一種間隙微調式磁流變離合器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種間隙微調式磁流變離合器，包括輸入軸、輸出軸、內盤片、左外盤片、右外盤片、左殼體、右殼體及電磁線圈，其中，右殼體、左外盤片、內盤片、右外盤片圍繞組成主磁路，左殼體采用不導磁材料，使其置于主磁路之外；利用離合器工作時電磁線圈中施加電流所產生的磁場，使得內外盤片相互吸引，從而實現(xiàn)自動調節(jié)盤片間隙。左外盤片呈盲孔結構，其通過圓周上的凸齒與隔磁環(huán)的凹槽配合實現(xiàn)軸向向右的移動，左外盤片和隔磁環(huán)之間采用磁流變密封裝置實現(xiàn)安全密封。該離合器密封安全、結構緊湊、無電刷，能夠通過主動控制方式獲得任意輸出轉速，實現(xiàn)高滑差下從零起始的無級調速。
【專利說明】—種間隙微調式磁流變離合器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種磁流變離合器，尤其是工作在大滑差轉速下，能實現(xiàn)無極調速的一種間隙微調式磁流變離合器。
【背景技術】
[0002]近年來國內諸多學者對磁流變離合器傳動裝置給予了極大的關注，開展了許多研究。華中科技大學研發(fā)的徑向自加壓和離心式磁流變離合器，分別以固定曲線形式及改變間隙值來調節(jié)磁流變離合器輸出扭矩，但只能被動調節(jié)，無法實現(xiàn)任意的主動控制，應用中具有局限性。中國礦業(yè)大學針對小負載扭矩調速應用設計了雙盤式離合器，其致命問題是密封位于大圓周上，高滑差轉速下極易出現(xiàn)磁流變液泄露。他們還設計了大輸出扭矩的多片式結構，并采用循環(huán)水冷卻解決溫升問題。石家莊鐵道學院楊韶普，申玉良等人實驗研制了盤式汽車冷卻風扇用磁流變無級調速離合器，通過試驗測試其調速特性發(fā)現(xiàn)，由于盤片間隙無法調節(jié)，離合器在零磁場、高滑差轉速下，液體自身的粘性力使得主動盤與從動盤無法完全脫離，該問題對于以上研發(fā)的離合器普遍存在，其結構有待進一步改進。浙江師范大學王鴻云等人實用新型的擠壓式磁流變離合器，其設計的調節(jié)間隙結構使相對做旋轉運動的主從動件的動密封連接處產生軸向位移，且密封位于大圓周上，現(xiàn)實中無法實現(xiàn)安全密封，其設計存在問題。
[0003]國外許多學者對磁流變離合器傳遞扭矩及調速特性進行了深入研究。Gary Lee等人實用新型并研制了用于汽車冷卻風扇用無級調速磁流變離合器，其采用熱敏材料，根據(jù)溫度自動調節(jié)錐形截面，通過減小盤片間隙來增大輸出扭矩從而實現(xiàn)調速。采用永磁鐵，無需電流控制裝置。由于裝置采用永磁鐵，其輸出扭矩只能根據(jù)溫度大小通過盤片間隙來被動調節(jié)，使用范圍有限，且其錐形截面占用空間較大且耗費磁流變液。
[0004]以上關于磁流變離合器設計中存在的普遍問題是，由于主從動盤片間隙值作為固定結構參數(shù)值不可調節(jié)，導致輸出扭矩范圍不夠寬。若間隙值小，則在大滑差轉速下(高剪切速率)，由于液體粘性力的存在，無法實現(xiàn)零扭矩輸出的完全脫離；若間隙值取大，則工作間隙內磁場強度將減小，從而得不到較大的輸出扭矩。零磁場輸出的最小扭矩與加電流后輸出扭矩的最大值成為矛盾雙方，采用固定盤片間隙值無法使二者相互協(xié)調，滿足較寬的扭矩輸出和調速范圍。盤片間隙值作為結構參數(shù)，成為限制扭矩范圍和調速范圍的關鍵因素，要解決最小扭矩和最大扭矩對間隙值設定的矛盾，必須使盤片間隙值可調。
實用新型內容
[0005]本實用新型要解決的技術問題是:提供一種間隙微調式磁流變離合器，能夠在工作中自動調節(jié)內外盤片間隙，使其在大滑差轉速下能保證輸入軸與輸出軸完全脫離，可根據(jù)工作要求采用主動控制方式獲得任意輸出轉速，實現(xiàn)從零起始的無級調速。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案是:一種間隙微調式磁流變離合器，包括輸入軸、輸出軸、內盤片、左外盤片、右外盤片、左殼體、右殼體及固定于右殼體上的電磁線圈，所述左外盤片、內盤片、右外盤片和右殼體圍繞組成主磁路，且右外盤片相對于右殼體軸向固定不動，所述左殼體為不導磁材料；所述內盤片、右外盤片分別采用滑鍵與輸入軸連接，與內盤片連接的滑鍵右端安裝有彈簧I，彈簧I右側設置有用于限定內盤片移動右極限位置的定位環(huán)；所述左外盤片通過滑鍵與輸出軸連接，輸入軸左端設置有頂針銷和彈簧II，頂針銷通過彈簧II彈力壓緊在左外盤片右端面上，以實現(xiàn)左外盤片的初始定位及軸向移動時的定位和回復。
[0007]所述左外盤片和右外盤片間連接有隔磁環(huán)，左外盤片和隔磁環(huán)之間可軸向移動，其圓周方向為靜連接，右外盤片與隔磁環(huán)固定連接。
[0008]左外盤片呈盲孔結構，避免了使用靜密封結構而導致磁流變液泄漏。其靠近邊緣的凹槽內嵌有永久磁環(huán)和導磁體，構成局部密封磁路。導磁體下方制出槽環(huán)結構，左外盤片和隔磁環(huán)間的空隙內填有密封橡膠和磁流變液體，構成磁流變密封裝置。
[0009]左外盤片圓周上設置有凸齒，隔磁環(huán)圓周上設有與凸齒相匹配的凹槽，左外盤片和隔磁環(huán)通過凸齒和凹槽實現(xiàn)圓周方向的連接。
[0010]右外盤片和輸入軸間采用旋轉泛塞封進行密封。
[0011]與內盤片連接的滑鍵左端設有用于限制內盤片移動左極限位置的螺釘。
[0012]輸入軸與右殼體之間安裝有軸承I，輸入軸與右外盤片之間安裝有軸承II，輸出軸與左殼體之間安裝有軸承III，軸承1、軸承III和軸承II用于實現(xiàn)軸向定位。
[0013]本實用新型帶來的有益效果為:該磁流變離合器輸出轉矩、轉速范圍寬，密封安全、結構緊湊、無電刷；能夠在大滑差轉速下保證輸入軸與輸出軸完全脫離，通過調節(jié)電流大小可控制其內外盤片間隙值，并改變磁流變液本身的屈服強度，從而獲得所期望的輸出扭矩，通過主動控制即可方便實現(xiàn)從零到任意轉速的調節(jié)，實現(xiàn)了調速范圍較寬的無極調速。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本磁流變離合器的結構示意圖；
[0015]圖2為左外盤片的主視圖；
[0016]圖3為圖2的A-A剖視圖；
[0017]圖4為隔磁環(huán)的主視圖；
[0018]圖5為圖4的A-A剖視圖；
[0019]圖6為磁流變離合器主磁路的結構示意圖；
[0020]圖7為磁流變離合器密封磁路的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖及具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。
[0022]如圖1所示，一種間隙微調式磁流變離合器，該離合器包括固定機架、輸入軸1、內盤片6、輸出軸17、左外盤片15、右外盤片7和隔磁環(huán)9。
[0023]固定機架包括左殼體11、右殼體7和固定在右殼體7上的電磁線圈10，離合器工作時電磁線圈10固定不動。其中，左殼體11采用不導磁材料，不構成主磁路；右殼體7采用導磁性良好的鋼材，右殼體7作為主磁路的組成部分。[0024]輸入軸I和內盤片6構成一個構件。輸入軸I與右殼體3之間通過軸承I 2支撐，并通過軸承蓋23、彈簧擋圈和擋肩進行軸向定位。輸入軸I與內盤片6通過滑鍵連接，使內盤片6可相對于輸入軸I軸向滑動,滑鍵右端安裝有彈簧I 5,內盤片6向右移動時彈簧I 5將壓縮，依靠彈簧I 5的回復力可使內盤片6回復原位。軸肩上套有定位環(huán)4，彈簧I 5右側頂住定位環(huán)4，可限定內盤片6移動的右極限位置?；I上有定位螺釘，右邊螺釘嵌入滑鍵，左邊螺釘凸出，以限制內盤片6移動的左極限位置。
[0025]輸出軸17和外盤片夠成一個構件。外盤片由左外盤片15、右外盤片7和隔磁環(huán)9組成，隔磁環(huán)9采用不導磁材料。右外盤片7和隔磁環(huán)9通過緊固螺釘8連接在一起，左外盤片15的凸齒25 (如圖2)插入隔磁環(huán)9的凹槽26內實現(xiàn)圓周方向的連接，兩者可實現(xiàn)軸向移動。右外盤片7和隔磁環(huán)9與輸入軸I之間安裝有支撐軸承II 22，通過軸承II 22使其軸向相對右殼體3固定不動，實現(xiàn)軸向定位。左外盤片15做成盲孔結構，避免了使用靜密封結構導致磁流變液泄漏。左外盤片15采用懸臂結構通過滑鍵與輸出軸17連接，實現(xiàn)軸向移動。在輸入軸I左端面上有孔，其內安裝有頂針銷19和彈簧II 20，頂針銷19通過彈簧II 20彈力壓緊在左外盤片15右端面上，使左外盤片15壓緊在輸出軸17上，以實現(xiàn)盲孔結構的左外盤片15的初始軸向定位，及軸向移動時的定位和回復。
[0026]輸出軸17與左殼體11之間安裝有軸承III 16，并通過軸承III 16、軸承端蓋18及軸端擋圈實現(xiàn)軸向定位。軸承III 16和軸承II 22兩端定位的配置方式,使整個輸出構件實現(xiàn)良好的對稱支撐結構，并保證了整個輸出構件的軸向定位。當左外盤片15向右軸向移動時，彈簧II 20將繼續(xù)被壓縮，其回復力可使左外盤片15回復原位。
[0027]左外盤片15和隔磁環(huán)9之間可軸向移動，其圓周方向為靜連接，應保證良好的密封性。本實用新型采用磁流變液密封裝置，如圖6。永久磁環(huán)12和導磁體13內嵌在左外盤片15的凹槽內并緊緊吸附其上。由左外盤片15局部和導磁體13分別構成磁極和磁軛，構成局部密封磁路28 ;導磁體13下方制出槽環(huán)結構，提高密封效果。由左外盤片15和隔磁環(huán)9圍繞構成的空隙內填入密封橡膠14和較為粘稠的磁流變液體24。依靠密封橡膠和磁場下的磁流變液的固體塑性雙重密封使左外盤片15相對隔磁環(huán)9移動時密封更為可靠。右外盤片7和輸入軸I間采用旋轉泛塞封21進行可靠密封。
[0028]由于隔磁環(huán)9為不導磁材料，因此離合器整個主磁路27通過隔磁環(huán)9下方的內盤片6，如圖6，主磁路27由左外盤片15、內盤片6、右外盤片7、右殼體3構成。主磁路27與起密封作用的密封磁路28不相干涉。主磁路與密封磁路分別如圖6和圖7所示。
[0029]當輸入軸I高轉速轉動時，不給電磁線圈10施加電流，此時輸入盤片與輸出盤片處于初始位置，兩者之間具有較大的間隙值，使得高滑差轉速下的粘性力較小，從而實現(xiàn)輸入軸I與輸出軸17能夠完全脫離，實現(xiàn)零扭矩輸出。
[0030]當施加電流后，電磁線圈10產生磁場，內、外盤片在磁場作用下相互吸引，右外盤片7相對于殼體固定不動，內盤片6沿輸入軸I上的滑鍵向右移動，壓緊彈簧I 5。同時，左殼體11不構成主磁路，其對左外盤片15沒有吸引作用，因此左外盤片15將受到內盤片6向右的吸引力，沿輸出軸17的滑鍵向右移動，其上凸齒25沿隔磁環(huán)9的凹槽26軸向移動，左外盤片15右端面繼續(xù)壓緊頂針銷19及彈簧1120，軸向移動直至隔磁環(huán)9凹槽26的最右端。此時實現(xiàn)了內外盤片間隙值的減小，從而可獲得較大的傳遞力矩。通過電流大小可調節(jié)其盤片間隙值，并改變磁流變液本身的屈服強度，從而獲得所期望的輸出扭矩，通過主動控制即可方便實現(xiàn)從零到任意轉速的調節(jié)，該磁流變離合裝置實現(xiàn)了調速范圍較寬的無極調速。
[0031]若要使內外盤片分離，則可切斷電流，此時磁場消除，內盤片6通過彈簧I 5的回復力向左恢復原位；左外盤片15依靠彈簧II 20的回復力恢復原位；盤片間隙增大，即可使內外盤片的完全脫離，實現(xiàn)零轉速。左外盤片15軸向位移過程中磁流變液密封裝置可實現(xiàn)可靠的密封。
【權利要求】
1.一種間隙微調式磁流變離合器，包括輸入軸(I)、輸出軸(17)、內盤片(6)、左外盤片(15)、右外盤片(7)、左殼體(11)、右殼體(3)及固定于右殼體(3)上的電磁線圈(10)，其特征在于:所述左外盤片(15)、內盤片(6)、右外盤片(7)和右殼體(3)圍繞組成主磁路(27)，且右外盤片(7)相對于右殼體(3)軸向固定不動，所述左殼體(11)為不導磁材料；所述內盤片(6)、右外盤片(7)分別采用滑鍵與輸入軸(I)連接，與內盤片(6)連接的滑鍵右端安裝有彈簧I (5)，彈簧I (5)右側設置有用于限定內盤片(6)移動右極限位置的定位環(huán)(4);所述左外盤片(15)通過滑鍵與輸出軸(17)連接，輸入軸(I)左端設置有頂針銷(19)和彈簧II (20)，頂針銷(19)通過彈簧II (20)彈力壓緊在左外盤片(15)右端面上以實現(xiàn)左外盤片(15 )的初始定位及軸向移動時的定位和回復。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種間隙微調式磁流變離合器，其特征在于:所述左外盤片(15)和右外盤片(7)間連接有隔磁環(huán)(9);左外盤片(15)和隔磁環(huán)(9)之間可軸向移動，其圓周方向為靜連接；右外盤片(7)與隔磁環(huán)(9)固定連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種間隙微調式磁流變離合器，其特征在于:左外盤片(15)呈盲孔結構，其靠近邊緣的凹槽內嵌有永久磁環(huán)(12)和導磁體(13)，左外盤片(15)和隔磁環(huán)(9)間的空隙內填有密封橡膠(14)和磁流變液體(24)。
4.根據(jù)權利要求2所述的一種間隙微調式磁流變離合器，其特征在于:左外盤片(15)圓周上設置有凸齒(25)，隔磁環(huán)(9)圓周上設有與凸齒(25)相匹配的凹槽(26)，左外盤片(15)和隔磁環(huán)(9)通過凸齒(25)和凹槽(26)實現(xiàn)圓周方向的連接。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種間隙微調式磁流變離合器，其特征在于:右外盤片(7)和輸入軸(I)間采用旋轉泛塞封(21)進行密封。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種間隙微調式磁流變離合器，其特征在于:與內盤片(6)連接的滑鍵左端設有用于限制內盤片(6)移動左極限位置的螺釘。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種間隙微調式磁流變離合器，其特征在于:輸入軸(I)與右殼體(3)之間安裝有軸承I (2)，輸入軸(I)與右外盤片(7)之間安裝有軸承II (22)，輸出軸(17)與左殼體(11)之間安裝有軸承III (16)，軸承I (2)、軸承III (16)和軸承II(22)用于實現(xiàn)軸向定位。
【文檔編號】F16D37/00GK203730607SQ201420016674
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年1月13日 優(yōu)先權日:2014年1月13日
【發(fā)明者】張莉潔, 常云朋, 馬福貴, 楊海軍, 盧文濤 申請人:洛陽理工學院