一种弧形盘式、大可控范围磁流变制动器的制作方法

本发明涉及一种制动器，尤其涉及的是一种弧形盘式、大可控范围磁流变制动器

背景技术

汽车行驶安全性一直是评价汽车好坏的重要指标之一，因此，制动系统的研发显得尤为重要。目前市场上应用较多的制动器便是液压盘式制动器，虽然其技术相对成熟，但是复杂的零部件，也会带来较长响应时间、维修成本高、散热差等一系列问题。

磁流变液是一种新型智能材料，在外加磁场的作用下，磁流变液可以迅速从流体状态切换到半固体状态，并且这种流变特性具有可逆性、易控性和连续性。从而使得磁流变液在汽车、机械、医疗等领域得到了广泛应用，磁流变制动器便是其中一种应用实例。

磁流变制动器主要是通过给励磁线圈通电流产生励磁磁场，磁流变液在外加磁场的作用下，可以在流体状态和半固体状态下相互转换。通过改变励磁线圈的励磁电流，从而可以达到调节制动力矩的目的。虽然磁流变制动器具有响应快、制动力矩连续可调的优点，但有限的制动力矩往往不能满足市场的需求。目前，提高制动力矩的方式主要是通过增大励磁线圈电流或者增加磁流变液的工作区域。增大励磁线圈的电流可以增大制动力矩，但励磁线圈所通电流大小受材料以及线形直径影响，因此具有一定局限性。增加磁流变液的工作区域往往会增加制动器的体积从而使得制动器更加笨重，不利于装配。同时，磁流变制动器中的磁流变液始终与制动盘相接触，从而导致汽车正常行驶中有一定的被动转矩，对汽车经济性有很大影响。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种弧形盘式、大可控范围磁流变制动器，以实现零粘滞损耗以及制动力矩足够大的目的。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种弧形盘式、大可控范围磁流变制动器，包括外壳体以及设置于外壳体内的转子，所述转子包括转盘和从转盘一端伸出的转轴，所述外壳体内设有一个密闭的圆形空腔，所述转子的转盘位于所述外壳体的圆形空腔内，所述转子的转轴伸出所述外壳体之外，所述转盘的上端面与外圆形空腔的顶壁之间、以及转盘的下端面与圆形空腔的底壁之间形成两个环形储液间隙，所述环形储液间隙内填充有磁流变液；

所述转盘的上端面和下端面表面分别设有多个第一条形凸起，每个条形凸起沿着转盘的径向方向延伸，所述外壳体的圆形空腔顶壁和底壁表面设有多个第二条形凸起，每个第二条形凸起沿着圆形空腔的径向方向延伸，所述第一条形凸起和第二条形凸起的凸起面均为弧形面；

所述转盘的上端面和下端面上分别开有第一环形槽，两个第一环形槽内分别设置有永磁体，所述外壳体的圆形空腔侧壁上开有第二环形槽，所述第二环形槽内设置有励磁线圈，所述励磁线圈围绕在所述转轴之外，通过所述永磁体产生的磁场将环形储液间隙内的磁流变液吸附进入转盘的第一环形槽内；通过所述励磁线圈通入电流后产生励磁磁场，克服永磁体产生的磁场后，吸附磁流变液从第一环形槽进入环形储液间隙内，励磁线圈产生的磁力线垂直穿过位于环形储液间隙内的磁流变液，通过改变励磁线圈的励磁电流来改变磁流变液的状态，进而调节磁流变制动器的制动力矩。

进一步的，所述外壳体内部布置有冷却管道，所述冷却管道靠近外壳体外壁布置。

进一步的，所述励磁线圈缠绕于铜套上，且所述励磁线圈的外围压紧在所述外壳体的第二环形槽侧壁上。

进一步的，所述外壳体包括外缸体和端盖，所述圆形空腔设置在外缸体内，并通过端盖对圆形空腔顶端进行密闭，所述外缸体的圆形空腔底壁和所述端盖的底端设置多个所述第二条形凸起。

进一步的，所述转子的转轴与端盖之间通过密封圈密封。

进一步的，所述外缸体和转子的材料为高导磁材料。

进一步的，所述端盖的材料为不导磁或者低导磁材料。

进一步的，所述铜套的材料为不导磁或者低导磁材料。

本发明相比现有技术具有以下优点：

1、本发明提供的一种弧形盘式、大可控范围磁流变制动器，由于有永磁体的加入，在励磁线圈无电流激励的情况下，通过永磁体产生的磁场将环形储液间隙内的磁流变液吸附进入转盘的第一环形槽内，极限减少了外壳体和转盘之间的磁流变液，有效降低转子转动时被动转矩，实现了零粘滞损耗。

2、本发明提供的一种弧形盘式、大可控范围磁流变制动器，由于其在转盘的上下端面设有多个第一条形凸起，同时在外壳体的圆形空腔的顶壁和底壁上设有多个第二条形凸起，两个条形凸起的凸起面均为弧形面，综合利用了磁流变液的剪切模式、流动模式和挤压模式这三种工作模式，使得该制动器能够有效提升响应速度，能实现快速控制且制动力矩足够大的要求，有利于实现制动系统性能的优化；同时显著提高了磁流变液的有效使用率。

3、本发明提供的一种弧形盘式、大可控范围磁流变制动器，其在外壳体内部布置有冷却管道，提高了制动效能，有效延长了磁流变液和制动器的使用寿命。

4、本发明提供的一种弧形盘式、大可控范围磁流变制动器，若将外壳体转动作为输出轴，则磁流变制动器即可转变为磁流变离合器，磁流变液作为传动介质传递扭矩，实现了实现制动器与离合器的功能相互转换。

5、本发明提供的一种弧形盘式、大可控范围磁流变制动器，其结构简单，体积小，可以解决传统制动器零部件复杂、成本高以及维修困难等问题。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的转子立体图。

图3是本发明的外缸体立体图。

图4是本发明的端盖立体图。

图中标号：1磁流变液，2转子，21转盘，22转轴，23第一条形凸起，24第一环形槽，3密封圈，4端盖，5外缸体，51第二条形凸起，52第二环形槽，6冷却管道，7磁力线，8永磁体，9励磁线圈，10铜套。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

参见图1至图4，本实施例公开了一种弧形盘式、大可控范围磁流变制动器，包括外壳体以及设置于外壳体内的转子2，转子2包括转盘21和从转盘21一端伸出的转轴22，外壳体内设有一个密闭的圆形空腔，外壳体包括外缸体5和端盖4，圆形空腔设置在外缸体5内，并通过端盖4对圆形空腔顶端进行密闭。转子2的转盘21位于外壳体的圆形空腔内，转子2的转轴22伸出端盖4之外，转子2的转轴22与端盖4之间通过密封圈3密封，防止转子2转动时磁流变液1从端盖4和转轴22的间隙中泄露。转盘21的上端面与外圆形空腔的顶壁之间、以及转盘21的下端面与圆形空腔的底壁之间形成两个环形储液间隙，环形储液间隙内填充有磁流变液1，该环形储液间隙为磁流变液1的有效工作区域。

转盘21的上端面和下端面表面分别设有多个第一条形凸起23，每个条形凸起沿着转盘21的径向方向延伸，外缸体5的圆形空腔底壁和端盖4的底端设置多个第二条形凸起51，使得在圆形空腔的底壁和顶壁上分别分布有多个第二条形凸起51，每个第二条形凸起51沿着圆形空腔的径向方向延伸，第一条形凸起23和第二条形凸起51的凸起面均为弧形面。

转盘21的上端面和下端面上分别开有第一环形槽24，两个第一环形槽24内分别设置有永磁体8，外壳体的圆形空腔侧壁上开有第二环形槽52，第二环形槽52内设置有励磁线圈9，励磁线圈9缠绕于铜套10上，且励磁线圈9的外围压紧在外壳体的第二环形槽52侧壁上。励磁线圈9围绕在转轴22之外，通过永磁体8产生的磁场将环形储液间隙内的磁流变液1吸附进入转盘21的第一环形槽24内；通过励磁线圈9通入电流后产生励磁磁场，克服永磁体8产生的磁场后，吸附磁流变液1从第一环形槽24进入环形储液间隙内，励磁线圈9产生的磁力线7垂直穿过位于环形储液间隙内的磁流变液1，通过改变磁流变液1的状态，进而调节磁流变制动器的制动力矩。当给励磁线圈9通电流时，励磁线圈9产生励磁磁场，励磁磁场的磁力线7依次穿过外缸体5、转盘21下方的磁流变液1、转盘21、转盘21上方的磁流变液1、端盖4后最终回到外缸体5形成闭合回路；励磁磁场的有效作用区间为转盘21和外缸体5之间的环形储液间隙区域，调节电流即可实现对转子2制动力矩的控制。

其中，外壳体内部布置有螺旋形的冷却管道6，冷却管道6靠近外壳体外壁布置。设置冷却管道6，为磁流变液1提供有效工作温度，提高了磁流变液1和制动器的使用寿命。

外缸体5和转子2的材料为高导磁材料。端盖4的材料为不导磁或者低导磁材料。铜套10的材料为不导磁或者低导磁材料。

本实施例提供的制动器的工作过程如下：

当励磁线圈9无电流时，磁流变液1在永磁体8恒定磁场作用下被吸附于转盘21的第一环形槽24内，极限减少了外缸体5和转盘21之间的磁流变液1，有效降低转子2转动时的被动转矩，实现了零粘滞损耗。由于转盘21的上下端面和外缸体5的圆形空腔顶壁和底壁上均设有多个条形凸起，条形凸起的凸起面均为弧形面；当励磁线圈9通电流，励磁线圈9产生的励磁磁场克服永磁体8的恒定磁场，将磁流变液1从转盘21的第一环形槽24中吸附进入到转盘21和外缸体5之间的环形储液间隙内，转盘21在充满磁流变液1的腔体内转动，励磁磁场的磁力线7垂直穿过磁流变液1使其黏性和屈服应力发生改变，使得磁流变液1变换为固态，使转子2实现制动；此过程中磁流变液1同时受到挤压模式、剪切模式和流动模式三种工作模式作用，由挤压变形产生挤压应力以及由剪切和流动模式产生的库伦剪切应力和黏度剪切应力，有效提高了磁流变液1利用率和制动器制动力矩。若将外缸体5转动作为输出轴，则磁流变制动器转变为磁流变离合器，磁流变液1作为传动介质在三种工作模式下传递扭矩。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。