CN104863989A - 新型汽车用电流变自动离合器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型汽车用电流变自动离合器，所述左壳体与右壳体密封固定连接后与发动机飞轮螺纹连接，结合齿圈与右壳体同轴固定连接，花键毂与离合器输出轴花键连接，接合套与花键毂通过花键滑动连接；左、右壳体与离合器输出轴之间设有密封套筒；花键套筒与离合器输出轴花键连接，花键套筒分别与左壳体、支承套筒连接，主动筒总成与从动筒总成径向交错分布，从动筒总成的最内侧与花键套筒过盈配合，主动筒总成的最内侧与支承套筒过盈配合，主动筒总成的最外侧与连接套筒过盈配合，连接套筒与右壳体过盈配合；离合器腔室内充满电流变液，右壳体上设有充放液塞；电刷与右壳体周向滑动连接，可控高压电源与电刷通过导线连接。

Description

新型汽车用电流变自动离合器

技术领域

本发明涉及一种属于汽车传动领域的离合器，具体涉及一种新型汽车用电流变自动离合器。

背景技术

离合器在汽车传动***中的作用是连接发动机与变速器，目前在汽车上广泛使用的离合器是摩擦式离合器，它利用主动盘与从动盘之间的接合与分离进行动力的传递与中断。这种离合器存在一些弊端，如在汽车起步及换挡过程中，摩擦式离合器分离与接合的过程时间较长且不平稳，将引起起步及换挡冲击，严重影响驾驶舒适性及传动部件寿命；此外，长期使用时随着摩擦片的磨损，压盘压紧力逐渐变小，导致离合器传递扭矩的能力逐渐下降，最终使其打滑失效。

电流变液(Electrorheological Fluids简称ER)在通常条件下是一种悬浮液，它在电场的作用下可瞬间发生液体-固体的转变。当外加电场强度大大低于某个临界值时，电流变液呈液态；当电场强度大大高于这个临界值时，它就变成固态；在电场强度的临界值附近，这种悬浮液的粘滞性随电场强度的增加而变大。利用电流变液的这种特性，可以研究一种新型离合器，即通过改变电场强度的大小来改变其粘滞性，从而改变传递扭矩的大小，实现动力的传递和中断。

Oravsky等人对电流变离合器进行过相关的研究；吉林大学提出过一种汽车用电流变自动离合器，采用多片式结构。具有以下优点：(1)通过多片式结构成功解决了单片电流变离合器传递转矩小的缺点，使其具有传递发动机转矩的能力；(2)响应速度快，为毫秒级；(3)整个离合器功耗低，为瓦级；(4)离合器传递的转矩具有连续可控性，减小汽车起步和换挡时的冲击。

但是，目前的电流变离合器也存在一些不足：(1)Oravsky等人未针对汽车用的电流变离合器进行研究；(2)多片式电流变离合器中的传动片加工精度要求高，工艺复杂，而且在离合器的工作过程中，传动片容易发生颤振，甚至倾斜导致主从动片相互接触引起短路；(3)虽然目前的电流变离合器功率损耗很低，但是需要长时间通电运行，损失的能量依然不可忽略，需要进一步降低能耗等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的问题，提供了一种利用电流变液的变化特性实现汽车发动机与变速器之间动力传递及中断的新型汽车用电流变自动离合器。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的，结合附图:

一种新型汽车用电流变自动离合器，包括离合器输出轴7、左壳体11、右壳体15、充放液塞2、从动筒总成5、轴承6、密封套筒8、花键套筒10、连接套筒16、主动筒总成17、接合套18、接合齿圈21、花键毂22、支承套筒23、卡环24、电刷28、可控高压电源29；左壳体11与右壳体15密封固定连接后与发动机飞轮3螺纹连接，结合齿圈21与右壳体15同轴固定连接，花键毂22与离合器输出轴7花键连接且与结合齿圈21相邻，接合套18与花键毂22通过花键滑动连接且接合套18与花键毂22间设有多个径向弹性定位机构；左、右壳体与离合器输出轴7之间均设有密封套筒8；在离合器腔室内，花键套筒10与离合器输出轴7花键连接，花键套筒10通过2个绝缘轴承6分别与左壳体11、支承套筒23连接，主动筒总成17与从动筒总成5径向交错分布，从动筒总成5的最内侧与花键套筒10过盈配合，主动筒总成17的最内侧与支承套筒23过盈配合，主动筒总成17的最外侧与连接套筒16过盈配合，连接套筒16与右壳体15过盈配合；离合器腔室内充满电流变液体，右壳体15上设有充放液塞2；电刷28与右壳体15周向滑动连接，可控高压电源29与电刷28通过导线连接。

所述的一种新型汽车用电流变自动离合器，其中，从动筒总成5由多个金属筒组成，各个金属筒之间过盈配合；所述主动筒总成17由多个金属筒组成，各个金属筒之间过盈配合；主动筒总成17中各个金属筒与从动筒总成5中各个金属筒在径向上相互交错排列；从动筒总成5的最内侧金属筒与花键套筒10过盈配合；主动筒总成17的最内侧金属筒与支承套筒23之间利用过盈配合连接，主动筒总成17的最外侧金属筒与连接套筒16利用过盈配合连接，连接套筒16与右壳体15利用过盈配合连接。

所述的一种新型汽车用电流变自动离合器，其中，接合套18与花键毂22间设置的径向弹性定位机构由相互抵接的定位销19和弹簧20组成，径向弹性定位机构设置在花键毂22的径向孔内，接合套18内壁上设有与花键毂22的径向孔配合的凹槽，用于容置定位销端部。

所述的一种新型汽车用电流变自动离合器，其中，左壳体11与发动机飞轮3之间设置有左绝缘板4，接合齿圈21与右壳体15之间设置有右绝缘板27。

所述的一种新型汽车用电流变自动离合器，其中，花键套筒10与其左右两侧的密封套筒8之间分别设置有密封圈9。

所述的一种新型汽车用电流变自动离合器，其中，2个轴承6为陶瓷轴承。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明所述的新型汽车用电流变自动离合器采用多筒式结构，定位精度较高，刚度较高，在离合器运行过程中，不会发生颤振，避免了主从动筒总成因接触而引起短路；

2、本发明所述的新型汽车用电流变自动离合器通过设置锁止机构，使汽车在正常行驶状态下可以撤去离合器上的高电压，从而减小电流变离合器的能耗；

3、本发明所述的新型汽车用电流变自动离合器中的电流变液随着电场强度变化可以迅速地从液体变固体或者从固体变液体，所以具有连续可控性；由于电流变液的连续可控性，使得换挡平稳，因此可以通过合理控制电流变液的电场强度大小实现汽车迅速且平稳的起步及换挡；

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1为本发明所述的新型汽车用电流变自动离合器的结构组成主视图上的全剖视图；

图2为本发明所述的新型汽车用电流变自动离合器中所采用的电流变液体的工作原理示意图；

图3为本发明所述的新型汽车用电流变自动离合器在锁止状态下的工作示意图。

图中：1-壳体连接螺钉；2-充放液塞；3-发动机飞轮；4-左绝缘板；5-从动筒总成；6-轴承；7-离合器输出轴；8-密封套筒；9-密封圈；10-花键套筒；11-左壳体；12-密封垫片；13-左绝缘隔套；14-连接螺钉；15-右壳体；16-连接套筒；17-主动筒总成；18-接合套；19-定位销；20-弹簧；21-接合齿圈；22-花键毂；23-支承套筒；24-卡环；25-齿圈螺钉；26-右绝缘隔套；27-右绝缘板；28-电刷；29-可控高压电源。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

本发明所述的新型汽车用电流变自动离合器对离合器的结构进行了重新设计，采用了电流变液和锁止机构，是一种创新结构的离合器。本发明可以通过改变外加电场强度来改变电流变液的粘性，从而改变离合器传递扭矩的大小。电流变液从液体变成固体只需要几毫秒至几十毫秒，所以响应快；随着电压变化，电流变液可以从液体变固体或者从固体变液体，所以具有连续可控性；由于电流变液的连续可控性，使得换挡平稳，因此可以通过合理控制施加在电流变液中的电场强度大小，来实现汽车迅速且平稳的起步及换挡；锁止机构使整个离合器的损耗功率下降，所以能耗低。

参阅图1至图3，所述的新型汽车用电流变自动离合器，包括6个壳体连接螺钉1、2个充放液塞2、左绝缘板4、从动筒总成5、2个轴承6、离合器输出轴7、2个密封套筒8、密封圈9、花键套筒10、左壳体11、密封垫片12、6个左绝缘隔套13、6个连接螺钉14、右壳体15、连接套筒16、主动筒总成17、接合套18、3个定位销19、3个弹簧20、接合齿圈21、花键毂22、支承套筒23、卡环24、8个齿圈螺钉25、8个右绝缘隔套26、右绝缘板27、电刷28、可控高压电源29、电流变液体。

左壳体11与右壳体15密封固定连接后与发动机飞轮3螺纹连接，结合齿圈21与右壳体15同轴固定连接，花键毂22与离合器输出轴7花键连接且与结合齿圈21相邻，接合套18与花键毂22通过花键滑动连接。

在离合器腔室内，所述的从动筒总成5由多个金属筒组成，本实施案例中采用了4个金属筒，各个金属筒之间利用过盈配合连接，从动筒总成5的最内侧金属筒与花键套筒10之间利用过盈配合连接。所述的主动筒总成17由多个金属筒组成，本实施案例中采用了4个金属筒，各个金属筒之间利用过盈配合连接，主动筒总成17的最内侧金属筒与支承套筒23之间利用过盈配合连接，主动筒总成17的最外侧金属筒与连接套筒16利用过盈配合连接，连接套筒16与右壳体15利用过盈配合连接。从动筒总成5和主动筒总成17中金属筒的数量都可以根据电流变自动离合器需要传递的转矩以及电流变液体的剪切应力进行适当调整。

主动筒总成中各个金属筒与从动筒总成中各个金属筒在径向空间上相互交错排列，相邻两个金属筒之间的空隙(即主动筒总成中的金属筒与相邻从动筒总成的金属筒之间的径向距离)大小为0.5～3毫米，离合器腔室中充满电流变液体。所述的花键套筒10与离合器输出轴7之间利用花键连接，花键套筒10通过2个轴承6分别与左壳体11、支承套筒23连接，本实施案例中采用的轴承6是陶瓷轴承。

左右2个密封套筒8分别与左壳体11、支承套筒23利用螺纹连接，花键套筒10与其左右两侧的密封套筒8之间分别设置有密封圈9，防止电流变液体从花键套筒10与密封套筒8之间的接触面上泄漏。左壳体11与右壳体15之间设置有密封垫片12，防止电流变液体从左右壳体接触面上泄漏。左壳体11与右壳体15通过6个壳体连接螺钉1连接在一起，左壳体11与右壳体15之间形成离合器腔室，壳体连接螺钉1的数量可以根据左右壳体的大小以及壳体连接螺钉1的强度进行适当调整。

所述的左壳体11与发动机飞轮3之间设置有左绝缘板4，防止左壳体11和右壳体15上的高压电传入发动机飞轮3；发动机飞轮3与左壳体11和右壳体15通过6个连接螺钉14连接在一起，使发动机的动力传给左壳体11和右壳体15，连接螺钉14的数量可以根据发动机产生的最大转矩以及连接螺钉14的强度进行适当调整。所述的连接螺钉14与左壳体11和右壳体15之间设置有左绝缘隔套13，防止左壳体11和右壳体15上的高压电通过连接螺钉14传入发动机飞轮3。

所述的2个结构相同的充放液塞2通过螺纹连接在右壳体15上。所述的电刷28与右壳体15之间构成周向滑动连接，轴向无相对运动。所述的电刷28与可控高压电源29之间通过导线连接。所述的接合齿圈21与右壳体15之间设置有右绝缘板27，防止右壳体15上的高压电直接传入接合齿圈21。接合齿圈21与右壳体15之间利用8个齿圈螺钉25同轴连接在一起，齿圈螺钉25的数量可以根据发动机产生的最大转矩以及齿圈螺钉25的强度进行适当调整。所述的齿圈螺钉25与接合齿圈21之间设置有右绝缘隔套26，防止右壳体15上的高压电经过齿圈螺钉25传入接合齿圈21。

所述的接合套18上加工有内花键，接合套18内壁面上均匀加工2～6个凹槽；所述的花键毂22上加工有外花键，花键毂22径向上均匀加工有2～6个孔，径向孔的数量与接合套18内壁面上凹槽的数量相等。接合套18与花键毂22之间通过花键构成轴向滑动连接；花键毂22的径向孔内装有相互抵接的定位销19和弹簧20，在弹簧20的弹性力作用下，定位销19嵌入到接合套18内壁面上的凹槽中。花键毂22与离合器输出轴7通过花键连接。

新型汽车用电流变自动离合器的工作原理：

发动机飞轮3带动左壳体11和右壳体15转动，进而带动与右壳体15过盈连接的连接套筒16以及主动筒总成17转动，由于主动筒总成17中的各个金属筒之间均是过盈连接，所以主动筒总成17中的各个金属筒均与发动机同步旋转，是电流变离合器的主动件。接通电源之后，相邻两个金属筒之间形成电场，该电场使空腔中的电流变液体的粘性增大，甚至由液体变成固体，从而连接主动筒总成17与从动筒总成5，也就是将发动机转矩传递到从动筒总成5的各个金属筒，进一步传递到与从动筒总成5的最内侧金属筒过盈连接的花键套筒10上，最后通过花键传递到离合器输出轴7上。

因为电场强度的大小影响电流变液体的剪切应力，即影响电流变液体的传力特性，所以可以通过改变外加电场强度的大小改变由发动机传递到变速器的扭矩大小，传递扭矩的变化率也可以通过电场强度的变化率得以控制，从而使汽车的起步和换挡过程平顺柔和，提高舒适性。

当完成起步和换挡后，离合器输出轴7的转速与发动机飞轮3、右壳体15的转速逐步趋于一致。当转速一致后将接合套18向左移动，使接合套18的内花键齿一部分与接合齿圈21啮合，另一部分依然与花键毂22啮合，然后就可以撤去加载在右壳体15上的高压电，此时所述的新型汽车用电流变自动离合器工作在锁止状态下。在锁止状态下，扭矩传输路径为：从发动机飞轮3传到左壳体11和右壳体15，再传到与右壳体15连接在一起的接合齿圈21上，进一步传到与接合齿圈21相啮合的接合套18上，接着传到与接合套18相啮合的花键毂22上，最后通过花键传到离合器输出轴7上。

所述的新型汽车用电流变自动离合器工作在锁止状态下就可以撤去加载在右壳体15上的高压电，从而减小了电流变离合器的能耗。在锁止状态下，发动机的扭矩直接通过机械连接传递到了离合器输出轴7上，所以传动效率非常高，能耗低。

Claims (6)

1.一种新型汽车用电流变自动离合器，其特征在于，包括离合器输出轴(7)、左壳体(11)、右壳体(15)、充放液塞(2)、从动筒总成(5)、花键套筒(10)、连接套筒(16)、主动筒总成(17)、接合套(18)、接合齿圈(21)、花键毂(22)、支承套筒(23)、卡环(24)、电刷(28)、可控高压电源(29)；所述左壳体(11)与右壳体(15)密封固定连接后与发动机飞轮(3)螺纹连接，接合齿圈(21)与右壳体(15)同轴固定连接，花键毂(22)与离合器输出轴(7)花键连接且与接合齿圈(21)相邻，接合套(18)与花键毂(22)通过花键滑动连接且接合套(18)与花键毂(22)间设有多个径向弹性定位机构；左、右壳体与离合器输出轴(7)之间均设有密封套筒(8)；在离合器腔室内，花键套筒(10)与离合器输出轴(7)花键连接，花键套筒(10)通过2个绝缘轴承(6)分别与左壳体(11)、支承套筒(23)连接，主动筒总成(17)与从动筒总成(5)径向交错分布，从动筒总成(5)的最内侧与花键套筒(10)过盈配合，主动筒总成(17)的最内侧与支承套筒(23)过盈配合，主动筒总成(17)的最外侧与连接套筒(16)过盈配合，连接套筒(16)与右壳体(15)过盈配合；离合器腔室内充满电流变液，右壳体(15)上设有充放液塞(2)；电刷(28)与右壳体(15)周向滑动连接，可控高压电源(29)与电刷(28)通过导线连接。

2.如权利要求1所述的一种新型汽车用电流变自动离合器，其特征在于，所述从动筒总成(5)由多个金属筒组成，各个金属筒之间过盈配合；所述主动筒总成(17)由多个金属筒组成，各个金属筒之间过盈配合；主动筒总成(17)中各个金属筒与从动筒总成(5)中各个金属筒在径向上相互交错排列；从动筒总成(5)的最内侧金属筒与花键套筒(10)过盈配合；主动筒总成(17)的最内侧金属筒与支承套筒(23)之间利用过盈配合连接，主动筒总成(17)的最外侧金属筒与连接套筒(16)利用过盈配合连接，连接套筒(16)与右壳体(15)利用过盈配合连接。

3.如权利要求1所述的一种新型汽车用电流变自动离合器，其特征在于，所述接合套(18)与花键毂(22)间设置的径向弹性定位机构由相互抵接的定位销(19)和弹簧(20)组成，径向弹性定位机构设置在花键毂(22)的径向孔内，接合套(18)内壁上设有与花键毂(22)的径向孔配合的凹槽，用于容置定位销(19)端部。

4.如权利要求1所述的一种新型汽车用电流变自动离合器，其特征在于，所述左壳体(11)与发动机飞轮(3)之间设置有左绝缘板(4)，接合齿圈(21)与右壳体(15)之间设置有右绝缘板(27)。

5.如权利要求1所述的一种新型汽车用电流变自动离合器，其特征在于，所述花键套筒(10)与其左右两侧的密封套筒(8)之间分别设置有密封圈(9)。

6.按照权利要求1所述的新型汽车用电流变自动离合器，其特征在于，所述的2个轴承(6)为陶瓷轴承。