申请/专利权人：吉林大学

申请日：2018-12-05

公开（公告）日：2020-07-28

公开（公告）号：CN109578460B

主分类号：F16D35/02(20060101)

分类号：F16D35/02(20060101);F16D37/02(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.07.28#授权;2019.04.30#实质审查的生效;2019.04.05#公开

摘要：本发明涉及一种基于磁流变液体的梯形内壁圆筒式联轴器，由输入组和输出组构成，输入组包括输入轴、输入端壳体和电磁线圈等；输出组包括输出轴、弹簧和输出端壳体等。输入轴末端的凹槽与输出轴末端的凸起配合，输入轴外圆周的梯形齿与输出轴内圆侧的梯形槽配合，配合面中均充满磁流变液，输入端壳体和输出端壳体连接密封。本发明联轴器中设有梯形齿‑梯形槽结构，并在轴向增加弹簧，增加了水平隔振效果，减小了联轴器工作时的振动与噪声；同时，具有结构简单，加工维修方便等优点，适用于非大功率场所，不需要精密的设计和加工的部件就能到达好的隔振效果。本发明解决了汽车联轴器在传递力和力矩的过程中机械接触所产生的振动和噪声问题。

主权项：1.一种基于磁流变液体的梯形内壁圆筒式联轴器，其特征在于：由输入组和输出组构成；所述输入组主要由输入轴（1）和输入端壳体（7）组成，输入轴（1）通过滚动轴承Ⅰ（5）与输入端壳体（7）配合，输入端壳体（7）外侧设有电磁线圈（22）；所述输出组主要由输出端壳体（15）、输出轴（20）以及一侧固定在输出轴（20）内壁的弹簧（19）组成，输出轴（20）通过滚动轴承Ⅱ（18）与输出端壳体（15）配合；所述输入轴（1）与输出轴（20）共轴线，输入轴（1）末端设有凹槽（23），输出轴（20）的末端设有与凹槽（23）配合的凸起（26），输入轴（1）末端外圆周沿轴向设置有梯形齿结构（24），输出轴（20）内壁沿轴向设有与梯形齿结构（24）配合的梯形槽结构（25）；所述凹槽（23）与凸起（26）以及梯形齿结构（24）与梯形槽结构（25）的配合面内缝隙中均充满磁流变液体（21）；所述输出端壳体（15）与输入端壳体（7）相连并密封。

全文数据：一种基于磁流变液体的梯形内壁圆筒式联轴器技术领域本发明涉及一种圆筒式联轴器，具体涉及一种基于磁流变液体的梯形内壁圆筒式联轴器，可应用于汽车两轴或轴与回转件之间的连接，避免机械接触。背景技术随着汽车产业的发展，对汽车乘坐舒适性提出更高要求，汽车联轴器是影响底盘传动NVH性能的重要因素之一。传统的联轴器一般通过液压传动来传递力和力矩，虽然能够解决机械接触产生的振动和冲击，但是，传递效率降低且结构复杂，维修不太方便。磁流变液体是一种极具发展前途和工程应用价值的智能材料，它是由悬浮颗粒、稳定剂以及铁磁性易磁化颗粒等物质构成。磁流变液体在磁场的作用下能够在数毫秒内由类液体状态转化为类固体状态。在转化的过程汇中，磁流变液体的粘度保持连续、无级的变化，整个转化过程极快且可控，能耗极小，可实现实时主动控制。在转化过程中，通过控制电流的大小可以改变其状态转化过程中对接触面的剪切力，从而实现联轴器在传递力和力矩的过程中无机械接触、高效工作。目前，圆筒式和圆盘式联轴器应用较为广泛，圆盘式联轴器主要通过主动轴与多个平行的盘形平面结合，其中相邻的平面之间充满磁流变液体，在电磁线圈通电后由相邻面上的剪切力来实现动力由主动轴到从动轴的传递，这种联轴器通过结构复杂且维修装配困难，体积较大。而圆筒式联轴器通常依靠主、从动轴筒壁之间的剪切力传递力和力矩，这种类型的联轴器通常结构较大。中国专利CN103062242A公开了一种电动操作驱动器的动力传递装置和磁流变联轴器，其共有四根轴，故它在空间布置以及安装上存在着较大的精度要求。中国专利CN102748407A公开了一种磁流变弹性联轴器，其缺点在于磁流变液在输入轴和输出轴之间的工作面积太小且仅限于圆周面，故联轴器传递的动力和扭矩有限。综上所述，如能改进圆筒式汽车联轴器使其达到结构简单，工作可靠，降低传动噪声与振动是非常有必要的。发明内容本发明的目的就在于针对现有联轴器在传递力和力矩过程中由于机械接触产生的抖动、冲击和噪声的不足，提供一种基于磁流变液体的梯形内壁圆筒联轴器。本发明的目的是通过以下技术方案实现的，结合附图说明如下：一种基于磁流变液体的梯形内壁圆筒式联轴器，其由输入组和输出组两部分构成。所述输入组包括输入轴1、输入端端盖3、螺栓Ⅰ4、滚动轴承Ⅰ5、密封圈6、输入端壳体7、凹槽23和梯形齿结构24等。输入轴1通过滚动轴承Ⅰ5支撑在输入端壳体7上，滚动轴承Ⅰ5内侧通过轴肩固定，轴承外侧通过输入端端盖3固定，端盖内部设置密封毛毡2，输入端端盖3通过螺栓Ⅰ4与输入端壳体7连接，输入轴1和输入端壳体7之间设置密封圈6。输入轴1末端圆周面沿轴向设置为梯形齿结构24，输入轴1末端圆截面设置8个呈圆周均匀分布的凹槽23，其与输出轴20圆截面上的凸起结构26配合，配合面中充满磁流变液体21，从而增大了磁流变液体21的工作面积。所述输出组包括环形密封圈11、密封块13、螺栓Ⅲ14、输出端壳体15、螺栓Ⅳ16、输出端端盖17、滚动轴承Ⅱ18、弹簧19、输出轴20和磁流变液体21等。输出轴20通过滚动轴承Ⅱ18支撑在输出端壳体15上，滚动轴承Ⅱ18通过轴肩固定，外侧通过输出端端盖17固定，端盖内部设置密封毛毡2。输出端壳体15与输入端壳体7通过螺栓14连接，并在连接处设置密封块13，输出轴20外圆周与外部壳体之间设置环形密封圈11实现密封。输出轴20圆筒内壁轴向设置为梯形槽结构25，且在轴的末端圆截面内设置8个呈圆周均置的凸起26，输入轴1与输出轴20配合时，凸起26嵌入凹槽23中，相邻的配合面内充满磁流变液体21。输出轴20内侧的圆形空腔内设置弹簧19，弹簧19的一侧固定在输出轴20侧壁上，另一侧呈自由伸长转态。当联轴器工作时，电磁线圈22通电，此时联轴器每部充满磁场。充斥在输入轴1的梯形齿结构24和输出轴20的梯形槽结构25、输入轴1的凹槽23与输出轴20的凸起26，输入轴1末端圆截面与输出轴20末端圆截面之间的磁流变液体21由类液体转化为类固体状态，相邻面上的剪切力可以带动输出轴20跟随输入轴1一起转动，从而避免了传统联轴器机械接触产生的抖动和冲击。由于输入轴1与输出轴20对应的梯形齿与梯形槽等结构的配合，大大增加了总的工作面积和剪切力。当输入轴1与输出轴20有轴向的相对位移后挤压弹簧19，弹簧19可以提前抵消大部分动能从而避免输入轴1与输出轴20水平方向的撞击。所述输入轴1与输出轴20共轴线，输入轴1末端有凹槽23，输出轴20的末端有凸起26，输出轴20末端的凸起26嵌入凹槽23中。输入轴1圆周设置成梯形齿结构24，输出轴20最外圆内壁设置成梯形槽结构25，两者配合之后相邻无数的接触面充满磁流变液体21。所述输入端壳体7外侧设置电磁线圈22，电磁线圈22两侧通过两个圆环8实现轴向固定，电磁线圈22外侧设置线圈保护盖9。电磁线圈保护盖9、圆环8通过螺栓Ⅱ10与输入端壳体7、输出端壳体15连接。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明圆筒联轴器是基于磁流变液体进行设计的，分为输入组和输出组，输入轴和输出轴之间的密闭空间中充满磁流变液体，输入端壳体与输出端壳体通过螺栓连接并通过密封圈等实现联轴器内部空腔的密封。在联轴器的径向方向，输入轴和输出轴之间的梯形槽与梯形齿结构、输入轴与输出轴末端圆截面上的凹槽与凸起可以避免机械接触产生的振动、冲击和噪声。在轴向方面，输出轴圆形空腔内的弹簧可以大大减轻输入轴与输出轴的轴向移动时带来的撞击能量和力。本发明为非接触式隔振系统，增加了联轴器在工作时的隔振效果。在现有联轴器的结构的基础上，增加了梯形齿-梯形槽结构，并在轴向增加弹簧，增加了水平隔振效果，减小了联轴器工作时的振动与噪声。同时具有结构简单，加工维修方便等优点，适用于非大功率场所，不需要精密的设计和加工的部件就能到达好的隔振效果。附图说明图1为本发明基于磁流变液体的梯形内壁圆筒式联轴器输入轴等轴侧视图；图2为本发明基于磁流变液体的梯形内壁圆筒式联轴器输入轴右视图；图3为本发明基于磁流变液体的梯形内壁圆筒式联轴器输出轴等轴侧视图；图4为本发明基于磁流变液体的梯形内壁圆筒式联轴器输出轴右视图；图5为本发明基于磁流变液体的梯形内壁圆筒式联轴器输入轴与输出轴空间相对位置图；图6为本发明基于磁流变液体的梯形内壁圆筒式联轴器剖视图；图7为图6的局部放大图；图8为本发明基于磁流变液体的梯形内壁圆筒联轴器A-A剖视图。图中，1.输入轴2.密封毛毡3.输入端端盖4.螺栓Ⅰ5.滚动轴承Ⅰ6.密封圈7.输入端壳体8.圆环9.线圈保护盖10.螺栓Ⅱ11.环形密封圈13.密封块14.螺栓Ⅲ15.输出端壳体16.螺栓Ⅳ17.输出端端盖18.滚动轴承Ⅱ19.弹簧20.输出轴21.磁流变液体22.电磁线圈23.凹槽24.梯形齿结构25.梯形槽结构26.凸起。具体实施方式本发明提供隔振降噪联轴器的设计的思想是：利用磁流变液体在磁场的作用下由类液体状态转化为类固体状态时，在相邻接触面上产生的剪切力使输入轴与输出轴同步转动从而降低普通联轴器机械接触时产生的振动与噪声。同时水平位置的弹簧可以一定程度上降低轴的轴向移动造成的撞击噪声与振动。下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。如图1、图2所示，为本发明基于磁流变液体的梯形内壁圆筒式联轴器输入轴的轴测图与右视图。输入轴1的末端外圆周沿轴线方向制作成梯形齿结构24，输入轴1的末端圆截面内设置有8个绕圆周均匀分布的凹槽23。其中梯形齿结构24与输出轴20末端的梯形槽结构25相互配合，输入轴1末端圆截面内的凹槽23与输出轴20末端圆截面内的凸起26相互配合，上述配合面内的缝隙中均充满磁流变液体21。如图3、图4所示，为本发明基于磁流变液体的梯形内壁圆筒式联轴器输出轴的轴测图与右视图。输出轴20末端外圆周沿轴向方向制作成梯形槽结构25，输出轴20末端圆截面内设置有8个绕圆周均匀分布的凸起26，输出轴20末端圆截面内设置圆形空腔，在圆形空腔内设置弹簧19，弹簧19的一侧直接连接圆形空腔的侧壁上，另外一侧呈自由伸长状态。当输入轴1与输入轴20之间发生轴向移动时距离缩小，两轴靠近，弹簧19的弹力作用可以减轻两轴在接触时碰撞的力和能力，降低振动噪声和冲击的大小。如图5所示，为本发明基于磁流变液体的梯形内壁圆筒式联轴器输入轴1与输出轴20之间的相对空间位置。输入轴1的末端梯形齿结构24与输出轴20末端的梯形槽25结构轴向相互配合，输入轴1沿轴线深入输出轴20内筒壁中，同时输入轴末端的凹槽23嵌输出轴末端的凸起26中。正常工作时，圆形空腔中的弹簧19处于自由状态，上述相互配合面处均充满磁流变液体21，自由流动，且外部空间密封。如图6、图7所示，为本发明基于磁流变液体的梯形内壁圆筒式联轴器的剖视图。输入轴1、输入轴20分别通过滚动轴承Ⅰ5和滚动轴承Ⅱ18支撑在输入端壳体7和输出端壳体15上，滚动轴承内侧分别通过轴肩实现轴向固定，外侧通过输入端端盖3和输出端端盖17实现轴向固定。输入端端盖3和输出端端盖17内侧均设有密封毛毡2防止液体泄漏，输入端端盖3与输出端端盖17分别通过螺栓Ⅰ4和螺栓Ⅳ16与输入端壳体7、输出端端盖15连接。输入轴1与输出轴20轴向共线，输入轴1末端的梯形齿结构24与输出轴20末端的梯形槽结构25相互配合，输入轴1末端圆截面内的凹槽23与输出轴20末端圆截面内的凸起26相互配合，且输出轴20末端圆截面内设圆形空腔，空腔内设置的弹簧19呈自由伸长状态，上述配合面处均充满磁流变液体21。输出轴20最外圆周与环形密封圈11的内圆相互配合，密封圈6的外圆与输入端壳体7相配合。电磁线圈22置于输入端壳体7外部，其两侧分别置有两个圆环8实现轴向固定，电磁线圈22外侧设有线圈保护盖9。线圈保护盖9与两个圆环8、输入端壳体7、输出端壳体15分别通过螺栓Ⅱ10连接，输入端壳体7与输出轴壳体15通过螺栓Ⅳ14连接，并在连接处设置密封块13。如图8所示，为本发明基于磁流变液体计的梯形内壁圆式筒联轴器的A-A剖视图，电磁线圈22置于线圈保护盖9和输出轴壳体15之间，环形密封圈11内圆与输出轴20末端配合。输出轴末端圆截面内呈圆周均匀分布的8个梯形凹槽23与输出轴末端圆截面内对应位置的8个凸起26配合，输入轴1末端呈轴向分布的梯形齿结构24与输出轴末端20轴向分布的梯形槽结构25配合。上述配合面缝隙中均充满磁流变液体21，输出轴20末端内圆形空腔内设置弹簧19，弹簧19的一侧固定在输出轴末端圆形空腔内侧壁上，另外一端呈自由状态。具体实施过程与隔振原理：当联轴器工作时，电磁线圈22通电，此时输入轴1和输出轴20内侧的密闭空间中充满磁场。在磁场的作用下，输入轴1末端的轴向梯形齿结构24与输出轴20末端的轴向分布的梯形槽结构25的配合面处内充满的磁流变液体21、输入轴1末端圆截面内8个凹槽23与输出轴末端的8个凸起26配合面处的磁流变液体21、输出轴20和输入轴1圆截面其他部分内的磁流变液体21除去凹槽部分之外的配合面由类液体状态转化为类固体转态，配合内产生的剪切力带动输出轴20与输入轴1同时转动。当联轴器的输入轴1和输出轴20有轴向的相对位移时，弹簧19可以缓冲两轴靠近时的撞击能量和力。当联轴器不工作时，电磁线圈22未通电时，上述配合面内的磁流变液体21呈类液体状态，不能传递输入轴1和输出轴20之间的动力，输入轴1和输出轴20均不转动。以上所述为本发明的较佳实施例而已,但本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改,都落入本发明保护的范围。

权利要求：1.一种基于磁流变液体的梯形内壁圆筒式联轴器，其特征在于：由输入组和输出组构成；所述输入组主要由输入轴1和输入端壳体7组成，输入轴1通过滚动轴承Ⅰ5与输入端壳体7配合，输入端壳体7外侧设有电磁线圈22；所述输出组主要由输出端壳体15、输出轴20以及一侧固定在输出轴20内壁的弹簧19组成，输出轴20通过滚动轴承Ⅱ18与输入端壳体15配合；所述输入轴1与输出轴20共轴线，输入轴1末端设有凹槽23，输出轴20的末端设有与凹槽23配合的凸起26，输入轴1末端外圆周沿轴向设置有梯形齿结构24，输出轴20内壁沿轴向设有与梯形齿结构24配合的梯形槽结构25；所述凹槽23与凸起26以及梯形齿结构24与梯形槽结构25的配合面内缝隙中均充满磁流变液体21；所述输出端壳体15与输入端壳体7相连并密封。2.根据权利要求1所述的一种基于磁流变液体的梯形内壁圆筒式联轴器，其特征在于：所述输入组还包括与输入端壳体7相连的输入端端盖3、以及设置在输入轴1和输入端壳体7之间的密封圈6。3.根据权利要求1所述的一种基于磁流变液体的梯形内壁圆筒式联轴器，其特征在于：所述电磁线圈22两侧通过两个圆环8实现轴向固定，电磁线圈22外侧设置线圈保护盖9，电磁线圈保护盖9、圆环8通过螺栓Ⅱ10与输入端壳体7、输出端壳体15相连。4.根据权利要求1所述的一种基于磁流变液体的梯形内壁圆筒式联轴器，其特征在于：所述输出组还包括与输出端壳体15相连的输出端端盖17以及设置在输出轴20和输出端壳体15之间的环形密封圈11。5.根据权利要求2或4所述的一种基于磁流变液体的梯形内壁圆筒式联轴器，其特征在于：所述输入端端盖3和输出端端盖17内均设有密封毛毡2。6.根据权利要求1所述的一种基于磁流变液体的梯形内壁圆筒式联轴器，其特征在于：所述输出轴20最内侧环形空腔中设置弹簧19，空腔内充满磁流变液体21，弹簧的一侧固定连接在空腔的侧壁上，另外一侧呈自由状态。7.根据权利要求1所述的一种基于磁流变液体的梯形内壁圆筒式联轴器，其特征在于：所述凹槽结构23为8个，呈圆周均匀分布于输入轴1末端圆截面处。8.根据权利要求1所述的一种基于磁流变液体的梯形内壁圆筒式联轴器，其特征在于：所述梯形凸起结构26为8个，呈圆周均匀分布于输出轴20的末端圆截面处。9.根据权利要求1所述的一种基于磁流变液体的梯形内壁圆筒式联轴器，其特征在于：所述输出端壳体15与输入端壳体7通过螺栓14连接，并在连接处设置密封块13。

百度查询： 吉林大学 一种基于磁流变液体的梯形内壁圆筒式联轴器

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