Вариатор

 

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 магнитопроводом. Гибкое колесо расположено между наконечниками, а между втулками, наконечниками и гибким колесом образована полость, в которую помещена магнитореологмческая жидкость. Торцевые поверхности полюсных наконечников, обращенные к гибкому колесу, могут быть выполненными конусными. 9 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 F 16 Н 1/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДETEJlbCTBY (21) 4773592/28 (22) 30.11,89 (46) 07.04.93. Бюл. ¹ 13 (75) В,В,Арсеньев (56) Авторское свидетельство СССР № 1193338, кл. F 16 Н 15/01, 1984.

Авторское свидетельство СССР № 1184997, кл. F 16 k 15/00, 1983. (54) ВАРИАТОР (57) Использование; в передачах с применением магнитореологических жидкостей.

Сущность изобретения: вариатор содержит корпус, входной вал, установленный на нем генератор волн, выходной вэл, соединенное

Изобретение касается передач с применением магнитореологических жидкостей.

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

Целью изобретения является обеспечение чисто электрического управления изменением передаточного отношения вариатора, повышение компактности вариэтора, 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,3 — злектросхема 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, пояс„„. Ж „„1807271 А1 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 магнитопроводом, Гибкое колесо расположено между наконечниками, а между втулками, наконечниками и гибким колесом образована полость, в которую помещена мэгнитореологическая жидкость, Торцевые поверхности полюсных наконечников, обращенные к гибкому колесу, могут быть выполненными конусными. 9 ил, няющий его работу (с условно вынутыми вращающимися частями); на фиг.8 — продольный фрагмент вариатора, поясняющий его работу (с условно вынутыми вращающимися частями); нэ фиг.9 — вариэтор, продольный разрез, вариант.

Вэриатор (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 устаноьлен 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

07271

3 18 втулка 9 сажается на ведущий вал 1, íà упpyrye 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 и11 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 i 1 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 11, втулками 4 и 5 корпуса и гибким колесом 3, выполненным в виде непроницаемой гибкой оболочки, помещена магнитореологическая жидкость 16 (на фиг.1 показана в виде точек). Магнитореологиче° ская жидкость 16 может представлять собой суспензию из частиц 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 6) можно выполнять кольцевое покрытие. или вставлять в кольцо 15 небольшое, внутреннее ферромагнитное кольцо 17(фиг.6), которое необязательно. Как нетрудно видеть иэ фиг 1, весь вариатор достаточно прост и компактен. Катушки 13 и 14 вариаторв можно питать с помощью любой из электрических схем (фиг.3 — 5). Так, при применении схемы фиг.3 катушки 13 и 14 вариатора через переменный резистор 18 (для регулирования тока) подключаются к источнику t9 напряжения. В схеме по фиг.4 переменный резистор 18 и источник 19 напряжения или тока подключаются к катушкам 13 и 14 вари-. атора через какой-нибудь электрический усилитель 20, В. обеих схемах фиг,3, 4 сила

10 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, цифроана15 логового преобразователя 21 и цифрового . задающего устройства 22.(например, в виде компьютера или кнопочной цифровой пайели). Выход цифрового задающего устройства 22 (фиг.5) подключается к входу

20 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 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

30 управления передаточным отношением вариатора.

;Работа вариатора (фиг.1-8) происходит следующим образом, Ведущий вал 1 приводится во враще35 ние от стороннего двигателя, он вращает генератор волн (на втулке 9 и ободе 8), который через шарики 7 создает волнообразования в гибком колесе 3, Если тока в катушках 13 и 14 нет, то

40 магнитного поля в вариаторе нет и гибкая оболочка-колесо 3 своими пучностями опирается на.кольцо 17 (фиг.6, 1) или кольцо 15.

Вследствие волнового сцепления гибкой оболочки-колеса 3 с неподвижным корпус45 ным кольцом 15(или кольцом 17, являющимся частью кольца 15, фиг.1,6) и неравенства их длин дуг или делительных диаметров, в данной волновой передаче возникает медленное вращение гибкого колеса 3 вокруг

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

55 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, 1807271

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 катушки 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 магнитореологической жидкости 16 в зазоре между полюсами . 10 и 11 возросла. магнитореологическая 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 магнитореологической жидкости 16 образует своеобразное кольцо с внут; ренним диаметром 01 (фиг.7), по которому теперь будут перекатываться пучности гибкого колеса 3. Вследствие изменения диаметра внешней кольцевой опоры волновой передачи (он теперь стал D>, фиг.7) изменя. ется и общее передаточное отношение вариатора. Таким образом, изменяя силу тока в катушках 13 и 14, изменяют передаточное отношение всего волнового вариатора.

Если еще больше увеличить силу тока в

: катушках 13 и 14, то мостик из затвердевшей магнитореологической жидкости 16 еще больше увеличится по толщине (он показан черным на фиг.8), от чего диаметр внеШней кольцевой опоры волновой пере- дачи еще уменьшится и стайет, например, равным Dz (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 полости, где находятся сателлиты 23 к гибкому колесу З,приделана тонкая гибкая оболочка 26. В варианте вариатора на фиг.9 по сравнению с вариатором на фиг,1 немного изменена форма полюсных

Возможность электрического управления передаточным отношением делает данный вариатор (фиг,1-9) удобн ым дл я применения на транспортных устройствах и станках, при которых имеются источники электропитания. Управление вариатором электрически, т.е. по проводам, способству20 ет 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, Формула изобретения

1. Вариатор, содержащий корпус, входной вал, установленный на нем генератор волн, выходной вал и соединенное с ним гибкое колесо, отличающийся тем, что, с целью обеспечения чисто электрического управления изменением передаточ35

Ф ного отношения вариатора, повышения компактности, упрощения и обеспечения возможности регулирования средней за оборот скорости вращения ведомого вала, он снабжен установленными на выходном и

40 входном валах посредством подшипников цевой формы, магнитопроводом для тем, что торцевые поверхности полюсных наконечников, обращенные к гибкому колесу, выполнены конусными. втулками, размещенными на них ферромагнитными полюсными наконечниками коль45 образована полость, s которую помещена магнитореологическая жидкость

2. Вариаторпоп.1,отл ич а ю щи йс я

10 наконечников 10 и 11 с корпусным кольцом

15. В остальном варианг по фиг.9 аналоги-. чен варианту по фиг.1.

1807271

1807271

Составитель B. Арсеньев

Редактор М. Кузнецова Техред M. Моргентал Корректор A.Ãåðåøè

Заказ 1370 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР .

113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., 4/6

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