新型汽車用電流變自動離合器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種新型汽車用電流變液離合器，包括：作用為控制離合器接合和中斷的電流變液傳動裝置；作用為給電流變液供電的供電裝置；作用為分配發動機輸入動力為兩部分，減小電流變液傳動裝置所需傳遞轉矩的行星齒輪組。通過運用電流變液傳動裝置和行星齒輪組相結合的方式實現發動機和變速器之間的動力傳遞和中斷。在實現汽車正常起步和換擋等操作的情況下，以減小電流變液離合器的主、從動機構和電流變液所需傳遞轉矩，降低電流變液工作電壓，減少主、從動機構傳動片數量、減輕離合器重量。且對電流變液離合器進行重新設計，使本實用新型所述新型汽車用電流變離合器各構件布置合理、緊湊。
【專利說明】
新型汽車用電流變自動離合器
技術領域
[0001]本實用新型屬于汽車傳動領域，具體涉及一種新型汽車用電流變自動離合器。
【背景技術】
[0002]近年來，由于具有傳統摩擦式離合器所不具備的優越特性，電流變液離合器在汽車上的應用研究受到了廣泛關注。電流變液在通常條件下是一種懸浮液，它在電場的作用下可瞬間發生液體-固體的轉變。當外加電場強度大大低于某個臨界值時，電流變液呈液態；當電場強度大大高于這個臨界值時，它就變成固態;在電場強度的臨界值附近，這種懸浮液的粘滯性隨電場強度的增加而變大。通過利用電流變液這種特性研發的離合器，可以彌補傳統摩擦式離合器接合不平順，摩擦片易于磨損等的缺點。因此，可以使車輛的平順性能得到改善，避免傳動部件磨損，避免打滑，延長傳動部件壽命等。
[0003]電流變液離合器包括主動傳動機構、電流變液體、從動傳動機構和供電裝置。主動傳動機構，作為動力輸入件，傳遞由發動機一側輸入的動力。電流變液體，可通過改變加載電壓改變其粘度，控制主、從動傳動裝置的接合和中斷。從動傳動機構，可以傳遞經主動機構和電流變液傳遞的動力，保證離合器能夠將發動機的動力傳遞給變速器。供電裝置，用作為電流變液體的提供工作所需電壓。
[0004]在電流變液離合器中，當離合器斷開時，主動機構與從動機構之間無電壓，電流變液狀態保持為粘度很低的液體，主、從動機構分離，動力中斷。當按一定規律在主、從動機構之間施加電壓時，電流變液體的粘度相應增加，主、從動機構接合，此時動力由主動機構輸入，經電流變液傳遞給從動傳動裝置輸出；隨著電流變液體粘度不斷增大，最終使主、從動傳動裝置以相同速度運動。
[0005]對于這種的新型離合器在汽車上的應用，已提出了多種方案。各種方案普遍采用多片式傳動機構，即主、從動機構均具有不止一片傳動片，電流變液充滿主、從動機構各傳動片之間空隙。運用此種結構成功解決了單片電流變液離合器傳遞轉矩小等缺點，使離合器能夠傳遞較大轉矩，可以完成汽車起步、換擋等必要操作。但要傳遞汽車起步、換擋等所需的轉矩，電流變液體工作電壓較高，安全性因此降低，還會造成較大的功率損耗，不利于節能；而且主、從動機構傳動片加工難度大，多片式結構的主、從傳動機構會增加加工難度，延長加工周期;具有多片式結構傳動機構的電流變液離合器內部，傳動機構占據大部分空間，不利于其他構件布置，也不利于離合器減小體積，減輕重量。
【發明內容】
[0006]考慮到以上不足，本實用新型提供一種新型汽車用電流變自動離合器，其中安裝有一套電流變液傳動裝置和一套動力分配機構，能夠減小電流變液所需傳遞的動力、降低電流變液體工作電壓，而同時又能保證汽車正常起步和換擋。
[0007]本實用新型的目的是通過以下方案實現的，結合附圖:
[0008]—種新型汽車用電流變自動離合器，包括離合器殼體、變速器一軸8、供電裝置，離合器殼體通過螺釘與發動機飛輪2連接，還包括電流變液傳動裝置和行星齒輪組;電流變液傳動裝置布置在離合器殼體內部徑向最外側，電流變液傳動裝置包括主動機構19、從動機構20，主動機構19通過傳動環23與離合器殼體連接，主動機構19與從動機構20徑向交錯排列，主動機構19和從動機構20之間的空隙內充滿電流變液體;行星齒輪組包括依次嚙合的齒圈3、行星輪4和太陽輪6、以及用于行星輪4的支撐行星齒輪保持架5，太陽輪6與從動機構20連接，齒圈3通過螺釘與離合器殼體固定連接，行星齒輪保持架5與變速器一軸8采用花鍵連接。主動機構、電流變液和從動機構用于傳遞或中斷來自發動機的動力;行星齒輪組用于分配發動機產生的動力，使得只有發動機輸出動力一部分通過電流變液傳動裝置，減小通過電流變液體所需傳遞的動力，進而減小電流變液體工作電壓，提高安全性，降低能耗。
[0009]所述的一種新型汽車用電流變自動離合器，其中，主動機構19和從動機構20均為多層筒式結構，主動機構和從動機構均包括多個沿徑向依次固定連接的金屬筒，主動機構19最外圈金屬筒通過傳動環23與離合器殼體連接，主動機構19各金屬筒與從動機構20各金屬筒在空間上相互交錯排列，主動機構19和從動機構20各個金屬筒之間的空隙充滿電流變液體。
[0010]所述的一種新型汽車用電流變自動離合器，其中，從動機構20通過傳動內筒7與太陽輪6連接，行星齒輪組布置在傳動內筒7靠近發動機一側的環槽內。
[0011]所述的一種新型汽車用電流變自動離合器，其中，離合器殼體包括左殼體16和右殼體17，左、右殼體通過螺釘與發動機飛輪連接為一整體。
[0012]所述的一種新型汽車用電流變自動離合器，其中，供電裝置包括高壓電源、絕緣內筒27、導電蓋27、導電片25和電刷29，導電蓋27固定在絕緣內筒27上，導電片25兩端分別固定在導電蓋27和離合器殼體上，電刷29與導電蓋27接觸且與高壓電源電連接。供電裝置中的絕緣內筒和橡膠墊用于將電流變液與供電裝置各構件隔開，導線、電刷、導電蓋和導電片等構件用于傳導電能。
[0013]與現有技術相比，本實用新型的有益效果是:
[0014]1、本實用新型利用電流變材料在一定規律的外加電場作用下，液體粘度會發生改變甚至產生液-固轉變的材料特性，設計出一種新型汽車用自動離合器，用以解決摩擦材料易于磨損，不易控制，起步、換擋時存在沖擊等傳統的汽車用干式摩擦離合器的常見問題。
[0015]2、本實用新型采用電流變液主、從傳動裝置與行星齒輪機構相結合的結構，既能充分發揮電流變液離合器易于控制、起步迅速、換擋平穩、可長時間滑磨等優點，又能克服在一定體積內電流變液材料傳遞轉矩的限制，減小電流變液材料所需傳遞的轉矩，進而減小所需加載電壓，避免因加載電壓過大引起漏電等危險，提高安全性，也更利于節能。
[0016]3、本實用新型所述的新型汽車用電流變液離合器的電流變液傳動裝置采用多筒式結構，避免了片式傳動裝置在離合器運行過程中因震顫而使的主、從傳動裝置接觸引起短路。
[0017]4、本實用新型所述的新型汽車用電流變液離合器因采用行星齒輪結構，減小電流變液材料所需傳遞的轉矩，進而減少了多片式電流變液離合器所需的傳動片片數。傳動片加工精度高，工藝復雜，減少傳動片片數可減小難度，縮短加工周期，節約制造成本。
[0018]5、本實用新型所述的新型汽車用電流變液離合器的離合器殼體，分為左殼體和右殼體。左、右殼體通過螺釘與發動機飛輪連接為一整體，作為離合器動力輸入工件。行星齒輪保持架作為離合器的動力輸出工件，可以與變速器一軸通過花鍵直接連接。因此，本實用新型所述的新型汽車用新型電流變液離合器可直接應用于普通車輛，且易于安裝。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型所述的新型汽車用電流變自動離合器的工作原理示意圖；
[0020]圖2是本實用新型所述的新型汽車用電流變自動離合器一個實例的結構組成主視圖上的全剖視圖；
[0021]圖3是本實用新型所述的新型汽車用電流變自動離合器一個實例的結構組成主視圖上的局部剖視圖；
[0022]1-密封墊片(絕緣)，2_發動機飛輪，3-齒圈，4-行星輪，5-行星齒輪保持架，6-太陽輪，7-傳動內筒，8-變速器一軸，9-0型圈，10-螺釘，11-連接銷，12-襯套，13-彈性墊片，14-螺釘，15-螺釘，16-左殼體，17-右殼體，18-絕緣內筒，19-主動機構，20-從動機構，21-導線，22-可控高壓電源，23-傳動環，24-螺釘，25-導電片，26-絕緣內筒，27-導電蓋，28-絕緣支撐塊，29-電刷，30-橡I父塾，31-螺釘，32-螺釘
【具體實施方式】
[0023]在下文中，本實用新型的第一個典型實例，將結合附圖進行說明。
[0024]如圖1、圖2所示，一種新型汽車用電流變自動離合器，包括供電裝置、離合器殼體、電流變液傳動裝置和行星齒輪組，離合器殼體通過螺釘與發動機飛輪2連接;電流變液傳動裝置布置在離合器殼體內部徑向最外側，電流變液傳動裝置包括主動機構19、從動機構20，主動機構19通過傳動環23與離合器殼體連接，主動機構19與從動機構20徑向交錯排列，主動機構19和從動機構20之間的空隙內充滿電流變液體;行星齒輪組包括依次嚙合的齒圈3、行星輪4和太陽輪6、以及用于行星輪4的支撐行星齒輪保持架5，太陽輪6與從動機構20連接，齒圈3通過螺釘與離合器殼體固定連接，行星齒輪保持架5與變速器一軸8采用花鍵連接。
[0025]由發動機飛輪2傳遞給左殼體16的動力作為輸入，被行星齒輪組分為兩部分，最終動力由行星齒輪保持架5傳遞給變速器一軸8作為輸出。輸入動力的其中一部分被傳遞給電流變液傳動裝置的主動機構19，以控制動力的傳遞和中斷。電流變液傳動裝置的主動機構通過離合器殼體與發動機飛輪相連接，并與其轉速保持一致，從動機構與行星齒輪組太陽輪相連接，使太陽輪可與從動機構以共同速度一同轉動。若電流變液傳動裝置主、從動機構接合，則此部分動力繼續經電流變液和從動機構20傳遞給太陽輪6，其余動力被直接傳遞給行星齒輪組齒圈3。僅有在電流變液傳動裝置接合的情況下，動力才會經齒圈3和太陽輪6傳遞給行星齒輪保持架5，最終傳遞到變速器一軸8;當電流變液恢復為粘度很低的液體，即主動機構19和從動機構20斷開時，僅有齒圈3帶動行星輪4進行轉動，行星齒輪保持架5并不向變速器一軸8輸出動力，從而實現離合器的中斷。
[0026]參閱圖2，離合器殼體包括左殼體16和右殼體17，用螺釘32連接兩者，并用螺釘15將發動機飛輪2、左殼體16、右殼體17連接為一體，從而使左殼體16、右殼體17形成箱體支撐和容納離合器其他構件并隨發動機飛輪2共同轉動。
[0027]電流變液傳動裝置安裝在箱體內徑向最外側，主動機構19和從動機構20采用多層筒式結構，即主動機構19和從動機構20均由多個金屬筒組成。其中主動機構19最外圈金屬筒通過傳動環23與右殼體17連接，傳動環23內外兩端面分別通過過盈配合與右殼體17和主動機構19最外層金屬筒連接。主動機構19各金屬筒一端通過過盈配合連接，另一端留有空隙，從而使主動機構19各金屬筒與離合器殼體和發動機飛輪2以相同速度共同轉動。從動機構20各金屬筒與主動機構19結構相似，各金屬筒一端留有空隙，另一端通過過盈配合相互連接，傳動內筒7外壁與從動機構20最內圈金屬筒通過過盈配合進行連接，傳動內筒7環槽內壁與太陽輪6內孔通過過盈配合進行連接，從而實現從動機構20和太陽輪6的連接，使二者可以共同轉動。主動機構19各金屬筒與從動機構20各金屬筒在空間上相互交錯排列，主動機構19和從動機構20各個金屬筒之間的空隙充滿電流變液體。通過控制電流變液的固-液轉變來實現主動機構19和從動機構20的斷開和接合。主動機構19和從動機構20的金屬筒數量可根據離合器需要傳遞的扭矩和電流變液體剪切應力進行適當調整，本實例中主動機構19和從動機構20均采用兩個金屬筒。行星齒輪組用于將發動機輸入動力分配為兩部分，一部分傳遞到電流變液傳動裝置的主動機構19，其余部分動力直接傳遞給齒圈3。如圖1所示，該行星齒輪組包括一個太陽輪6、一個齒圈3和一個行星齒輪保持架5可轉動地互鎖在一起。齒圈3安裝在傳動裝置主動機構19和從動機構20最內圈金屬筒內靠近左殼體16—側，與左殼體16用螺釘14連接在一起，從而齒圈3可以與左殼體16整體轉動。太陽輪6與電流變液傳動裝置從動機構20最內圈金屬筒通過一個傳動內筒7連接，傳動內筒7—端與從動機構20最內圈金屬筒通過過盈配合連接，另一端與太陽輪6內孔通過過盈配合相連接，使太陽輪6與電流變液傳動裝置從動機構20—同轉動。行星齒輪保持架5利用花鍵連接在變速器一軸8上作為輸出件，行星輪4可轉動地被支撐于行星齒輪保持架5上。行星輪4位于太陽輪6和齒圈3之間，并可轉動地同時與太陽輪6和齒圈3嚙合。
[0028]通過上述電流變液傳動裝置和行星齒輪組相結合的結構，減少了多片式電流變液離合器所需傳動片的數量，在電流變液傳動裝置主動機構19和從動機構20各金屬筒內靠近右殼體17—側可形成一處空間，供電裝置可布置在此空間內。如圖2，在傳動內筒7旁靠近右殼體17—側，布置有一個絕緣內筒27和橡膠墊30，用于隔絕電流變液，支撐各導電構件。在絕緣內筒27上固定有導電蓋27，導電片25用螺釘31和螺釘24分別固定在導電蓋27和右殼體17上。電刷29用一個絕緣支撐塊28固定，與導電蓋27接觸，并用導線21與高壓電源連接。
[0029]通過這種設計和布置方式，可以減少電流變液傳動裝置主、從動機構金屬筒個數，從而減少加工難度和周期，降低成本，并減輕離合器重量，合理利用離合器內部空間，使得導線、電刷等供電裝置構件易于布置。此外，可直接將本實用新型所述的新型電流變液離合器殼體用螺釘固定在發動機飛輪上，行星齒輪保持架可與變速器一軸通過花鍵直接連接，便于安裝。
[0030]上述結構的新型汽車用電流變液離合器的工作過程將如下所述，根據汽車實際行駛時經歷的起步和換擋過程進行說明。
[0031]起步過程；
[0032]汽車開始起步時，動力由發動機飛輪2傳遞給離合器殼體，與左殼體16相連接齒圈3和與右殼體17通過傳動環23連接的主動機構19的各金屬筒也隨離合器殼體一起共同轉動，且與發動機飛輪2轉速一致。此瞬間，變速器一軸8靜止不動，因此與變速器一軸8用花鍵連接的行星齒輪保持架5靜止不動。此時，供電裝置按一定規律在主動機構19和從動機構20之間加載電壓，隨電壓升高，電流變材料由液態變為固體僅需幾毫秒至幾十毫秒，在此過程中電流變液粘度隨電壓的升高而迅速增大，動力由主動機構19經電流變液傳遞給從動機構20，隨著電流變液粘度增加從動機構20與主動機構19轉速趨于一致。太陽輪6在從動機構20帶動下與齒圈3之間的轉速差迅速減小。行星齒輪保持架5與齒圈3轉速也迅速趨于一致，進而將發動機輸出動力傳遞給變速器一軸8。本實例中行星齒輪組的特性參數選取為α = 2，根據行星齒輪組轉矩傳遞特性，行星齒輪保持架5上的輸出轉矩由兩部分合成，一部分經齒圈3傳遞，占輸出總轉矩的2/3;另一部分由右殼體17經主動機構19、電流變液、從動機構20傳遞給太陽輪6最終傳遞給行星齒輪保持架5，該部分占輸出總轉矩的1/3。
[0033]換擋過程；
[0034]換擋時，首先撤去加載在主動機構19和從動機構20之間的電壓，則電流變液很快恢復成粘度很低的液態，主動機構19和從動機構20分離。此時行星齒輪組的三個元件各自獨立運轉，不會將發動機動力傳遞給變速器，從而實現離合器的分離，方便換擋。換擋完成后，再在主動機構19和從動機構20之間按一定規律施加電壓，電流變液粘度相應增加，最終使主動機構19和從動機構20以相同速度轉動，即通過電流變液傳動裝置使太陽輪6和齒圈3連接在一起，則行星齒輪組按照1:1的速比將動力傳遞給變速器，完成了電流變液離合器的接合過程，實現了發動機動力向變速器的傳遞。
【主權項】
1.一種新型汽車用電流變自動離合器，包括離合器殼體、變速器一軸(8)、供電裝置，離合器殼體通過螺釘與發動機飛輪(2)連接，其特征在于，還包括電流變液傳動裝置和行星齒輪組；電流變液傳動裝置布置在離合器殼體內部徑向最外側，電流變液傳動裝置包括主動機構(19)、從動機構(20)，主動機構(19)通過傳動環(23)與離合器殼體連接，主動機構(19)與從動機構(20)徑向交錯排列，且主動機構(19)和從動機構(20)之間的空隙內充滿電流變液體;行星齒輪組包括依次嚙合的齒圈(3)、行星輪(4)和太陽輪(6)、以及用于支撐行星輪(4)的行星齒輪保持架(5)，太陽輪(6)與從動機構(20)連接，齒圈(3)通過螺釘與離合器殼體固定連接，行星齒輪保持架(5)與變速器一軸(8)采用花鍵連接。2.如權利要求1所述的一種新型汽車用電流變自動離合器，其特征在于，所述從動機構(20)通過傳動內筒(7)與太陽輪(6)連接，行星齒輪組布置在傳動內筒(7)靠近發動機一側的環槽內。3.如權利要求1所述的一種新型汽車用電流變自動離合器，其特征在于，所述主動機構(19)和從動機構(20)均為多層筒式結構，主動機構和從動機構均包括多個沿徑向依次固定連接的金屬筒，主動機構(19)最外圈金屬筒通過傳動環(23)與離合器殼體連接，主動機構(19)各金屬筒與從動機構(20)各金屬筒在空間上相互交錯排列，主動機構(19)和從動機構(20)各個金屬筒之間的空隙充滿電流變液體。4.如權利要求1所述的一種新型汽車用電流變自動離合器，其特征在于，所述離合器殼體包括左殼體(16)和右殼體(17)，左、右殼體通過螺釘與發動機飛輪連接為一整體。5.如權利要求1所述的一種新型汽車用電流變自動離合器，其特征在于，所述供電裝置包括高壓電源、絕緣內筒(26)、導電蓋(27)、導電片(25)和電刷(29)，導電蓋(27)固定在絕緣內筒(26)上，導電片(25)兩端分別固定在導電蓋(27)和離合器殼體上，電刷(29)與導電蓋(27)接觸且與高壓電源電連接。
【文檔編號】F16D37/00GK205618574SQ201620290144
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年4月8日
【發明人】王云成, 王建華, 謝飛, 李墨, 程凱, 劉禹希, 宋平
【申請人】吉林大學