Передающий механизм

 

Использование: машиностроение, приводы различных машин и механизмов, Передающий механизм содержит корпус и размещенные в нем два передающих элемента . Первый из них имеет концентрично расположенные рабочую поверхность внутреннего и рабочую поверхность наружного зацеплений, а второй расположен между ними и имеет рабочую поверхность наружного зацепления. Электрореологическая жидкость размещена в зазоре между рабочими поверхностями. На последних расположены кольцевые электроды, связанные с блоком управления. При подаче на кольцевые электроды напряжения в зазоре возникает электрическое поле, под действием которого электрореологическая жидкость меняет свою вязкость. В результате этого второй передающий элемент взаимодействует или с рабочей поверхностью наружного зацепления, или с рабочей поверхностью внутреннего зацепления первого передающего элемента. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s F 16 Н 15/01

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4767884/28 (22) 10.11.89 (46) 07.06.92. Бюл. М 21 (75) B.B.ÀðñåíüåB (53) 621.833(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1193338; кл. F 16 Н 15/01, 1984.

Авторское свидетельство СССР

М 806949, кл. F 16 Н 13/00, 1979. (54) ПЕРЕДАЮЩИЙ МЕХАНИЗМ (57) Использование: машиностроение, приводы различных машин и механизмов. Передающий механизм содержит корпус и размещенные в нем два передающих элемента. Первый из них имеет концентрично расположенные рабочую поверхность внутИзобретение относится к области механизмов и передач с использованием электрореологических жидкостей.

Известен вариант с несколькими колесами, недостатком которого является отсутствие . возможности чисто электрического управления его передаточным отношением и реверсом.

Известна передача с электрореологической жидкостью, недостатком которой является отсутствие возможности электрического управления реверсом и широкой сменой передаточных отношений и скоростей. Это сужает кинематические возможности и область применения передачи.,,«Ц,, 1739243 А1 реннего и рабочую поверхность наружного зацеплений, а второй расположен между ними и имеет рабочую. поверхность наружного зацепления..Электрореологическая жидкость размещена в-зазоре между рабочими поверхностями. На последних расположены кольцевые электроды, связанные с блоком управления. При подаче на кольцевые электроды напряжения в зазоре возникает электрическое поле, под действием которого электрореологическая жидкость меняет свою вязкость. В результате этого второй передающий элемент взаимодействует или с рабочей поверхностью наружного зацепления, или с рабочей поверхностью внутреннего зацепления первого передающего элемента. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

Целью изобретения является расширение кинематических возможностей и области применения устройства.

На фиг.1 показан передающий механизм, продольное сечение(первый вариант исполнения); на фиг.2 — условная схема работы передающего механизма (поперечное сечение); на фиг.3 — электрическая схема питания электродов передающего механизма, первый вариант; на фиг,4 — передающий механизм, продольное сечение (второй вариант исполнения); на фиг.5 — электрическая схема питания электродов передающего механизма, второй вариант; на фиг.6 — передающий механизм, продольное сечение, третий вариант; на фиг.7— электрическая схема питания электродов

1739243 передающего механизма, третий вариант; на фиг.8 — функциональная схема управления ключами, подключаемыми к электродам передающего механизма, третий вариант.

Передающий механизм (фиг.1 — 8) явля ется реверсивной передачей вращения содного вала на другой.

Передающий механизм (фиг.1 — 8) содержит колеса 1 — 3, из которых жестко соединенные друг с другом колеса 1 и 3 составляют первый передающий элемент, а колеса 2 являются вторым передающим элементом передачи. Колеса 1 и 3 соединены с валом 4, а колесо 2 — с валом 5. Внутри колеса 1 неподвижно установлен выступ 6, а внутри колеса 2 находится неподвижный выступ 7 корпуса 8 механизма. Неподвижные части механизма-передачи (например, корпус 8 с его выступами 6 и 7) на фиг.1 4 и

6 для наглядности закрашены косыми линиями, а вращающиеся части устройства (т.е. колеса 1 — 3 и валы 4 и 5) на фиг.1, 4 и 6 не закрашены. Колеса 1 — 3 и валы 4 и 5 могут устанавливаться на подшипниках (фиг.1,4 и

6).

На внутренней поверхности корпуса 8 (или его расточки) установлен вспомогательный электрод 9, напротив которого на коле се 3 установлен вспомогательный электрод

10. Вспомогательный электрод 10 соединен с кольцевым рабочим электродом 11, расположенным на внутренней поверхности колеса 3, посредством токопроводной перемычки 12. Напротив кольцевого электрода 11 на внешней поверхности колеса 2 установлен кольцевой рабочий электрод 13, который соединен с вспомогательным электродом 14, расположенным на внутренней поверхности колеса 2, посредством токопроводной перемычки 15. На колесе 1 напротив кольцевого электрода 13 колеса 2 установлен кольцевой рабочий электрод 16, который соединен с вспомогательным электродом 17, расположенные на внутренней поверхности колеса 1, посредством токопроводной перемычкой 18. На выступе 6 напротив электрода 17 установлен вспомогательный электрод 19, а на выступе 7 напротив электрода 14 установлен вспомогательный электрод 20. В передаче электроды 11,13 и 16 являются основными, рабочими, они выполняются кольцевыми (т.е. в виде колец на соответствующих поверхностях колес), а электроды

9,10,14,17,19 и 20 являются вспомогательными, они служат цели передачи электрических зарядов на основные, рабочие. кольцевые электроды 11,13 и 16. Вспомогательные электроды также можно выполнять в виде колец.

Между колесами 1 — 3 помещена электрореологическая жидкость 21 (или электрореологическая суспензия). Исходя из конструкций передачи (фиг.1,4 и 6), элекрореологическая жидкость 21 находится между основными, рабочими электродами 11,13 и 13,16, т.е. те кольцевые электроды (11,13 и 16), которые выходят в зазоры между колесами 1 — 3, где находится электрореологическая жидкость 21, являются основными или рабочими. Между вспомогательными электродами 9 и 10, а также 17,19 и 14,20 электрореологической жидкости 21 нет, зазоры между вспам огател ьн ыми зле ктродами изолированы от жидкости 21 герметичными подшипниками или вращающимися уплотнениями колес 1 — 3. Электрические схемы соединения электродов и перемычек можно также видеть и на фиг.3 или 5, они соответствуют конструкциям фиг,1 или 4.

По схемам фиг.3 и 5 можно.также видеть, что электроды передачи подключаются к выходным цепям двухпозиционных реле-ключей 22 и 23, которые подключены к источнику 24 питания. Обмотки реле-ключей 22 и 23 являются их входами (по управлению). Ключи 22 и 23 могут быть выполнены и на полупроводниковых элементах (например, транзисторах или тири-. сторах), в любом случае каждый из ключей

22 и 23 должен иметь по два положения переключения (фиг.3 и 5).

Работа передачи (фиг.1 — 5) осуществляется следующим образом.

Если оба ключа 22 и 23 выключены, т.е. их контакты находятся в положениях, показанных на фиг.3 и 5, то вся система электродов 9-20 по сути отключена от напряжения источника 24. От этого между рабочими электродами 11,13 и 16, где находится электрореологическая жидкость 21, разности потенциалов не приложены и колесо 2 расцеплено с колесами 1 и 3 (фиг.1 и 2). Вращение с вала 5 на выходной вал 4 не передается.

Если требуется получить вращение вала

4, причем в определенную сторону, то контакт ключа 22 переводят в левое (на фиг.3 и

5) положение (это можно сделать запитыванием обмотки ключа 22). От этого напряжение источника 24 прикладывается к емкостной цепи от электрода 19 до электрода 20 (фиг.3 и 5). Между рабочими электродами 16 и 13 образуется разность потенциалов, которая действует на электрореологическую жидкость 21 (между данными электродами 16 и 13, фиг.3 и 5). B свою очередь, электрореологическая жидкость

21, подвергаясь воздействию разности по1739243 тенциалов или электрического поля между электродами 16 и 13 (фиг.1,2 и 4), повышает свою плотность или твердеет. В результате колесо 2 сцепляется с колесом 1 (фиг.1 и 4) в месте расположения запитанных электродов 13 и 16. Вращение с вала 5 передается на вал 4 через внешнее сцепление колес 2 и 1 (у электродов 13 и 16). Передаточное отношение передачи при этом определяется соотношением диаметров сцепленных колес 2 и 1. В силу внешнего сцепления колес 2 и 1 вал 4 вращается в сторону, противоположную вращению вала

5.

Если требуется получить вращение вала

4 в другую сторону, т.е. если требуется, чтобы вал 4 вращался в ту же сторону, что и вал

5, то контакт реле-ключа 22 возвращают в прежнее (правое на фиг.3 и 5) положение, а контакт ключа 23 переводят тоже в правое (по фиг.3 и 5) положение. От этого напряжение источника 24 прикладывается к емкостной цепи от электрода 9 до электрода 20 (фиг.3 и 5). Между рабочими электродами 11 и 13 образуется разность потенциалов, которая действует на электрореологическую, жидкость 21 (фиг.1 и 4). Жидкость 21 повышает свою вязкость, твердеет и колесо 2 сцепляется с колесом 3 у данных запитывающих электродов 11 и 13 (фиг.1 и 4), Вращение вала 5 передается на вал 4 через внутреннее сцепление колеса 3 с колесом 2.

Передаточное отношение передачи при этом определяется соотношением диаметров сцепленных колес 3 и 2. В силу внутреннего сцепления колеса 3 с колесом 2 вал 4, соединенный с колесом 3, вращается в туже сторону, что и вал 5.

Исходя из указанного нетрудно заключить, что в данной передаче (фиг.1 и 4) электрическим путем, т.е.путем перекоммутаций реле-ключей 22 и 23 (фиг.3 и 5), можно менять направление вращения выходного вала 4 (по отношению к вращению вала 5 входного), а также менять и передаточное отношение передачи. Это расширяет кинематические возможности передачи и позволяет использовать для ее управления удобные электронные устройства. В частности, входы (или обмотки) релеключей 22 и 23 можно подключать к различным электронным управляющим уСтройствам или компьютерам.

Разобрав работу двух похожих вариантов передачи (по фиг.1,3 и 4,5), можно также указать, что отличие варианта по фиг.4 и 5 от вариантов по фиг, 1 и 3 состоит лишь в том, что у варианта по фиг.4 и 5 подвод электричества к рабочим электродам 11,13 и 16 осуществляется контактным путем, т.е.

55 путем контактного соприкосновения вспомогательных электродов 9,10,17,19,14 и 20, а в варианте фиг.1 и 3 электричество на электроды наводится электростатически (аналогично как это происходит в конденсаторах).

На базе простейших вариантов по фиг.1 и 4, которые могут обеспечивать по два значения передаточного отношения (одно со знаком плюс, а другое со знаком минус), можно создать и более функционально широкую передачу со множеством сменяемых значений передаточного отношения. Такая передача, которая по сути уже представляет собой реверсивную коробку передач, показана на фиг.6. Особенность данной передачи состоит в том, что на колесах 3 и 1 установлено уже не по одному рабочему электроду, а по несколько рабочих кольцевых электродов 11 и 16, расположенных ступенчато на данных конусовидных колесах 3 и 1. Соответственно на конусовидном колесе 2 напротив всех кольцевых электродов 11 и 16 установлен один (большой) общий кольцевой электрод 13 ступенчатого типа. Подвод электричества для каждого из кольцевых электродов 11,13 и 16 осуществляется через соответствующие пары вспомогательных электродов 9 и 10, а также

14,20 и 17,19. Схема подключения электродов (через соответствующие перемычки

12,18 и 15) показана также на фиг,7. Из фиг.7 также видно, что электроды передачи подключаются к выходным цепям двухпозиционных реле-ключей 22 и 23, которые питаются от источника 24 напряжения. Входы (или управляющие обмотки) реле-ключей

22 и 23 подключаются к соответствующим выходам управляющего (или коммутирующего) устройства 25 (фиг.8), роль которого могут играть различные электронные логические схемы или компьютеры. Таким образом основными особенностями передачи (фиг.6 — 8) являются наличие множества последовательноо расположенных кольцевых электродов (например 11 и 16) разных диаметров, наличие большого кольцевого электрода 13 ступенчатого типа, выполнение колес 1 — 3 (фиг.б) конусовидными (например, с конусностями ступенчатого типа), на которых расположены кольцевые рабочие электроды 11,16 и 13, а также наличие множества соответствующих рале-ключей

22 и 23, подключаемых к управляющему (коммутирующему) устройству 25 (фиг,8).

К указанному можно также добавить, что при выполнении колеса 1 конусовидным (фиг,6) неподвижный выступ 6 также может быть выполнен конусовидным (фиг.6). При этом конусовидный выступ 6 сначала поме1739243

10

55 щается на подшипниках внутрь конусовидного колеса 1, затем колесо 1 соединяется с колесом 3 и валом 4, а после выступ 6 неподвижно соединяется с корпусом 8, т.е. поместить конус выступа 6 внутрь конуса колеса

1 вполне (при сборке) можно.

Между кольцевыми электродами 11,13 и

16,13 находится электрореологическая жидкость 21 (или электрореологическая суспензия (фиг.6).

Работает. коробка-передача (фиг.б — 8) следующим образом.

При коммутации (включении) какого-либо из ключей 22 запитывается соответствующий из кольцевых электродов 16 и вращение с вала 5 передается на вал 4 через внешнее сцепление колес 2 и 1 с передаточным отношением, определяемым соотношением диаметров конусовидных колес 2 и 1 у запитанного электрода 16 (электрод 13— общий). Если надо изменить передаточное отношение при вращении вала 4 в ту же сторону, то коммутатором-устройством 25 (фиг,8) надо скоммутировать другой из ключей 22, от чего он переведет свой контакт в левое положение (фиг.7) и к источнику 24 напряжения подключится другой из электродов 16 . От этого колеса 2 и 1 сцепятся в другом месте (где находится запитанный электрод 16) и передаточное отношение изменится, оно будет определяться новым соотношением диаметров конусовидных колес 2 и 1 у данного (запитанного) электрода 16.

Если требуется изменить вращение вала 4 и выставить соответствующее (требуемое) передаточное отношение, то коммутатором {устройством 25) включается соответствующий из ключей 23 (фиг.8). Данный ключ 23 (фиг,8 и 7) переводит свой кон- 40 такт вправо (фиг.7) и к источнику 24 питания подключается соответствующий из электродов 11. В результате колесо 2 будет сцеплено уже с колесом 3 (или его внутренней расточкой, фиг.6) и вращение вала 4 изменится, оно уже будет происходить в ту же сторону, что и вращение вала 5. Передаточное отношение при этом определяется соотношением диаметра расточки колеса 3 и диаметра колеса 2 у запитан ного электрода

11 {электрод 13 — общий). Если надо изменить передаточное отношение передачи при вращении вала 4 в ту же сторону, то коммутирующим устройством 25 включается (перекоммутируется) другой из ключей 23 (фиг.8), от чего напряжение будет подано на другой из электродов 11, где диаметр расточки колеса 3 и диаметр колеса 2 уже другие. Коробка передач (фиг.6) изменит свое передаточное отношение.

Из вышеуказанного можно заключить, что вариант по фиг.6 — 8 представляет собой многоскоростную коробку передач с передаточными отношениями, которые меняются чисто электрически (путем перекоммутации управляющего коммутатора 25). При этом реверсирование (или изменение знака передаточных отношений) достигается также чисто электрическим управлением, т.е. с помощью перекоммутации того же управляющего коммутатора 25. Это говорит о широких функциональных возможностях передачи (фиг.6 -8) и позволяет использовать для ее управления широко известные электронные схемы и компьютеры.

Формула изобретения

1. Передающий механизм, содержащий корпус, установленные в нем с возможностью вращения и с зазором между рабочими поверхностями по крайней мере два передающих элемента, первый из которых внутреннего, а второй наружного зацепления, размещенную в зазоре электрореологическую жидкость, электроды, расположенные на рабочих поверхностях передающих элементов, и блок управления, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью расширения кинематических возможностей и области применения, на первом передающем элементе выполнена дополнительная рабочая поверхность наружного зацепления, расположенная концентрично основной, второй передающий элемент расположен между рабочими поверхностями первого передающего элемента для попеременного взаимодействия с ними, электроды выполнены кольцевыми и установлены напротив друг друга, а блок управления выполнен в виде электрических ключей, связанных с соответствующими электродами.

2. Механизм по п,1, отл ича ю щи йся тем, что, рабочие поверхности передающих элементов выполнены конусообразными, а кольцевые электроды на рабочей поверхности по крайней мере одного передающего элемента расположены последовательно.

1739243

Фиг.!

1739243

16

1739243

Фиг,4

1739243

1739243

25

Составитель В.Арсеньев

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Е,Островская

Редактор Е.Папп

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 1997 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб„4/5