Передача Советский патент 1992 года по МПК F16H15/01 

Изобретение относится к передачам с магнитными жидкостями.

Известны фрикционные передачи с взаимно-пересекающими осями валов.

Известны также передачи с двумя коническими ферромагнитными колесами, между которыми помещена магнитореологическая жидкость.

Недостатками указанных передач являются их узкие функциональные возможности, в частности невозоможность электрического управления перераспределением передаваемых моментов на два разных выходных вала.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.

На фиг. 1 показана передача, первый вариант; на фиг. 2 - то же .второй вариант; на фиг. 3 - то же, третий вариант; на фиг. 4 - то же, четвертый вариант; на фиг. 5 - электрическая схема управления передачей по первому варианту; на фиг. 6 - то же, по второму варианту; на фиг. 7 - то же, по

третьему варианту; на фиг. 8 - то же, по четвертому варианту.

Предлагаемая передача является передачей с двумя разными выходными валами и может выполнять роль дифференциала (фиг. 1-4).

Передача (фиг. 1 -4) содержит ферромагнитные валы 1-3, на которых установлены ферромагнитные конусообразные передающие элементы 4-6 (или конические колеса). Элементы 4-6 расположены внутри неферромагнитного корпуса 7. где помещена также и магнитореологическая жидкость 8 (или суспензия), которая находится и в зазорах между колесами - элементами 4-6. Между валами 1-3 установлены магнитопроводы 9, а вокруг валов 2 и 3 расположены неподвижные электрические катушки 10 и 11. Магнитопроводы 9 могут образовывать внешний (ферромагнитный) корпус передачи.

Для первого варианта передачи (фиг. 1) достаточно двух соленоидных катушек 10 и 11.

LO

С

XI

;со со

XI

vj

Во втором варианте передачи (фиг. 2) к указанным катушкам 10 и 11 добавляется третья неподвижная катушка 12, которая расположена вокруг вала 1.

В третьем варианте передачи (фиг. 3) в конструкцию добавляются магнитопровод 13, четвертый конусообразный передающий элемент 14 (в виде конического ферромагнитного колеса) и четвертый ферромагнитный вал 15. Между валами 1 и

15может быть помещен промежуточный элемент 16, который необязателен. Элемент 16 может позволять валу 15 проворачиваться относительно вала 1. Элемент 16 может быть неферромагнитным. Элемент

16может быть выполнен, например, в виде подшипников.

В четвертом варианте передачи (фиг. 4) к ранее указанным деталям добавляется еще и соленоидная катушка 17, которая мо- жет быть неподвижно установлена вокруг вала 15. В зазорах между колесами - элементами 4, 5, 6 и 14 находится магниторео- логическая жидкость 8.

Для управления и питания катушек 10 и 11 вариантов передачи по фиг. 1-3, можно применять схемы, показанные на фиг. 5-7, где кроме ранее указанных катушек 10 и 11, используются также переменный резистор 18 (или потенциометр), источник 19 питания (постоянного или переменного), усилители 20 и 21, цифроаналоговые преобразователи 22 и 23 и компьютер 24.

При использовании второго варианта передачи питать катушки 10, 11 и 12 можно по схеме, приведенной на фиг. 8, где используются переменный резистор 18 и источник 19 питания.

При реализации варианта передачи по фиг. 4 питание катушек 10, 11 и 12 можно осуществляться с помощью схемы фиг. 8, а катушка 17 может включаться между катушкой 12 и источником 19 (фиг. 8).

Передача работает следующим образом.

Если обе катушки 10 и 11 (фиг. 1)обесто- чены, то магнитного поля между колесами- элементами 4-6 нет. От этого магнитореологическая жидкость 8 в зазорах между элементами 4-6 имеет минимум вязкости и сцепления между элементами 4-6 нет.

Если обе катушки 10 и 11 (фиг. 1) запи- татьтоком одинаковой величины, что можно обеспечить при среднем положении скользящего контакта резистора 18 (фиг. 5 и 6), то запитанные катушки 10 и 11 (фиг. 1) создадут магнитные поля двух контуров (показаны стрелками на фиг. 1), которые замыкаются через магнитопроводы 9, валы

1-3 и колеса - элементы 4-6. От возникновения магнитных полей одинаковой силы в обоих зазорах между конусовидными элементами 4-6 в данных зазорах повышается вязкость магнитореологической жидкости 8, Это приводит к сцеплению ведущего колеса - элемента 4 с ведомыми элементами 5 и 6. При этом, вследствие одинаковости сил поля и вязкости жидкости 8 в обоих зазорах, на колеса-элементы 5 и 6 от колеса-элемента 4 будут передаваться одинаковые моменты и скорости.

Если же требуется на один из валов (например, вал 2) передавать момент больший, чем на другой вал 3, то скользящий контакт переменного резистора 18 (фиг. 5 или 6) смещают в соответствующую сторону от середины. В этом случае ток в катушке 10 усиливается, а ток в катушке 11 ослабляется. Это ведет к усилению магнитного поля в зазоре между элементами 4 и 5 и ослаблению поля в зазоре между элементами 4 и 6. В результате сцепление элемента 5 с ведущим элементом 4 усиливается, а сцепление элемента 6 с элементом 14 ослабляется. Таким ооразом в передаче возникает разность моментов, снимаемых с выходных валов 2 и 3, причем данная разность моментов регулируется чисто электрически путем перераспределения токов в катушках 10 и 11. Управление перераспределением моментов на выходные валы 2 и 3 электрическим путем и является основным положительным эффектом передачи, Это упрощает ее устройство и расширяет функциональные возможности.

Ести требуется передать больший момент на вал 3, то скользящий контакт резистора 18 (фиг. 5 и 6) смещают (от середины) в другую сторону. Это вызывает увеличение тока в катушке 11 (по сравнению с током катушки 10), отчего сцепление элементов 6 и 4 усиливается. На вал 3 (от элемента 6) передается больший вращающий момент.

Электрическое управление передачей позволяет использовать (в качестве управляющего устройства) не только резисторы 18, но и компьютер 24 (фиг. 7). В этом случае цифровые выходы компьютера 24 (или электронно-вычислительного устройства) подключаются к цифровым входам соответствующих цифроаналоговых преобразователей 22 и 23, которые управляют токами катушек 10 и 11. Компьютер 24, выдавая цифровые данные о токах катушек 10 и 11 на свои выходы, задает соответственно и величины моментов, снимаемых с валов 2 и 3 , (фиг. 1), а цифроаналоговые преобразователи 22 и 23 преобразуют цифровые сигналы компьютера 24 в соответствующие величины токов, подаваемых на катушки 10 и 11.

Работа передачи по фиг. 2 аналогична работе передачи по фиг. 1, Особенностью работы передачи по фиг. 2 является то, что магнитные поля через вал 1 и колесо-элемент 4 усиливаются еще и с помощью катушки 12, которая включается по схеме фиг. 8. Изменяя положение скользящего контакта резистора 18 (фиг. 8), можно изменять и соотношение моментов, снимаемых с валов 2 и 3 передачи по фиг. 2.

Передача по фиг, 3 работает и управляется аналогично передаче по фиг, 1 Особенностью работы передачи по фиг. 3 является то, что моменты на выходные валы 2 и 3 передаются не только от входного вала 1, но и от другого входного вала 15 (через сцепление элементов 5, 6 и 14). Перераспределением токов в катушках 10 и 11 (фиг. 3, 5, 6 и 7) можно обеспечивать перераспределение моментов, передаваемых на валы 2 и 3 от валов 1 и 15.

Четвертый вариант передачи (фиг. 4) работает и перераспределяет моменты аналогично передаче по фиг. 3. Особенностью работы этой передачи является то, что в ней поля через валы 1 и 15 дополнительно усиливаются еще и катушками 12 и 17. Схема питания всех катушек 10, 11, 12 и 17 передачи по фиг. 4 может выполняться аналогично схеме фиг. 8, где катушку 17 можно включить между катушкой 12 и источником 19.

На безе конструкции передачи по фиг. 4 можно реализовать и еще один (дополнительный) вариант передачи. Так, если в конструкции фиг. 4 промежуточный элемент 16 реализовать в виде обычной муфты, не позволяющей валу 15 проворачиваться относительно вала 1 (т.е. если валы 1 и 15 жестко соединить элементом 16), а катушки 10, 11, 12 и 17 (фиг. 4) питать от отдельных соответствующих цифроаналоговых преобразователей, позволяющих изменять силу и направления токов через отдельные катушки 10, 11, 12 и 17, то конструкция по фиг. 4 позволяет не только управлять перераспределением моментов, передаваемых на выходные валы 2 и 3 от соединенных вместе входных валов 1 и 15, но и даже обеспечивать реверс вала 2 или 3 (или обоих валов 2 и 3 одновременно). Все это повышает функциональные возможности передачи.

Передача по всем вариантам проста, компактна и надежна. Эти качества, а также ее широкие функциональные возможности делают ее удобной для применения в робототехнике, электротранспорте и автомобилестроении.

Формула изобретения

1.Передача, содержащая корпус, размещенные в нем первый и второй валы из ферромагнитного материала, первый и второй конусообразные передающие элементы

из ферромагнитного материала, установленные на соответствующих валах с зазором вдоль образующих относительно друг друга, магнитореологическую жидкость, помещенную в зазоре, и систему управления,

0 отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, валы установлены с пересечением осей, передача снабжена третьим валом из ферромагнитного материала, ось которого

5 расположена с пересечением оси одного из первых двух валов, третьим конусообразным передающим элементом из ферромагнитного материала, установленным на третьем валу с зазором вдоль образующей

0 относительно одного из первых двух передающих элементов, магнитореологическая жидкость помещена в зазоре вдоль образующей третьего передающего элемента, части корпуса между валами выполнены в виде

5 магнитопроводов, а система управления выполнена в виде первой и второй электрических катушек, охватывающих валы или магнитопроводы по разные стороны от оси одного из валов, и управляющего электриче0 ского блока, выход которого соединен с электрическими катушками.

2.Передача поп. 1,отличающая- с я тем, что первый и второй валы установлены с перпендикулярностью их осей, тре5 тий вал установлен соосно с вторым валом, а электрические катушки выполнены в виде соленоидов, охватывающих второй и третий валы.

3.Передача по пп. 1и 2, отличаю - 0 аяся тем, что она снабжена дополнительным корпусом, конусообразные передающие элементы и магнитореологическая жидкость помещены внутрь дополнительного корпуса, а электрические катушки уста5 новлены на неподвижных каркасах.

4.Передача по пп. 1-3, отличающаяся тем, что она снабжена четвертым валом из ферромагнитного материала, размещенным соосно с одним из первых трех

0 валов, четвертым конусообразным передающим элементом из ферромагнитного материала, установленным на четвертом валу с зазорами вдоль его образующей относительно других передающих элементов, а

5 магнитореологическая жидкость помещена в зазорах вдоль образующей четвертого передающего элемента.

5.Передача по пп, 1-4, отличающаяся тем, что она снабжена третьей электрической катушкой, охватывающей один из валов, расположенный между двумя первыми электрическими катушками.

6. Передача по пп, 4и5, отличаю7. Передача по пп. 1-6, о т л и ч а ю щ а- я с я тем, что управляющий электрический блок выполнен в виде дифференциального электрического устройства с по крайней мещаяся тем.что она снабжена дополнитель- 5 ре двумя выходами, к которым подключены обмоткой, охватывающей четвертый вал.соответствующие обмотки.

7. Передача по пп. 1-6, о т л и ч а ю щ а- я с я тем, что управляющий электрический блок выполнен в виде дифференциального электрического устройства с по крайней мере двумя выходами, к которым подключены соответствующие обмотки.

Использование: машиностроение, робо- тотехнические системы и транспортные средства. Сущность изобретения: передача содержит корпус, размещенные в нем три вала из ферромагнитного материала. Части корпуса между валами представляют собой магнитопровод. Конусообразные передающие элементы из ферромагнитного материала установлены на соответствующих валах с зазором вдоль образующих. В зазоры помещена магнитореологическая жидкость. Система управления содержит электрические катушки, охватывающие валы или маг- нитопроводы, и управляющий электрический блок, выход которого соединен с электрическими катушками. 6 з.л. ф- лы, 8 ил.

г, t t . i Г;

ери г. 2

фигЛ

а

/ 12 4 о

XJ

t

tЖ§й

Ch

Ј

фие.8