Механический усилитель мощности Советский патент 1980 года по МПК F16H33/02 

(54) МЕХАНИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ

I

Изобретение относится к машиностроению, а именно к механическим усилителям мощности, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства в качестве элемента, позволяющего отрабатывать заданное перемещение ведомого звена при нерегулируемом мощном силовом двигателе.

Известен механический усилитель мощности, содержащий корпус, установленные в нем силовой двигатель, кинематическую передачу с входным и выходным звеном и механизм управления 1.

Усилитель содержит также управляемую муфту, серводвигатель, упругий элемент, соединенный с выходным звеном передачи, устройством для односторонней передачи крутящего момента, соединенным с упругим элементом, управляемую муфту, а механизм управления выполнен в виде датчика деформаций, соединенного с упругим элементом и управляемой муфтой для включения и выключения последней при достижении заданных деформаций упругого элемента.

Недостатком известного устройства является то, что механические усилители мощности этого типа обладают малым КПД, так как в момент включения управляемой муфты

ведомая полумуфта имеет скорость, равную нулю, а ведущая полумуфта - скорость двигателя. Вследствие того, что в момент включения муфты имеется скольжение, происходит рассеивание энергии в муфте. Так как известные упругие элементы обладают незначительными аккумулирующими способностями, то управляемая муфта будет беспрерывно включаться и выключаться, то есть работать постоянно со скольжением. Величина рассеянной мощности таким образом может быть определена в виде разности мощности

10 двигателя и полезной мощности на ведомом валу.

Целью настоящего изобретения является повышение КПД механического усилителя мощности.

15

Указанная цель достигается тем, что механизм управления выполнен в виде толкателя, установленного в корпусе с возможностью перемещения параллельно продольной оси входного звена, входное звено выполнено в виде ведущего вала, двух полых цилинд20ров, жестко связанных с валом, втулки, установленной неподвижно на ведущем валу между полыми цилиндрами и имеющей на своей наружной поверхности продольные направляющие, и полого кулачка, имеющего на наружной поверхности кольцевой паз и конус, угол наклона образующей которого к продольной оси ведущего вала меньше угла трения, и состоящего из расположенных по окружности секторообразных в сечении частей, выполненных в виде ползунов, взаимодействующих с направляющими втулки, а конец толкателя расположен в кольцевом пазу полого кулачка, при этом концы ползунов расположены между наружной поверхностью втулки и внутренней поверхностью полых цилиндров, а выходное звено выполнено в виде ведомого вала, установленного в корпусе с возможностью поворота, ось которого параллельна образующей конуса кулачка, и рычага, жестко связанного с ведомым валом и взаимодействующего с конусом кулачка, при этом точки контакта рычага выходного звена и толкателя механизма управления с конусом кулачка расположены по окружности на расстоянии, тревыш.ающем максимальную ширину ползуна.

Кроме того, кольцевой паз кулачка выполнен ступенчатым, состоящим из одинаковых на каждом ползуне участков, имеющих переменную ширину, при этом ширина участка паза на входе в него конца толкателя больше ширины этого участка паза на выходе на величину хода толкателя.

При этом рычаг выполнен в виде последовательно прикрепленных к его поверхности контактируюпгей с кулачком, пластины из материала с малым модулем упругости, например резины, и пластины из антифрикционного материала.

Кроме того, усилитель снабжен установленным на конце толкатечя роликом, диаметр которого меньше минимальной ширины паза на каждом ползуне.

Целесообразным является то, что усилитель снабжен магнитамина боковых поверхностях паза каждого ползуна, направленными один к другому разноименными полюсами, и установленным на конце толкателя дополнительным магнитом, обращенным одноименными полюсами к полюсам основных маг}1итов.

Кроме того, кулачок выполнен с вторым конусом, аналогичным первому и расположенном иг кулачке симметрично плоскости, перпендикулярной продольной оси кулачка, усилитель снабжен вторым ведомым валом, на котором жестко установлен второй рычаг, взаимодействуюц ий с вторым конусом кулачка, дифференциальным механизмом и двумя кинематическими цепями, первая из которых выполнена в виде муфты свободного хода (МСХ), звездочка которой установлена на первом ведомом валу, и самотормозящей, например, червячной передачи, ведуniee звено которой жестко связано с обоймой МСХ, а ведомое звено - с одним из центральных колес дифференциального механизма, вторая кинематическая цепь выполнена в виде второй МСХ, звездочка которой установлена на втором ведомом валу несамотормозящей передачи, ведущее звено которой связано с обоймой второй МСХ, и второй самотормозящей передачи, например,

червячной, ведущее звено которой связано с ведомым звеном несамотормозящей передачи, а ведомое звено - со вторым центральным колесом дифференциального механизма.

На фиг. I схематически представлен общий вид механического усилителя мощности; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - вид В на фиг. 3; на фиг. 5 - продольный - разрез рычага ведомого вала; на фиг. 6 - вариант выполнения механического усилителя мощности с магнитами; на фиг. 7 - вид Г на фиг. 6; на фиг. 8 - вариант выполнения механического усилителя мощности.

Механический усилитель мощности содерp жит корпус 1, установленные в нем силовой двигатель (на фигурах не показан), кинематическую передачу с входным звеном, выполненным в виде ведущего вала 2, двух полых цилиндров 3 и 4, жестко связанных валом 2, втулки 5, установленной неподвижно на ведущем валу между полыми цилиндра.ми 3 и 4 и и.меющей на ее наружной поверхности продольные направляющие 6, и полого кулачка 7, имеющего на наружной поверхности кольцевой паз 8 и конус 9, угол « наклона образующей которого к продольной оси ведущего вала 2 меньще угла трения. Кулачок 7 состоит из расположенных по окружности секторообразных в сечении частей, выполненных в виде ползунов О, взаимодействующих с направляющими 6

5 втулки 5.

При этом концы ползунов 10 расположены между наружной поверхностью втулки 5 и внутренней поверхностью полых цилиндров 3 и 4.

Механический усилитель мощности.содержит также выходное звено, выполненное в виде ведомого вала 11, установленного в корпусе 1 с возможностью поворота, ось которого параллельна образующей конуса 9 кулачка 7 и рычага 12, жестко связанного

с ведомым валом Пи взаи.модействующего с конусом 9 кулачка 7.

Механизм управления выполнен в виде толкателя 13, установленного в корпусе 1 с возможностью перемещения параллельно продольной оси входного звена, конец толкателя 13 установлен в кольцевом пазу 8 полого кулачка 7, а точки контакта рычага 12 выходного звена и толкателя 13, взаимодействующие с конусом 9 кулачка 7, расположены по окружности на расстоянии, превышающем максимальную ширину ползуна. Кольцевой паз 8 кулачка 7 выполнен ступенчатым, состоящим из одинаковых на каждом ползуне участков 14, имеющих переменную ширину, при этом ширина «а участка 14 кольцевого паза 8 на входе в него конца толкателя 13 больше ширины «0 этого участка паза на выходе на величину хода толкателя 13.

Рычаг 12 выполнен в виде последовательно прикрепленных к его поверхности, контактирующей с кулачком, пластины 15 из материала с малым модулем упругости, например резины, и пластины 16 из антифрикционного материала.

Усилитель может быть снабжен установленны А на конце толкателя 13 роликом 17, диаметр которого меньше минимальной ширины «а паза на каждом ползуне 10.

Усилитель может быть снабжен магнитами 18 на боковых поверхностях паза каждого ползуна 10.

Магниты 18 направлены один к другому разноименными полюсами, на конце толкателя 13 устанавливается в этом случае дополнительный магнит 19, обращенный одноименными полюсами к полюсам основных магнитов 18.

Усилитель может быть выполнен с вторым конусом 20, аналогичным первому конусу 9. Конус 20 в этом случае расположен на кулачке 7 симметрично плоскости, перпендикулярной продольной оси кулачка 7. Усилитель снабжен вторым ведомым валом 21, на котором жестко установлен второй рычаг 22, взаимодействующий с вторым конусом 20 кулачка 7, дифференциальным механизмом и двумя кинематическими цепями. Первая цепь выполнена в виде МСХ, звез дочка 23 которой установлена на первом ведомом валу 11, и самотормозящей, например, червячной передачей, ведущее звено 24 которой жестко связано с обоймой 25 МСХ, а ведомое звено 26 - с одним из центральных колес 27 дифференциального механизма.

Вторая кинематическая цепь выполнена в виде второй МСХ, звездочка 28 которой установлена на втором ведомом валу 21 несамотормозящей передачи, ведущее звено 29 которой связано с обоймой 30 МСХ, и второй самотормозящей передачи, например, червячной, ведущее звено 31 которой связано с ведомым звеном 32 несамотормозящей передачи, а ведомое звено 33 - с вторым центральным колесом 34 дифференциального механизма.

Усилитель-работает следующим образом.

Если толкатель 13 механизма управления неподвижен, то ролик 17 «выстраивает все ползуны 10, вращающиеся вместе с ведущим валом 2, без осевого смещения друг относительно друга. Следовательно, при неподвижном толкателе 13 механизма управления ведомый вал 11, на котором сидит рычаг 12, будет тоже неподвижным. При перемещении толкателя 13 ролик 17 «выстраивает ползуны 10 так, что образуется определенный ступенчатый профиль кулачка. Мощность, затрачиваемая на перемещение пластин, незначительна.

Однако, вступив в контакт с рычагом 12, ползуны 10 не имеют возможности перемещаться в осевом направлении, так как размеры системы подобраны из условия самоторможения. При взаимодействии с ползунами 10 рычаг 12 отклоняется, повторяя, таким образом, перемещение толкателя 13.

Так как рычагу 12 приходится контактировать со ступенчатым кулачком, то для уменьшения динамических усилий рычага выполнен трехслойным, к жесткому основанию рычага привулканизирован (приклеен) слой резины, к которой в свою очередь приклеен набор параллельных пластинок из антифрикционного материала.

При необходимости уменьщить ударные

5 нагрузки при взаимодействии толкателя 13 с ползунами 10 используют магниты (см. фиг. 6).

В варианте выполнения усилителя (см. фиг. 8) при контакте со смещенными ползунами 10, один из рычагов, например рычаг

12, начинает подниматься, а рычаг 22 будет опускаться, и наоборот .

Вращение ведомого вала 11 через МСХ и самотормозящую передачу передается на центральное колесо 27 дифференциала. Другое центральное колесо 34 этого дифференциала в этот момент времени остается неподвижным, так как в цепи опускающегося рычага 22 МСХ разомкнуто. При необходимости реверса ведомого вала толкатель 13 перемещают в противоположном направле0 НИИ, что приводит к передаче мощности по другой кинематической цепи.

Скорость вращения ведомого вала усилителя определяется скоростью перемещения толкателя 13 механизма управления.

Формула изобретения

расположен в кольцевом пазу полого кулачка, при этом концы ползунов расположены между наружной поверхностью втулки и внутренней поверхностью полых цилиндров, а выходное звено выполнено в виде ведомого вала, установленного в корпусе с возможностью поворота, ось которого параллельна образующей конуса кулачка, и рычага, жестко связанного с ведомым валом и взаимодействующего с конусом кулачка, при этом точки контакта рычага выходного звена и толкателя механизма управления с конусом кулачка расположены по окружности на расстоянии, превышающем максимальную ширину ползуна.

что кулачок выполнен с вторым конусом, аналогичным первому и расположенным на кулачке симметрично плоскости, перпендикулярной продольной оси кулачка, усилитель снабжен вторым ведомым валом, на

0 котором жестко установлен второй рычаг, взаимодействующий с вторым конусом кулачка, дифференциальным механизмом и двумя кинематическими цепями, первая из которых выполнена в виде муфты свободного хода (МСХ), звездочка которой установлена на первом ведомом валу, и самотормозящей, например, червячной передачи, ведущее звено которой жестко связано с обоймами МСХ, а ведомое звено - с одним из центральных колес дифференциальQ ного механизма, вторая кинематическая цепь выполнена в виде второй МСХ, звездочка которой установлена на втором ведомом валу несамотормозящей передачи, ведущее звено которой связано с обоймой второй МСХ, и второй самотормозящей передачи,

например, червячной, ведущее звено которой связано с ведомым звеном несамотормозящей передачи, а ведомое звено - с вторым центральным колесом дифференциального механизма.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 419670, кл. F 16 М 33/02, 1971 (прототип) .

//

12

В - б

фиг.5 Buff В

.N

15 г

сриг.5