间隙可调式磁流变制动装置

摘要

本发明公开了一种间隙可调式磁流变制动装置，包括由轴、轴承、轴承顶圈和轴承套筒组成的轴总成以及制动盘、制动盘外壳和安装在制动盘外壳内的线圈，轴承套筒与制动盘外壳固定连接，制动盘固定在所述轴的端部，在制动盘和制动盘外壳间的空隙内充有磁流变液，制动盘外壳包括前盘、线圈内圈、外圈、后盘和尾盘；尾盘安装在所述后盘的中心孔中，尾盘与前盘平行，前盘、线圈内圈、后盘和外圈围成容纳所述线圈的空间；前盘、线圈内圈和尾盘围成容纳所述制动盘和磁流变液的空间，在制动盘的两个侧面以及前盘、尾盘的内表面上设有呈放射状分布的直线型凹槽。该制动装置的制动力矩明显增大，改善了制动效果，减少了盘片在转动时的阻力矩。

权利要求

1.一种间隙可调式磁流变制动装置，包括：由轴(1)、轴承(5)、轴承顶圈(2)和轴承套筒(3)组成的轴总成以及制动盘(14)、制动盘外壳和安装在制动盘外壳内的线圈(20)，所述轴承套筒(3)与所述制动盘外壳固定连接，所述制动盘(14)固定在所述轴(1)的端部，在制动盘(14)和制动盘外壳间的空隙内充有磁流变液，其特征在于：所述制动盘外壳包括前盘(8)、线圈内圈(10)、外圈(9)、后盘(11)和尾盘(12)；所述尾盘(12)安装在所述后盘(11)的中心孔中，所述尾盘(12)与所述前盘(8)平行，所述前盘(8)、线圈内圈(10)、后盘(11)和外圈(9)围成容纳所述线圈(20)的空间；所述前盘(8)、线圈内圈(10)和尾盘(12)围成容纳所述制动盘(14)和磁流变液的空间，在所述制动盘(14)的两个侧面以及前盘(8)、尾盘(12)的内表面上设有呈放射状分布的直线型凹槽；所述直线型凹槽的深度和宽度均为1mm；所述轴承套筒(3)套装在一套筒(4)内，二者之间螺纹连接；所述套筒(4)安装在一轴固定套(6)内，所述轴固定套(6)固定在一支架(7)的一侧，所述前盘(8)固定在所述支架(7)的另一侧。

2.根据权利要求1所述的间隙可调式磁流变制动装置，其特征在于：在所述前盘(8)和尾盘(12)的外侧表面还各装有一永磁环(16、17)。

3.根据权利要求2所述的间隙可调式磁流变制动装置，其特征在于：在所述轴固定套(6)和套筒(4)之间形成有间隙，在所述轴固定套(6)上间隔开有多组径向贯通的螺纹孔，所述套筒(4)通过多个螺栓固定在所述轴固定套(6)内。

4.根据权利要求3所述的间隙可调式磁流变制动装置，其特征在于：所述螺纹孔有4组，每组螺纹孔由两个组成，且沿轴向排列。

说明书

间隙可调式磁流变制动装置

技术领域

[0001] 本发明涉及液体阻力制动领域，特别涉及一种间隙可调式磁流变制动装置。

背景技术

[0002] 磁流变液是固体微颗粒在基液中形成的悬浮液, 主要由载液、磁流变响应粒子和表面活性剂组成。它是一种可控流体,在强磁场作用下,可在几毫秒内由流动良好的牛顿流体变为非牛顿流体，并且这种变化是连续可逆且易于迅速控制的。基于磁流变液特性设计的磁流变器件有许多种,它们都具有响应速度快、结构简单以及能耗低等优良特性,在工程领域有广泛的应用前景,磁流变传动机构是磁流变技术应用的重要方面。

发明内容

[0003] 为了克服现有磁流变液制动器制动力矩小的缺陷，本发明提供一种易于加工、结构简单、制动力矩较大的可调式磁流变制动装置。

[0004] 为此，本发明的技术方案如下：

[0005] 一种间隙可调式磁流变制动装置，包括：由轴、轴承、轴承顶圈和轴承套筒组成的轴总成以及制动盘、制动盘外壳和安装在制动盘外壳内的线圈，所述轴承套筒与所述制动盘外壳固定连接，所述制动盘固定在所述轴的端部，在制动盘和制动盘外壳间的空隙内充有磁流变液，所述制动盘外壳包括前盘、线圈内圈、外圈、后盘和尾盘；所述尾盘安装在所述后盘的中心孔中，所述尾盘与所述前盘平行，所述前盘、线圈内圈、后盘和外圈围成容纳所述线圈的空间；所述前盘、线圈内圈和尾盘围成容纳所述制动盘和磁流变液的空间，在所述制动盘的两个侧面以及前盘、尾盘的内表面上设有呈放射状分布的直线型凹槽。优选的是，所述直线型凹槽的深度和宽度均为1mm。

[0006] 优选的是，在所述前盘、和尾盘的外侧表面还各装有一永磁环。

[0007] 优选的是，所述轴承套筒套装在一套筒内，二者之间螺纹连接；所述套筒安装在一轴固定套内，所述轴固定套固定在一支架的一侧，所述前盘固定在所述支架的另一侧。

[0008] 在所述轴固定套和套筒之间形成有间隙，在所述轴固定套上间隔开有多组径向贯通的螺纹孔，所述套筒通过多个螺栓固定在所述轴固定套内。

[0009] 所述螺纹孔有组，每组螺纹孔由两个组成，且沿轴向排列。

[0010] 本发明具有以下有益效果：

[0011] 1、制动盘的位置、平行度、同轴度可以通过螺纹、螺钉调节，减小了对零件加工精度的要求；同时，通过分别调节前盘和后盘与制动盘之间的间隙，能够改变磁流变液的填充空间以改善制动效果；

[0012] 2、在制动盘和外壳内表面设有放射状分布的直线型凹槽，在磁场作用下，磁流变液磁化后所形成的颗粒链与具有表面织构的接触表面之间的剪切应力显著增大，所以该表面织构可使制动器的制动力矩明显增大；

[0013] 3、由于在前盘和尾盘的外侧表面还各装有一永磁环，所以，在线圈没有电流时，仍然有少量磁流变液粘附在外壳内表面和制动盘外表面，这样减少了条纹在制动盘旋转时产生的涡流，减少了盘片在转动时的阻力矩。

附图说明

[0014] 图1是本发明的磁流变制动装置的剖视图；

[0015] 图2是本发明的磁流变制动装置中制动盘表面结构示意图；

[0016] 图3是图2中A部的局部放大图。

[0017] 图中：

[0018] 1、轴；            2、轴承顶圈；       3、轴承套筒；        4、套筒；

[0019] 5、轴承；          6、轴固定套；       7、支架；            8、前盘；

[0020] 9、外圈；         10、线圈内圈；      11、后盘；           12、尾盘；

[0021] 13、骨架油封挡圈； 14、制动盘；        15、放油螺栓；       16、前磁环；

[0022] 17、后磁环；       18、O型圈；         19、磁流变液；       20、线圈。

具体实施方式

[0023] 下面结合附图和实施例对本发明专利的结构作进一步说明。

[0024] 如图1～图3所示，本发明的间隙可调式磁流变制动装置包括：由轴1、轴承5、轴承顶圈2和轴承套筒3组成的轴总成以及制动盘14、制动盘外壳和安装在制动盘外壳内的线圈20。轴承套筒3与制动盘外壳固定连接，制动盘14固定在轴1的端部，在制动盘14和制动盘外壳间的空隙内充有磁流变液。

[0025] 所述制动盘外壳包括前盘8、线圈内圈10、外圈9、后盘11和尾盘12。尾盘12安装在后盘11的中心孔中，尾盘12与前盘8平行。前盘8、线圈内圈10、后盘11和外圈9围成容纳线圈20的空间；前盘8、线圈内圈10和尾盘12围成容纳制动盘14和磁流变液的空间。在制动盘14的两个侧面以及前盘8、尾盘12的内表面上设有从盘心呈放射状分布的直线型凹槽。图2、图
3所示为制动盘14的表面结构示意图，前盘8、尾盘12表面上的直线型凹槽与制动盘14上的直线型凹槽形状和结构相同或相似。在本发明的一个实施例中，所述直线型凹槽的深度和宽度均为1mm，凹陷在制动盘14、前盘8和尾盘12的表面。

[0026] 另外，在前盘8、和尾盘12的外侧表面还各装有一永磁环16、17。在线圈没有电流时，仍然有少量磁流变液粘附在前盘8、尾盘12的内表面和制动盘的外表面，这种结构减少了条纹在制动盘旋转时产生的涡流，减少了盘片在转动时的阻力矩。

[0027] 轴承套筒3套装在一套筒4内，二者之间螺纹连接；套筒4安装在轴固定套6内，轴固定套6固定在支架7的一侧，前盘8固定在支架7的另一侧。在轴固定套6和套筒4之间形成有间隙，在轴固定套6上间隔开有多组径向贯通的螺纹孔，套筒4通过多个螺栓固定在轴固定套6内。在本发明的一个实施例中，所述螺纹孔有4组，每组螺纹孔由两个组成，且沿轴向排列。

[0028] 为了防止泄漏，前盘8与轴1之间通过骨架油封挡圈13密封；后盘11和尾盘12之间通过O型圈18密封。另外，在尾盘12上还设有一放油螺栓15。

[0029] 下面对上述制动器的组装和调节方式进行说明。

[0030] 制动器的前盘8、线圈内圈10、后盘11依次对中并安装在一起，线圈缠绕在它们之间形成的槽中。线圈缠绕在所述槽内后，将装好的组件固定在支架7的一侧。

[0031] 制动器的轴1、轴承5和轴承套筒3依次装配在一起，带有螺纹的轴承顶圈2将轴承5固定在轴承套筒3内。轴承套筒3有外螺纹，与带有内螺纹的套筒4装在一起，这样在螺纹的作用下轴1可以自由地轴向移动。

[0032] 轴固定套6固装在支架7的另一侧。将组装在一起的轴1、轴承顶圈2、轴承5、轴承套筒3、套筒4组件装入轴固定套6内，通过轴固定套6上的八个螺钉调节轴1的径向位置。然后，将制动盘14固定在轴1的右端，使制动盘14的一个面紧贴前盘8内壁，紧固轴固定套6上的八个螺钉。最后，将装有O型圈的尾盘12固定在后盘11上。

[0033] 在本发明的一个实施例中，轴承套筒3外圈螺距设计为1mm，这样，顺时针旋转轴承套筒3两周，可使其沿轴向向右（图中方向）移动2mm，此时制动盘14和前盘8的内壁平行且距离2mm。调节尾盘12使其与制动器14的另一面紧贴，调节后盘11周向布置的四个螺钉，使尾盘12紧固在后盘11上。调节轴承套筒3，使其向左移动1mm，这样制动盘14与前盘8、后盘11的内壁分别为1mm。

[0034] 通过旋转相应圈数或角度，可实现制动盘与前后尾盘间隙的精确调节。另外，螺距的大小并不限于本实施例中的具体值，可以根据实际需要进行设计。

[0035] 磁流变液19充满在制动盘14与前盘8、线圈内圈10和尾盘12的间隙里，线圈内圈10由铝合金材料加工而成，可以起到隔磁作用。通电后所产生的磁感应线环绕着线圈，依次经过外圈9、前盘8、制动盘14、尾盘12、后盘11，在这个过程中必然经过磁流变液19，所以这样的设计可以使得通过磁流变液的磁场强度最大，因而产生的制动力矩也是最大的。

[0036] 线圈在通电时产生磁场，磁场增大了磁流变液的动态剪切力矩，达到制动的目的。在制动盘和前盘、尾盘内表面是光滑的情况下，制动器的制动力矩是由于磁流变液和前述三者的摩擦力产生的。而如果盘面表面有条纹，制动力矩则由动态屈服应力产生，磁流变液的动态屈服应力远大于摩擦力，从而使制动器的制动力矩明显增大。另外大量实验表明，如果两个摩擦表面之间充满磁流变液，具有条纹的摩擦表面磨损最小，因此这样的结构也可以减小制动器制动盘的磨损。