本發(fā)明涉及一種離合器傳動(dòng)裝置，尤其涉及一種形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的永磁式磁流變離合器。

背景技術(shù)：

形狀記憶合金（SMA）是一種具有形狀記憶效應(yīng)和超彈性的感溫材料，它在環(huán)境溫度升高時(shí)會(huì)發(fā)生奧氏體相變，宏觀上表現(xiàn)為軸向輸出行程增大，如果此時(shí)形狀記憶合金兩端受到約束就會(huì)產(chǎn)生很大的驅(qū)動(dòng)力從而對(duì)外做功，利用這種感溫驅(qū)動(dòng)特性可將其制成形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)彈簧，具有智能控制、安全節(jié)能、可靠高效的優(yōu)點(diǎn)。磁流變液（MRFs）是在載液中加入微米大小的磁性顆粒而形成的懸浮液，其流變特性是通過磁場(chǎng)強(qiáng)度來控制的，宏觀上表現(xiàn)為幾毫秒時(shí)間內(nèi)磁流變液迅速從液體變?yōu)楣腆w的過程。永磁體和勵(lì)磁線圈都是很好的磁源機(jī)構(gòu)，勵(lì)磁線圈需要外加電流輸入產(chǎn)生磁場(chǎng)，而永磁體自身就可以產(chǎn)生磁場(chǎng)。利用永磁體在有效的導(dǎo)磁材料作用下產(chǎn)生的磁場(chǎng)作用于磁流變液，使其發(fā)生磁流變效應(yīng)，從而通過磁流變液的剪切屈服應(yīng)力帶動(dòng)主從動(dòng)部分的同步轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了傳動(dòng)裝置的智能連續(xù)控制。

中國專利文獻(xiàn)CN 105288876 A公開的“一種永磁變長(zhǎng)度磁流變液與摩擦復(fù)合軟著陸裝置”，利用永磁體產(chǎn)生磁場(chǎng)激勵(lì)磁流變液產(chǎn)生磁流變效應(yīng)，從而控制軟著陸裝置的制動(dòng)力矩，同時(shí)還利用了彈簧與摩擦盤之間的摩擦力矩進(jìn)行輔助減速著陸；如CN 205260715 U公開的“采用環(huán)形永磁體和勵(lì)磁線圈進(jìn)行復(fù)合控制的磁流變阻尼器”，利用環(huán)形永磁體補(bǔ)償勵(lì)磁線圈失電情況下的磁場(chǎng)供給，提高了阻尼器在出現(xiàn)故障時(shí)的減振能力；如CN 102312939 A公開的“一種磁流變液風(fēng)扇離合器”，利用兩個(gè)繞向相反的線圈輸出比較穩(wěn)定的磁場(chǎng)；而且在工作腔中的主動(dòng)軸上增加了一個(gè)加壓漿，使得在工作過程中因加壓漿的旋轉(zhuǎn)擠壓磁流變液產(chǎn)生較大的壓力，增大了輸出動(dòng)力。如CN102562874 A公開的“一種雙盤式擠壓磁流變制動(dòng)器”，不僅可通過提高勵(lì)磁線圈電流來增加扭矩，還可增大電磁鐵的電流，從而增大磁流變液在磁場(chǎng)方向產(chǎn)生正應(yīng)力，極大的提高了制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

但以上的這些發(fā)明都未利用到永磁體產(chǎn)生磁場(chǎng)的有效導(dǎo)磁厚度和磁流變液產(chǎn)生磁流變效應(yīng)的最佳有效半徑，因此研究高溫工況下，如何利用較少磁流變液體積在離心作用下受到永磁磁場(chǎng)誘導(dǎo)而達(dá)到提高離合器節(jié)能高效的傳動(dòng)性能，是本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的永磁式磁流變離合器，利用磁流變液在永磁體產(chǎn)生的有效磁通間隙下產(chǎn)生的剪切屈服應(yīng)力與摩擦力共同傳遞轉(zhuǎn)矩，從而有效提高高溫下離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣的：一種形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的永磁式磁流變離合器，主動(dòng)軸、從動(dòng)軸、主動(dòng)殼體、從動(dòng)盤和連接套筒，所述主動(dòng)殼體包括左殼體、外圓筒和右殼體，所述外圓筒的兩端分別與左殼體和右殼體固定連接，所述主動(dòng)軸與右殼體固定連接；在左殼體的中部設(shè)有一連接孔，所述連接套管的一端伸入該連接孔內(nèi)并通過軸承與左殼體相連；所述從動(dòng)軸的一端穿過連接套筒后伸入主動(dòng)殼體內(nèi)，其另一端具有一連接盤，并通過該連接盤與套管的另一端固定連接；其特征在于：所述從動(dòng)盤位于主動(dòng)殼體內(nèi)，其左側(cè)中部向左凸出形成一套管，該套管套設(shè)在從動(dòng)軸上，并通過滑鍵與從動(dòng)軸滑動(dòng)配合相連，使從動(dòng)盤能沿從動(dòng)軸的軸向移動(dòng)；在套管與連接盤之間設(shè)有一形狀記憶合金彈簧，該形狀記憶合金彈簧一端與連接盤固定連接，另一端與套管固定連接；在連接套筒對(duì)應(yīng)形狀記憶合金彈簧的位置設(shè)有數(shù)個(gè)通氣孔；在從動(dòng)盤的右側(cè)設(shè)有一環(huán)形永磁體，在永磁體的內(nèi)側(cè)設(shè)有一隔磁環(huán)；

在右殼體內(nèi)側(cè)的中部固定連接有一摩擦盤，所述摩擦盤中部向左側(cè)凸起形成一錐形凸臺(tái)；在該錐形凸臺(tái)的中部設(shè)有一調(diào)節(jié)孔，在調(diào)節(jié)孔內(nèi)滑動(dòng)配合設(shè)有一移動(dòng)活塞，在移動(dòng)活塞與右殼體之間設(shè)有一復(fù)位彈簧，所述復(fù)位彈簧的兩端分別與移動(dòng)活塞和右殼體固定連接；在從動(dòng)盤的右側(cè)，對(duì)應(yīng)錐形凸臺(tái)的位置設(shè)有一錐形槽，且所述錐形槽的深度小于錐形凸臺(tái)的厚度；

所述從動(dòng)盤、摩擦盤以及右殼體之間形成磁流變液的工作間隙，在該工作間隙內(nèi)填充有占其容積1/3的磁流變液；在右殼體的內(nèi)側(cè)，對(duì)應(yīng)永磁體和隔磁環(huán)的位置設(shè)有一環(huán)形儲(chǔ)油槽；其中，在從動(dòng)盤的移動(dòng)過程中，永磁體和隔磁環(huán)的端面與儲(chǔ)油槽槽底之間的具有始終與從動(dòng)盤和右殼體之間的距離一致。

進(jìn)一步地，在右殼體上設(shè)有一注液孔，在該注液孔上配合設(shè)有一注液螺塞。

進(jìn)一步地，在外圓筒內(nèi)側(cè)與從動(dòng)盤、永磁體和儲(chǔ)油槽之間設(shè)有一隔磁密封筒，該隔磁密封筒與外圓筒固定連接，所述從動(dòng)盤的周面和永磁體的外側(cè)面均與隔磁密封筒緊貼，并與隔磁密封筒滑動(dòng)配合在一起。

進(jìn)一步地，所述儲(chǔ)油槽的內(nèi)側(cè)壁向內(nèi)傾斜，且儲(chǔ)油槽的底部開度小于儲(chǔ)油槽的槽口開度，使隔磁環(huán)與儲(chǔ)油槽的內(nèi)側(cè)壁之間始終具有間隙。

進(jìn)一步地，在移動(dòng)活塞的周面上套設(shè)有O型密封圈。

進(jìn)一步地，在連接套筒上套設(shè)有一軸承端蓋，所述軸承端蓋與左殼體規(guī)定連接在一起，在軸承端蓋與連接套筒之間設(shè)有毛氈圈。

進(jìn)一步地，所述右殼體、從動(dòng)盤和外圓筒由導(dǎo)磁材料制成，所述隔磁環(huán)、摩擦盤和左殼體由不導(dǎo)磁材料制作而成。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、采用永磁體作為磁源提供磁場(chǎng)，節(jié)能環(huán)保，有效利用了磁通可接通的有效間隙厚度來控制磁流變液產(chǎn)生磁流變效應(yīng)的最佳位置，進(jìn)而達(dá)到環(huán)境溫度對(duì)離合器傳動(dòng)性能的智能控制。

2、在右殼體內(nèi)側(cè)中部安裝的摩擦盤與從動(dòng)盤相應(yīng)錐形槽之間的摩擦轉(zhuǎn)矩，可進(jìn)一步提高溫度升高時(shí)離合器的傳遞轉(zhuǎn)矩。

3、主動(dòng)軸帶動(dòng)主動(dòng)殼體旋轉(zhuǎn)時(shí)，工作間隙中的磁流變液受到離心力作用大部分分布在工作間隙外側(cè)以及儲(chǔ)油室內(nèi)，而這兩個(gè)位置的磁場(chǎng)強(qiáng)度也是最大的，故利用了有效磁通面積產(chǎn)生顯著磁流變效應(yīng)的功能。

4、本發(fā)明中磁流變液裝填體積只占工作間隙三分之一，一方面節(jié)約了磁流變液的使用，另一方面還充分利用了磁流變液產(chǎn)生磁流變效應(yīng)的有效半徑。

附圖說明

圖1為本發(fā)明低溫工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明高溫工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1—主動(dòng)軸，2—從動(dòng)軸，31—左殼體，32—外圓筒，33—右殼體，4—從動(dòng)盤，5—連接套筒，6—連接盤，7—套管，8—滑鍵，9—形狀記憶合金彈簧，10—通氣孔，11—永磁體，12—隔磁環(huán)，13—摩擦盤，14—移動(dòng)活塞，15—復(fù)位彈簧，16—錐形槽，17—磁流變液，18—儲(chǔ)油槽，19—注液螺塞，20—隔磁密封筒，21—軸承端蓋。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例：參見圖1、圖2，一種形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的永磁式磁流變離合器，主動(dòng)軸1、從動(dòng)軸2、主動(dòng)殼體、從動(dòng)盤4和連接套筒5。所述主動(dòng)殼體包括左殼體31、外圓筒32和右殼體33，所述外圓筒32的兩端分別與左殼體31和右殼體33固定連接，所述主動(dòng)軸1與右殼體33固定連接，具體實(shí)施時(shí)，該主動(dòng)軸1與右殼體33一體成型，從而使結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性更好。在左殼體31的中部設(shè)有一連接孔，所述連接套管7的一端（右端）伸入該連接孔內(nèi)并通過軸承與左殼體31相連。在連接套筒5上套設(shè)有一軸承端蓋21，所述軸承端蓋21與左殼體31規(guī)定連接在一起，在軸承端蓋21與連接套筒5之間設(shè)有毛氈圈。所述從動(dòng)軸2的一端（右端）穿過連接套筒5后伸入主動(dòng)殼體內(nèi)，其另一端（左端）具有一連接盤6，并通過該連接盤6與套管7的另一端（左端）固定連接。

所述從動(dòng)盤4位于主動(dòng)殼體內(nèi)，其左側(cè)中部向左凸出形成一套管7，該套管7套設(shè)在從動(dòng)軸2上，并通過滑鍵8與從動(dòng)軸2滑動(dòng)配合相連，使從動(dòng)盤4能沿從動(dòng)軸2的軸向移動(dòng)。在套管7與連接盤6之間設(shè)有一形狀記憶合金彈簧9，具體實(shí)施時(shí)，連接盤6的右側(cè)和套管7的左端均具有一臺(tái)階，該形狀記憶合金彈簧9套設(shè)在連接盤6和套管7的臺(tái)階上，其一端與連接盤6固定連接，另一端與套管7固定連接。在連接套筒5對(duì)應(yīng)形狀記憶合金彈簧9的位置設(shè)有數(shù)個(gè)通氣孔10；以便于周圍熱空氣進(jìn)入鏈接套筒內(nèi)，從而快速驅(qū)動(dòng)形狀記憶合金彈簧9工作。在從動(dòng)盤4的右側(cè)設(shè)有一環(huán)形永磁體11，在永磁體11的內(nèi)側(cè)設(shè)有一隔磁環(huán)12；從而對(duì)永磁體11的磁場(chǎng)方向進(jìn)行限定。

在右殼體33內(nèi)側(cè)的中部固定連接有一摩擦盤13，所述摩擦盤13中部向左側(cè)凸起形成一錐形凸臺(tái)。在該錐形凸臺(tái)的中部設(shè)有一調(diào)節(jié)孔，在調(diào)節(jié)孔內(nèi)滑動(dòng)配合設(shè)有一移動(dòng)活塞14，在移動(dòng)活塞14的周面上套設(shè)有O型密封圈，從而使移動(dòng)活塞14與調(diào)節(jié)孔之間的密封性更好。在移動(dòng)活塞14與右殼體33之間設(shè)有一復(fù)位彈簧15，所述復(fù)位彈簧15的兩端分別與移動(dòng)活塞14和右殼體33固定連接。在從動(dòng)盤4的右側(cè)，對(duì)應(yīng)錐形凸臺(tái)的位置設(shè)有一錐形槽16，且所述錐形槽16的深度小于錐形凸臺(tái)的厚度。當(dāng)環(huán)境溫度升高到一定溫度值時(shí)，形狀記憶合金彈簧9受熱驅(qū)動(dòng)從動(dòng)盤4向右移動(dòng)，能使從動(dòng)盤4中部的錐形槽16與主動(dòng)盤中部的摩擦盤13緊密貼合，一方面可產(chǎn)生摩擦力矩進(jìn)行離合器輔助轉(zhuǎn)矩傳遞，另一方面在空氣壓力作用下移動(dòng)活塞14向右移動(dòng)壓縮復(fù)位彈簧15。由于磁流變液17的工作間隙（及儲(chǔ)油槽18）為完全密封的，當(dāng)從動(dòng)盤4向右移動(dòng)后，壓縮工作間隙的多余空氣壓縮移動(dòng)活塞14并進(jìn)入調(diào)節(jié)孔，從而通過該調(diào)節(jié)孔暫時(shí)保存起來；當(dāng)形狀記憶合金彈簧9會(huì)拉從動(dòng)盤4時(shí)，通過復(fù)位彈簧15推動(dòng)移動(dòng)活塞14，使從動(dòng)盤4能夠快速回位。

所述從動(dòng)盤4、摩擦盤13以及右殼體33之間形成磁流變液17的工作間隙，在該工作間隙內(nèi)填充有占其容積1/3的磁流變液17；具體實(shí)施時(shí)，在右殼體33上設(shè)有一注液孔，在該注液孔上配合設(shè)有一注液螺塞19，從而便于磁流變液17的注入。在右殼體33的內(nèi)側(cè)，對(duì)應(yīng)永磁體11和隔磁環(huán)12的位置設(shè)有一環(huán)形儲(chǔ)油槽18；其中，在從動(dòng)盤4的移動(dòng)過程中，永磁體11和隔磁環(huán)12的端面與儲(chǔ)油槽18槽底之間的具有始終與從動(dòng)盤4和右殼體33之間的距離一致。在實(shí)際制作過程中，所述儲(chǔ)油槽18的內(nèi)側(cè)壁向內(nèi)傾斜，且儲(chǔ)油槽18的底部開度小于儲(chǔ)油槽18的槽口開度，使隔磁環(huán)12與儲(chǔ)油槽18的內(nèi)側(cè)壁之間始終具有間隙；從而使永磁體11和隔磁環(huán)12在進(jìn)入儲(chǔ)油槽18的過程中，能夠?qū)⒋帕髯円?7從儲(chǔ)油槽18擠出，并進(jìn)入工作間隙內(nèi)。剛開始工作時(shí)，通過注液螺塞19對(duì)工作間隙裝填的磁流變液17占工作間隙下端1/3的容積；在主動(dòng)軸1帶動(dòng)主動(dòng)殼體旋轉(zhuǎn)時(shí)，工作間隙內(nèi)的磁流變液17在旋轉(zhuǎn)離心力的作用下流入儲(chǔ)油室內(nèi)。

在外圓筒32內(nèi)側(cè)與從動(dòng)盤4、永磁體11和儲(chǔ)油槽18之間設(shè)有一隔磁密封筒20，該隔磁密封筒20與外圓筒32固定連接，所述從動(dòng)盤4的周面和永磁體11的外側(cè)面均與隔磁密封筒20緊貼，并與隔磁密封筒20滑動(dòng)配合在一起；從而避免磁流變液17進(jìn)入左殼體31與從動(dòng)盤4之間的間隙內(nèi)。

所述右殼體33、從動(dòng)盤4和外圓筒32由導(dǎo)磁材料制成，所述隔磁環(huán)12、摩擦盤13和左殼體31由不導(dǎo)磁材料制作而成；這樣可保證永磁體11產(chǎn)生的磁通在有效的導(dǎo)磁材料介質(zhì)下順利接通，從而使得工作間隙內(nèi)的磁流變液17在磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生磁流變效應(yīng)進(jìn)行剪切應(yīng)力傳動(dòng)。

工作過程如下：

離合器未工作時(shí)，磁流變液17在工作間隙的下部，體積占工作間隙的1/3；當(dāng)主動(dòng)軸1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁流變液17在離心力作用下，流入靠近右殼體33外緣的儲(chǔ)油槽18內(nèi)；由于此時(shí)工作間隙里是空氣，空氣的磁導(dǎo)率極小，永磁體11產(chǎn)生的磁通沒有導(dǎo)磁材料，所以無法通過儲(chǔ)油室里磁流變液17，不能發(fā)生磁流變效應(yīng)，從動(dòng)部分不轉(zhuǎn)動(dòng)，離合器處于分離狀態(tài)。

隨著溫度升高，使形狀記憶合金彈簧9感溫驅(qū)動(dòng)從動(dòng)盤4向右移動(dòng)，使得工作間隙減小，從動(dòng)盤4的永磁體11和隔磁環(huán)12擠壓磁流變液17進(jìn)入工作間隙，此時(shí)磁通能通過工作間隙和儲(chǔ)油槽18中的磁流變液17，從而發(fā)生磁流變效應(yīng)。隨著溫度進(jìn)一步升高，足以使形狀記憶合金彈簧9驅(qū)動(dòng)的從動(dòng)盤4上的錐形槽16與摩擦盤13楔緊；進(jìn)一步增加轉(zhuǎn)矩的傳遞。

本發(fā)明充分利用了從動(dòng)盤4與右殼體33之間的磁流變液17和儲(chǔ)油槽18中磁流變液17的剪切應(yīng)力與圓錐盤摩擦力共同傳遞轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)了高溫工況下離合器傳遞大轉(zhuǎn)矩的功能。

最后需要說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，那些對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。