一种具有双自由度的磁流变离合器

本发明涉及离合器，特别是涉及一种具有双自由度的磁流变离合器。

背景技术：

1、磁流变离合器属于磁流变智能器件之一，以磁流变液为传动介质，通过外加磁场控制磁流变液在牛顿流体与类固体之间快速可逆转换，调节阻尼间隙内磁流变液的剪切屈服应力，实现扭矩可控的离合功能。

2、现有磁流变离合器多为单自由度传动结构，仅能实现单一旋转自由度的动力接合、分离与扭矩调节，功能模式单一。在需要多维度传动的应用场合下，常用多台单自由度离合器机械串联或并联组合搭建传动系统，由此导致传动机构整体体积庞大、重量增加、装配复杂度上升，设备集成度低、空间占用大。

3、此外，传统多自由度传动方案多采用液压与电磁组合传动结构，整体响应速度慢、动态跟随性差，难以满足高精度瞬时调控工况需求，且结构集成性差、体积笨重，无法兼顾设备小型化与传动精准可控的使用需求。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有双自由度的磁流变离合器，旨在解决背景技术中提到的技术问题。

2、一种具有双自由度的磁流变离合器，包括输入组件、从动组件和输出组件，所述输入组件与所述输出组件同轴设置，所述从动组件设于所述输出组件内；

3、所述输入组件包括同轴设置的左输入转子和右输入转子，所述左输入转子的输入轴的两端分别与外部电机及所述右输入转子的输入轴连接，所述右输入转子的输入轴上设有输入圆锥齿轮；

4、所述输出组件包括同轴设置的左缸筒、左外转子、右外转子、右缸筒和输出轴，所述左外转子与所述右外转子相对设置，所述左缸筒设于所述左外转子背向所述右外转子的一端，所述右缸筒设于所述右外转子背向所述左外转子的一端，所述左输入转子设于所述左缸筒与所述左外转子之间，所述右输入转子设于所述右缸筒与所述右外转子之间，所述输出轴设于所述右缸筒背向所述右外转子的一端，所述输出轴的周侧设有第一绕线架，所述第一绕线架上绕接第一励磁线圈；

5、所述左外转子和所述右外转子围合形成的容纳空间内设有衔接组件，且所述衔接组件设于所述从动组件的周侧，所述衔接组件分别与所述左外转子及所述右外转子抵接，所述衔接组件包括第二绕线架及设于所述第二绕线架两端的第一内转子和第二内转子，所述第二绕线架上绕接第二励磁线圈；

6、所述第一内转子、所述第二绕线架及所述第二内转子围合形成的容纳空间内设有所述从动组件，且所述从动组件与所述第二绕线架转动连接，所述从动组件包括从动转子和输出圆锥齿轮，所述从动转子的轴线垂直于所述输入轴，所述从动转子与所述输出圆锥齿轮连接，所述输出圆锥齿轮与所述输入圆锥齿轮啮合；

7、其中，所述第一励磁线圈通电，所述输入组件与所述输出组件接合；所述第二励磁线圈通电，所述从动组件通过所述衔接组件与所述输出组件接合。

8、本发明的有益效果：

9、通过将输入组件与输出组件同轴设置，并在输出组件内设置衔接组件，使从动组件设于衔接组件围合的内部空间中，形成多层同轴嵌套的紧凑结构，大幅减小了传动机构的整体体积和重量，提高了设备集成度，解决了现有技术中多台单自由度离合器串联或并联组合所导致的体积庞大、空间占用大的问题。通过设置两个独立的励磁线圈分别控制两条动力传递路径，当第一励磁线圈通电时输入组件与输出组件直接接合实现同轴旋转输出，当第二励磁线圈通电时从动组件通过衔接组件与输出组件接合，且经圆锥齿轮啮合换向实现垂直于输入轴方向的径向旋转输出，可在同一装置中独立切换两种不同方向的动力输出，且针对两个自由度分别设置独立磁场励磁调控结构，可根据实际工况需求对不同自由度的输出扭矩和传动状态进行独立调节与单独控制，丰富了传动维度，大幅简化了整体传动系统，减少了外置传动零部件与控制模块数量，降低了系统能耗与故障发生概率。同时，利用磁流变液在磁场作用下毫秒级快速响应的特性，通过励磁线圈直接驱动实现动力切换，无需液压或电磁组合传动的中间转换环节，响应速度快、动态跟随性好，能够满足高精度瞬时调控工况的需求。

10、进一步地，所述左输入转子的内外壁分别与所述左缸筒及所述左外转子贴合，所述左缸筒与所述左输入转子之间设有环形密封圈，所述左外转子分别与所述左缸筒、所述右外转子及所述右缸筒螺接。

11、进一步地，所述右输入转子的输入轴上还设有限位套筒，所述输入圆锥齿轮通过平键与所述右输入转子的输入轴连接，所述限位套筒设于所述右输入转子的输入轴朝向所述左外转子的一端。

12、进一步地，所述左输入转子的输入轴穿设于所述环形密封圈及所述左缸筒，并与所述外部电机连接，所述右输入转子的输入轴穿设所述右外转子、所述左外转子及所述左输入转子，且与所述左输入转子的输入轴连接。

13、进一步地，所述右缸筒背向所述右输入转子的一端设有容纳槽，所述容纳槽内容纳所述第一绕线架和部分所述输出轴，所述第一绕线架设于所述右缸筒与所述输出轴之间，所述输出轴与所述右缸筒螺接。

14、进一步地，所述第二绕线架的两端面分别与所述第一内转子和所述第二内转子螺接，所述第一内转子与所述第二内转子通过两限位夹连接，两所述限位夹均分别与所述左外转子和所述右外转子抵接。

15、进一步地，所述限位夹包括本体和杆部，所述本体与所述杆部连接，所述第一内转子和所述第二内转子上的外壁均设有凹槽，所述本体设于所述凹槽内，所述左外转子与所述右外转子的内壁设有环形槽，所述杆部与所述环形槽抵接，且所述杆部与所述环形槽转动连接。

16、进一步地，所述从动组件还包括限位杆和限位盘，所述限位杆的一端依次穿设所述第二绕线架、所述从动转子及所述输出圆锥齿轮，并与所述限位盘螺接，所述限位杆的另一端与所述第二绕线架转动连接。

17、进一步地，所述第一内转子与所述左外转子及所述从动转子分别形成有第一阻尼间隙和第二阻尼间隙，所述第二内转子与所述从动转子及所述右外转子分别形成有第三阻尼间隙和第四阻尼间隙，所述右输入转子与所述右缸筒及所述输出轴分别形成有第五阻尼间隙和第六阻尼间隙，所述第一阻尼间隙、所述第二阻尼间隙、所述第三阻尼间隙、所述第四阻尼间隙、所述第五阻尼间隙及所述第六阻尼间隙内具有磁流变液。

18、进一步地，所述左输入转子、所述第一内转子、所述左缸筒、所述从动转子、所述左外转子、所述第二内转子、所述右外转子、所述右缸筒、所述右输入转子及所述输出轴均采用导磁材料制作。

1.一种具有双自由度的磁流变离合器，其特征在于，包括输入组件、从动组件和输出组件，所述输入组件与所述输出组件同轴设置，所述从动组件设于所述输出组件内；

2.根据权利要求1所述的具有双自由度的磁流变离合器，其特征在于，所述左输入转子的内外壁分别与所述左缸筒及所述左外转子贴合，所述左缸筒与所述左输入转子之间设有环形密封圈，所述左外转子分别与所述左缸筒、所述右外转子及所述右缸筒螺接。

3.根据权利要求2所述的具有双自由度的磁流变离合器，其特征在于，所述右输入转子的输入轴上还设有限位套筒，所述输入圆锥齿轮通过平键与所述右输入转子的输入轴连接，所述限位套筒设于所述右输入转子的输入轴朝向所述左外转子的一端。

4.根据权利要求3所述的具有双自由度的磁流变离合器，其特征在于，所述左输入转子的输入轴穿设于所述环形密封圈及所述左缸筒，并与所述外部电机连接，所述右输入转子的输入轴穿设所述右外转子、所述左外转子及所述左输入转子，且与所述左输入转子的输入轴连接。

5.根据权利要求4所述的具有双自由度的磁流变离合器，其特征在于，所述右缸筒背向所述右输入转子的一端设有容纳槽，所述容纳槽内容纳所述第一绕线架和部分所述输出轴，所述第一绕线架设于所述右缸筒与所述输出轴之间，所述输出轴与所述右缸筒螺接。

6.根据权利要求4所述的具有双自由度的磁流变离合器，其特征在于，所述第二绕线架的两端面分别与所述第一内转子和所述第二内转子螺接，所述第一内转子与所述第二内转子通过两限位夹连接，两所述限位夹均分别与所述左外转子和所述右外转子抵接。

7.根据权利要求6所述的具有双自由度的磁流变离合器，其特征在于，所述限位夹包括本体和杆部，所述本体与所述杆部连接，所述第一内转子和所述第二内转子上的外壁均设有凹槽，所述本体设于所述凹槽内，所述左外转子与所述右外转子的内壁设有环形槽，所述杆部与所述环形槽抵接，且所述杆部与所述环形槽转动连接。

8.根据权利要求6所述的具有双自由度的磁流变离合器，其特征在于，所述从动组件还包括限位杆和限位盘，所述限位杆的一端依次穿设所述第二绕线架、所述从动转子及所述输出圆锥齿轮，并与所述限位盘螺接，所述限位杆的另一端与所述第二绕线架转动连接。

9.根据权利要求4所述的具有双自由度的磁流变离合器，其特征在于，所述第一内转子与所述左外转子及所述从动转子分别形成有第一阻尼间隙和第二阻尼间隙，所述第二内转子与所述从动转子及所述右外转子分别形成有第三阻尼间隙和第四阻尼间隙，所述右输入转子与所述右缸筒及所述输出轴分别形成有第五阻尼间隙和第六阻尼间隙，所述第一阻尼间隙、所述第二阻尼间隙、所述第三阻尼间隙、所述第四阻尼间隙、所述第五阻尼间隙及所述第六阻尼间隙内具有磁流变液。

10.根据权利要求8所述的具有双自由度的磁流变离合器，其特征在于，所述左输入转子、所述第一内转子、所述左缸筒、所述从动转子、所述左外转子、所述第二内转子、所述右外转子、所述右缸筒、所述右输入转子及所述输出轴均采用导磁材料制作。