一種可消除熱膨脹壓力的多筒式磁流變離合器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于離合器類，具體是一種可消除熱膨脹壓力的多筒式磁流變離合器。
【背景技術】
[0002]離合器是主、從動部分在同軸線上傳遞動力或運動時，具有接合或分離功能的裝置，其離合作用可以靠嵌合、摩擦等方式來實現。按離合動作的過程可分為操縱式(如機械式、電磁式、液壓式、氣壓式)和自控式(如超越式、離心式、安全式)。離合器可以實現機械的啟動、停車、齒輪箱的速度變換、傳動軸間在運動中的同步和相互超越、機器的過載安全保護、防止從動軸的逆轉、控制傳動轉矩的大小以及滿足接合時間等要求。
[0003]磁流變離合器是一種采用不同工作原理的全新的傳動裝置。主要由勵磁線圈、磁流變液、電源、主動和從動部件等結構組成。磁流變液的表觀粘度在一定的外加磁場作用下，可以在極短時間內快速增大到兩個數量級以上，從自由流動的液體轉變為類固體，剪切屈服強度也瞬時陡增；若撤去外加磁場，磁流變液又能夠快速地恢復到原來的自由流體狀態。通過調節線圈中電流的大小來改變磁流變液工作區的磁感應強度，實現對磁流變液的粘度、屈服應力等流變性能的調節，進而控制磁流變離合器實現分離、滑磨和接合功能。磁流變離合器具有結構簡單、能耗低、噪聲小、可控性好等優點。磁流變離合器主要有三種結構型式:圓盤式、圓柱式和圓筒式。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是針對現有筒式磁流變離合器所具有的優點和存在的問題，從結構設計和磁流變性能入手，提供一個能傳遞較大轉矩、結構簡單、控制方便、可以在高轉速下工作的多筒式磁流變離合器。
[0005]本發明是通過下列技術方案實現的:
[0006]一種可消除熱膨脹壓力的多筒式磁流變離合器，其特征在于:包括一根輸入軸和一根輸出軸，三個輸入筒和兩個輸出筒，內置式勵磁線圈，動力由發動機驅動輸入軸，輸入筒與輸入軸固連；輸出筒與輸出軸固連。輸入筒與輸出筒之間的間隙中充滿磁流變液。通過導電滑環來為內置式勵磁線圈輸入電流，通過改變輸入電流的大小控制勵磁線圈產生磁場的強度和磁流變液工作區磁感應強度，使磁流變液剪切屈服強度發生改變，從而控制主、從動邊扭矩的傳遞，實現離合器的接合、滑磨與分離功能。
[0007]本發明采用了一個活塞和簧片組合，在活塞與輸出軸之間利用多個均布簧片組進行連接，在工作過程中，由于磁流變液剪切滑磨和線圈通電而發熱，溫度變化會導致磁流變液膨脹或收縮，因此推動活塞軸向運動并消除影響。
[0008]本發明中，內置式勵磁線圈通電產生磁場使得間隙中的磁流變液產生一定的剪切應力，從而讓動力在輸入筒和輸出筒之間得到傳遞。
[0009]本發明通過優化設計，使輸入、輸出筒的長度和半徑以及壁厚選取最佳值，從而使整個離合器能傳遞最大的轉矩。
[0010]有益效果
[0011 ] 多圓筒式磁流變離合器結構簡單，工作間隙為水平方向，磁流變液分布較為均勻，受離心力影響較小，可控性好，可用于高速旋轉設備中，通過增加圓筒數量增多磁流變液工作面數，從而達到傳遞大扭矩的目的。同時所設計的活塞可以消除由于工作溫度變化使磁流變液膨脹或收縮導致密封失效問題。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明實施結構示意圖。
【具體實施方式】
[0013]如圖1所示，一種可消除熱膨脹壓力的多筒式磁流變離合器，其特征在于:動力由發動機驅動輸入軸I,三個輸入筒6、7、8通過焊接等方式與輸入軸I固連,兩個輸出筒11、12通過焊接等方式與中間盤14固連，中間盤14通過焊接等方式與輸出軸外轂13和輸出軸22固連，三個輸入筒6、7、8和兩個輸出筒11、12同軸間隔放置，之間間隙內充滿磁流變液；勵磁線圈16布置在工作區側面，利用兩組螺栓15、18將端蓋17與輸出軸外轂13和輸出軸22連接在一起；導電滑環21外圈與機體固定，導線與控制電源連接，內圈通過頂絲與輸出軸連接并一起轉動，導線與勵磁線圈漆包線連接，從而將控制電流通過導電滑環21輸入到勵磁線圈16中，保證離合器在高速旋轉時控制電流的穩定和連續。
[0014]本發明采用了一個活塞3和簧片組合24，用來消除由于溫度變化導致磁流變液膨脹和收縮帶來的不利影響。在工作過程中，離合器會由于磁流變液剪切滑磨和線圈通電而發熱，并使磁流變液膨脹，從而推動活塞3運動，在活塞后放置有多個簧片24，把熱能轉化為彈性勢能；當溫度降低后，活塞在簧片作用下恢復原位。
[0015]結構中輸入軸1、中間盤14和端蓋5均用絕磁(隔磁)材料(如不銹鋼等)，輸入筒(6，7，8)、輸出筒(11，12)、輸出軸外轂13、端蓋17和輸出軸22均用高導磁材料，保證磁力線最大限度穿過磁流變液工作區，使其具有最大磁場強度。
[0016]導電滑環中不通入電流時，離合器處于分離狀態。由于沒有磁場作用，這個時候筒間隙內的磁流變液處于自由流體狀態，不傳遞動力。
[0017]導電滑環通電時，離合器處于滑磨或接合狀態。通入電流的大小決定勵磁線圈產生磁場強弱，從而使工作區磁流變液具有不同的剪切屈服強度，以此控制離合器的接合程度。當電流較大時，如果離合器傳遞扭矩大于負載扭矩，則離合器處于接合狀態；當電流較小時，離合器所傳遞扭矩小于負載扭矩，則離合器處于滑磨狀態。
[0018]動力傳遞路線如下:
[0019]發動機-輸入軸-輸入筒6、7、8-輸出筒11、12、輸出軸外轂13-中間盤14、端蓋17——輸出軸22 (動力輸出)
[0020]控制路線如下:
[0021]輸入電流——導電滑環21——勵磁線圈16(產生磁場)——磁流變液工作區磁感應強度。
【主權項】
1.一種多筒式磁流變離合器，其特征在于:包括一根輸入軸，以及與輸入軸通過焊接等方式固連的三個或多個輸入筒；與輸入筒同軸并且間隔放置的兩個或多個輸出筒，通過焊接等方式將輸出筒固連在中間板上，中間板通過焊接等方式與輸出軸外轂和輸出軸固連并密封，防止工作區磁流變液流入線圈區域；通過螺栓將端蓋與外轂和輸出軸連接在一起，勵磁線圈被密封在里面。2.根據權利要求1所述的多筒式磁流變離合器，其特征在于:輸入筒與輸出筒之間有連通的間隙，間隙中充滿磁流變液。不通電時，磁流變液處于自由流體狀態，輸入筒和輸出筒之間通過液體的黏性力發生作用，傳遞扭矩很小，離合器處于分離狀態；通電時，勵磁線圈產生磁場，使工作區磁流變液發生磁流變效應，產生剪切應力，離合器處于滑磨或接合狀態，實現動力從輸入軸向輸出軸的傳遞。3.根據權利要求1所述的多筒式磁流變離合器，其特征在于:勵磁線圈采用內置式，放置在磁流變液工作區側面，與輸出軸(或輸入軸)同步旋轉。磁力線垂直于工作間隙，產生的磁場磁路能最大程度地覆蓋磁流變液工作區域。4.根據權利要求1和2所述的多筒式磁流變離合器，其特征在于:采用了一個活塞和簧片組合(彈性機構)，用來消除磁流變液由于溫度變化產生收縮或膨脹帶來的不利影響。當磁流變液受熱或遇冷發生膨脹或收縮時，推動活塞沿軸向運動，從而把熱能轉化為簧片(彈性機構)的彈性勢能；熱量散失后，簧片回復原位，防止密封失效。5.根據權利要求1所述的多筒式磁流變離合器，其特征在于:為了規范磁路并使磁流變液工作區產生最大磁感應強度，輸入軸、中間盤、活塞和端蓋5采用絕磁(隔磁)材料，輸入筒、輸出筒、輸出軸、輸出軸外轂和端蓋17采用高磁導率材料。6.根據權利要求1所述的多筒式磁流變離合器，其特征在于:設計擋片19和螺栓20用來對軸承進行軸向定位。
【專利摘要】本發明屬于離合器類，其特征在于：一根輸入軸和一根輸出軸，三個輸入筒和兩個輸出筒，內置式勵磁線圈，動力由發動機驅動輸入軸，輸入筒與輸入軸相連；輸出軸與輸出筒相連。輸入筒與輸出筒之間有連通的間隙，間隙中充滿磁流變液。通過導電滑環來為內置式勵磁線圈輸入電流，通過輸入電流的大小來控制線圈產生不同大小的磁場，從而控制離合器的分離、滑磨和接合。輸入軸中間孔內有一螺栓，用于軸承軸向定位。采用了一個活塞和簧片組合，用來消除溫度變化導致磁流變液膨脹或收縮帶來的不利影響。本發明具有能傳遞大扭矩、可以在高轉速下工作、結構簡單、控制靈敏、反應迅速，采用新型能量傳遞方式的特點，設計獨特實用。
【IPC分類】F16D37/02
【公開號】CN105221602
【申請號】CN201410312656
【發明人】陳德民, 蔡青格, 張宏, 楊班權, 孫煒海, 劉國強, 陳紅遷, 潘晶雯, 陳穎
【申請人】中國人民解放軍裝甲兵工程學院
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2014年7月3日