专利名称：一种扭矩管理器的制作方法
技术领域：
本发明涉及汽车传动系统部件领域，特别涉及一种基于磁流变液的扭矩管理器。
背景技术：
早期的四驱车基本上分为两种分时四驱和全时四驱，前后轮的扭矩分配在设计时已经定义好，没有办法在运行过程中进行动态分配。分时四驱主要用来进行越野，全时四驱则越野和公路使用都兼顾。但全时四驱更费油，成本也更高，所以国外一些生产传动器公司开始设计并生产可以在车辆运行中进行动态扭矩分配的产品，即扭矩管理器。这种产品通过控制策略可以模拟分时四驱和全时四驱，以适应越野或公路行驶的需求。扭矩管理器是用来传动扭矩的产品，发动机等驱动装置同扭矩管理器的动力输入架连接，并带动动力输入架进行高速旋转，动力输入架通过扭矩传递结构将动力输入架上的扭矩传递给输出轴，通过输出轴进而带动后方部件进行工作。在各类扭矩管理器产品中，目前应用的扭矩传递结构主要包括力矩放大机构和力矩传递摩擦片组，发动机等驱动装置驱动动力输入架工作，通过电磁力或电机所产生的控制力矩，然后将此控制力矩通过力矩放大机构推动力矩传递摩擦片组，通过控制力矩传递摩擦片组的结合程度实现对作用在输出轴扭矩的控制，力矩传递摩擦片组的结合程度越强，所传递给输出轴的扭矩也就越大。在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下缺点(1)上述现有技术中的力矩传递结构较复杂，需要一套力矩放大机构才能实现扭矩的传递，即通过利用电磁力或电动机直接产生控制力矩，再通过力矩放大机构推动力矩传递摩擦片组结合程度控制扭矩的传递，因传递路径长，导致机构响应速度降低，同时结构部件多，效率也较低。(2)随着摩擦片的磨损及温度的变化，扭矩控制精度会出现一定程度的不精确。
发明内容
为了实现简化扭矩管理器的结构，提升扭矩管理器的响应速度和扭矩传递的精度，降低使用功耗，提高可靠性，本发明实施例提供了一种基于磁流变液的扭矩管理器。所述技术方案如下一种扭矩管理器，包括一外壳体；动力输入架，可旋转的固定于所述外壳体内，其一端同驱动装置连接，另一端成型一中空的连接腔室；输出轴，其一端设置于所述动力输入架的连接腔室内并同所述动力输入架旋转连接；扭矩传递结构，设置于所述外壳体内，用于将施加于所述动力输入架上的动力传递到所述输出轴上，进而带动所述输出轴旋转，所述扭矩传递结构包括电磁线圈，其套置于所述动力输入架的外圆周上，并同所述外壳体固定连接；
旋转体，套置于所述输出轴上并同所述动力输入架同步旋转连接，所述旋转体与所述输出轴之间围成一密封环腔，所述密封环腔内填充有磁流变液材料；所述电磁线圈通电后产生电磁场，所述密封环腔内的磁流变液材料受到电磁场的作用发生固液状态转换，所述动力输入架上的动力通过磁流变液材料传递到所述输出轴上。所述旋转体包括输出支撑端，其套置于远离所述连接腔室的所述输出轴的端部，并同所述输出轴旋转连接；内壳体，套置并固定于所述输出支撑端和动力输入架的外圆端面上，所述密封环腔由所述输出支撑端、内壳体、动力输入架及所述输出轴的外圆面围接而成。所述内壳体的一端沿轴向向着所述动力输入架的驱动端延伸，并延伸至所述动力输入架的内侧，所述内壳体同所述动力输入架之间形成一环腔，所述电磁线圈设置于所述环腔内，并通过一调整螺钉同所述外壳体固定连接。所述输出轴的一端同所述动力输入架的连接腔室通过一滚针轴承连接，所述输出轴的另一端同所述输出支撑端通过输出支撑轴承连接。所述输出支撑端同所述输出轴之间的结合面上、及所述动力输入架同所述输出轴之间的结合面上各设有用于防止所述密封环腔中的磁流变液材料外泄的密封圈。所述输出支撑端和所述动力输入架分别与所述内壳体通过焊接固定。所述动力输入架上固定有同所述密封环腔相连通的导磁环，所述电磁线圈同所述导磁环相邻设置，用于将所述电磁线圈所产生的电磁场传导给所述磁流变液材料。本发明实施例提供的技术方案的有益效果是a.本发明的动力是通过磁流变液材料将前动力传递到后边的输出轴上，即动力由动力输入架输送到磁流变液材料，再由磁流变液材料输送到输出轴，电磁线圈通电后产生电磁场，因扭矩传递材料本身的特殊性，可以根据磁场强度大小的作用实现液体-固体间的转换，即磁场逐步增强时，磁流变液材料由液体逐渐向固体转换；当磁场强度逐步降低时，磁流变液材料由固体逐渐向液体转换，实际转换时间在毫秒数量级，通过材料状态变化实现材料剪切力的变化，从而实现了扭矩的可控制的、适时的传递，具有很好的电控机械部件的能力。b.本发明采用磁流变液材料传递扭矩几乎无磨损、器件寿命长，同时，在磁流变液材料在传递扭矩的过程中具有高剪切力、低磁滞损耗的特性，响应速度快，具有很好的高温稳定性，可以使用普通的低压电源直接驱动，不需要额外的力矩放大机构，因此减少部件数量，功耗小，同时在扭矩传递过程中可以实现无级和连续的变化。
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本发明实施例一提供的基于磁流变液的扭矩管理器结构图2是本发明实施例一提供的基于磁流变液的扭矩管理器的工作原理图。图中1-外壳体2-电磁线圈3-磁流变液材料4-输出支撑端5-卡环6-后防尘密封板7-输出轴8-输出支撑轴承9-密封圈10-环腔11-连接腔室12-调整螺钉13-输入支撑轴承14-锁紧螺母15-动力输入架16-螺母垫圈17-输入法兰18-前防尘密封板19-滚针轴承20-密封圈21-导磁环22-内壳体23-密封环腔。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。参见图1，本发明的结构示意图，包括一外壳体1 ；动力输入架15，可旋转的固定于外壳体1内，其一端同驱动装置连接，另一端成型一中空的连接腔室11 ；输出轴7，其一端设置于动力输入架15的连接腔室11内并同动力输入架15旋转连接；扭矩传递结构，设置于外壳体1内，用于将施加于动力输入架15上的动力传递到输出轴7上，进而带动输出轴7旋转；其中的扭矩传递结构包括电磁线圈2和旋转体；电磁线圈2，其套置于动力输入架15的外圆周上，并同外壳体1固定连接；旋转体，套置于输出轴7上并同动力输入架15同步旋转连接，旋转体与输出轴7 之间围成一密封环腔23，密封环腔23内填充有磁流变液材料3 ；电磁线圈2通电后产生电磁场，密封环腔23内的磁流变液材料3受到电磁场的作用发生固液状态转换，作用于动力输入架15上的动力通过磁流变液材料3传递到输出轴7上。这里的驱动装置为发动机等动力驱动装置，动力输入架15为阶梯轴，较细的一端同驱动装置连接，用于带动动力输入架15整体旋转，动力输入架15的另一端为直径较大的一端，中空连接腔设置于动力输入架15的较大直径端的中部，输出轴的一端插入连接腔内，并同动力输入架15旋转连接。具体的结构如图1所示。其中的旋转体包括输出支撑端4和内壳体22。输出支撑端4套置于远离连接腔室11的输出轴7的端部，并同输出轴7旋转连接， 内壳体22套置并固定于输出支撑端4和动力输入架15的外圆端面上，密封环腔23由输出支撑端4、内壳体22、动力输入架15及输出轴7的外圆面围接而成。内壳体22的一端沿轴向向着动力输入架15的驱动端延伸，并延伸至动力输入架15的内侧，内壳体22同动力输入架15之间形成一环腔10，电磁线圈2设置于环腔10内，并通过一调整螺钉12同外壳体 1固定连接。输出轴7的一端同动力输入架15的连接腔室11通过一滚针轴承19连接，输出轴7的另一端同输出支撑端4通过输出支撑轴承8连接，并通过一后防尘密封板6将输出支撑轴承8同外界密封，防止灰尘进入输出支撑轴承8内，后防尘密封板6通过卡环5卡置于输出支撑端4上，输入法兰17置于动力输入架15的驱动端上，输入法兰17同外壳体1之间设置一输入支撑轴承13，并通过一前防尘密封板18将输入支撑轴承13同外界隔离，防止灰尘进入输入支撑轴承13内，动力输入架15上还设有用于固定输入法兰17的螺母垫圈 16和锁紧螺母14。输出支撑端4同输出轴7之间的结合面上、及动力输入架15同输出轴7之间的结合面上各设有用于防止密封环腔23中的磁流变液材料3外泄的密封圈9、20。输出支撑端4和动力输入架15分别与内壳体22通过焊接固定。进一步，动力输入架15上固定有同密封环腔23相连通的导磁环21，电磁线圈2同导磁环21相邻设置，用于将电磁线圈2所产生的电磁场传导给磁流变液材料3。其工作原理如图2所示。动力由动力输入架15输送到磁流变液材料3，再由磁流变液材料3输送到输出轴 7。如图中箭头所示。电磁线圈2通电后产生电磁场，因扭矩传递材料本身的特殊性，可以根据磁场强度大小的作用实现液体-固体间的转换，即磁场逐步增强时，磁流变液材料由液体逐渐向固体转换；当磁场强度逐步降低时，磁流变液材料由固体逐渐向液体转换，实际转换时间在毫秒数量级，通过材料状态变化实现材料剪切力的变化，从而实现了扭矩的可控制的、适时的传递。即调整电磁线圈电流的大小，控制磁场强度，磁场强度控制磁流变液材料的固化状态，固体成分越多，传递力度增强，在扭矩传递过程中可以实现无级和连续的变化。本发明是一种可广泛应用于需要适时和精确控制扭矩传递的结构部件中，在提升控制精度，提升产品性能方面有很好的作用。上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种扭矩管理器，包括一外壳体；动力输入架，可旋转的固定于所述外壳体内，其一端同驱动装置连接，另一端成型一中空的连接腔室；输出轴，其一端设置于所述动力输入架的连接腔室内并同所述动力输入架旋转连接；扭矩传递结构，设置于所述外壳体内，用于将施加于所述动力输入架上的动力传递到所述输出轴上，进而带动所述输出轴旋转，其特征在于，所述扭矩传递结构包括电磁线圈，其套置于所述动力输入架的外圆周上，并同所述外壳体固定连接；旋转体，套置于所述输出轴上并同所述动力输入架同步旋转连接，所述旋转体与所述输出轴之间围成一密封环腔，所述密封环腔内填充有磁流变液材料。
2.根据权利要求1所述的扭矩管理器，其特征在于，所述旋转体包括输出支撑端，其套置于远离所述连接腔室的所述输出轴的端部，并同所述输出轴旋转连接；内壳体，套置并固定于所述输出支撑端和动力输入架的外圆端面上，所述密封环腔由所述输出支撑端、内壳体、动力输入架及所述输出轴的外圆面围接而成。
3.根据权利要求2所述的扭矩管理器，其特征在于，所述内壳体的一端沿轴向向着所述动力输入架的驱动端延伸，并延伸至所述动力输入架的内侧，所述内壳体同所述动力输入架之间形成一环腔，所述电磁线圈设置于所述环腔内，并通过一调整螺钉同所述外壳体固定连接。
4.根据权利要求2或3所述的扭矩管理器，其特征在于，所述输出轴的一端同所述动力输入架的连接腔室通过一滚针轴承连接，所述输出轴的另一端同所述输出支撑端通过输出支撑轴承连接。
5.根据权利要求2或3所述的扭矩管理器，其特征在于，所述输出支撑端同所述输出轴之间的结合面上、及所述动力输入架同所述输出轴之间的结合面上各设有用于防止所述密封环腔中的磁流变液材料外泄的密封圈。
6.根据权利要求5所述的扭矩管理器，其特征在于，所述输出支撑端和所述动力输入架分别与所述内壳体通过焊接固定。
7.根据权利要求1-6任一所述的扭矩管理器，其特征在于，所述动力输入架上固定有同所述密封环腔相连通的导磁环，所述电磁线圈同所述导磁环相邻设置，用于将所述电磁线圈所产生的电磁场传导给所述磁流变液材料。
全文摘要
本发明公开了一种扭矩管理器，包括外壳体、动力输入架、输出轴及扭矩传递结构，扭矩传递结构设置于外壳体内，用于将动力输入架上的动力传递到输出轴上，扭矩传递结构包括电磁线圈和旋转体，电磁线圈套置于动力输入架的外圆周上，并同外壳体固定连接；旋转体套置于输出轴上并同动力输入架同步旋转连接，旋转体与输出轴之间围成一密封环腔，密封环腔内填充有磁流变液材料，电磁线圈通电后作用于密封环腔内的磁流变液材料使其发生固液转换，使动力输入架上的动力通过磁流变液材料传递到输出轴上。本发明简化了扭矩管理器的结构，提升扭矩管理器的响应速度和扭矩传递的精度，降低使用功耗，提高了扭矩管理器的可靠性。
文档编号F16H43/00GK102494100SQ201110363058
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月16日 优先权日2011年11月16日
发明者田涛, 董宾, 赵海荣, 钱建功, 饶奉锦 申请人:奇瑞汽车股份有限公司