一种具有旋向沟槽结构的磁流变离合器从动盘
阅读说明：本技术 一种具有旋向沟槽结构的磁流变离合器从动盘 (Magneto-rheological clutch driven disc with rotary groove structure ) 是由 尹必峰 徐波 贾和坤 胡南镕 匡欣 解玄 于 2021-09-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种具有旋向沟槽结构的磁流变离合器从动盘,包括从动盘本体；所述从动盘本体上与主传动盘相对的工作表面上设有具有旋向的沟槽,所述沟槽的旋向与主传动盘转动方向一致。有益效果：本发明在磁流变离合器从动盘本体工作表面设置具有旋向的沟槽以增强其接合状态下扭矩传递能力的同时,降低离合器工作时磁流变液的流动阻力,加快流动速率,兼顾增大从动盘本体工作表面对流换热面积,强化散热,进而达到了增强磁流变离合器传动扭矩与降低温升的双重功效,能够有效增强磁流变离合器的扭矩传递能力,同时增强磁流变离合器传动盘的冷却散热能力。(The invention discloses a magneto-rheological clutch driven disc with a rotary groove structure, which comprises a driven disc body; and a groove with a rotation direction is arranged on the working surface of the driven disc body opposite to the main driving disc, and the rotation direction of the groove is consistent with the rotation direction of the main driving disc. Has the advantages that: the working surface of the driven disc body of the magnetorheological clutch is provided with the grooves with the turning directions to enhance the torque transmission capacity of the driven disc body in the joint state, meanwhile, the flow resistance of the magnetorheological fluid is reduced when the magnetorheological clutch works, the flow rate is accelerated, the convective heat transfer area of the working surface of the driven disc body is increased, the heat dissipation is enhanced, the dual effects of enhancing the transmission torque of the magnetorheological clutch and reducing the temperature rise are further achieved, the torque transmission capacity of the magnetorheological clutch can be effectively enhanced, and the cooling and heat dissipation capacity of the driving disc of the magnetorheological clutch is enhanced.)
技术领域
本发明涉及一种离合器的部件，特别涉及一种具有旋向沟槽结构的磁流变离合器从动盘，属于汽车传动技术领域。
背景技术
近年来，以智能材料磁流变液为工作介质的磁流变离合器发展迅猛。磁流变离合器是一种依靠电磁感应、通过控制磁流变离合器主、从动盘之间的磁场强度，实现离合器的接合与分离，从而达到控制离合器向外传递动力的一种液体式传动离合器。智能材料磁流变液在磁场作用下，其物理性能如热传导性能、力学性能、特别是在磁场作用下流变性能的迅速可逆变化成为磁流变离合器传递动力的关键。它主要由高磁导率的铁磁颗粒、载液以及添加剂等按照一定比例混合而成。磁流变离合器接合状态下，由于外接磁场的作用，磁流变液体中的铁磁颗粒会在磁场的作用下相互连接形成磁链，产生“固化效应”，随着磁场的消失，磁流变液流变性能迅速发生可逆变化，表现出良好的流动性。
相较于传统动力传递装置，磁流变离合器具有多方面的优势，如噪声小、反应迅速、控制简单、传动部件磨损小、可以实现无级变速等，克服了传统离合器噪声大、力矩不稳定等弊端，是新型机电传动控制器件。然而，磁流变离合器传递可控输出扭矩的大小主要依赖于磁流变液材料的剪切屈服强度，磁流变离合器剪切力矩不足一直是限制其发展的重要原因。现有技术通过采用增加环形线圈数量的方式，提高磁场强度使得剪切力矩增大，从而实现增强传动扭矩和功率的能力。但是，随着环形线圈数量的增加，磁流变离合器能耗变大、离合器的主、从动盘与磁流变液的温度升高等问题随之产生。因此，如何有效增强磁流变离合器传递扭矩的同时，强化散热性能、降低磁流变液最高温升，已成为其发展的关键。
发明内容
发明目的：本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种具有旋向沟槽结构的磁流变离合器从动盘。磁流变离合器处于接合状态时，在高速旋转时离心力的作用下，利用从动盘上旋向的沟槽结构，降低磁流变液流动阻力，使更多的铁磁颗粒向从动盘工作表面外缘聚集，强化磁机械屏障效果，从而抑制微流体介质在其表面的滑动；沿中心向外侧宽度与深度的梯度变化设计，能够使得从动圆盘外端处储存较多磁流变液，集聚更多铁磁颗粒，增大了传动力臂，增加传动力矩；与此同时，在磁流变离合器从动盘表面设置旋向与主传动盘转动方向一致的扇形或螺旋形沟槽，减小了离合器高速转动下的磁流变液的流动阻力、加快了流动速度、提高了传热速率，并且沟槽增加了从动盘与磁流变液之间的对流换热面积，提高了散热能力，进而达到了增加传动扭矩与强化传热的双重功效。
技术方案：一种具有旋向沟槽结构的磁流变离合器从动盘，包括从动盘本体；所述从动盘本体上与主传动盘相对的工作表面上设有具有旋向的沟槽，所述沟槽的旋向与主传动盘转动方向一致。
本发明通过具有旋向的沟槽解决了磁流变离合器传动过程中剪切力矩不足的问题；磁流变离合器高速运转状态时，在离心力的作用下，利用具有旋向沟槽结构的导流作用，使得磁流变液铁磁颗粒向从动盘外缘聚集，增大了传动力臂，强化传动能力。
优选项，为了利用具有旋向沟槽结构的导流作用，使得磁流变液铁磁颗粒向从动盘本体外缘聚集，增大了传动力臂，增强传递扭矩的能力，所述沟槽为扇形沟槽，所述以从动盘本体的旋转轴为中心向圆周方向展开，所述扇形沟槽的数量至少为3条，所述扇形沟槽的结构相同沿圆周方向等角度均布于从动盘本体的工作表面。
优选项，为了具有更多空间储存磁流变液，强化磁机械屏障效果，进而增强从磁流变液传递到从动盘本体工作表面的剪切应力；所述扇形沟槽与从动盘本体工作表面相交的轮廓宽度L由中心向外侧逐渐变宽，扇形沟槽宽度由中心沿径向等梯度增加，宽度范围为0-20mm。
优选项，为了具有更多空间储存磁流变液，强化磁机械屏障效果，进而增强从磁流变液传递到从动盘本体工作表面的剪切应力；所述从动盘本体工作表面至扇形沟槽底部的深度相等，深度的取值范围为1-10mm。
优选项，为了能够使得从动圆盘外端处储存较多磁流变液，集聚更多铁磁颗粒，增大了传动力臂，增加传动力矩；所述从动盘本体工作表面至扇形沟槽底部的深度为扇形沟槽深度，扇形沟槽深度由中心沿径向等梯度增加，深度变化范围为0-10mm。
优选项，所述沟槽为螺旋形沟槽，所述螺旋形沟槽中心螺旋线为等距螺旋线，即阿基米德螺旋线，沿径向等间距分布，间距范围为10-100mm，所述中心螺旋线初始极径范围为10-20mm。
优选项，所述螺旋形沟槽与从动盘本体工作表面相交的轮廓宽度L由中心向外侧逐渐变宽，螺旋形沟槽宽度由中心沿周向等梯度增加，宽度范围为0-20mm。
优选项，所述从动盘本体工作表面至螺旋形沟槽底部的深度由中心向外侧逐渐变深，螺旋形沟槽深度由中心沿周向等梯度增加，深度范围为0-10mm。
本发明根据磁流变离合器接合状态下增加剪切力矩，强化传动盘表面散热能力的需求，通过在从动盘本体工作表面设置具有旋向的沟槽结构，所述沟槽结构包括扇形和螺旋形，一方面使得磁流变液铁磁颗粒向从动盘本体外缘聚集，增大了传动力臂，增强了扭矩传递能力，另一方面利用具有旋向沟槽结构的导流作用，减小磁流变液流动阻力，强化散热能力；由中心向外侧设置深度和宽度梯度变化的沟槽结构，使得从动盘本体外侧沟槽处具有更多空间储存磁流变液，强化磁机械屏障效果，进而增强由磁流变液传递到传动盘表面的剪切应力，提高剪切力矩的同时，增大了传动盘工作表面的对流换热面积，达到增强磁流变离合器传动力矩、强化传热的双重优化。
有益效果：本发明在磁流变离合器从动盘本体工作表面设置具有旋向的沟槽以增强其接合状态下扭矩传递能力的同时，降低离合器工作时磁流变液的流动阻力，加快流动速率，兼顾增大从动盘本体工作表面对流换热面积，强化散热，进而达到了增强磁流变离合器传动扭矩与降低温升的双重功效。磁流变离合器处于接合状态时，在高速旋转时离心力的作用下，利用从动盘本体工作表面上具有旋向的沟槽，降低磁流变液流动阻力，使更多铁磁颗粒向从动盘工作表面外缘聚集，强化磁机械屏障效果，从而抑制微流体介质在其表面的滑动，增强磁流变液的剪切应力；沿中心向外侧宽度与深度的梯度变化设计，能够使得传动圆盘外缘能够储存较多磁流变液，集聚更多铁磁颗粒，增大传动力臂，增加传动力矩。与此同时，在磁流变离合器从动盘本体工作表面设置旋向与主动盘转动方向一致的扇形或螺旋形沟槽，减小了离合器高速旋转下的磁流变液流动阻力，加快了流动速度，提高了传热速率，并且沟槽增加了传动盘与磁流变液之间的对流换热面积，提高了散热能力，进而达到了增强传动扭矩与强化传热的双重功效。因此，本发明能够有效增强磁流变离合器的扭矩传递能力，同时增强磁流变离合器传动盘的冷却散热能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明磁流变离合器的工作原理图；
图2为本发明第一实施例中扇形沟槽从动盘本体的主视图；
图3是本发明第一实施例的剖视图；
图4是本发明第二实施例的剖视图；
图5是本发明第三实施例中螺旋形沟槽从动盘本体主视图。
图6是本发明第三实施例的剖视图；
图7是本发明第四实施例的剖视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
磁流变离合器实施例
如图1、2和5所示，一种具有旋向沟槽结构的磁流变离合器从动盘，包括从动盘本体1；所述从动盘本体1上与主传动盘2相对的工作表面上设有具有旋向的沟槽3，所述沟槽3的旋向与主传动盘2转动方向一致。
沟槽结构第一实例
如图2和3所示，所述沟槽3为扇形沟槽31，所述以从动盘本体1的旋转轴为中心向圆周方向展开，所述扇形沟槽31的数量至少为3条，最佳条数为4-12条，所述扇形沟槽31的结构相同沿圆周方向等角度均布于从动盘本体1的工作表面。
所述扇形沟槽31与从动盘本体1工作表面相交的轮廓宽度L由中心向外侧逐渐变宽，扇形沟槽宽度由中心沿径向等梯度增加，宽度范围为0-20mm。
所述从动盘本体1工作表面至扇形沟槽31底部的深度相等，深度的取值范围为1-10mm。
沟槽结第二实例
如图2和4所示，所述从动盘本体1工作表面至扇形沟槽31底部的深度为扇形沟槽31深度，扇形沟槽31深度由中心沿径向等梯度增加，深度变化范围为0-10mm。
沟槽结构第三实例
如图5和6所示，所述沟槽3为螺旋形沟槽32，所述螺旋形沟槽32中心螺旋线为等距螺旋线，即阿基米德螺旋线，沿径向等间距分布，间距范围为10-100mm，所述中心螺旋线初始极径范围为10-20mm。
所述螺旋形沟槽32与从动盘本体1工作表面相交的轮廓宽度L由中心向外侧逐渐变宽，螺旋形沟槽32宽度由中心沿周向等梯度增加，宽度范围为0-20mm。
沟槽结构第四实例
如图5和7所示，所述沟槽3为螺旋形沟槽32，所述螺旋形沟槽32中心螺旋线为等距螺旋线，即阿基米德螺旋线，沿径向等间距分布，间距范围为10-100mm，所述中心螺旋线初始极径范围为10-20mm。
所述螺旋形沟槽32与从动盘本体1工作表面相交的轮廓宽度L由中心向外侧逐渐变宽，螺旋形沟槽32宽度由中心沿周向等梯度增加，宽度范围为0-20mm。
所述从动盘本体1工作表面至螺旋形沟槽32底部的深度由中心向外侧逐渐变深，螺旋形沟槽32深度由中心沿周向等梯度增加，深度范围为0-10mm。
采用本发明具有旋向沟槽结构从动盘的磁流变离合器，能够有效增强磁流变离合器的剪切力矩，同时增大传动盘的表面散热面积，达到增强扭矩传递与散热能力、降低最高温升的综合优化效果。磁流变离合器处于接合状态时，利用传动盘本体工作表面上的沟槽结构，形成磁机械屏障，抑制微流体介质在其表面的滑动，增强从磁流变液的剪切应力，提高传递扭矩；根据磁流变离合器传动盘在高速运转状态下离心力作用，兼顾从动盘径向不同位置线速度差异和温度分布的差异，沿径向设置深度和宽度梯度变化的沟槽结构，减小了离合器高速旋转下的磁流变液流动阻力，加快了流动速度，提高了传热速率，并且沟槽增加了传动盘与磁流变液之间的对流换热面积，提高了散热能力，进而达到了增强传动扭矩与强化传热的双重功效。因此，本发明能够有效增强磁流变离合器的扭矩传递能力，同时增强磁流变离合器传动盘的冷却散热能力。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
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