具体实施方式

参考附图并且更具体地参考图1，示出了被配置为基于接收到的输入电流提供机械输出力的磁流变(MR)液离合器装置10。作为说明性示例，MR液离合器装置10被示为具有分别共线的输入轴12和输出轴和11的类型，其中旋转轴被示为CL。本文所描述的概念可应用于MR液离合器装置10的其它配置，例如，一些具有用于输出或输入轴的输入或输出外壳/壳体，其他具有输入和输出外壳等。这里所示出的原理将参照具有鼓的MR液离合器装置进行解释，但也可以应用于板类型的MR液离合器装置，即，MR液离合器装置具有盘，该盘的径向表面是用于扭矩传输的主要剪切表面。这种MR液离合器装置如图7所示。

MR液离合器装置10可以响应于从控制器接收的输入电流而提供输出力，以传输输入力。根据一个实施例，图1和图2的示例性MR液离合器装置10可以具有定子10A，通过该定子将MR液离合器装置10与结构连接。固定的定子10A可允许MR液离合器装置10提供多圈输出(即，输出可相对于轴X旋转大于360度)。在一些不需要多圈的应用中，定子可能不存在于MR液离合器装置10中。MR液离合器装置10的特征在于，由填充有MR液的间隙隔开的从动构件11(经由其轴11示出)和驱动构件12(也经由其轴12示出)，如下所述。驱动构件12可从动力设备(例如马达或类似的扭矩源)接收旋转能量(扭矩)，该动力装置具有或不具有转动装置(例如减速齿轮箱、传送带等)。

根据一个实施例，驱动构件12可以与动力输入机械连通，并且从动构件11可以与动力输出(即，力输出、扭矩输出)机械连通。如图2至图4所示，定子10A、从动构件11和驱动构件12可通过轴承12A和12B相互连接。示出了两个轴承，但可能存在更多轴承。此外，如上所述，MR液离合器装置10可以不具有定子，从动构件11和驱动构件12彼此直接可旋转地连接，并且其中一者或两者被安装到结构等上。在示出的实施例中，轴承12A位于定子10A和驱动构件12之间，而轴承12B位于从动构件11和驱动构件12之间。也可以在从动构件11和驱动构件12和/或定子10A之间的接口处提供密封件12C，例如杯形密封件(示出的O形环等)，以保持构件11和12之间的MR液。此外，提供密封件以阻止MR液到达轴承12B或从装置10泄漏出来。

如下面参考图2至图4所示，鼓位于绕旋转轴CL的圆周上。鼓可限定为具有围绕旋转轴CL的管状主体部。鼓的管状主体部被示为圆柱形，但也可以具有其他形状，例如圆锥形。因此，一些支撑件必须大致呈径向延伸，以在其圆周布置中支撑鼓的管状主体部。根据一个实施例，参考图2，低渗透输入鼓支撑件13(也称为径向壁或圆盘/盘)从驱动构件12的轴径向地突出。输入鼓支撑件13可与限定MR液离合器装置10的外壳体或外壳的输入转子14连接。因此，输入转子14可以通过轴承12B可旋转地与从动构件11连接。在一个实施例中，输入转子14具有输入转子支撑件14A，输入转子支撑件14A形成轴承12B的壳体。根据一个实施例，输入转子支撑件14A是输入转子14的集成部分，并且可以被制造为单件。然而，这不是必要的，因为输入转子支撑件14A可以由低渗透材料制成，并且输入转子14可以由高渗透材料制成，作为除了其他之外的可能性。作为另一个实施例，如图2所示，输入转子支撑件14A可以由与输入转子14的其余部分隔开制造的环形壁限定，尽管两者以任何适当的方式彼此连接以同时旋转。因此，在所示的实施例中，驱动构件12的轴、输入鼓支撑件13和输入转子14同时旋转。在一个实施例中，预期MR液离合器装置10的外壳是定子10A或从动构件11的一部分。

输入鼓支撑件13可以支撑一个或多个同心环形鼓15，也已知为输入环形鼓。输入环形鼓15固定到共用于环形鼓15的输入鼓支撑件13。在一个实施例中，同心环形通道被限定在(例如，机加工、铸造、模制等)输入鼓支撑件13中，以将鼓15插入其中。紧密装配(例如，力装配)、粘合剂和/或径向销是可用于将鼓15固定到输入鼓支撑件13的众多解决方案之一。在一个实施例中，输入鼓支撑件13固定到驱动构件12的轴(例如，整体结构、焊接、花键等)，由此，当接收来自动力源的驱动时，驱动构件12的各个部件同时旋转。

从动构件11由输出轴表示，其也被配置为绕轴CL旋转。当MR液离合器装置10被致动以传输来自驱动构件12的至少一些旋转动力输入时，输出轴可以耦接到各个机械部件(其接收所传输的动力输出)。

从动构件11还具有安装到输出鼓支撑件17的一个或多个同心环形鼓16，也已知为输出鼓。输出鼓支撑件17可以是输出轴的集成部分，也可以安装到输出轴上，以便同时旋转。环形鼓16以如下方式隔开，一套输出环形鼓16以交织的方式装配在输入环形鼓15之间的环形空间内。当从动构件11和驱动构件12中的任何一个围绕轴CL旋转时，由于环形鼓15和16的同心度，环形鼓15和16之间可能没有直接接触。

在图2的实施例中，输入鼓15可以由重的高渗透材料(例如钢)或轻的低渗透材料(例如塑料、掺杂有金属颗粒或铝的塑料)组成-这里的渗透为磁渗透，例如按照H/m或N/A²。低渗透可限定为1.0×10^-4H/m或以下，即，至多1.0×10^-4H/m。输出鼓16可以由低渗透材料(例如，塑料、掺杂有金属颗粒或铝的塑料)制成。该塑料可以是能够承受MR液随着摩擦而相对较高的操作温度的聚合物。例如，可使用的聚合物的示例包括聚醚醚酮(PEEK)或聚酰胺。采用低渗透材料的鼓15和/或16可能相对薄，厚度范围为0.05mm和1.00mm(包括0.05mm和1.00mm)。

根据一个实施例，在一套鼓15和16的面对的表面之间，即，在径向上，环形空间具有0.25mm+/-0.05mm的宽度。这些表面可以已知为剪切表面。环形空间的宽度范围仅作为非排他性示例提供，因为还考虑了其他环形空间宽度，同时考虑了各种因素，例如总扭矩、部件尺寸、粘性阻力等。

在具有定子10A的实施例中，电磁体单元18可以由定子10A支撑。电磁体单元18用于激活和控制MR液离合器装置10的离合器功能。电磁体单元18示意性地示出，但是常规地可以具有形成电磁体和/或永磁体的环形线圈和芯，以及用于制造可变磁场的所有必要布线。

驱动构件12的环形鼓15和从动构件11的环形鼓16之间的环形空间填充MR液19。用于在从动构件11和驱动构件12之间传输力的MR液19是智能液类型，其由布置在载体液(通常是油类)中的可磁化粒子组成。当受到磁场作用时，该液可能会增加其表观粘度，有可能达到变成粘塑性固体的点。表观粘度由相对的剪切表面之间包括的MR液的操作剪切应力和操作剪切速率之间的比率定义。磁场强度主要影响MR液的屈服剪切应力。通过经由控制器的使用改变电磁体和/或永磁体产生的磁场强度，即输入电流，可以控制液在激活(“开启”)状态下的屈服剪切应力。因此，可以通过电磁体单元18来控制MR液传输力的能力，从而充当构件11和12之间的离合器。电磁体单元18被配置为经由控制器改变磁场强度，使得构件11和12之间的摩擦足够小，以允许驱动构件11相对于从动构件12自由旋转，反之亦然。因此，通过改变MR液所暴露的磁通量，MR液离合器装置10可以响应于接收到的输入而改变所提供的力的量。具体地，通过基于输入力改变磁通量，MR液离合器装置10可以基于输入力提供输出力。

每组鼓15和16之间的环形空间是由一个或多个密封件密封的MR液室的一部分。MR液室包括一组鼓15和16之间的环形空间，并且可以包括鼓尖端部的空间、以及鼓15和16与剪切表面之间的空间，其是输入转子14和驱动构件12的轴的一部分。MR液室还可以包括环形空间20，其位于输出鼓支撑件17的对面。根据一个实施例，MR液的流动如下。当驱动构件12旋转时，输入鼓15可制造一些泵送动作，通过该泵送动作，MR液19在到达鼓15和16的端部之后沿径向向外方向移动。当超出最外层的鼓16时，MR液19可被引导通过输出鼓支撑件17的径向边缘并且进入环形空间20。MR液19将径向向内移动，以返回到输出鼓支撑件17的另一侧，以经由输出鼓支撑件17中的孔在鼓15和16之间循环。

MR液以上述方式的移动允许MR液在MR液室中循环。可以经由在鼓15的表面上存在螺旋通道来实现移动。其他渗透的局部变化或表面凹陷也可用于鼓组15或16中的任一个，以在MR液室中诱导泵送作用，即，在其他光滑圆柱形表面中的某种形式的腔、突起或通道。

在图3的实施例中，MR液离合器装置10类似于图2的装置，因此相似的附图标记表示相似的元件。在图3的实施例中，如组件21所示，输入鼓支撑件13和输入鼓15是一个集成件，例如整体件。如组件22所示，输出鼓16和输出鼓支撑件17也可以由一个集成件制成，例如整体件。例如，输入鼓支撑件13和输入鼓15的组件21可以由相对重的高渗透材料(例如钢)或轻的低渗透材料(例如塑料、掺杂有金属颗粒或铝的塑料)组成。组件22由低渗透材料(例如，塑料、掺杂有金属颗粒的塑料、铝或掺杂有金属颗粒的铝等)制成。根据一个实施例，组件21和/或组件22集成模制成单件。例如，组件21和/或22可以由塑料注塑成型。

在图4的实施例中，MR液离合器装置10类似于图2的装置，因此相似的附图标记表示相似的元件。在图4中，输入鼓15和/或输出鼓16被压印在轻的低渗透材料中(例如，塑料、掺杂有金属颗粒的塑料、铝或掺杂有金属颗粒的铝以及其他可能性)。在图4的实施例中，输入鼓15和/或输出鼓16可以被视为从大到小彼此插入的多个圆柱形杯。例如，在图6中更详细地显示了这一点，其中去除了环形线以强调杯。这样的线在图4中以杯的开口端的竖直线的形式呈现。

图6是图4的MR液离合器装置10的输入鼓15和/或输出鼓16的特写视图。该特写显示了从大到小彼此插入的多个圆柱形杯。该杯可以通过任何适当的方式彼此附接，包括点焊、粘合、压装或任何其他类型的机械连接方法。

在图2到图4的一个或多个实施例中，空间20(如果存在)可以与膨胀系统23液连通。膨胀系统23可以位于从动构件11和驱动构件12的轴内的腔中，并且该腔可填充有柔顺材料，例如闭孔氯丁橡胶，或隔膜或类似柔顺膜。这是MR液循环的除其他外的一个示例。

在图2至图4的一个或多个实施例中，当电流穿过环形线圈时，在电磁体单元18的芯中产生磁场，并且通过鼓15和16的交织布置以及轴12和输入转子14的剪切表面，MR液19位于其间。因此，磁场增加MR液19的表观粘度，以卡住鼓15和16，从而引起旋转运动从输入鼓15到输出鼓16的传输。鼓15和16的交织布置允许增加总体离合器接触面和每体积MR液19的离合器接触面。在另一实施例中，电磁体单元18用于减少由永磁体引起的鼓15和16的布置上的磁场。例如，这在PCT专利申请公开WO2016/168934号中进行了描述，其标题为“Magnetorheological Fluid Clutch Apparatus with Cylindrical Air Gap”，该专利通过引用并入本文。

在一种可能的配置中，在操作期间，电源(未示出)引起驱动构件12旋转。MR液19通过电磁体单元18施加的磁场将至少一些旋转能量(扭矩)传输到从动构件11，从而引起从动构件11旋转。电磁体单元18使MR液19受到磁场作用，该磁场如果改变，则可改变MR液19的表观粘度。接下来，改变MR液19的表观粘度可以改变从驱动构件12传输到从动构件11的旋转能量的量。因此，在MR液离合器装置10的示例中，可以通过控制由电磁体单元18生成的磁场量(例如经由控制器)来调节传输到从动构件11的旋转能量的量。

与相同直径的高渗透鼓15和/或16相比，鼓15和/或16使用低渗透材料可能导致MR液离合器装置10更轻。在某些情况下，可以通过使用轻的低渗透材料(即塑料)将输出鼓16的惯性减少四倍以上。在具体设置中，其可以具有使MR液离合器装置10的带宽加倍的效果。因此，本公开的MR液离合器装置10的性能可以经由减少MR液离合器装置10的惯性而在带宽(即，响应频率)方面得到改进，而无需用于鼓或盘的低渗透材料。此外，由于鼓15和/或16中的重量减轻而导致惯性和动量力较低，MR液19的耐久性可增加，因为这可能导致滑动减少。将MR液19的边界层“粘住”或粘附到鼓表面也可能具有优点(例如，增加扭矩、增加MRF耐久性和减少鼓磨损)。增加粘附力可以限制液边界层和相邻鼓表面之间的滑动。具有有限的滑动可以将剪切运动分布在MR液19本身中、在MR液颗粒之间，而不是在鼓表面和MR液颗粒之间。与鼓15/16相关的边界层速度也可能降低。由于制造的自由度，鼓15/16的表面可以不规则或具有高粗糙度，并且这可用于增加MR液19在鼓表面上的粘附力。低渗透材料的表面也可涂覆有高渗透材料的薄膜，以增加MR液19粘附到鼓材料的倾向。

与具有仅由高渗透材料制成的鼓的MR液离合器装置相比，本公开的MR液离合器装置10可以具有由较轻的鼓导致的增大的扭矩惯性比。更高的扭矩惯性比可以提高可控性(更高的带宽)。然而，对鼓使用低渗透材料将降低鼓支撑和传输磁通的能力，并且因此，对于给定的设计和线圈电流，MR液19中的磁通量可以减少。如果MR液离合器装置10的磁路达到饱和，这可能导致MR液离合器装置10的扭矩重量比减少。扭矩重量比可以保持较高，特别是通过保持低渗透材料的厚度相对降低。因为可能需要用于电磁体单元18的较大线圈来使MR液19饱和，与常规MR液离合器装置相比，MR液离合器装置10的扭矩体积比也可以减少。这个比率也可以通过保持低渗透材料的厚度尽可能小来控制。

如图2至图4的实施例所示，通过用低渗透材料制成鼓15和/或16的一些或全部，可以将部分组合在一起，例如输入鼓支撑件13连同输入鼓15和/或输出鼓支撑件17连同输出鼓16。组合部分可以减少部分的数量和成本。

在图5的实施例中，MR液制动装置50类似于图2的MR液离合器装置10，其中相似的附图标记表示相似的元件。MR液制动装置50也可被称为具有静态构件的MR液离合器装置。在图5中，现在将驱动构件12和定子10A表示为非移动部分，以使当定子10A安装在底盘(未示出)或相似结构上时充当制动器。换言之，在图5中没有定子10A或没有驱动构件12。MR液制动装置50的扭矩生成类似于图1到4的MR液离合器装置10的扭矩生成，从动构件11由于其可以经由其轴接收的输出而旋转，并且从MR液离合器装置50外部旋转。通过静态驱动构件12/定子10A，电磁体单元18被制动以引起从动构件11上的制动效果。MR液制动装置50可以具有图4和6所示的杯形配置，或者图2和3所示的配置。

图7是MR液制动装置70，其类似于图5的MR液制动装置50，但不同之处在于其使用盘71和72代替鼓。盘71和72的类似配置可以与盘71和/或72一起存在于图2至4的实施例中。盘71和/或72可以由低渗透材料制成。在一个实施例中，用于盘71和/或72的支撑件(无论是轴还是壳体)比盘71和72更硬。