍵，確認退出按鍵；5.3、清單設置：延時打開觸點1、延時閉合觸點2、當前運行模式、運行時間數、位置脈衝數、運行迴圈次數、線圈驅動電流、輸出脈衝數、滿度輸出電壓值；5.4、面板操作：長按確認鍵進入設置模式，進入後運行指示燈滅設置指示燈亮；此時參數序號數位顯示器指示當前8位數位顯示器為哪一個參數，按上下鍵可改變參數，按確認鍵可存儲參數，按逸出鍵可系統重定初始狀態。

實施例2

如第7圖、第8圖、第9圖、第10圖、第11圖、第12圖所示，圖中1為下殼體；2為上殼體；3為左軸承座；4為電子控制盒；5為右軸承座；6為安裝架；7為輸入齒輪軸；8為換向變速齒輪；9為積體電路模組；10為輸入軸套；11為左制動片；12為左制動線圈；13為右制動片；14為右制動線圈；15為左離合片軸；16為左離合線圈；17為右離合片軸；18為右離合線圈；19為左軸承；20為右軸承；21為左輸出軸；22為右輸出軸；23為左離合托架；24為換向主軸；25為右離合托架；26為左制動托架；27為右制動托架；28為左、右離合線圈架；29為左右制動線圈架；30為橡膠密封圈；31為左右離合軸套；32為左右制動軸套；33為離合器磁流變液；34為制動器磁流變液；35為左右離合控體；36為左右制動控體；37為左右換向軸套。

另外一種磁流變動力裝置，其中包括下殼體、上殼體、左軸承座、電子控制盒、右軸承座、安裝架、輸入齒輪軸、換向變速齒輪、 積體電路模組、輸入軸套、左制動片、左制動線圈、右制動片、右制動線圈、左離合片軸、左離合線圈、右離合片軸、右離合線圈、左軸承、右軸承、左輸出軸、右輸出軸、左離合托架、右離合托架、換向主軸、左制動托架、右制動托架、左右換向軸套、左右離合線圈架、左右制動線圈架、橡膠密封圈、左右離合軸套、左右制動軸套、離合器磁流變液、制動器磁流變液、左右離合腔體、左右制動腔體、左右換向軸套組成的整體磁流變(離合、制動、轉向、變速)控制的傳動裝置。

磁流變動力傳動裝置，除了安裝架、電子控制盒、軸承和軸承座外，其他包括具有離合、制動、轉向、變速及動力傳送功能的零部件都安裝在上下殼體內部，殼體同時是具有支承功能的結構體，構成磁流變(離合、制動、轉向、變速)控制的傳動裝置。

磁流變離合器元件採用磁流變液作為動力傳遞的媒介材料，通過連接電子控制盒對動力負載實施離合和變速的操作控制，由離合線圈、左右輸出軸、左右離合托架、左右離合片軸、左右離合腔體、橡膠密封圈、左右離合軸套組成兩套離合器部件，離合器結構內的離合片與離合腔體之間形成密閉的內腔空間，向內腔注滿離合器磁流變液，通過電子控制盒對離合線圈電流電壓值的設定操作，實現對離合器的控制管理。

磁流變制動器元件採用磁流變液作為制動阻尼材料，通過連接電子控制盒對動力負載實施制動的操作控制，由制動線圈、左右輸出軸、左右制動托架、左右制動片、左右制動腔體、橡膠密封圈、左右制動軸套組成兩套制動器結構體，制動器結構體內的制動片與制動腔體之間形成密閉的內腔空間，向內腔空間注滿制動器磁流變液，通過電子控制盒對制動 線圈電流電壓值的設定操作，實現對制動器的控制管理。

磁流變動力傳動技術：傳動過程：動力輸入齒輪軸-動力換向變速齒輪-換向主軸-左右離合片軸-左右輸出軸，控制內容：動力輸入、輸出、停止、暫態、延時、定時、制動、倒順、轉向、變速(限速勻速)、自動(人工)閉鎖的操作控制。

動力輸出時，向離合線圈輸入電流，離合器內磁流變材料發生相變，由液體轉變成類固態即產生阻尼力，這時動力由離合片軸傳遞動力到輸出軸，左右輸出軸處於旋轉狀態。

動力制動時，切斷離合線圈電流，磁流變液由類固態還原為液態，這時離合片軸空轉，輸出軸失去動力，同時向制動線圈輸入電流，磁流變液變成類固態即產生阻尼力，這時制動片和輸出軸處於鎖定制動狀態。

動力負載轉向時，一端輸出軸處於旋轉狀態；這時另一端輸出軸處於制動狀態。

輸出軸轉速變化時，調整離合線圈電流的輸入電流，在負載不變的條件下，可穩定改變輸出軸的扭矩和轉速。

磁流變動力傳動技術，通過電子控制盒的接線端將電源線、信號線、控制線連接到動力源、信號源、電源、離合線圈和制動線圈，電子控制盒內的積體電路模組具通過預設控制程式，有自動(遠端、無線)智慧控制功能，對感測器或人工作業信號作隨機分析處理，暫態調整離合線圈和制動線圈電流電壓值，實現對動力傳遞過程進行柔性控制和即時管 理。

另外一種磁流變動力裝置製作方法如下：

1、先按附圖齊備製作的零件及磁流變液材料。

2、將輸入齒輪軸7、輸入軸套10裝入下殼體1；3、將換向變速齒輪8、換向主軸24、換向軸套37裝入下殼體1；4、將左右離合線圈(16、18)、左右離合線圈架28、組成2件離合線圈，將左右制動線圈(12、14)、左右制動線圈架29組成2件制動線圈；5、將左右離合片軸(15、17)、左右離合線圈(16、18)、左右輸出軸(21、22)、左離合托架23、右離合托架25、左右離合軸套31、橡膠密封圈30、左右離合腔體35、磁流變液33組成左右2離合機構，並將離合機構套入離合線圈，形成2套離合器；6、將左右制動片(11、13)、左右制動托架(26、27)、橡膠密封30、左右制動軸套32、左右制動腔體36組成2件制動機構，並將制動機構套入制動線圈，形成2套制動器；7、將2套離合器和2套制動器裝入下殼體1，並預留接頭線；8、將積體電路模組9裝入電子控制盒4，再將電子控制盒4裝在上殼體2上方位置；9、裝配上殼體2、下殼體1安裝架6，並從上殼體2引出預留接頭線；10、打開電子控制盒蓋，在接線端上接入離合制動線圈的接 頭線以及外部信號、控制、電源線。

另外一種磁流變動力裝置具體傳動方法如下：

1、當動力輸入時，由輸入齒輪軸傳遞到換向變速齒輪，再傳遞到換向主軸，再傳遞到左右離合片軸，如果在離合、制動線圈無控制電壓狀態下，線圈磁場強度為零，左由輸出軸無動力輸出。

2、當動力輸入時，在離合、制動線圈有控制電壓狀態下，線圈產生磁場強度，左右輸出軸有動力輸出。

3、當動力輸出時，向離合線圈輸入電流，離合器內磁流變材料發生相變，由液體轉變成類固態即產生阻尼力，隨著電流功率增大，線圈磁場從零強度向高強度變化，電流強度與磁場強度成正比、而磁場強度與離合器的磁流變液阻尼強度成正比，這時動力由離合片軸傳遞動力到輸出軸，左右輸出軸處於旋轉狀態。

4、當動力制動時，切斷離合線圈電流，離合器磁流變材料消磁，磁流變液由類固態還原為液態，這時離合片軸空轉，輸出軸失去驅動力，同時向制動線圈輸入電流，制動器內磁流變材料發生相變，磁流變液由液體轉變成類固態即產生阻尼力，隨著電流功率增大，線圈磁場從零強度向高強度變化，電流強度與磁場強度成正比、而磁場強度與制動器的磁流變液阻尼強度成正比，這時離合片軸和輸出軸處於鎖定制動狀態。

5、當車輛轉向時，向一組離合制動器中的離合器線圈輸入電流，同時切斷制動器線圈電流，與該組相連的輸出軸處於旋轉狀態；這時另一組離合制動器中的離合器線圈切斷電流，同時向制動器線圈輸入電流，與該組相連的輸出軸處於鎖定制動狀態。

6、當輸出軸變速時，電子控制盒將根據感測器或人工作業信號調整離合線圈的輸入電流，自動改變輸出軸的扭矩和轉速。

1‧‧‧端蓋密封圈

2‧‧‧碼盤

3‧‧‧復位感測器

4‧‧‧阻尼板

5‧‧‧隔板

6‧‧‧輸出離合片

7‧‧‧輸入離合片

8‧‧‧輸出軸套

9‧‧‧隔磁片

10‧‧‧聯軸器

11‧‧‧高速油封

12‧‧‧端蓋板

13‧‧‧離合線圈架

14‧‧‧離合線圈

15‧‧‧制動線圈架

16‧‧‧制動線圈

17‧‧‧脈衝感測器

18‧‧‧裝置殼體

19‧‧‧軸承

20‧‧‧油封壓板

21‧‧‧輸出軸

22‧‧‧磁流變液

Claims (17)

1. 一種磁流變動力傳動裝置，包括端蓋密封圈、碼盤、復位感測器、阻尼板、隔板、輸出離合片、輸入離合片、輸出軸套、隔磁片、聯軸器、高速油封、端蓋板、離合線圈架、離合線圈、制動線圈架、制動線圈、脈衝感測器、裝置殼體、軸承、油封壓板、輸出軸、磁流變液，其特徵在於裝置殼體左右兩側分別設有兩套蓋板組件，端蓋板內設有端蓋密封圈、軸承、高速油封，端蓋板固定油封壓板形成蓋板元件，裝置殼體內設有隔板元件，所述的隔板元件輸出軸套裝入隔板形成隔板元件，隔板元件左側設有制動線圈元件，隔板元件右側設有離合線圈組件，所述的隔板緊靠離合線圈組件，所述的阻尼板設置於裝置殼體內並緊靠制動線圈元件，所述的輸出軸設置於裝置殼體內並穿過軸承內徑，輸出軸一端升出蓋板元件，另一端穿過輸出軸套連接輸出離合片，輸出離合片右側設有輸入離合片，輸出離合片和輸入離合片安裝在隔磁片上，並通過隔磁片隔開，輸入離合片上設有輸入離合片軸，裝置殼體內安裝離合片的腔體內注滿磁流變液，所述的聯軸器套入輸入離合片軸，構成整體。
2. 一種磁流變動力傳動裝置，包括輸入齒輪軸、換向變速齒輪、左制動片、左制動線圈、右制動片、右制動線圈、左離合片軸、左離合線圈、右離合片軸、右離合線圈、左輸出軸、右輸出軸、換向主軸、離合器磁流變液和制動器磁流變液，其特徵在於所述的輸入齒輪軸一端連接換向變速齒輪縱向一端，換向變速齒輪橫向一端連接換向主軸，換向主軸左、右兩端分別連接左離合片軸和右離合片軸，左離合片軸和右離合片軸外側分別纏繞有左離合線圈和右離合線圈，左離合線圈和右離合線圈內側的腔體內均設有 離合器磁流變液，所述的左離合片軸左端連接左輸出軸，右離合片軸右端連接右輸出軸，左輸出軸和右輸出軸上分別設有左制動片和右制動片，左制動片和右制動片外部分別纏繞有左制動線圈和右制動線圈，左制動線圈和右制動線圈內側的腔體內均設有制動器磁流變液。
3. 如請求項1所述的一種磁流變動力傳動裝置，其特徵在於所述的離合線圈元件由離合線圈架、離合線圈組成，所述的制動線圈元件由制動線圈架、制動線圈組成，制動線圈元件和離合線圈元件分別拉出引腳線到殼體外。
4. 如請求項1所述的一種磁流變動力傳動裝置，其特徵在於所述的重定感測器、脈衝感測器安裝在裝置殼體內，拉出引腳線到裝置殼體外，所述的輸出軸上設有碼盤。
5. 如請求項1所述的一種磁流變動力傳動裝置，其特徵在於所述的右側蓋板元件套入輸入離合片軸，固定安裝在裝置殼體端面，左側蓋板元件套入輸出軸，固定安裝在裝置殼體端面。
6. 如請求項1所述的一種磁流變動力傳動裝置，其特徵在於所述裝置殼體的腔體內設有輸出離合片、輸入離合片，輸出離合片、輸入離合片間隙距離為1.5mm，採用磁流變液作動力傳動媒介體。
7. 如請求項2所述的一種磁流變動力傳動裝置，其特徵在於所述的傳動裝置還包括下殼體、上殼體、左軸承座、電子控制盒、右軸承座、安裝架、積體電路模組、輸入軸套、左軸承、右軸承、左離合托架、右離合托架、左制動托架、右制動托架、左、右換向軸套、左、右離合線圈架、左、右制動線圈架、橡膠密封圈、左、右離合軸套、左、右制動軸套、左、右離合腔體、左、右制動腔體和左、右換向軸套，左離合片軸和右離合片軸外側 分別設有左離合線圈架和右離合線圈架，左離合線圈和右離合線圈分別纏繞在左離合線圈架和右離合線圈架上，左離合線圈架和右離合線圈架內側分別設有左離合腔體和右離合腔體，左離合腔體和右離合腔體內設有磁流變液，所述的左制動片和右制動片外側分別設有左制動托架和右制動托架，左制動托架與左制動片之間及右制動托架與右制動片之間分別設有左制動腔體和右制動腔體，左制動腔體和右制動腔體內設有磁流變液。
8. 如請求項7所述的一種磁流變動力傳動裝置，其特徵在於上、下殼體為支承結構體，換向變速齒輪、左制動片、左制動線圈、右制動片、右制動線圈、左離合片軸、左離合線圈、右離合片軸、右離合線圈、左輸出軸、右輸出軸、換向主軸、離合器磁流變液、制動器磁流變液、左離合托架、右離合托架、左制動托架、右制動托架、左、右換向軸套、左、右離合線圈架、左、右制動線圈架、橡膠密封圈、左、右離合軸套、左、右制動軸套、左、右離合腔體、左、右制動腔體和左、右換向軸套均設置於上、下殼體內。
9. 如請求項7所述的一種磁流變動力傳動裝置，其特徵在於所述的上殼體頂部設有電子控制盒，電子控制盒內設有積體電路模組，上殼體外部還設有安裝架。
10. 如請求項7所述的一種磁流變動力傳動裝置，其特徵在於所述的左輸出軸和右輸出軸外部一側分別設有左軸承和右軸承，左軸承和右軸承分別連接左軸承座和右軸承座。
11. 如請求項7所述的一種磁流變動力傳動裝置，其特徵在於所述的輸入軸外部套設有輸入軸套，換向主軸左、右兩端分別套設有左換向軸套和右換 向軸套，左離合片軸和右離合片軸外部分別套設有左離合軸套和右離合軸套，左制動片與左輸出軸之間及右制動片與右輸出軸之間分別設有左制動軸套和右制動軸套，換向主軸與左離合片軸和右離合片軸之間設有橡膠密封圈，左離合片軸和右離合片軸與左輸出軸和右輸出軸之間設有橡膠密封圈，左制動片和右制動片和左輸出軸和右輸出軸之間設有橡膠密封圈。
12. 如請求項2或7所述的一種磁流變動力傳動裝置，其特徵在於所述的傳動裝置中左、右離合線圈、左、右離合線圈架組成兩件離合線圈，左、右制動線圈、左、右制動線圈架組成兩件制動線圈；左、右離合片軸、左、右離合線圈、左、右輸出軸、左離合托架、右離合托架、左、右離合軸套、橡膠密封圈、左右離合腔體、磁流變液組成左右兩套離合機構，並將離合機構套入離合線圈，形成兩套離合器；左右制動片、左右制動托架、橡膠密封、左右制動軸套、左右制動腔體組成兩件制動機構，並將制動機構套入制動線圈，形成兩套制動器；換向變速齒輪、換向主軸、換向軸套組成換向機構。
13. 如請求項2或7所述的一種磁流變動力傳動裝置，其特徵在於所述的磁流變液作為唯一的動力傳遞控制媒介，通過阻尼強度的主動變化，執行動力離合、制動、轉向、變速、閉鎖動作。
14. 一種如請求項1所述的磁流變動力傳動裝置的安裝方法，其特徵在於所述的安裝方法步驟如下：a.將端蓋密封圈軸承、高速油封裝入端蓋板，固定油封壓板，形成兩套蓋板組件，b.將輸出軸套裝入隔板，形成隔板元件， c.安裝離合線圈架、離合線圈，形成離合線圈組件，d.安裝制動線圈架、制動線圈，形成制動線圈組件，e.將軸承、高速油封、裝入裝置殼體內，固定油封壓板，f.安裝重定感測器、脈衝感測器在裝置殼體內，拉出引腳線到殼體外，g.安裝阻尼板在裝置殼體內，h.將輸出軸穿入裝置殼體內的軸承內徑，i.安裝碼盤在輸出軸上，j.安裝制動線圈元件到裝置殼體內，緊靠阻尼板，拉出引腳線到殼體外，k.安裝隔板元件到裝置殼體內，l.將輸出離合片與輸出軸進行固定安裝，m.安裝離合線圈元件到裝置殼體內，緊靠隔板，拉出引腳線到殼體外，n.安裝隔磁片到輸出離合片，o.安裝輸入離合片到隔磁片，p.將一套蓋板元件套入輸入離合片軸，固定安裝在裝置殼體端面，q.將一套蓋板元件套入輸出軸，固定安裝在裝置殼體端面，r.在裝置殼體安裝離合片的腔體內注滿磁流變液，s.將聯軸器套入輸入離合片軸內，完成裝配整件磁流變傳動裝置。
15. 一種如請求項1所述的磁流變動力傳動裝置的控制方法，其特徵在於所述的控制方法如下：斷路器合閘，接通動力電源，電動機和控制器處於待機狀態；直流電源供電，程式驅動控制器的觸點開關閉合，動力回路接觸器帶電工作，電動機運轉，控制器的離合及制動器線圈任處於失電狀態， 輸出軸不轉；啟動控制系統到工作狀態，驅動電路產生輸出電流，離合線圈帶電產生磁場，離合片嚙合，輸出軸運轉並輸出動力；輸出軸運轉使感測器產生回饋脈衝信號，系統程式從0位元開始脈衝計數；當比較電路得到位置脈衝數與感測器回饋脈衝數相等數值，系統程式控制離合線圈失電，制動線圈帶電，此時離合器停止工作，制動器啟動刹車，同時驅動控制器電路的開關觸點復原，電動機失電並停止運轉；控制程式根據設定的時間，命令動力控制器及電機恢復到初始待機狀態；輸出軸迴圈運行結束，斷路器開閘，切斷動力控制電源。
16. 如請求項15所述的磁流變動力傳動裝置的控制方法，其特徵在於所述的具體控制方法如下：a.時間控制模式：電氣主回路合閘，直流電源供電，系統啟動，繼電器常開觸點閉合，啟動動力電源，電動機運轉；控制系統根據單晶片計算機設定的運行時間值、輸出軸速度電流值，驅動離合器線圈電流，離合器閉合，輸出軸動力輸出；當運行到達設定的時間值時，離合器線圈失電，離合器執行分離，此時繼電器常開觸點復位，切斷電機驅動電源；此時控制系統驅動制動器線圈電流，制動器合閘，制動輸出軸，結束動力輸出；b.位置控制模式：電氣主回路合閘，直流電源供電，系統啟動，繼電器常開觸點閉合，啟動動力電源，電動機運轉；控制系統根據單晶片計算機設定的脈衝數值、輸出軸速度電流值，驅動離合器線圈電流，離合器閉合，輸出軸動力輸出；控制系統比較設定和回饋的脈衝數，當回饋的脈衝計數等於設定的脈衝數值時，離合器線圈失電，離合器執行分離，此時繼電器常開觸點復位，切斷電機驅動電源；此時控制系統驅動制動器線圈電 流，制動器合閘，制動輸出軸，結束動力輸出；c.迴圈控制模式：在設定間隔時間和週期次數的前提下，控制器連續重複迴圈一個動力輸出工作週期的過程。
17. 一種如請求項2所述的磁流變動力傳動裝置的傳動方法，其特徵在於：a.需動力輸出時，向離合線圈輸入電流，磁流變液發生相變，動力由輸入齒輪軸傳遞到換向變速齒輪、換向主軸、左右離合片軸、輸出軸，使輸出軸處於旋轉狀態；b.需動力制動時，切斷離合線圈電流，離合片軸空轉，輸出軸失去動力；同時向制動線圈輸入電流，傳動裝置制動器內磁流變液發生相變，制動片和輸出軸處於鎖定狀態；c.需動力轉向時，向一端離合線圈輸入電流，使一端輸出軸處於旋轉狀態；同時切斷另一端離合線圈電流，向制動線圈輸入電流，使另一端輸出軸處於制動狀態；d.需變速時，調整離合線圈電流輸入強度，使磁流變液的阻尼強度變化，改變輸出軸的扭矩和轉速；e.需距離保護時，瞬間改變或切斷離合線圈電流，向制動線圈輸入脈衝或延時電流，根據預設防撞保護距離，即時調整電流強度，改變輸出軸的制動扭矩，使車輛減速或停止。