Вариатор Советский патент 1993 года по МПК F16H1/00 

Изобретение касается передач с применением магнитореологических жидкостей.

Известен вариатор, содержащий ведущий и ведомый валы,,колеса и мзгниторео- логическую жидкость.

Целью изобретения является обеспечение чисто электрического управления изменением передаточного отношения вариатора, повышение компактности вариатора, его упрощение, а также обеспечение возможности регулирования средней за оборот скорости вращения ведомого вала.

На фиг.1 изображен вариатор, продольный разрез; на фиг.2 - то же, поперечное сечение; на фиг.З - электросхема управления катушками вариатора, первый вариант; на фиг.4 - то же, второй вариант; на фиг.5 - то же, третий вариант; на фиг.6 - фрагмент вариатора, местный продольный разрез, вариант: на фиг.7 -- фрагмент вариатора, поясняющий его работу (с условно вынутыми вращающимися частями); на фиг.З - продольный фрагмент вариатора, поясняющий его работу (с условно вынутыми вращающимися частями); нафиг.9- вариатор, продольный разрез, вариант.

Вариатор (фиг. 1-9) содержит ведущий вал 1, ведомый вал 2, гибкое колесо 3 (или гибкую кольцевую оболочку), а также корпус, имеющий торцевые втулки 4 и 5. Колесо 3 соединяется с кольцом 6, соединенным с подшипником. Под гибким колесом 3 на входном валу 1 установлен генератор волн, который (фиг.1 и 2) может быть выполнен на шариках 7, гибком ободе 8 (или тонкой кольцевой ленте) и упругой втулке 9. Упругая втулка 9 и гибкий обод 8 выполняются эллиптической (фиг.2) или удлиненной в радиальном направлении формы. На фиг.1 и 2 можно видеть, что упругая эллиптическая

00

о к

VJ

втулка 9 сажается на ведущий вал 1, на упругую втулку 9 надевается обод 8, а между ободом 8 и гибким колесом 3 располагаются шарики 7. Таким образом на фиг. 1-2 показан эллиптический генератор волн на шариках 7. Вращающиеся детали (кроме гибкого колеса 3) на фиг. для наглядности не закрашены. Гибкое колесо 3 соединено с ведомым валом 2. Между валами 2 и 3 может быть установлен подшипник, между кольцом 6 (соединенным с гибким колесом 3 или оболочкой) и ведущим валом 1 также устанавливается соответствующий подшипник. Подшипники имеются также между валами 1 и 2 и втулками 4 и 5 корпуса (фиг.1). На корпусе, т.е. на втулках 4 и 5 из неферромагнитного материала или диэлектрика, устанавливаются полюсные наконечники 10 и 11 из ферромагнитного материала кольцевой или конусной формы (фиг.1). Конусность формы означает скошенность кольцевых наконечников 10 и 11, что видно на фиг.1. Из фиг.1 также видно, что в зазоре между скошенными краями кольцевых полюсных наконечников 10 и 11 расположено гибкое колесо 3, внутри которого расположены шарики 7 генератора волн. Кольцевые наконечники 10 и V1 соединены друг с другом кольцевым магнитопроводом 12, который может быть выполнен из ферромагнитной втулки. У магнитопровода 12 расположены соленоидные катушки 13 и 14. Между катушками 13 и 14 может быть установлено неферромагнитное или диэлектрическое корпусное кольцо 15. Таким образом в неподвижный корпус вариатора входят неферромагнитные втулки 4 и 5 (фиг.1-9), ферромагнитные полюсные наконечники 10 и 11. магнитопровод 12, катушки 13 и 14 и корпусное неферромагнитное кольцо 15. В полости между полюсными наконечниками 10 и 1-1, втулками 4 и 5 корпуса и гибким колесом 3, выполненным в виде непроницаемой гибкой оболочки, помещена магнито- реологическая жидкость 16 (на фиг.1 показана в виде точек). Магниторерлогиче- ская жидкость 16 может представлять собой суспензию из части ц ферромагнетика. В силу непроницаемости оболочки гибкого колеса 3 и герметичности подшипников магнитореологическая жидкость 16 к генератору волн (шарикам 7) не попадает. В ряде случаев на корпусном кольце 15 (фиг.1 и б) можно выполнять кольцевое покрытие или вставлять в кольцо 15 небольшое, внутреннее ферромагнитное кольцо 17 (фиг.6), которое необязательно. Как нетрудно видеть из фиг.1, весь вариатор достаточно прост и компактен. Катушки 13 и 14 вариатора можно питать с помощью любой из электрических схем (фиг.3-5). Так, при применении схемы фиг.З катушки 13 и 14 вариатора через переменный резистор 18 (для регулирования тока) подключаются к источнику 19

напряжения. В схеме по фиг.4 переменный резистор 18 и источник 19 напряжения или тока подключаются к катушкам 13 и 14 вариатора через какой-нибудь электрический усилитель 20. В обеих схемах фиг.З, 4 сила

тока через катушки 13 и 14 вариатора регулируется с помощью простого переменного резистора 18. На схеме фиг.5 регулирование тока в катушках 13 и 14 вариатора осуществляется с помощью усилителя 20, цифроана.5 логового преобразователя 21 и цифрового задающего устройства 22 (например; в виде компьютера или кнопочной цифровой панели). Выход цифрового задающего устройства 22 (фиг.5) подключается к входу

0 цифроаналогового преобразователя 21, а выход цифроаналогового преобразователя 21 подключается к входу электрического усилителя 20. с выхода которого питаются катушки 13 и 14. Таким образом схема фиг.5

5 предполагает цифровое управление силой тока в катушках 13 и 14 от цифрового задающего устройства 22. Как нетрудно видеть, схемы фиг.3-5 управления очень просты и не требуют механических тяг и рычагов для

0 управления передаточным отношением вариатора..

.Работа вариатора (фиг.1-8) происходит следующим образом..

Ведущий вал 1 приводится во враще5 ние от стороннего двигателя, он вращает генератор волн (на втулке 9 и ободе 8), который через шарики 7 создает волнообразова- ния в гибком колесе 3.

Если тока в катушках 13 и 14 нет, то

0 магнитного поля в вариаторе нет и гибкая оболочка-колесо 3 своими пучностями опирается на кольцо 17 (фиг.6,1) иликольцо 15. Вследствие волнового сцепления гибкой оболочки-колеса 3 с неподвижным корпус5 нымкольцом 15(иликольцом 17,являющимся частью кольца 15, фиг.1,6) и неравенства их длин дуг или делительных диаметров, в данной волновой передаче возникает мёд- ленное вращение гибкого колеса 3 вокруг

0 оси вала 2 от.чего соединенный с гибким колесом 3 ведомый вал 2 приобретает медленное и высокомоментное вращение, являющееся выходным. Передаточное отношение вариатора при этом зависит от

5 разности между внутренним диаметром кольца 15 (или кольца 17) и делительным диаметром гибкого колеса 3. Как и у всех волновых передач, редукция скорости и соответственно повышение момента получаются здесь очень большими,

Если требуется изменить передаточное отношение вариатора, то на катушки 13 и 14 подают ток (с помощью любой из схем фиг,3-5) и начинают увеличивать его до определенной величины. От подачи тока в ка- тушки 13 и 14 они создают магнитное поле, показанное стрелками на фиг.1 (это поле проходит через полюсные наконечники 10 и 11 и магнитопровод 12). Данное магнитное поле замыкается как раз через зазор, где находится магнитореологическая жидкость 16 и гибкое колесо 3. Вследствие того, что напряженность поля в магнитореологиче- ской жидкости 16 в зазоре между полюсами 10 и 11 возросла, магнитореологичеекая жидкость 16 в этом наименьшем зазоре между скошенными полюсами 10 и 11 затвердевает и образует мостик, закрашенный черным на фиг.7. Этот мостик из отвердевшей магнитбреолОгической жидко- сти 16 образует своеобразное кольцо с внутренним диаметром DI (фиг.7), по которому теперь будут перекатываться пучности гибкого колеса 3- Вследствие изменения диаметра внешней кольцевой опоры волновой передачи (он теперь стал DI, фиг.7) изм. ется и общее передаточное отношение вариатора. Таким образом, изменяя силу тока в катушках 13 и 14, изменяют передаточное отношение всего волнового вариатора.

Если ещё больше увеличить силу тока в катушках 13 и 14, то мостик из затвердевшей магнитореологической жидкости 13 еще больше увеличится по толщине (он показан черным на фиг.8), от чего диаметр внешней кольцевой опоры волновой передачи еще уменьшится и станет, например, равным D2 (фиг.8), от чего значение передаточного отношения вариатора опять изменится.

В целом, изменяя силу тока в катушках 13 и 14, можно легко изменять передаточное отношение вариатора. Такое чисто электрическое управление передаточным отношением вариатора является основным его преимуществом. . ,

Вариант вариатора по фиг.9 аналогичен по принципу действия описанного выше вариатора по фиг.1, В этом варианте генератор волн выполнен на роликах-сателлитах 23, установленных на жестких водилах 24, которые установлены на входном валу 1 с возможностью радиального перемещения .водил 24. При этом между водилами 24 и

валом 1 установлены упругие прокладки 25. отжимающие ролики-сателлиты 23 с водилами 24 к гибкому колесу 3, которое на фиг.9 выполнено в виде гибкого стакана. Для герметизации попости, где находятся сателлиты 23 к гибкому колесу 3,приделана тонкая гибкая оболочка 26. В варианте вариатора на фиг.9 по сравнению с вариатором на фиг.1 немного изменена форма полюсных наконечников 10 и 11 с корпусным кольцом 15. В остальном вариант по фиг.9 аналоги-, чен варианту по фиг. 1.

Возможность электрического управления передаточным отношением делает дан- ный вариатор (фиг.1-9) удобным для применения на транспортных устройствах и станках, при которых имеются источники электропитания. Управление вариатором электрически, т.е. по проводам, способствует и его упрощению и повышению его компактности, т.к. устраняются механические рычаги, тяги и другие звенья для управления изменением передаточного отношения вариатора. Это позволяет устанавливать данный вариатор в практически любом месте транспортного устройства или агрегата.

Формулаизобретени я

1. Вариатор, содержащий корпус, входной вал, установленный на нем генератор волн, выходной вал и соединенное с ним гибкое колесо, о тли ч а ю щ и и с я тем, что, с целью обеспечения чисто электрического управления изменением передаточного отношения вариатора, повышения компактности, упрощения и обеспечения возможности регулирования средней за оборот скорости вращения ведомого вала, он снабжен установленными на выходном и входном валах посредством подшипников втулками, размещенными на них ферромагнитными полюсными наконечниками кольцевой формы, магнитопроводом для соединения с последними и соленоидными катушками обмотки корпуса, размещенными на магнитопроводе. гибкое колесо расположено между наконечниками, а между втулками, наконечниками и гибким колесом образована полость, в которую помещена магнитореологическая жидкость

2. Вариатор по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что торцевые поверхности полюсных наконечников, обращенные к гибкому колесу, выполнены конусными.

Использование: в передачах с применением магнитореологических жидкостей. Сущность изобретения: вариатор содержит корпус, входной вал, установленный на нем генератор волн,выходной вал,соединенное с ним гибкое колесо. На входном и выходном валах посредством подшипников установлены втулки с размещенными на них ферромагнитными полюсными наконечниками кольцевой формы. Полюсные наконечники соединены с соленоидными катушками обмотки корпуса магнитопро- водом. Гибкое колесо расположено между наконечниками, а между втулками, наконечниками и гибким колесом образована полость, в которую помещена магниторео- логмческая жидкость. Торцевые поверхности полюсных наконечников, обращенные к гибкому колесу, могут быть выполненными конусными. 9 ил.