阅读说明：本技术 一种温控圆变楔形磁流变液离合器 ([db:专利名称-en]) 是由 黄金 熊洋 于 2019-12-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种温控圆变楔形磁流变液离合器,包括主动轴、离合器壳体、从动轴、励磁线圈以及磁流变液；在离合器壳体的外侧设有线圈槽,所述励磁线圈安装于该线圈槽内,在传动段的外侧绕其一周设置有数块隔离挡板,在各隔离挡板的外侧设有一第一复位弹簧,所述磁流变液填充于隔离挡板与外壳内壁之间的间隙内；在各隔离挡板内侧分别设有一离心板,在各隔离挡板上还设有一滤孔,在滤孔内安装有过滤膜,在主动轴上还套设有两电刷滑环,所述励磁线圈的一端经形状记忆合金温控开关后与其中一电刷滑环相连,另一端直接与另一电刷滑环相连。本发明能够传递的转矩最大值更大,传递效率更高,能耗更低,并保证传动过程的稳定性。([db:摘要-en])

一种温控圆变楔形磁流变液离合器

技术领域

本发明涉及离合器技术领域，尤其涉及一种温控圆变楔形磁流变液离合器。

背景技术

磁流变液是一种形态和性能受外加磁场约束和控制的固液二相功能材料；是一种磁智能材料，其主要由磁性颗粒和基液构成，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，磁流变液的粘度会在极短时间内发生几个数量级的变化，表现出类似于固体的力学性质；整个变化过程迅速，连续可控可逆。

基于磁流变液的磁流变效应，使其在离合器中得到广泛应用，如CN104019153A公开的“连通磁流变离合器”，当磁流变液受线圈磁场作用变为固态后，通过活塞与输入轴上凸条的作用使整个壳体和输出轴转动，可以根据负载的情况设定多个U形槽来提高输出的扭矩。如专利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；如CN207470642U公开的一种叶片楔挤压磁流变离合器，能够有效提高磁流变离合器传递的最大转矩，并保证离合器传递转矩的稳定性。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，通过楔形挤压和形状记忆合金协同传递转矩，使软启动装置的传递性能更加可靠。

但是，磁流变液所产生的剪切屈服应力有限，使得传递的最大转矩也受磁流变液的影响较大，尤其是在高温环境下，磁流变液的性能会随温度的升高逐渐弱化，已无法满足转矩的传递需求；因此如何采取措施增大磁流变液的剪切屈服应力，增大其应用的场合，已成为本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于解决现有传动装置传递的转矩最大值较小，传递效率低，能耗高，不能根据实时温度进行自动调节，并且稳定性差的问题，提供一种温控圆变楔形磁流变液离合器，能够传递的转矩最大值更大，传递效率更高，并且能够根据实时温度自动调节传递的转矩，使能耗更低，并保证传动过程的稳定性。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的：一种温控圆变楔形磁流变液离合器，包括主动轴、离合器壳体、从动轴、励磁线圈以及磁流变液；所述离合器壳体包括依次相连的离合器左端盖、外壳以及离合器右端盖，所述主动轴与离合器左端盖固定连接，从动轴的左端穿过离合器右端盖后伸入离合器壳体内，并通过轴承与离合器左端盖和离合器右端盖相连，且从动轴位于离合器壳体内的部分扩大形成传动段；在离合器壳体的外侧中部，开设有绕其一周的线圈槽，所述励磁线圈安装于该线圈槽内，在线圈槽的外侧设有一密封套，该密封套套设在离合器壳体上，并与离合器壳体固定连接，且将励磁线圈封闭在线圈槽内；其特征在于：

在传动段的外侧绕其一周设置有数块隔离挡板，所述隔离挡板的两侧延伸至对应与离合器左端盖和离合器右端盖贴合；各隔离挡板相对应的一端与传动端固定连接形成固定端，另一端形成自由端，其中，隔离挡板自由端延伸自相邻的隔离挡板的固定端上方；在各隔离挡板的外侧，靠近自由端的位置分别设有一第一复位弹簧，在外壳的内壁，对应各第一复位弹簧分别设有第一弹簧槽，所述第一复位弹簧的两端分别与第一弹簧槽的槽底和隔离挡板固定连接，在第一复位弹簧的作用下，相邻隔离挡板的自由端与固定端紧贴在一起；所述磁流变液填充于隔离挡板与外壳内壁之间的间隙内；

在各隔离挡板内侧分别设有一离心板，所述离心板靠近隔离挡板的自由端，其长度方向与传动段的轴向一致，宽度方向与传动段的径向一致，且离心板的两端延伸至对应与离合器左端盖和离合器右端盖贴合；在传动段上，对应各离心板开设有容置槽，所述离心板位于该容置槽内，在容置槽的槽底中部，还设有第二弹簧槽，在该第二弹簧槽内设置有第二复位弹簧，所述第二复位弹簧的两端分别与离心板和容置槽的槽底固定连接，在第一复位弹簧的作用下，离心板处于收缩状态，且其外侧凸出于传动段并与隔离挡板紧贴在一起；在各隔离挡板上还设有一滤孔，所述滤孔位于隔离挡板的固定端与离心板之间，在滤孔内安装有过滤膜，通过所述过滤膜能够将磁流变液的基础液与磁性粒子分离；

在主动轴上还套设有两电刷滑环，所述励磁线圈的一端经形状记忆合金温控开关后与其中一电刷滑环相连，另一端直接与另一电刷滑环相连。

进一步地，在离心板的外侧与隔离挡板的内侧之间还设有密封条，所述密封条与离心板固定连接。

进一步地，在容置槽的槽底还设有两导向槽，且两导向槽分布于第二弹簧槽的两侧；在离心板的内侧，对应两导向槽分别设有一导向杆，所述导向杆的一端与离心板固定连接，另一端伸入导向槽内，并与导向槽的槽壁间隙配合。

进一步地，在外壳上还设有一注液孔，在注液孔内配合安装有一注液螺塞。

进一步地，所述外壳和隔离挡板采用软磁材料，左端盖和右端盖采用非导磁材料。

进一步地，在从动轴上还套设有一轴承端盖，所述轴承端盖与右端盖固定连接。

进一步地，所述形状记忆合金温控开关包括开关左端盖、开关外筒、开关右端盖、导向轴、电阻丝、滑环、导电滑片以及形状记忆合金弹簧；所述开关左端盖、开关外筒以及开关右端盖均为绝缘材质，并依次相连在一起，所述导向轴沿开关外筒的轴向设于开关外筒内，其两端分别与开关左端盖和开关右端盖相连；所述电阻丝呈筒状结构，并从开关外筒的左端伸入开关外筒内，且嵌设于开关外筒的侧壁内，其内壁与开关外筒的内壁平齐；所述滑环套设在导向轴上，并与导向轴滑动配合相连，其外侧与开关外筒之间具有间隙，所述导电滑片安装于滑环上，且该导电滑片为弹性材质，其部分凸出于滑环并与开关外筒紧贴；所述形状记忆合金弹簧位于导电滑片与开关右端盖之间，并套设在导向轴上，其两端分别与导电滑片与开关右端盖固定连接，在开关外筒上，对应形状记忆合金弹簧的位置开设有通气孔；在左端盖和右端盖上分别设有输入端子和输出端子，所述输入端子通过导线与导电滑片相连，所述输出端子与电阻丝靠近开关左端盖的一端相连；所述输入端子与励磁线圈的一端相连，输出端子与对应的电刷滑环相连。

进一步地，所述导电滑片为两块，并对称分布于滑环的两侧；该导电滑片的一端与滑环固定连接，另一端与开关外筒的内壁紧贴，两导电滑片的固定端相连在一起。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、结构简单，通过温控开关进行自动控制，从而能够实现离合器的自动启停，并根据环境温度自动调节传递的转矩大小，从而能够是离合器的能耗更低，并且稳定性更好。

2、通过离心板推动隔离挡板，从而使磁流变液工作间隙形成多个楔形的工作间隙，从而能够增大磁流变效应；同时，磁流变液中的基础液透过隔离挡板上的过滤膜进入离心板和隔离挡板形成密封空间，使得磁流变液中的磁性颗粒体积分数提高，磁流变液剪切屈服应力显著提高，从而提高了离合器的最大传递转矩，并提高了传递效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1沿A-A向的剖视图。

图3为本发明工作状态时的结构示意图。

图4为图3中局部B的放大图。

图5为形状记忆合金温控开关的结构示意图。

图6为图5沿C-C向的剖视图。

图中：1—主动轴，201—离合器左端盖，202—外壳，203—离合器右端盖，204—传动段，3—从动轴，4—励磁线圈，5—磁流变液，6—密封套，7—隔离挡板，8—第一复位弹簧，9—离心板，10—第二复位弹簧，11—过滤膜，12—电刷滑环，13—形状记忆合金温控开关，131—开关左端盖，132—开关外筒，133—开关右端盖，134—导向轴，135—电阻丝，136—滑环，137—导电滑片，138—形状记忆合金弹簧，14—密封条，15—导向杆，16—轴承端盖。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

实施例：参见图1至图6，一种温控圆变楔形磁流变液离合器，包括主动轴1、离合器壳体、从动轴3、励磁线圈4以及磁流变液5。所述离合器壳体包括依次相连的离合器左端盖201、外壳202以及离合器右端盖203，所述外壳202和隔离挡板7采用软磁材料，左端盖和右端盖采用非导磁材料，从而能够保证形成磁场的磁力线路径。所述主动轴1与离合器左端盖201固定连接，从动轴3的左端穿过离合器右端盖203后伸入离合器壳体内，并通过轴承与离合器左端盖201和离合器右端盖203相连，且从动轴3位于离合器壳体内的部分扩大形成传动段204。其中，左端盖和右端盖的内侧均为平面，并在左端盖的中部开设有轴承槽，右端盖的中部开设有轴承孔，这样整个结构更加合理，并且更便于装配。在从动轴3上还套设有一轴承端盖16，所述轴承端盖16与右端盖固定连接，从而提高整个离合器的密闭效果。在离合器壳体的外侧中部，开设有绕其一周的线圈槽，所述励磁线圈4安装于该线圈槽内，在线圈槽的外侧设有一密封套6，该密封套6套设在离合器壳体上，并与离合器壳体固定连接，且将励磁线圈4封闭在线圈槽内。

在传动段204的外侧绕其一周设置有数块隔离挡板7，所述隔离挡板7的两侧延伸至对应与离合器左端盖201和离合器右端盖203贴合，其中，该隔离挡板7采用具有弹性的金属或塑料制成。各隔离挡板7相对应的一端与传动端固定连接形成固定端，另一端形成自由端，其中，隔离挡板7自由端（顺时针或逆时针）延伸自相邻的隔离挡板7的固定端上方。在各隔离挡板7的外侧，靠近自由端的位置分别设有一第一复位弹簧8；在外壳202的内壁，对应各第一复位弹簧8分别设有第一弹簧槽，所述第一复位弹簧8的两端分别与第一弹簧槽的槽底和隔离挡板7固定连接，在第一复位弹簧8的作用下，相邻隔离挡板7的自由端与固定端紧贴在一起。所述磁流变液5填充于隔离挡板7与外壳202内壁之间的间隙内。在外壳202上还设有一注液孔，该注液孔与隔离挡板7与外壳202内壁之间的间隙相连通，在注液孔内配合安装有一注液螺塞；从而便于加注磁流变液5。作为一种实施方式，所述隔离挡板7为四块，并绕传动段204一周均匀分布，离心板9对应也为四块，并呈十字型分布，从而能够提高整个离合器的工作稳定性。

在各隔离挡板7内侧分别设有一离心板9，所述离心板9靠近隔离挡板7的自由端，其长度方向与传动段204的轴向一致，宽度方向与传动段204的径向一致，且离心板9的两端延伸至对应与离合器左端盖201和离合器右端盖203贴合。在传动段204上，对应各离心板9开设有容置槽，所述离心板9位于该容置槽内，在容置槽的槽底中部，还设有第二弹簧槽，在该第二弹簧槽内设置有第二复位弹簧10，所述第二复位弹簧10的两端分别与离心板9和容置槽的槽底固定连接，在第一复位弹簧8的作用下，离心板9处于收缩状态，且其外侧凸出于传动段204并与隔离挡板7紧贴在一起。

具体实施时，在离心板9的外侧与隔离挡板7的内侧之间还设有密封条14，所述密封条14与离心板9固定连接；这样，能够有效提高离心板9与隔离挡板7之间的密封效果。在容置槽的槽底还设有两导向槽，所述导向槽沿传动段204的径向设置，且两导向槽分布于第二弹簧槽的两侧。在离心板9的内侧，对应两导向槽分别设有一导向杆15，所述导向杆15的一端与离心板9固定连接，另一端伸入导向槽内，并与导向槽的槽壁间隙配合。这样，能够有效提高离心板9在移动过程中的稳定性，避免离心挡板产生倾斜、翻转等情况。

在各隔离挡板7上还设有一滤孔，所述滤孔位于隔离挡板7的固定端与离心板9之间，在滤孔内安装有过滤膜11，通过所述过滤膜11能够将磁流变液5的基础液与磁性粒子分离。具体实施时，所述滤孔呈阶梯型，所述过滤膜11安装于滤孔的大径段内，与滤孔的小径段断面固定连接，并将滤孔的小径段遮挡。

在主动轴1上还套设有两电刷滑环12，所述励磁线圈4的一端经形状记忆合金温控开关13后与其中一电刷滑环12相连，另一端直接与另一电刷滑环12相连。作为一种实施方式，所述形状记忆合金温控开关13包括开关左端盖131、开关外筒132、开关右端盖133、导向轴134、电阻丝135、滑环136、导电滑片137以及形状记忆合金弹簧138。所述开关左端盖131、开关外筒132以及开关右端盖133均为绝缘材质，并依次相连在一起，所述导向轴沿开关外筒132的轴向设于开关外筒132内，其两端分别与开关左端盖131和开关右端盖133相连。所述电阻丝135绕制呈筒状结构，并从开关外筒132的左端伸入开关外筒132内，且嵌设于开关外筒132的侧壁内，其内壁与开关外筒132的内壁平齐；具体实施时，开关外筒132的内孔呈阶梯型，其靠近开关左端盖131一段的直径大于靠近右端盖一段的直径；所述电阻丝135安装于开关外筒132的大径段内。所述滑环136套设在导向轴134上，并与导向轴134滑动配合相连，其外侧与开关外筒132之间具有间隙，所述导电滑片137安装于滑环136上，且该导电滑片137为弹性材质，其部分凸出于滑环136并与开关外筒132紧贴。所述形状记忆合金弹簧138位于导电滑片137与开关右端盖133之间，并套设在导向轴134上，其两端分别与导电滑片137与开关右端盖133固定连接，在开关外筒132上，对应形状记忆合金弹簧138的位置开设有通气孔；以便于环境温度能够快速作用到形状记忆合金弹簧138上。在左端盖和右端盖上分别设有输入端子和输出端子，所述输入端子通过导线与导电滑片137相连，所述输出端子与电阻丝135靠近开关左端盖131的一端相连。其中，该导线的长度大于等于开关外筒132的长度，或采用弹性导向，其拉伸长度大于等于开关外筒132的长度。初始状态，滑环136与电阻丝135之间具有间距，当温度升高后，形状记忆合金弹簧138伸长，能够推动滑环136移动，当导电滑片137与电阻丝135接触后，即可通电；形状记忆合金弹簧138继续伸长时，能够时接入电路的电阻丝135长度减少，从而增大励磁线圈4的通电电流。装配时，形状记忆合金温控开关13通过开关左端盖131和开关右端盖133与离合器左端盖201通过焊接等方式固定连接。所述输入端子与励磁线圈4的一端相连，输出端子与对应的电刷滑环12相连。具体实施时，所述导电滑片137为两块，并对称分布于滑环136的两侧；该导电滑片137的一端与滑环136固定连接，另一端与开关外筒132的内壁紧贴，两导电滑片137的固定端相连在一起；这样，能够确保导电滑片137与电阻丝135接触的稳定性。

工作过程中：

1、初始状态时，环境温度较低（小于50℃）时，形状记忆合金温控开关13打开，励磁线圈4未通电，当主动轴1转动时，依靠零磁场下磁流变液5的粘性剪切应力传递的转矩不能带动从动轴3转动。

2、当环境温度达到某一温度（通常50°）时，在离合器的工作环境温度达到70℃时，形状记忆合金温控开关13闭合，从而使得励磁线圈4通电并产生磁场，励磁线圈4产生的磁场作用于磁流变液5，当磁流变液5固化时，主动轴1通过磁流变液5带动从动轴3（隔离挡板7）转动。

随着环境温度的进一步升高，当环境温度大于某一温度（通常70°）时，形状记忆合金温控开关13内的形状记忆合金弹簧138进一步伸长，使得形状记忆合金温控开关13的内阻减小，从而而提高通过励磁线圈4的电流，使得磁流变液5工作区域磁场强度增加，从而实现对高温下磁流变液5性能损失的补偿，提高了高温下离合器传动效率。

同时，主动轴1（传动段204）上离心板9在受到离心力的作用下推动隔离挡板7，使隔离挡板7与外壳202之间形成的磁流变液工作间隙呈楔形；当主动轴1和从动轴3存在相对转动时，楔形间隙内的磁流变液5就会受到楔挤压而产生挤压强化效应，并且磁流变液5的挤压强化效应随磁场及转速增大而增强，提高了装置的传递功率。并且，离心板9在推动隔离挡板7过程中，磁流变液5中的基础液透过隔离挡板7上的过滤膜11进入离心板9、隔离挡板7以及传动段204之间形成密封空间，使得磁流变液5中的磁性颗粒体积分数提高，磁流变液5剪切屈服应力显著提高，从而大大提高了离合器能够传递的最大转矩值，同样的在高温工况下该实例也能实现对高温下磁流变液5性能损失的补偿，从而保证了转矩传递的稳定性。

3、当温度进一步升高使磁流变液5的传递性能下降时，形状记忆合金温控开关13在热效应的作用下进一步增大励磁线圈4的电流，使磁流变液5工作区域的磁场强度更大，这样就保证了装置在高温条件下的传递性能的稳定性，使该装置的传递性能更加可靠。

4、随着环境温度的降低，形状记忆合金温控开关13减小励磁线圈4的电流，磁流变液5传递的转矩减小，从动轴3的转速降低，在第二复位弹簧10的作用下离心板9回到原位，隔离挡板7、从动轴3、和离心板9共同形成的密封空间内的基础液经过滤膜11重新回到磁流变液工作间隙中，工作间隙中的磁性颗粒体积分数减小，屈服应力减弱，传递动力减小，隔离挡板7在第二复位弹簧10的作用下会到原位。

当环境温度继续降低（小于50℃）时时，形状记忆合金温控开关13断开，励磁线圈4中无电流，离合器脱开，不再传递转矩。

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