一種可進(jìn)行制動(dòng)能量回收的自增力式磁流變液制動(dòng)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種可進(jìn)行制動(dòng)能量回收的自增力式磁流變液制動(dòng)裝置，其特征在于：它包括一緊固連接在車輪軸上的主動(dòng)齒輪，一緊固連接在所述車輪軸上的制動(dòng)盤，一緊固連接在從動(dòng)軸上并與所述主動(dòng)齒輪嚙合的從動(dòng)齒輪，一通過聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動(dòng)連接所述從動(dòng)軸一端的電機(jī)，一轉(zhuǎn)動(dòng)連接在所述從動(dòng)軸另一端的磁流變裝置，一連接在車體上的彈簧底座和所述磁流變裝置的殼體之間的回位彈簧，一其中一端球鉸接在所述磁流變裝置的殼體上的連桿，以及一球鉸接在所述連桿另一端的楔形自增力裝置。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制動(dòng)力矩大，同時(shí)能進(jìn)行制動(dòng)能量回收，降低能耗。本發(fā)明可以廣泛用于汽車制動(dòng)領(lǐng)域。
【專利說明】一種可進(jìn)行制動(dòng)能量回收的自增力式磁流變液制動(dòng)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種車用制動(dòng)裝置，特別是關(guān)于一種可進(jìn)行制動(dòng)能量回收的自增力式磁流變液制動(dòng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]磁流變液是一種新型的智能材料，它是由高磁導(dǎo)率、低磁滯性的超微金屬軟磁顆粒通過表面活性劑均勻分散于非導(dǎo)磁性基液中而構(gòu)成的穩(wěn)定懸浮液體系。零磁場(chǎng)情況下粘度很低，表現(xiàn)為可自由流動(dòng)的牛頓流體；在外加磁場(chǎng)作用下，可在毫秒量級(jí)時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)楦哒扯取㈦y流動(dòng)的賓漢流體，并且這種變化是連續(xù)的、瞬時(shí)的、可逆的。同時(shí)，磁流變液的剪切應(yīng)力與外加磁場(chǎng)強(qiáng)度(或電流)的大小有穩(wěn)定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，易于控制。基于磁流變液這些優(yōu)良特性，它已被廣泛應(yīng)用于軍事、汽車、建筑、生物器械等領(lǐng)域。磁流變液制動(dòng)器是磁流變液應(yīng)用的一個(gè)重要分支。其中，制動(dòng)力矩的大小是衡量磁流變液制動(dòng)器制動(dòng)性能及適用范圍的一個(gè)重要指標(biāo)。因此，如何提高磁流變液制動(dòng)器的制動(dòng)力矩也是目前該領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向。
[0003]目前，提高制動(dòng)力矩的措施主要可以分為兩類:1)通過采用多盤結(jié)構(gòu)或改變制動(dòng)盤形狀來提高制動(dòng)力矩。目前很多相關(guān)研究增加了制動(dòng)盤的數(shù)量，即雙盤或多盤式磁流變液制動(dòng)器，雙盤或多盤結(jié)構(gòu)可以有效增加磁流變液工作面積，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)力矩的增大。另外，采用轉(zhuǎn)子為葉輪結(jié)構(gòu)的磁流變液制動(dòng)器也能提高制動(dòng)力矩，此時(shí)可通過與離合器的配合控制轉(zhuǎn)子是否與車輪軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，避免零磁場(chǎng)時(shí)葉輪與磁流變液相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的阻力。還有采用電磁離合機(jī)構(gòu)和行星增速器結(jié)構(gòu)將制動(dòng)力矩放大的方法，通過改變行星增速機(jī)構(gòu)的增速比來改變制動(dòng)力矩大小。2)制動(dòng)時(shí)通過擠壓固化的磁流變液來增大制動(dòng)力矩。根據(jù)磁流變液在受壓時(shí)其剪切屈服應(yīng)力可有效增大的特性，一些研究通過在磁流變液制動(dòng)器上增加徑向或軸向加壓裝置，在制動(dòng)時(shí)對(duì)磁流變液進(jìn)行徑向或軸向加壓，提高磁流變液剪切屈服應(yīng)力，進(jìn)而提高制動(dòng)力矩。但上述兩類增大磁流變液制動(dòng)器制動(dòng)力矩的方法都存在一定的不足。前者通過增加制動(dòng)盤數(shù)量或改變制動(dòng)盤結(jié)構(gòu)雖能有效增加制動(dòng)力矩，但同時(shí)也極大地增加了制動(dòng)器結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，加工及裝配難度大，而且對(duì)冷卻系統(tǒng)要求較高，散熱性能不佳將對(duì)磁流變液的工作性能有較大影響；后者通過擠壓磁流變液可一定程度上提高制動(dòng)力矩，但擠壓力的大小與制動(dòng)力矩大小之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系復(fù)雜，增加了制動(dòng)器的控制難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)及裝配簡(jiǎn)單，且在有效提高制動(dòng)力矩的同時(shí)，能對(duì)制動(dòng)能量進(jìn)行回收，降低能耗的可進(jìn)行制動(dòng)能量回收的自增力式磁流變液制動(dòng)裝直。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種可進(jìn)行制動(dòng)能量回收的自增力式磁流變液制動(dòng)裝置，其特征在于:它包括一緊固連接在車輪軸上的主動(dòng)齒輪，一緊固連接在所述車輪軸上的制動(dòng)盤，一緊固連接在從動(dòng)軸上并與所述主動(dòng)齒輪嚙合的從動(dòng)齒輪，一通過聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動(dòng)連接所述從動(dòng)軸一端的電機(jī)，一轉(zhuǎn)動(dòng)連接在所述從動(dòng)軸另一端的磁流變裝置，一連接在車體上的彈簧底座和所述磁流變裝置的殼體之間的回位彈簧，一其中一端球鉸接在所述磁流變裝置的殼體上的連桿，以及一球鉸接在所述連桿另一端的楔形自增力裝置；其中，所述磁流變裝置包括一密閉殼體，所述密閉殼體內(nèi)具有一圓形槽，所述圓形槽內(nèi)設(shè)置有一剪切盤，所述從動(dòng)軸貫穿所述密閉殼體后與所述剪切盤緊固連接；所述圓形槽內(nèi)還注有磁流變液；所述圓形槽的外圍設(shè)置有一環(huán)形線圈；所述楔形自增力裝置包括一與所述連桿相連的移動(dòng)楔塊，所述移動(dòng)楔塊與所述制動(dòng)盤相鄰的一側(cè)連接有一制動(dòng)襯片；所述移動(dòng)楔塊的另一側(cè)為與其楔面相配合且固定在車體上的固定楔塊，所述固定楔塊的楔面上轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置若干滾柱，所述滾柱與所述移動(dòng)楔塊的楔面相接觸。
[0006]所述磁流變裝置的密閉殼體包括第一磁流變殼體、第二磁流變殼體和端蓋，所述第一磁流變殼體為圓槽形結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部具有一體設(shè)置的環(huán)形凸臺(tái)，所述環(huán)形凸臺(tái)將所述第一磁流變殼體內(nèi)部空間分隔為一圓形槽和一環(huán)形槽，所述線圈設(shè)置在所述第一磁流變殼體的環(huán)形槽內(nèi)，所述剪切盤設(shè)置在所述第一磁流變殼體的圓形槽內(nèi)并鍵連接在所述從動(dòng)軸上，且所述剪切盤通過所述從動(dòng)軸的定位凸臺(tái)和擋圈進(jìn)行軸向定位；所述第二磁流變殼體通過一深溝球軸承連接在所述第一磁流變殼體敞口端一側(cè)的所述從動(dòng)軸上，且所述第二磁流變殼體的形狀與所述第一磁流變殼體的形狀相配合，所述第二磁流變殼體和所述第一磁流變殼體通過若干周向設(shè)置的螺釘緊固連接成一體；所述端蓋套設(shè)在靠近所述第二磁流變殼體的所述從動(dòng)軸上，所述端蓋和第二磁流變殼體通過若干周向設(shè)置的螺釘緊固連接成一體。
[0007]所述環(huán)形凸臺(tái)上和所述端蓋內(nèi)壁均開設(shè)有一環(huán)形凹槽，兩所述環(huán)形凹槽內(nèi)均設(shè)置有O型密封圈。
[0008]所述電機(jī)為扁平電機(jī)。
[0009]所述第一磁流變殼體和第二磁流變殼體之一上開設(shè)有連通其內(nèi)部密封腔室的進(jìn)油孔和出油孔。
[0010]本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn):1、本發(fā)明采用單盤式磁流變裝置與楔形自增力裝置相結(jié)合，且磁流變裝置與楔形自增力裝置之間通過連桿進(jìn)行機(jī)械連接，傳動(dòng)效率高并且容易實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確控制。楔形自增力裝置采用楔形結(jié)構(gòu)的移動(dòng)楔塊一側(cè)連接制動(dòng)襯片，另一側(cè)為與其楔面相配合的固定在車體上的固定楔塊，兩者之間通過滾柱滾動(dòng)連接。當(dāng)制動(dòng)過程中，磁流變裝置推動(dòng)連桿促使楔形自增力裝置中移動(dòng)楔塊運(yùn)動(dòng)時(shí)，固定楔塊通過滾柱傳遞反作用力給移動(dòng)楔塊，使得與移動(dòng)楔塊相連的制動(dòng)襯片對(duì)制動(dòng)盤的壓緊力相比移動(dòng)楔塊受到連桿處的輸入力增大，制動(dòng)力矩得到有效提高，且本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝、拆卸方便，且單盤式結(jié)構(gòu)散熱性能較好。2、本發(fā)明在磁流變裝置所在的從動(dòng)軸上連接有電機(jī)，可以在制動(dòng)時(shí)回收制動(dòng)能量，回收的電能可用于車用耗電設(shè)備(比如車燈、音樂播放等等)所需電能。電機(jī)無需與車輪軸同軸布置，只要在車輪軸與從動(dòng)軸之間增加主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪便可以實(shí)現(xiàn)，采用此種布置方式簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，有效節(jié)約能耗。另外，通過調(diào)節(jié)電機(jī)的負(fù)載及線圈通電電流的大小，還可以實(shí)現(xiàn)回饋制動(dòng)和機(jī)械制動(dòng)的耦合控制。本發(fā)明可以廣泛用于汽車制動(dòng)領(lǐng)域。
【專利附圖】

【附圖說明】[0011]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖
[0012]圖2是本發(fā)明的磁流變裝置結(jié)構(gòu)示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0014]如圖1所示，本發(fā)明包括主動(dòng)齒輪1、制動(dòng)盤2、從動(dòng)齒輪3、從動(dòng)軸4、電機(jī)5、磁流變裝置6、回位彈簧7、連桿8和楔形自增力裝置9。
[0015]主動(dòng)齒輪I和制動(dòng)盤2依次鍵連接在車輪軸10上，主動(dòng)齒輪I嚙合鍵連接在從動(dòng)軸4上的從動(dòng)齒輪3。從動(dòng)軸4的一端通過聯(lián)軸器11轉(zhuǎn)動(dòng)連接電機(jī)5，另一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接磁流變裝置6?；匚粡椈?的一端連接在磁流變裝置6的殼體上，另一端連接固定在車體上的彈簧底座12。連桿8的一端亦球鉸接在磁流變裝置6的殼體上，另一端球鉸接楔形自增力裝置9。楔形自增力裝置9包括一與連桿8相連的移動(dòng)楔塊91，移動(dòng)楔塊91與制動(dòng)盤2相鄰的一側(cè)連接有一制動(dòng)襯片92。移動(dòng)楔塊91的另一側(cè)為與其楔面相配合且固定在車體上的固定楔塊93，固定楔塊93的楔面具有一凹槽，凹槽內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置若干滾柱94，滾柱94與移動(dòng)楔塊91的楔面相接觸。
[0016]上述實(shí)施例中，電機(jī)5為扁平電機(jī)。
[0017]如圖2所示，磁流變裝置6包括第一磁流變殼體61、線圈62、剪切盤63、深溝球軸承64、第二磁流變殼體65、端蓋66和磁流變液67。
[0018]第一磁流變殼體61為圓槽形結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部具有一體設(shè)置的環(huán)形凸臺(tái)，該環(huán)形凸臺(tái)將第一磁流變殼體61內(nèi)部空間分隔為一圓形槽和一環(huán)形槽，且環(huán)形凸臺(tái)上還開設(shè)有一環(huán)形凹槽，該環(huán)形凹槽內(nèi)嵌入一 O型密封圈13。線圈62設(shè)置在第一磁流變殼體61的環(huán)形槽內(nèi)，剪切盤63設(shè)置在第一磁流變殼體61的圓形槽內(nèi)并鍵連接在從動(dòng)軸4上，且剪切盤63兩側(cè)的從動(dòng)軸4分別設(shè)置有一定位凸臺(tái)和一擋圈14，以對(duì)剪切盤63進(jìn)行軸向定位。第二磁流變殼體65通過深溝球軸承64連接在環(huán)形凸臺(tái)另一側(cè)的從動(dòng)軸4上，且第二磁流變殼體65的形狀與第一磁流變殼體61的形狀相配合，第二磁流變殼體65和第一磁流變殼體61通過若干周向設(shè)置的螺釘緊固連接成一體。端蓋66套設(shè)在靠近第二磁流變殼體65的從動(dòng)軸4上，端蓋66和第二磁流變殼體65通過若干周向設(shè)置的螺釘緊固連接成一體。端蓋66內(nèi)壁具有一環(huán)形凹槽，環(huán)形凹槽內(nèi)嵌入一 O型密封圈15。磁流變液67設(shè)置在第一磁流變殼體61、第二磁流變殼體65及端蓋66形成的密封腔室內(nèi)。O型密封圈13和O型密封圈15均用于防止第一磁流變殼體61、第二磁流變殼體65及端蓋66形成的密閉空間內(nèi)的磁流變液67流出。
[0019]上述實(shí)施例中，第一磁流變殼體61或第二磁流變殼體65上開設(shè)有連通其內(nèi)部密封腔室的進(jìn)油孔和出油孔(圖中未示出)，磁流變液67可以從進(jìn)油孔或出油孔加入或流出密封腔室，磁流變液67加滿腔體后封住進(jìn)油孔。
[0020]下面以車輪軸10逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)為例來說明本發(fā)明的工作原理:
[0021]車輛在正常行駛時(shí)，線圈62不充電，因此磁流變液67表現(xiàn)出牛頓流體，楔形自增力裝置9中的制動(dòng)襯片92不接觸制動(dòng)盤2。車輪軸10轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)套設(shè)在其上的主動(dòng)齒輪I和制動(dòng)盤2逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)齒輪I轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)嚙合的從動(dòng)齒輪3轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)齒輪3帶動(dòng)聯(lián)軸器11、電機(jī)5和磁流變裝置6中的剪切盤63同步順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，磁流變液67對(duì)剪切盤63的阻力僅為液體黏性引起的很小的阻力，因此可以忽略對(duì)剪切盤63轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力影響。
[0022]車輛需要制動(dòng)時(shí)(駕駛員踩下踏板進(jìn)行制動(dòng))，根據(jù)所需制動(dòng)力矩大小控制通過線圈62的電流，線圈62產(chǎn)生磁場(chǎng)使磁流變液67瞬間轉(zhuǎn)變?yōu)轭惞腆w，帶動(dòng)磁流變裝置6與從動(dòng)軸4 一起順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，設(shè)置在磁流變裝置6外殼上的連桿8推動(dòng)移動(dòng)楔塊91順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，而移動(dòng)楔塊91為楔形結(jié)構(gòu)，因此當(dāng)收到由滾柱94傳遞來的來自固定楔塊93的反作用力時(shí)，制動(dòng)襯片92對(duì)制動(dòng)盤2的壓緊力相比移動(dòng)楔塊91受到連桿8處的輸入力增大，制動(dòng)力矩得到提高，帶動(dòng)與移動(dòng)楔塊91固連的制動(dòng)襯片92壓緊制動(dòng)盤2實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。其中，滾柱94可以有效減少制動(dòng)過程中固定楔塊93與移動(dòng)楔塊91之間的摩擦力。在制動(dòng)過程中，電機(jī)5對(duì)制動(dòng)能量回收，回收的電能可用于車用耗電設(shè)備所需電能。另外，通過調(diào)節(jié)線圈62上通電電流的大小，可以準(zhǔn)確控制磁流變液67將磁流變裝置6隨著從動(dòng)軸4轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，進(jìn)而控制通過連桿8連接磁流變裝置6的楔形自增力裝置9在制動(dòng)盤2上的制動(dòng)力大小。另外，通過調(diào)節(jié)電機(jī)5的負(fù)載及線圈62通電電流的大小，還可以實(shí)現(xiàn)回饋制動(dòng)和機(jī)械制動(dòng)的稱合控制。
[0023]當(dāng)車輛轉(zhuǎn)為正常行駛的過程中，線圈62斷電，磁流變液67瞬間轉(zhuǎn)變?yōu)榈驼扯?、高流?dòng)性的牛頓流體。磁流變裝置6在其殼體上設(shè)置的回位彈簧7的作用下向逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)連桿8拉動(dòng)移動(dòng)楔塊91逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。由于采用的回位彈簧7預(yù)緊力較小，因此在制動(dòng)過程中對(duì)制動(dòng)力矩大小的影響可以忽略不計(jì)。
[0024]上述各實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式和制作工藝等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。
【權(quán)利要求】
1.一種可進(jìn)行制動(dòng)能量回收的自增力式磁流變液制動(dòng)裝置，其特征在于:它包括一緊固連接在車輪軸上的主動(dòng)齒輪，一緊固連接在所述車輪軸上的制動(dòng)盤，一緊固連接在從動(dòng)軸上并與所述主動(dòng)齒輪嚙合的從動(dòng)齒輪，一通過聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動(dòng)連接所述從動(dòng)軸一端的電機(jī)，一轉(zhuǎn)動(dòng)連接在所述從動(dòng)軸另一端的磁流變裝置，一連接在車體上的彈簧底座和所述磁流變裝置的殼體之間的回位彈簧，一其中一端球鉸接在所述磁流變裝置的殼體上的連桿，以及一球鉸接在所述連桿另一端的楔形自增力裝置； 其中，所述磁流變裝置包括一密閉殼體，所述密閉殼體內(nèi)具有一圓形槽，所述圓形槽內(nèi)設(shè)置有一剪切盤，所述從動(dòng)軸貫穿所述密閉殼體后與所述剪切盤緊固連接；所述圓形槽內(nèi)還注有磁流變液；所述圓形槽的外圍設(shè)置有一環(huán)形線圈； 所述楔形自增力裝置包括一與所述連桿相連的移動(dòng)楔塊，所述移動(dòng)楔塊與所述制動(dòng)盤相鄰的一側(cè)連接有一制動(dòng)襯片；所述移動(dòng)楔塊的另一側(cè)為與其楔面相配合且固定在車體上的固定楔塊，所述固定楔塊的楔面上轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置若干滾柱，所述滾柱與所述移動(dòng)楔塊的楔面相接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的一種可進(jìn)行制動(dòng)能量回收的自增力式磁流變液制動(dòng)裝置，其特征在于:所述磁流變裝置的密閉殼體包括第一磁流變殼體、第二磁流變殼體和端蓋，所述第一磁流變殼體為圓槽形結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部具有一體設(shè)置的環(huán)形凸臺(tái)，所述環(huán)形凸臺(tái)將所述第一磁流變殼體內(nèi)部空間分隔為一圓形槽和一環(huán)形槽，所述線圈設(shè)置在所述第一磁流變殼體的環(huán)形槽內(nèi)，所述剪切盤設(shè)置在所述第一磁流變殼體的圓形槽內(nèi)并鍵連接在所述從動(dòng)軸上，且所述剪切盤通過所述從動(dòng)軸的定位凸臺(tái)和擋圈進(jìn)行軸向定位；所述第二磁流變殼體通過一深溝球軸承連接在所述第一磁流變殼體敞口端一側(cè)的所述從動(dòng)軸上，且所述第二磁流變殼體的形狀與所述第一磁流變殼體的形狀相配合，所述第二磁流變殼體和所述第一磁流變殼體通過若干周向設(shè)置的螺釘緊固連接成一體；所述端蓋套設(shè)在靠近所述第二磁流變殼體的所述從動(dòng)軸上，所述端蓋和第二磁流變殼體通過若干周向設(shè)置的螺釘緊固連接成一體。
3.如權(quán)利要求2所述的一種可進(jìn)行制動(dòng)能量回收的自增力式磁流變液制動(dòng)裝置，其特征在于:所述環(huán)形凸臺(tái)上和所述端蓋內(nèi)壁均開設(shè)有一環(huán)形凹槽，兩所述環(huán)形凹槽內(nèi)均設(shè)置有O型密封圈。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的一種可進(jìn)行制動(dòng)能量回收的自增力式磁流變液制動(dòng)裝置，其特征在于:所述電機(jī)為扁平電機(jī)。
5.如權(quán)利要求2或3所述的一種可進(jìn)行制動(dòng)能量回收的自增力式磁流變液制動(dòng)裝置，其特征在于:所述第一磁流變殼體和第二磁流變殼體之一上開設(shè)有連通其內(nèi)部密封腔室的進(jìn)油孔和出油孔。
【文檔編號(hào)】F16D65/14GK103697089SQ201310740859
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】于良耀, 劉旭輝, 馬良旭, 王治中, 宋健 申請(qǐng)人:清華大學(xué)