ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ БЛОКИРОВКИ Российский патент 2000 года по МПК G05G5/08 C08J5/14 

Изобретение относится к электромеханическим устройствам, используемым в автоматике для блокировки механизмов, для зацепления в механизмах передачи движения, для создания клапанных механизмов газо/гидрораспределительных систем и позволяющим управлять работой этих механизмов от электрических сигналов низкой мощности.

В изобретении также рассматриваются различные варианты силовых электромеханических устройств, особенностью которых является использование слабого электростатического взаимодействия специально подготовленных элементов этих устройств в качестве источника фиксирующих механических сил, возникающих при подаче на эти элементы статического электрического заряда и косвенно приводящих к последующей силовой блокировке механического устройства.

Изобретение может быть использовано для создания электронных замков, электрических муфт и иных механизмов передачи движения, клапанных механизмов с электронным управлением, других блокировочных устройств с весьма низким потреблением электроэнергии.

Известно электростатическое устройство блокировки (патент США 4912460), в котором используется эффект электростатического взаимодействия элементов для перемещения и установки этих элементов в различные положения.

В известном устройстве величина электростатических сил притяжения между элементами электростатических блокировочных устройств существенно зависит от особенностей исполнения поверхностей взаимодействующих элементов и расстояния между ними.

Как известно, электростатические силы возрастают с увеличением эффективной площади контакта взаимодействующих поверхностей, с уменьшением эффективного расстояния между упомянутыми поверхностями и с ростом диэлектрической проницаемости промежутка между ними.

Эти условия ограничивают практическую применимость известного устройства, т.к. силы электростатического притяжения первоначально удаленных на некоторое расстояние элементов устройства блокировки будут весьма малы для надежного управления движением этих элементов навстречу друг к другу. Кроме того, прямое использование электростатических сил для перемещения элементов электростатического устройства блокировки не выгодно с точки зрения потребления электрической энергии для обеспечения упомянутого процесса перемещения.

В другом известном устройстве (патент РФ N 2042028) электростатическое взаимодействие элементов более эффективно, т.к. элементы находятся в состоянии непосредственной близости, а их взаимное положение фиксируется за счет сил трения, косвенно возрастающих при включении электростатического взаимодействия. Тем самым электростатические силы не производят механической работы и соответственно не потребляют дополнительной энергии от источника электрической энергии.

Следует еще раз отметить, что сила электростатического взаимодействия, используемая в обоих известных устройствах, весьма чувствительна к шероховатости поверхностей, к наличию посторонних частиц между ними и к неравномерности зазора, связанного с неплоскостностью поверхностей.

Возникающие в связи с этим высокие требования к степени полировки поверхностей элементов, их взаимной плоскостности или в общем случае конформности взаимодействующих поверхностей, требования к чистоте сборки элементов делают такие устройства дорогими по изготовлению, снижают гарантии надежности их долговременной работы, и, таким образом, также ограничивают их практическую применимость.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания недорогой по цене технологии изготовлении конструкции электростатического узла фиксации элементов электромеханических устройств, который обеспечивал бы надежную фиксацию электростатически взаимодействующих элементов, размещенных в его корпусе.

Указанный технический результат достигается тем, что в электростатическом узле фиксации элементов механического устройства, содержащем корпус электростатического узла фиксации, элемент фиксации, размещенный в корпусе с возможностью перемещения из одного положения в другое, электростатическое средство фиксации, предназначенное для фиксации элемента фиксации в одном из положений, размещенное в корпусе и содержащее два электропроводных элемента и слой диэлектрика между ними, конформные поверхности которых предназначены для электростатического взаимодействия и фиксации друг относительно друга при их установке в непосредственной близости друг относительно друга и подаче на электропроводные элементы электрического заряда, при этом один из упомянутых элементов электростатического средства фиксации кинематически связан с элементом фиксации, средство подачи электрического заряда на электропроводные элементы, связанное с электропроводными элементами, по меньшей мере один элемент электростатического средства фиксации содержит слой эластичного материала, расположенный на конформной поверхности, а указанный эластичный материал выбран из группы, состоящей из электропроводного материала и диэлектрического материала.

Одно из основных преимуществ использования эластичного материала связано с тем, что при контакте конформных поверхностей электропроводных элементов, установленных в непосредственной близости друг от друга, эластичный материал облегает неровности взаимодействующих поверхностей, связанные с шероховатостью поверхностей, точечными дефектами и, в частности, компенсирует неплотное прижатие неплоских поверхностей. В связи с этим значительно возрастает эффективная площадь контакта конформных поверхностей и соответственно этому возрастает электростатическая сила их взаимодействия.

Отмеченное преимущество позволяет снизить рабочие электрические напряжения, необходимые для надежного функционирования электростатического узла фиксации.

Другое важное преимущество использования эластичного материала проявляется при его использовании в электростатических узлах, работающих в условиях повышенной вибрации, когда эффективное расстояние между конформными поверхностями может изменяться в короткие промежутки времени, что приводит к ослаблению или даже к кратковременной потере электростатического взаимодействия элементов. Использование же эластичного материала в зазоре между элементами компенсирует эти временные флуктуации величины зазора.

Еще одним преимуществом использования эластичного материала является возможность более грубой подводки и установки конформных поверхностей в состояние непосредственной близости друг от друга, что делает технологию изготовления элементов и средств их установки достаточно простой.

Эластичные материалы, необходимые для осуществления поставленной задачи, могут быть выполнены из диэлектрических или электропроводных материалов. В случае когда эластичный материал электропроводен, то неэластичный диэлектрик, разделяющий конформные поверхности, целесообразно располагать на ответной твердой поверхности. Если же выбран диэлектрический эластичный материал, то важно, чтобы его толщина была бы достаточно мала, а диэлектрическая проницаемость достаточно велика для обеспечения эффективного электростатического взаимодействия разделенных им электропроводных элементов.

Эластичный материал может быть выполнен также в виде многослойного материала, содержащего электропроводные и диэлектрические подслои. Такое исполнение удобно, когда эластичность слоя обеспечивается одним из подслоев, например диэлектрическим, а второй подслой выполняется достаточно тонким и осуществляет электропроводные функции материала или, наоборот, эластичный слой обладает электропроводностью, а другой тонкий подслой выполняет диэлектрические функции.

Создание электропроводных подслоев в эластичном материале может быть осуществлено такими различными способами, как, например, осаждение подслоя металла на подслой диэлектрического материала, внедрение частиц электропроводного материала в поверхностную область диэлектрического подслоя посредством диффузии или имплантации, а также методами химического или стехиометрического изменения состава поверхностной области диэлектрического подслоя, которое приводит к его электропроводности.

Подобные же способы могут быть использованы для создания диэлектрических подслоев, покрывающих электропроводный подслой, например посредством осаждения диэлектрического подслоя, окислением поверхности электропроводного подслоя, а также иной химической или электрохимической модификацией поверхности электропроводного подслоя, приводящей к его поверхностной диэлектризации.

Весьма доступным по цене и наиболее технологичным в использовании является эластичный материал, выполненный в виде тонкой эластичной пленки, укрепленной на каркасе.

Пленка также может быть выполнена в виде многослойной структуры, содержащей электропроводные и диэлектрические подслои. Наиболее приемлемым вариантом исполнения эластичной пленки с проводящим подслоем является эластичная диэлектрическая полимерная пленка с тонким слоем металла, осажденного на одну или обе ее поверхности.

Присоединение пленки к соответствующему элементу электростатического средства фиксации возможно как посредством крепления ее каркаса на упомянутом элементе, так и непосредственно присоединением определенных участков пленки к определенным участкам элемента.

Причем допустимы исполнения, когда пленка присоединена к элементу электростатического средства фиксации, а каркас не имеет связи с этим элементом и удерживается в конструкции благодаря натяжению пленки, что добавляет степени свободы в процессе подстраивания поверхности пленки этого элемента электростатического средства фиксации к конформной поверхности другого элемента.

Дополнительным преимуществом использования тонких эластичных пленок является то, что, изменяя форму каркаса, можно легко придавать поверхности пленки различные, в общем случае трехмерные, топологические формы. Так, каркас может иметь контур в виде плоской окружности, прямоугольника или же сложного трехмерного контура.

В некоторых случаях, каркас также может быть выполнен из эластичного материала и тем самым изменять свою форму при механическом воздействии на него.

Укрепление пленки на элементе узла и/или на каркасе может осуществляется посредством различных технологий, таких как клеевое соединение, сварное соединение, а также обжимное соединение типа "пленка в пяльцах".

В ряде случаев, например при необходимости гальванической развязки электропроводных элементов и механических элементов узла, целесообразна подача электрического заряда непосредственно на электропроводный подслой пленки, что обеспечивается непосредственным электрическим соединением средства подачи электрического заряда к электропроводному слою/подслою пленки.

Во многих конструкциях необходимо изготовление многоэлементного каркаса для пленки, и в частности содержащего неодносвязные элементы.

Например, каркас, состоящий из двух несвязанных колец, позволяет придать пленке различные варианты форм и как результат получить различные функциональные устройства.

Так, например, каркас, содержащий два несвязанных кольца, диаметр одного из которых меньше диаметра другого, в котором кольца расположены в одной плоскости одно в другом, позволяет закрепить пленку в форме плоского кольца. Такой каркас необходим в устройствах, где требуется, например, размещение механической оси, проходящей во внутреннем кольце каркаса. При этом, как уже упоминалось, допускается закрепление только одного из колец каркаса на элементах электростатического средства фиксации. Свободное положение второго кольца позволяет оптимально подстраиваться конформным поверхностям взаимодействующих элементов.

Каркас, содержащий два кольца, имеющих одинаковые диаметры, расположенные в разных параллельных плоскостях и с центрами на одной оси, позволяет придать эластичной пленке форму цилиндра. Исполнение такой конформной поверхности элемента электростатического средства фиксации позволяет изготавливать электростатические узлы фиксации с малым габаритным размером в одном направлении для различных компактных электромеханических устройств.

Каркас, содержащий кольцо и диск, имеющие разные диаметры и расположенные в разных параллельных плоскостях, с центрами на одной оси, позволяет закрепить пленку в форме конуса. Эта конструкция предпочтительна, когда при малых габаритных размерах необходимо разводить конформные поверхности на некоторое удаление друг от друга.

В общем случае закрепление пленки может быть таким, что часть контура пленки может быть свободной и не иметь закрепления на каркасе. Например, допустимо такое исполнение электростатического средства фиксации, когда, например, прямоугольная по форме контура пленка закреплена на жестком каркасе только вдоль одной или двух сторон. Тогда появляются дополнительные степени свободы для окончательного формообразования поверхности пленки, позволяющие этой поверхности подстраиваться под форму поверхности ответного ей второго электропроводного элемента электростатического средства фиксации, который может иметь форму цилиндра или форму тонкого бруска и т.п.

Поскольку для распределения электрического заряда по поверхности электропроводного элемента величина его слоевого сопротивления не имеет существенного значения, то эластичный материал может быть выбран из группы электропроводных полимерных материалов, чья проводимость невелика по сравнению с металлами, но выражены эластические свойства полимеров.

В качестве полимерной основы для эластичных материалов как объемных, так и в пленочном исполнении, для их слоев и подслоев, а также покрытий на неэластичные поверхности электростатически взаимодействующих элементов электростатического средства фиксации целесообразно выбирать материалы, обладающие высокой механической износостойкостью, высокой диэлектрической постоянной, климатической и температурной устойчивостью, долговечностью.

К таким материалам можно отнести материалы, выполненные на основе или содержащие полиэтилентерефталат, политетрафторэтилен, политрифторхлорэтилен, полиимид, а также разнообразные виды резин, и в частности силиконовую резину.

Перспективной парой материалов для элементов электростатического средства фиксации является пара - эластичный проводящий полимер на одном элементе и полупроводниковый материал на другом элементе. В этой паре будет проявляться эффект Йонсена-Рабека одновременно со всеми описанными выше преимуществами использования эластичного материала.

Конструкция электростатического узла фиксации допускает различные варианты установки, взаимного перемещения и конечные положения для конформных поверхностей элементов узла.

Так, конформные поверхности могут быть расположены в непосредственной близости друг от друга, и в частности находиться в полном или частичном контакте.

При этом их взаимное перемещение может совершаться вдоль их конформной поверхности. Это могут быть возвратно-поступательные движения и вращательные движения, а при подаче электрического заряда на электропроводные элементы будет происходить фиксация их взаимного положения за счет косвенного возрастания сил взаимного трения.

В другом варианте конструкции электростатического узла фиксации конформные поверхности электропроводных элементов могут иметь два крайних положения: в непосредственной близости друг от друга и на некотором удалении, соответственно эти элементы могут перемещаться как вдоль своей конформной поверхности, так и по нормали к ней.

В положении, когда поверхности указанных элементов удалены, их возможное электростатическое взаимодействие значительно ослабляется, поэтому взаимная фиксация положения элементов возможна только тогда, когда они установлены в положении непосредственной близости. Такую установку можно произвести воздействием на элемент фиксации, кинематически связанный с одним из элементов.

В большинстве конструкций взаимное положение электропроводных элементов имеет одно исходное положение, и целесообразна дополнительная установка средства возврата электропроводных элементов в это положение после совершения взаимных перемещений. Такое средство может быть непосредственно связано с электростатически взаимодействующими элементами или как вариант связывать элемент фиксации и корпус электростатического узла фиксации.

Электростатический узел дополнительно содержит средство возврата элемента фиксации в одно из его выбранных положений, при этом указанное средство связано с элементом фиксации и корпусом электростатического узла фиксации.

Широким направлением для внедрения электростатических узлов фиксации является их применение в качестве электромеханических затворных механизмов для газо/гидрораспределительных систем.

Таким, к примеру, является электростатический узел фиксации, выполненный в виде электромеханического клапана, который дополнительно содержит трубопровод с седлом клапана и затвор отверстия этого седла, расположенный с возможностью занимать два положения: отверстие седла перекрыто и отверстие седла открыто, при этом корпус электростатического узла фиксации укреплен на трубопроводе, а элемент фиксации кинематически связан с затвором.

Использование электростатического взаимодействия в электромеханике постоянно привлекает внимание конструкторов. Так, например, известно устройство муфты (патент США 5525642), в которой сцепление двух независимых валов осуществляется с помощью электростатически управляемой силы трения между элементами зацепления муфты.

Несмотря на то что в изобретении предлагается усиление электростатического взаимодействия за счет применения в зазоре между элементами полимерного полупроводникового материала, проявляющего эффект Йонсена-Рабека, это устройство также страдает отмеченными выше недостатками электростатических узлов, связанными с высокими требованиями к степени обработки поверхностей взаимодействующих элементов и к точной юстировке зазора между ними.

Но прежде всего упомянутая муфта не может эффективно использоваться в механизмах с большими и хорошо контролируемыми усилиями сцепления валов, поскольку диапазон электростатического управления силой трения между взаимодействующими элементами сравнительно невелик.

Известны также электростатические устройства блокировки, в которых используются электрореологические жидкости, изменяющие свою вязкость под влиянием электростатического поля, однако и в таком виде устройств механическое усилие фиксации электростатически взаимодействующих элементов узла и связанного с одним из них элемента фиксации невеликo.

Поэтому можно утверждать, что в общем случае электростатические узлы фиксации не могут служить надежными силовыми элементами электромеханических устройств, поскольку как сами электростатические силы, так и косвенные силы, сопровождающие электростатическое взаимодействие элементов этих узлов, малы для устойчивого противодействия силам более 1 кг.

Таким образом, использование электростатического узла фиксации наиболее эффективно только в качестве контролирующего элемента силового электромеханического устройства, кинематически взаимодействующего со средствами силовой блокировки и позволяющего подготавливать изменение состояния устройства из состояния "заблокировано" в состояние "разблокировано" или, наоборот, посредством подачи на устройство слабого по мощности электрического сигнала.

Тем самым в основу настоящего изобретения поставлена также задача создания электромеханического устройства силового зацепления элементов механизма, предназначенных для зацепления, которое благодаря наличию средства силового зацепления и электростатического узла фиксации этого средства позволяет осуществлять силовое взаимодействие элементов зацепления при подаче на электростатический узел фиксации электрического сигнала низкой мощности.

Указанный технический результат достигается тем, что электромеханическое устройство силового зацепления элементов механизма, содержащее электростатический узел фиксации, включающий в себя корпус узла и элемент фиксации, связанный с корпусом и расположенный с возможностью перемещения из одного положения в другое, а также средство подачи электрического заряда на электростатический узел фиксации, дополнительно содержит по меньшей мере два элемента зацепления, связанные элементами механизма и предназначенные для силового зацепления друг относительно друга, средство силового зацепления элементов зацепления, кинематически связанное с по меньшей мере одним из элементов зацепления и имеющее положения "заблокировано" и "разблокировано", средство возврата средства силового зацепления в исходное положение, связанное с одним из элементов зацепления, при этом средство силового зацепления кинематически связано с элементом фиксации электростатического узла фиксации, а средство возврата средства силового зацепления в исходное положение связано с по меньшей мере одним из элементов, выбранных из группы: средство силового зацепления либо элемент фиксации.

Следует отметить, что внутреннее устройство электростатического узла фиксации в этом электромеханическом устройстве может быть выполнено в виде различных конструкций, в которых в зазоре между электропроводными элементами электростатического средства фиксации содержится эластичный материал, укрепленный по меньшей мере на одном из указанных элементов, либо электрореологическая жидкость. В обоих этих исполнениях требования к чистоте обработки поверхностей и точности взаимной установки электропроводных элементов невелики.

Электростатический узел фиксации содержит электростатическое средство фиксации, предназначенное для фиксации элемента фиксации в одном из положений, размещенное в корпусе электростатического узла фиксации и содержащее два электропроводных элемента и слой электрореологической жидкости между ними, конформные поверхности которых предназначены для электростатического взаимодействия и фиксации друг относительно друга при их установке в непосредственной близости друг от друга и подаче на электропроводные элементы электрического потенциала, а один из упомянутых элементов электростатического средства фиксации кинематически связан с элементом фиксации.

Описанное выше электромеханическое устройство силового зацепления может быть реализовано в виде различных вариантов блокировочных устройств и устройств передачи движения.

Например, в виде планетарной муфты, предназначенной для передачи вращательного движения от одного вала к другому, оси которых совпадают, и содержащей венечную шестерню, укрепленную на одном валу, имеющую паз и ограничители, выполненные на зубчатой поверхности шестерни, солнечную шестерню, укрепленную на другом валу и расположенную внутри венечной шестерни. Муфта также содержит средство силового зацепления солнечной и венечной шестерен, выполненное в виде шестерни сателлита, имеющее положения: сателлит в пазу венечной шестерни, при котором венечная и солнечная шестерни не имеют силового зацепления, и сателлит в упоре в ограничитель, при котором венечная и солнечная шестерни имеют силовое зацепление. При этом корпус электростатического узла фиксации укреплен на том же валу, где укреплена солнечная шестерня, а элемент фиксации выполнен в виде водила сателлита и осуществляет фиксацию углового положения сателлита по отношению к угловому положению солнечной шестерни при подаче электрического заряда на электростатический узел фиксации. Устройство муфты содержит также средство возврата сателлита в паз венечной шестерни, выполненное в виде пружины, связанной с водилом и венечной шестерней муфты.

Такая муфта может осуществлять передачу значительного по величине момента вращения от одного вала к другому при подаче небольшого электрического сигнала на электростатический узел фиксации водила.

Другой более простой в изготовлении вариант силовой электромеханической муфты может быть выполнен в виде обгонной муфты, которая содержит втулку, укрепленную на одном валу; кулачoк, укрепленный на другом валу, расположенный внутри втулки, выполненный в виде диска, имеющего паз, расположенный на его периметре; средство силового зацепления кулачка и втулки, выполненное в виде фрикционного диска, расположенного в пространстве между кулачком и втулкой с осью, параллельной оси валов, при этом диаметр диска незначительно превышает разность внутреннего диаметра втулки и внешнего диаметра кулачка, так что при установке фрикционного диска в паз кулачка он не контактирует с втулкой, а при выходе фрикционного диска из паза кулачка он осуществляет силовое фрикционное заклинивание относительного движения кулачка и втулки; электростатический узел фиксации, предназначенный для фиксации углового положения фрикционного диска по отношению к угловому положению втулки, укрепленный на валу втулки и содержащий элемент фиксации, выполненный в виде плоской вилки, вращающейся на оси, совпадающей с осью валов, содержащей щель, которая является направляющей для фрикционного диска при его возвратно-поступательном радиальном движении от кулачка до втулки. При этом средство возврата фрикционного диска в исходное положение - в паз кулачка - выполнено в виде пружины, связанной с фрикционным диском и осью кулачка.

Очевидно, что в ряде конструкций планетарные или обгонные муфты могут содержать более сложные средства зацепления, и в частности кассеты с более чем одним сателлитом или фрикционным диском.

В описанных выше вариантах устройства муфт средство силового зацепления переходит из одного положения в другое посредством его кинематического взаимодействия с элементами зацепления. Тем не менее устройство силового зацепления в ряде конструкций может дополнительно содержать средство механической установки средства силового зацепления в выбранное положение, связанное с одним из элементов зацепления, необходимое для принудительного перемещения средства силового зацепления.

В частности, в изобретении как вариант предлагается устройство, предназначенное для блокировки передачи движения от ведущего элемента к ведомому элементу механизма передачи движения, в котором ведущий элемент выполнен в виде диска, вращающегося вокруг оси, укрепленной в механизме передачи движения, и содержащего паз, расположенный на периметре диска, ведомый элемент выполнен в виде бруска, совершающего возвратно-поступательное перемещение в ложементе, укрепленном в упомянутом механизме, средство силового зацепления ведущего и ведомого элементов, выполненное в виде собачки, закрепленной с возможностью вращения на оси, которая имеет закрепление на ведомом элементе. При этом корпус электростатического узла фиксации расположен на диске ведущего элемента, а элемент фиксации выполнен в виде диска, ось которого совпадает с осью ведущего элемента, вращающегося вокруг этой оси, и содержащего паз, расположенный на периметре диска. В этом устройстве средство механической установки собачки в положение зацепления с пазами на дисках выполнено в виде пружины, связанной с бруском и собачкой, а средство возврата собачки в исходное положение выполнено в виде пружины, связанной с диском элемента фиксации и корпусным элементом механизма.

Описанное устройство весьма эффективно может применяться для создания разнообразных систем электронных замков.

Изобретение поясняется на примерах его осуществления, иллюстрируемых чертежами, на которых представлено следующее:
фиг. 1 - общий вид электростатического узла фиксации;
фиг. 2а,б - реальная шероховатая структура конформных поверхностей электропроводных элементов, находящихся в непосредственной близости;
фиг.3а,б - влияние дефектов на неплотное прилегание поверхности;
фиг. 4а - вариант исполнения электропроводные элементов электростатического средства фиксации с эластичной пленкой, укрепленной на каркасе;
фиг.4б - иллюстрация обжимного способа закрепления пленки в "пяльцах";
фиг.4в - предпочтительная структура эластичной пленки;
фиг. 5а - вариант закрепления пленки в форме плоского кольца;
фиг. 5б - вариант закрепления пленки в форме цилиндра;
фиг.5в - вариант закрепления пленки в форме конуса;
фиг.5г,д,е - вариант закрепления пленки со свободной частью контура;
фиг. 6а, б - варианты размещения средства возврата элементов электростатического средства фиксации в исходное положение;
фиг. 7 - электромеханический клапан, содержащий электростатический узел фиксации;
фиг. 8а,б - иллюстрация работы электростатической планетарной муфты;
фиг. 9а,б - иллюстрация работы электростатической обгонной муфты;
фиг. 10 - механизм передачи возвратно-поступательного движения.

Как показано на фиг. 1, электростатический узел фиксации содержит корпус 1, элемент фиксации 2, размещенный в корпусе и частично выходящий за его пределы, электропроводные элементы 3 и 4, разделенные диэлектриком 5, также размещенные в корпусе, а один из электропроводных элементов 3 связан с элементом фиксации 2.

Реальная поверхность электропроводных элементов, изображенная на фиг. 2а, имеет шероховатости 7, которые увеличивают эффективное расстояние между конформными поверхностями, такое же негативное влияние оказывают твердые дефекты 8, попавшие в зазор между поверхностями, как видно из фиг. 3а.

Если же поверхность по меньшей мере одного из электропроводных элементов содержит эластичный материал 9, то, как показано на фиг. 2б и 3б, этот материал компенсирует неплотное прилегание поверхностей, связанное с отмеченными шероховатостями твердых поверхностей и дефектами сборки узла фиксации.

При этом электрические заряды противоположных эквипотенциальных поверхностей располагаются ближе друг к другу, увеличивая тем самым силу их электростатического взаимодействия.

Как уже отмечалось, наиболее технологичным вариантом выполнения электропроводных элементов с эластичным материалом на конформной поверхности является вариант, при котором в качестве эластичного материала выбирается эластичная пленка, укрепленная на каркасе. На фиг. 4а изображен вариант конструкции электропроводных элементов 3 и 4, к каждому из которых прикреплен свой каркас 10 и 11, на которых укреплены пленки 12а и 12б, образующие эластичные конформные поверхности соответственно для элемента 3 и элемента 4.

На фиг. 4б иллюстрируется способ обжимного закрепления пленки в "пяльцах", которые можно образовать из двух элементов каркаса 11а и 11б, имеющих одинаковые по форме и размеру контуры для механического сопряжения.

На фиг. 5 изображены варианты конструкций каркасов для пленок, позволяющих образовывать разнообразные по форме конформные поверхности.

Так, на фиг. 5а изображена конструкция каркасов 15, 17 для электропроводного элемента 3 и 16, 18 - для электропроводного элемента 4, выполненныe в виде плоских колец, расположенных попарно в конформных плоскостях соответствующих электропроводных элементов и имеющих единую ось.

Пленки, укрепленные на таких каркасах, имеют много степеней свободы, и их поверхности легко подстраиваются при электростатическом взаимодействии.

На фиг. 5б пленка 12 выполнена в форме цилиндра благодаря расположению колец 19 и 20 ее каркаса соосно, но в разных плоскостях. Такая конструкция позволяет создавать электростатические узлы фиксации, в которых электропроводные элементы 3 и 4 имеют малый габаритный размер в одном сечении.

Фиг. 5в иллюстрирует еще одну возможность, когда пленка 12 укреплена на каркасе с элементами диска 22 и кольца 21, расположенных в разных плоскостях и имеющих разные диаметры. Пленка в этой конструкции приобретает форму конуса.

На фиг. 5г пленка 12 с прямоугольным контуром поверхности свернута вдоль одной стороны контура 12в и закреплена на жестком каркасе 23 вдоль другой стороны контура 12г, так что результирующая трехмерная форма поверхности пленки определяется формой и положением второго электропроводного элемента 24 электростатического средства фиксации, вставленного во внутреннюю полость, образованную пленкой 12. В качестве примеров на фиг. 5д и 5е показаны сечения различных вариантов сопряжения электропроводных элементов электростатического средства фиксации с частично свободной пленкой на одном из них.

При взаимном перемещении электропроводных элементов они могут занимать различные взаимные положения, и часто возникает необходимость возврата электропроводных элементов в положение, выбранное исходным.

Для выполнения этой функции в конструкцию электростатического узла фиксации дополнительно включается средство возврата конформных поверхностей электропроводных элементов в отмеченное исходное положение.

Такое средство может быть установлено, например, в виде пружины 25 между электропроводными элементами 3 и 4, как показано на фиг. 6а, или между корпусом узла 1 и элементом фиксации 2, как показано на фиг. 6б.

Любопытное применение электростатического узла фиксации связано с возможностью конструирования клапанных механизмов. На фиг. 7 как пример изображена схема газового клапана, предназначенного для запирания отверстия, выполненного в виде седла 27 клапана трубопровода 26. Клапан содержит затвор 28, расположенный с возможностью занимать два положения - отверстие седла 27 перекрыто и отверстие седла открыто. Затвор может быть зафиксирован в одном из этих положений благодаря связи с элементом фиксации 2 электростатического узла фиксации, корпус 1 которого укреплен в трубопроводе.

Разнообразие конструкций электростатических узлов фиксации не позволяет, как уже отмечалось, создавать силовые механизмы блокировки. Поэтому для использования преимуществ электростатических узлов в силовых механизмах их необходимо дополнительно снабдить элементами зацепления, средством силового зацепления указанных элементов, связанным с элементом фиксации, а также средством возврата средства силового зацепления из положения "заблокировано" в положение "разблокировано" или наоборот.

На фиг. 8а и 8б изображены соответственно разблокированное и заблокированное состояния планетарной муфты, содержащей венечную шестерню 29, солнечную шестерню 30, шестерню-сателлит 31. При этом на некотором участке зубчатой поверхности венечной шестерни выполнен паз, где отсутствуют зубья, так что на этом участке сателлит не взаимодействует с венечной шестерней. На венечной шестерне также выполнен ограничитель 32 хода сателлита, определяющий его крайние положения при выходе из упомянутого паза. Корпус электростатического узла фиксации 1 укреплен на солнечной шестерне, а связанный с ним элемент фиксации 2 выполняет роль водила сателлита.

Средство возврата сателлита в исходное состояние выполнено в виде пружины 25, укрепленной на венечной шестерне и связанной с водилом сателлита.

На фиг. 9а и 9б изображены состояния электростатической обгонной муфты, в которой втулка 33 укреплена на одном валу, кулачок 34 укреплен на другом валу и имеет паз, расположенный на его периметре, фрикционный диск 35 расположен в пространстве между кулачком и втулкой, электростатический узел фиксации 1, предназначенный для фиксации углового положения фрикционного диска по отношению к угловому положению втулки, укреплен на валу втулки и содержит элемент фиксации, выполненный в виде плоской вилки 36, вращающейся на оси, совпадающей с осью валов, и содержит щель, которая является направляющей для фрикционного диска при его возвратно-поступательном радиальном движении от кулачка до втулки. Средство возврата фрикционного диска в исходное положение - в паз кулачка - выполнено в виде пружины 25, связанной с осью фрикционного диска и осью кулачка.

Фиг. 10 иллюстрирует другой силовой механизм, предназначенный для передачи движения, в котором ведущий элемент 37 выполнен в виде диска, вращающегося вокруг оси, укрепленной в механизме передачи движения и содержащего паз 38, расположенный на периметре диска. Ведомый элемент 39 выполнен в виде бруска, совершающего возвратно-поступательное перемещение в ложементе 40, укрепленном в корпусе упомянутого механизма. Средство силового зацепления ведущего и ведомого элементов выполнено в виде собачки 41, закрепленной с возможностью вращения на оси 42, которая имеет закрепление на ведомом элементе. Корпус 1 электростатического узла фиксации расположен на диске ведущего элемента, а элемент фиксации 2 выполнен в виде диска, ось которого совпадает с осью ведущего элемента, вращающегося вокруг этой оси, и содержит паз 43, расположенный на периметре диска. При этом средство механической установки собачки в положение зацепления с пазами на дисках 2 и 37 выполнено в виде пружины 44, связанной с бруском и собачкой, а средство возврата диска элемента фиксации 2 в исходное положение выполнено в виде пружины 45, связанной с диском элемента фиксации 2 и корпусной деталью 46 механизма.

Как уже отмечалось, конструкции электропроводных элементов с эластичными пленками, показанные на фиг. 5, позволяют осуществлять многообразные варианты их взаимных перемещений и связанных с ними перемещений элемента фиксации. При этом как различные способы закрепления пленки на каркасе, так и закрепление самого каркаса на электропроводных элементах позволяет создавать конструкции, в которых элемент фиксации совершает возвратно-поступательные перемещения в разных направлениях, вращательные перемещения, а также более сложные перемещения, являющиеся комбинацией первых двух.

В качестве примера на фиг. 5а,б,в,г,е стрелками указаны допустимые направления перемещения элемента фиксации в различных конструкциях электростатического узла фиксации.

При этом различные положения элемента фиксации могут быть зафиксированы в момент, когда электропроводные элементы находятся в непосредственной близости и на них подан электрический заряд.

При снятии электрического заряда с электропроводных элементов силы, приложенные к элементу фиксации, вернут его в исходное положение.

В частности, при плотном сближении электропроводных элементов 3 и 4 электростатического узла, изображенного на фиг. 6, внешним усилием, приложенным к элементу фиксации 2 и последующей подаче на них электрического заряда противоположных знаков, между ними возникнет электростатическое притяжение, противодействующее силе возвращающей пружины 25. При снятии заряда притяжение электропроводных элементов исчезает, и элемент фиксации возвращается в исходное положение.

Такое функционирование электростатического узла фиксации использовано для работы клапана, изображенного на фиг. 7. Его исходным положением является положение, когда затвор перекрывает седло клапана - клапан закрыт, а вторым положением, которое фиксируется подачей электрического заряда на электростатический узел фиксации является положение, когда затвор отодвинут от седла клапана - клапан открыт.

Варианты электромеханических устройств силового зацепления, использующие электростатический узел фиксации, приведенные на фиг. 8-10, работают следующим образом.

Исходное положение элементов планетарной муфты, изображенной на фиг. 8а, характеризуется тем, что электростатический узел фиксации не заряжен и водило сателлита может свободно вращаться вокруг своей оси, совпадающей с осью солнечной шестерни. При этом сателлит благодаря действию пружины 25 приведен в такое положение относительно венечной шестерни, когда он не имеет с ней зубчатого зацепления, сателлит в пазу. В результате в этом исходном положении вращение солнечной шестерни сопровождается свободным вращением сателлита вокруг его собственной оси и не приводит к силовому зацеплению ведущего и ведомого валов.

При подаче заряда на электростатический узел фиксации 1 происходит фиксация элемента фиксации, водила 2 сателлита, относительно углового положения солнечной шестерни. Так, что, например, при вращении солнечной шестерни по часовой стрелке водило также начинает двигаться в этом направлении. Благодаря кинематической связи с водилом сателлит выводится из своего исходного положения и, пройдя некоторый угол, упирается в упор 32 венечной шестерни, что изображено на фиг. 8б.

Благодаря тому что на этом участке венечная шестерня имеет зубья, происходит силовое зацепление зубьев сателлита с зубьями венечной шестерни, что приводит к силовому зацеплению солнечной шестерни и венечной шестерни и как следствие возникает силовая связь между ведущим и ведомым валом.

Такое силовое зацепление будет установлено до тех пор, пока сохраняется усилие, вращающее ведущий вал. При этом не требуетcя поддержки заряда электростатического узла фиксации, т.е. не требуется дополнительных затрат электрической энергии.

При разрядке электростатического узла фиксации и при снятии вращающего усилия с ведущего вала водило сателлита освобождается, а сателлит возвращается в исходное положение благодаря действию пружины 25. Силовое зацепление ведущего и ведомого валов исчезает.

Подобным образом функционирует обгонная муфта, изображенная на фиг. 9.

В исходном положении фрикционный диск благодаря действию пружины 25 утоплен в паз кулачка 34 и не соприкасается с внутренней поверхностью втулки 33.

Поэтому ведомый и ведущий валы расцеплены.

При подаче заряда на электростатическое средство фиксации 1 вилка 2 фиксируется по отношению к угловому положению втулки 33, и при вращении втулки 33 по часовой стрелке вилка 2 движется в этом же направлении, увлекая за собой фрикционный диск 35. При этом фрикционный диск выкатывается из паза кулачка и упирается в поверхность втулки 33, как показано на фиг. 9б. При соответствующем подборе диаметров кулачка 34, втулки 33 и фрикционного диска 35, когда углы взаимодействия этих элементов меньше угла трения, возникает силовое фрикционное взаимодействие этих элементов и тем самым передача движения от ведущего вала к ведомому.

При разрядке электростатического узла фиксации вилка 2 освобождается, так что при последующем снятии вращающего усилия с ведущего вала силовое зацепление элементов 33, 34 и 35 ослабевает, и под воздействием возвратной пружины фрикционный диск 35 возвращается в исходное положение в паз кулачка.

Ведущий и ведомый валы расцепляются.

Устройство передачи движения, изображенное на фиг. 10, работает следующим образом.

В исходном положении угловое положение пазов 38 и 43, расположенных соответственно на дисках 37 и 2, не совпадаeт. В этом положении собачка 41 не может опуститься в паз 38, и таким образом при вращении ведущего диска 37 его движение не передается к ведомому элементу 40.

Для осуществления силового зацепления собачки 41 с ведущим диском 37 следует повернуть диск 37 по часовой стрелке до совмещения пазов 38 и 43, после чего подать электрический заряд на электростатический узел фиксации 1, что приведет к взаимной фиксации дисков 2 и 37.

Если далее вращать ведущий диск 37 против часовой стрелки, то он будет увлекать за собой диск 2. В момент когда оба паза окажутся под зубом собачки, последний опустится под действием пружины 44 и произойдет его силовое зацепление с ведущим элементом 37.

При дальнейшем вращении диска 37 против часовой стрелки собачка 41, увлекаемая им, будет передавать движение на брусок 39.

Если же снять заряд с электростатического средства фиксации, то под воздействием напряженной пружины 45 произойдет рассовмещение пазов 43 и 38 на дисках 2 и 37, а собачка будет вытолкнута из положения зацепления с ними.

Силовое зацепление ведущего диска 37 и ведомого бруска 39 будет снято.

В заключение следует отметить, что описанное выше изобретение открывает многообещающие перспективы для создания автоматических электронных систем, качественно отличающихся от систем, в которых используются электромагнитные узлы фиксации или устройства перемещения элементов блокировочных устройств.

Благодаря значительно более низкому потреблению электрической энергии электростатические устройства для механической блокировки позволяют разрабатывать новое поколение полностью автономных электронных систем, использующих собственную или внешнюю механическую энергию с частичным ее преобразованием в электрическую энергию для питания своих управляющих электронных устройств.

Наибольшее внедрение такие системы находят в разработках робототехнических устройств, узлов электромеханического управления в системах, где источники электрической энергии ограничены либо отсутствуют совсем, и в частности в системах с питанием от солнечных батарей.

Изобретение относится к электромеханическим устройствам, используемым в автоматике для блокировки механизмов, для зацепления в механизмах передачи движения, для создания клапанных механизмов газо/гидрораспределительных систем и позволяющим управлять работой этих механизмов от электрических сигналов низкой мощности. В изобретении рассматриваются различные варианты электромеханических устройств, особенностью которых является использование слабого электростатического взаимодействия элементов этих устройств для силовой блокировки механического устройства. Изобретение может быть использовано для создания электронных замков, электрических муфт и иных механизмов передачи движения, клапанных механизмов с электронным управлением, других блокировочных устройств с весьма низким потреблением электроэнергии. Большой интерес такие электростатические устройства силовой механической блокировки представляют для создания робототехнических устройств, узлов электромеханического управления в системах, где источники электрической энергии ограничены либо отсутствуют совсем, в частности в системах с питанием от солнечных батарей. Благодаря чрезвычайно низкому потреблению электрической энергии электростатические устройства для механической блокировки позволяют также разрабатывать полностью автономные электронные системы без источников электрического питания, использующие собственную или внешнюю механическую энергию с частичным ее преобразованием в электрическую энергию для питания своих управляющих электронных устройств. 2 с. и 24 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Электростатический узел фиксации элементов механического устройства, содержащий корпус электростатического узла фиксации, элемент фиксации, размещенный в корпусе с возможностью перемещения из одного положения в другое, электростатическое средство фиксации, предназначенное для фиксации элемента фиксации в одном из положений, размещенное в корпусе и содержащее два электропроводных элемента и слой диэлектрика между ними, конформные поверхности которых предназначены для электростатического взаимодействия и фиксации друг относительно друга при их установке в непосредственной близости друг от друга и подаче на электропроводные элементы электрического заряда, при этом один из упомянутых элементов электростатического средства фиксации кинематически связан с элементом фиксации, средство подачи электрического заряда на электропроводные элементы, связанное с электропроводными элементами, отличающийся тем, что по меньшей мере один элемент электростатического средства фиксации содержит слой эластичного материала, расположенный на конформной поверхности, при этом указанный эластичный материал выбран из группы, состоящей из электропроводного материала и диэлектрического материала. 2. Электростатический узел по п.1, отличающийся тем, что слой эластичного материала, расположенный на конформной поверхности, содержит по меньшей мере два подслоя материала, один из которых является электропроводным, а другой - диэлектрическим. 3. Электростатический узел по п. 2, отличающийся тем, что подслой электропроводного материала выполнен посредством процесса, выбранного из группы, состоящей из осаждения подслоя металла на подслой диэлектрического материала, внедрения частиц электропроводного материала в поверхностную область диэлектрического подслоя или такого изменения химического или стехиометрического состава поверхностной области диэлектрического подслоя, которое приводит к его электропроводности. 4. Электростатический узел по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что, по меньшей мере один слой эластичного материала содержит эластичную пленку, закрепленную на каркасе и связанную с соответствующим электропроводным элементом электростатического средства фиксации. 5. Электростатический узел по п.4, отличающийся тем, что закрепление эластичной пленки на элементе электростатического средства фиксации и/или на каркасе осуществляется посредством соединения выбранного из группы соединений: клеевое, сварное, обжимное. 6. Электростатический узел по п.4, отличающийся тем, что эластичная пленка содержит подслои, выполненные из материалов, выбранных из группы, состоящей из электропроводного и диэлектрического материалов. 7. Электростатический узел по п.4, отличающийся тем, что часть контура поверхности пленки закреплена на каркасе, а другая его часть не закреплена на каркасе и свободна в процессе взаимодействия конформных поверхностей электропроводных элементов. 8. Электростатический узел по п.4, отличающийся тем, что каркас содержит по меньшей мере два несвязанных элемента. 9. Электростатический узел по п.8, отличающийся тем, что каркас содержит два несвязанных кольца, диаметр одного из которых меньше диаметра другого, причем кольца расположены в одной плоскости одно в другом, а закрепленная на каркасе эластичная пленка имеет форму плоского кольца. 10. Электростатический узел по п.8, отличающийся тем, что каркас содержит два кольца, имеющих одинаковые диаметры, причем кольца расположены в разных параллельных плоскостях, их центры находятся на одной оси, а закрепленная на каркасе эластичная пленка имеет форму цилиндра. 11. Электростатический узел по п.8, отличающийся тем, что каркас содержит кольцо и диск, имеющие разные диаметры и расположенные в разных параллельных плоскостях, их центры находятся на одной оси, а закрепленная на каркасе эластичная пленка имеет форму конуса. 12. Электростатический узел по любому из пп.1 - 11, отличающийся тем, что слой эластичного материала элемента электростатического средства фиксации выполнен из электропроводного материала, выбранного из группы полимерных материалов. 13. Электростатический узел по любому из пп.1 - 11, отличающийся тем, что в качестве материалов для слоев и подслоев, составляющих материал конформных поверхностей, использованы материалы, выбранные из группы материалов, выполненных на основе полиэтилентерефталатов, политетрафторэтиленов, политрифторхлорэтиленов, полиимидов и силиконовой резины. 14. Электростатический узел по любому из пп.1 - 11, отличающийся тем, что в качестве материалов для слоев, составляющих материал конформных поверхностей, использованы полупроводниковые материалы. 15. Электростатический узел по любому из пп.1 - 14, отличающийся тем, что конформные поверхности электропроводных элементов расположены в непосредственной близости друг от друга, их взаимное перемещение совершается вдоль указанных поверхностей, а при подаче электрического заряда на электропроводные элементы происходит фиксация взаимного положения указанных элементов. 16. Электростатический узел по любому из пп.1 - 14, отличающийся тем, что конформные поверхности электропроводных элементов имеют два положения: в непосредственной близости друг от друга и на некотором удалении друг от друга, а взаимное перемещение электропроводных элементов совершается из одного указанного положения в другое при механическом воздействии на элемент фиксации, при этом электростатическая фиксация взаимного положения электропроводных элементов происходит тогда, когда элементы установлены в положение непосредственной близости. 17. Электростатический узел по любому из пп.1 - 16, отличающийся тем, что дополнительно содержит средство возврата конформных поверхностей элементов электростатического узла фиксации в одно из его выбранных положений, при этом указанное средство размещено в корпусе узла и непосредственной связано с упомянутыми элементами. 18. Электростатический узел по любому из пп.1 - 16, отличающийся тем, что дополнительно содержит средство возврата элемента фиксации в одно из его выбранных положений, при этом указанное средство связано с элементом фиксации и корпусом электростатического узла фиксации. 19. Электростатический узел по п.17 или 18, отличающийся тем, что для использования в электромеханическом клапане газо/гидрораспределительной системы он дополнительно содержит трубопровод с седлом клапана, затвор клапана, расположенный с возможностью занимать два положения: отверстие седла перекрыто и отверстие седла открыто, при этом корпус электростатического узла фиксации укреплен на трубопроводе, а элемент фиксации кинематически связан с затвором. 20. Электромеханическое устройство силового зацепления элементов механизма, содержащее электростатический узел фиксации, включающий в себя корпус узла и элемент фиксации, связанный с корпусом и расположенный с возможностью перемещения из одного положения в другое, средство подачи электрического заряда на электростатический узел фиксации, отличающееся тем, что дополнительно содержит по меньшей мере два элемента зацепления, связанные элементами механизма и предназначенные для силового зацепления друг относительно друга, средство силового зацепления элементов зацепления, кинематически связанное с по меньшей мере одним из элементов зацепления, и имеющее положения заблокировано и разблокировано, средство возврата средства силового зацепления в исходное положение, связанное с одним из элементов зацепления, при этом средство силового зацепления кинематически связано с элементом фиксации электростатического узла фиксации, а средство возврата средства силового зацепления в исходное положение связано с по меньшей мере одним из элементов, выбранных из группы: средство силового зацепления либо элемент фиксации. 21. Электромеханическое устройство по п.20, отличающееся тем, что электростатический узел фиксации содержит электростатическое средство фиксации, предназначенное для фиксации элемента фиксации в одном из положений, размещенное в корпусе электростатического узла фиксации и содержащее два электропроводных элемента и слой диэлектрика между ними, конформные поверхности которых предназначены для электростатического взаимодействия и фиксации друг относительно друга при их установке в непосредственной близости друг от друга и подаче на электропроводные элементы электрического потенциала, а один из упомянутых элементов электростатического средства фиксации кинематически связан с элементом фиксации, при этом по меньшей мере один элемент электростатического средства фиксации содержит слой эластичного материала, расположенный на конформной поверхности, и указанный эластичный материал выбран из группы, состоящей из электропроводного материала и диэлектрического материала. 22. Электромеханическое устройство по п.20, отличающееся тем, что электростатический узел фиксации содержит электростатическое средство фиксации, предназначенное для фиксации элемента фиксации в одном из положений, размещенное в корпусе электростатического узла фиксации и содержащее два электропроводных элемента и слой электрореологической жидкости между ними, конформные поверхности которых предназначены для электростатического взаимодействия и фиксации друг относительно друга при их установке в непосредственной близости друг от друга и подаче на электропроводные элементы электрического потенциала, а один из упомянутых элементов электростатического средства фиксации кинематически связан с элементом фиксации. 23. Устройство по любому из пп.20 - 22, отличающееся тем, что для использования в планетарной муфте, предназначенной для передачи вращательного движения от одного вала к другому, оси которых совпадают, он дополнительно содержит: венечную шестерню, укрепленную на одном валу, имеющую паз и ограничители, выполненные на зубчатой поверхности шестерни; солнечную шестерню, укрепленную на другом валу, и расположенную внутри венечной шестерни; средство силового зацепления солнечной и венечной шестерен, выполненное в виде шестерни сателлита, имеющее положения: - сателлит в пазу венечной шестерни, при котором венечная и солнечная шестерни не имеют силового зацепления, и сателлит в упоре в ограничитель, при котором венечная и солнечная шестерни имеют силовое зацепление, при этом корпус электростатического узла фиксации укреплен на том же валу, где укреплена солнечная шестерня, а элемент фиксации выполнен в виде водила сателлита и осуществляет фиксацию углового положения сателлита по отношению к угловому положению солнечной шестерни, при подаче электрического заряда на электростатический узел фиксации, средство возврата сателлита в паз венечной шестерни выполнено в виде пружины, связанной с водилом и венечной шестерней муфты. 24. Устройство по любому из пп.20 - 22, отличающееся тем, что для использования в обгонной муфте, предназначенной для передачи вращательного движения от одного вала к другому, оси которых совпадают, он дополнительно содержит: втулку укрепленную на одном валу; кулачок, укрепленный на другом валу, расположенный внутри втулки, выполненный в виде диска, имеющего паз, расположенный на его периметре; средство силового зацепления кулачка и втулки, выполненное в виде фрикционного диска, расположенного в пространстве между кулачком и втулкой с осью, параллельной оси валов, при этом диаметр диска незначительно превышает разность внутреннего диаметра втулки и внешнего диаметра кулачка так, что при установке фрикционного диска в паз кулачка он не контактирует со втулкой, а при выходе фрикционного диска из паза кулачка он осуществляет силовое фрикционное заклинивание относительного движения кулачка и втулки; электростатический узел фиксации, предназначенный для фиксации углового положения фрикционного диска по отношению к угловому положению втулки, укрепленный на валу втулки, и содержащий: элемент фиксации, выполненный в виде плоской вилки, вращающейся на оси, совпадающей с осью валов, содержащей щель, которая является направляющей для фрикционного диска при его возвратно-поступательном радиальном движении от кулачка до втулки, а средство возврата фрикционного диска в исходное положение - в паз кулачка выполнено в виде пружины, связанной с фрикционным диском и осью кулачка. 25. Устройство по любому из пп.20 - 22, отличающееся тем, что дополнительно содержит средство механической установки средства силового зацепления в выбранное положение, связанное с одним из элементов зацепления. 26. Устройство по п.25, отличающееся тем, что для использования в качестве блокировки передачи движения от ведущего элемента к ведомому элементу механизма передачи движения он дополнительно содержит ведущий элемент, выполненный в виде диска, вращающегося вокруг оси, укрепленной в механизме передачи движения и содержащего паз, расположенный на периметре диска, ведомый элемент выполнен в виде бруска, совершающего возвратно-поступательное перемещение в ложементе, укрепленном в корпусе упомянутого механизма, средство силового зацепления ведущего и ведомого элементов, выполненное в виде собачки, закрепленной с возможностью вращения на оси, которая имеет закрепление на ведомом элементе, корпус электростатического узла фиксации расположен на диске ведущего элемента, а элемент фиксации выполнен в виде диска, ось которого совпадает с осью ведущего элемента, вращающегося вокруг этой оси, и содержащего паз, расположенный на периметре диска, средство механической установки собачки в положение зацепления с пазами на дисках выполнено в виде пружины, связанной с бруском и собачкой, а средство возврата собачки в исходное положение выполнено в виде пружины, связанной с диском элемента фиксации и корпусной деталью механизма.