PL215436B1 - Wielotarczowe sprzęgło magnetoreologiczne - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest wielotarczowe sprzęgło magnetoreologiczne.

Sprzęgła magnetoreologiczne są urządzeniami, w których przestrzeń pomiędzy tarczami bądź tarczą i korpusem wypełniona jest cieczą magnetoreologiczną. Ciecz magnetoreologiczna cechuje się tym, że zwiększa swoją lepkość pod wpływem pola magnetycznego - istnieje zatem możliwość sterowania lepkością cieczy magnetoreologicznej za pomocą pola magnetycznego. Wartość sił stycznych występujących w warstwach cieczy oraz na styku cieczy i tarcz (elementów obwodu magnetycznego) zależna jest od wartości indukcji magnetycznej. Tak więc sprzęgła magnetoreologiczne są sprzęgłami lepkościowymi, w których wartość przenoszonego momentu steruje się polem magnetycznym. Źródłem pola magnetycznego w sprzęgłach magnetoreologicznych mogą być cewki zasilane prądem bądź magnesy trwałe.

Znane są z opisu patentowego USA nr 5 848 678 sprzęgła magnetoreologiczne, które posiadają budowę wielotarczową z tarczami prostymi z źródłem pola magnetycznego w postaci cewki.

Wielotarczowe sprzęgło według wynalazku charakteryzuje się tym, że posiada dwa źródła poła magnetycznego: magnes trwały oraz cewkę elektromagnetyczną. Dodatkowo dla zwiększenia wartości momentu sprzęgającego w stosunku do sprzęgła jednotarczowego o walcowym kształcie tarcz zastosowano układ profilowanych tarcz sprzęgła.

Profil tarcz sprzęgła został dobrany na podstawie zależności przedstawionych poniżej:

Promienie profilu tarcz sprzęgła są wyprowadzone z punktu OR, znajdującego się na średnicy 0dc oraz z punktów Or, które znajdują się na średnicy 0D oraz 0d.

gdzie: OR - środek promienia zaokrągleń wewnętrznych

Or - środek promienia zaokrągleń zewnętrznych • Zależność na średnicę 0dc wynosi:

0D + &d gdzie: 0dc - średnica podziałowa tarcz

0D - średnica zewnętrzna tarcz 0d - średnica wewnętrzna tarcz

Kąt, w którym wpisany jest promień zaokrąglenia tarczy: ^a =^arcts (-Tj—) gdzie: L - odległość pomiędzy punktami promieni zaokrągleń • Promień R1 - promień wewnętrzny n-kolejnej tarczy (liczonej od punkt OR bądź Or)

R1 = (n - l)(g + g_wc) (3) • Promień R2- promień zewnętrzny n-kolejnej tarczy tarcz wału (4) gdzie: g - grubość tarczy gwc - grubość warstwy cieczy

Zastosowanie dwóch źródeł pola magnetycznego daje możliwości płynnej regulacji momentu sprzęgającego względem wartości momentu zależnego od pola magnetycznego wytwarzanego przez magnes trwały. Zastosowanie profilowanych tarcz sprzęgła wpływa na zwiększenie powierzchni oddziaływania cieczy (a zatem momentu sprzęgającego) przy zachowaniu niezmiennych wymiarów gabarytowych sprzęgła tj. średnicy, długości.

Wynalazek przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój budowy sprzęgła, a fig. 2 - przekrój kształtu tarcz sprzęgła.

Sprzęgło wyposażone jest w części czynnej w dwa źródła pola magnetycznego w postaci magnesu trwałego 5, cewki elektromagnetycznej 6 profilowanych tarcz części zdawczej 7 oraz zespołu profilowanych tarcz wału 3 rozdzielonych pierścieniami dystansowymi 4.

Idea działania sprzęgła oparta jest na wykorzystaniu zmiany lepkości cieczy magnetoreologicznej 15 wypełniającej przestrzenie pomiędzy tarczami wału 3 i tarczami części zdawczej 7 pod wpływem poła magnetycznego. W sprzęgle znajdują się dwa źródła pola magnetycznego: magnes trwały 5 (2)

PL 215 436 B1 i cewka 6 zasilana prądem I. Tarcze części zdawczej osadzone są w korpusie, w skład którego wchodzą m. innymi: uszczelnienia 9 przestrzeni wypełnionej cieczą, łożyska 2 wału wejściowego 1. Magnes trwały 5 jest źródłem stałego pola magnetycznego zapewniającego wytworzenie podstawowego momentu sprzęgającego T_s(I=0)--0. Cewka sprzęgła zasilana ze źródła prądu wytwarza pole magnetyczne, które może odwzbudzić układ - zmniejszając pole magnetyczne oddziaływujące na ciecz magnetoreologiczną, a tym samym zmniejszając wartość momentu sprzęgającego Ts(I-)<Ts(I=0), lub po zmianie kierunku przepływu prądu dowzbudzić układ - zwiększając pole magnetyczne i zarazem zwiększając wartość momentu sprzęgającego Ts(I+)>Ts(I=0).

Wartość momentu sprzęgającego wytwarzanego przez sprzęgło magnetoreologiczne zależy od parametrów cieczy magnetoreologicznej oraz od wielkości powierzchni czynnej tarcz - powierzchni styczności tarcz z cieczą magnetoreologiczną. W celu zwiększenia powierzchni czynnej tarcz zastosowano tarcze profilowane, które zapewniają zachowanie stałej grubości zarówno szczeliny z cieczą magnetoreologiczną jak i samych tarcz (warunek ten jest istotny ze względu na rozkład pola magnetycznego w obszarze czynnym sprzęgła). Moment sprzęgający przenoszony jest przez tarcze części zdawczej 7 element osadzenia łożysk 8 i element zdawczy 16 sprzęgła.

Potrzeba zasilania cewki sprzęgła wiąże się z koniecznością zastosowania układu zasilania umożliwiającego ruch obrotowy korpusu sprzęgła względem obudowy sprzęgła 10. Układ taki zawiera kołnierz obudowy 10, osadzenie obudowy 11, łożysko osadzenia obudowy 12, szczotki 14 oraz pierścienie ślizgowe 13. Innym - alternatywnym - rozwiązaniem może być transformator obrotowy z prostownikiem w zależności od rodzaju zastosowania sprzęgła.

Profil tarcz sprzęgła został dobrany na podstawie zależności przedstawionych poniżej:

Promienie profilu tarcz sprzęgła są wyprowadzone z punktu OR, znajdującego się na średnicy 0dc oraz z punktów Or, które znajdują się na średnicy 0D oraz 0d.

gdzie: OR - środek promienia zaokrągleń wewnętrznych

Or - środek promienia zaokrągleń zewnętrznych • Zależność na średnicę 0dc wynosi:

&D + &d

0dc =--- (1) gdzie: 0dc - średnica podziałowa tarcz

0D - średnica zewnętrzna tarcz 0d - średnica wewnętrzna tarcz

Kąt, w którym wpisany jest promień zaokrąglenia tarczy:

/0D - 0d\ a = arctg J (2) gdzie: L -odległość pomiędzy punktami promieni zaokrągleń • Promień R1 - promień wewnętrzny n-kolejnej tarczy (liczonej od punkt OR bądź Or)

Rl = (n - l)(g + g_wc) (3) • Promień R2- promień zewnętrzny n-kolejnej tarczy tarcz wału (4) gdzie: g - grubość tarczy gwc - grubość warstwy cieczy

Claims (2)

1. Wielotarczowe sprzęgło magnetoreologiczne, znamienne tym, że wyposażone jest w części czynnej w dwa źródła pola magnetycznego w postaci magnesu trwałego (5), cewki elektromagnetycznej (6) oraz zespołu profilowanych tarcz wału (3) i profilowanych tarcz części zdawczej (7).

2. Wielotarczowe sprzęgło według zastrz. 1, znamienne tym, że kształt profilowanych tarcz określony jest z zależności:

PL 215 436 B1 • Zależność na średnicę 0dc wynosi:

0D + &d

0dc = —-- (1) gdzie: 0dc - średnica podziałowa tarcz

0D - średnica zewnętrzna tarcz 0d- średnica wewnętrzna tarcz

Kąt, w którym wpisany jest promień zaokrąglenia tarczy:

/0D - 0d\ a = arctg J (2) gdzie: L - odległość pomiędzy punktami promieni zaokrągleń • Promień R1 - promień wewnętrzny n-kolejnej tarczy (liczonej od punkt OR bądź Or)

R1 = (n — l)(g + g_wc) (3) • Promień R2 - promień zewnętrzny n-kolejnej tarczy tarcz wału (4) gdzie: g - grubość tarczy gwc - grubość warstwy cieczy

PL 215 436 B1

Rysunki

PL 215 436 B1

Departament Wydawnictw UP RP