CN1844707A

CN1844707A - 弹力惯性力机械无级变扭器

Info

Publication number: CN1844707A
Application number: CN 200610079226
Authority: CN
Inventors: 崔宝林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-04-18
Filing date: 2006-04-18
Publication date: 2006-10-11

Abstract

弹力惯性力机械无级变扭器，克服现有液力变扭器在能量传输过程中由于传动液的粘性作用及循环流体的速度变化等因素所致效率低的不足。本发明设置有主动轴、从动轴、主动曲柄臂、从动曲柄臂、主动连杆和从动连杆。主动连杆、从动连杆、主动曲柄臂和主动轴中至少有一个是弹性杆，在力的作用下弹性使连杆的长度发生变化，或者使主动曲柄臂弯曲，或者使主动轴扭转变形。主动曲柄臂带动连杆运转时，弹力和惯性力作用于从动曲柄臂，使得主动轴、从动轴间有了力矩的变换和功率的传递，从而实现无级变扭变速。

Description

弹力惯性力机械无级变扭器

所属技术领域

本发明涉及到液力变扭器。

背景技术

目前，公知的液力变扭器是以液体为工作介质的力矩变换器，它在主动轴设置泵轮，从动轴设置涡轮，在泵轮和涡轮组成的工作腔内，由液体动量矩的变化来传递力矩。液力变扭器动力性能优越，其缺点是效率低，在能量传输过程中由于传动液的粘性作用及循环流体的速度变化等因素不可避免存在着能量损失，一般最高效率为85％-92％，偏离设计工况时效率更低，其效率低的缺点妨碍了它的更广泛的应用。

发明内容

为了克服现有液力变扭器的不足，本发明提供一种机械无级变扭器，它不仅可以保留液力变扭器动力性优越的特点，而且可以避免由于传动液的粘性作用及循环流体的速度变化等因素导致的能量损失高的缺点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：主动轴和从动轴均设置有曲柄臂。主动曲柄臂的曲柄销铰接主动连杆的A端。从动曲柄臂的曲柄销铰接从动连杆的A端。主动连杆的B端与从动连杆的B端铰接。主动曲柄臂、从动曲柄臂、主动连杆、从动连杆四杆中从动曲柄臂是最短杆，最短杆与最长杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和。主动连杆、从动连杆、主动曲柄臂和主动轴中至少有一个是弹性杆，在力的作用下弹性使连杆的长度发生变化，或者使主动曲柄臂弯曲，或者使主动轴扭转变形。

本发明运转时，主动连杆B端、从动连杆B端相对于主动轴中心的距离和角速度也不断变化，说明该处受到了外力的作用。这个作用一方面是主动轴通过主动曲柄臂、主动连杆施加的推拉力，另一方面是从动连杆对该处的约束力。主动连杆B端、从动连杆B端的惯性反作用力也分解为两个分量分别同外部作用力相平衡。由于弹性杆的存在，主动轴施加的推拉力使弹性杆变形，弹性杆变形又会改变惯性反作用力的时间相位，使得时间相位较没有弹性杆时落后一定的角度。这种时间角度的落后类似于电流、电压之间时间电角度的变化。时间电角度的变化可改变电流作功的能力，惯性反作用力时间相位的变化可改变从动轴输出转矩的能力。主动轴、从动轴转速差越大，主动轴施加的推拉力越大，弹性杆的变形越大，惯性反作用力的时间相位落后越多，从动轴的输出力矩越大。

本发明的有益效果是，其利用弹力和惯性力的相互作用进行功率的传递和力矩的变换，具有效率高的特点，并仍然保留了液力变扭器的许多良好性能，如：自动适应性能、反转制动性能、带载起动性能、多机并车性能、限矩保护性能。本发明的机架力矩可以远小于输出力矩，这对于手持操作的动力工具有特殊意义。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的基本结构示意图。

图2是本发明另一例的结构示意图。

图中1.主动轴，2.主动曲柄臂，3.主动连杆，4.从动连杆，5.从动曲柄臂，6.从动轴。

具体实施方式

图1中，主动曲柄臂(2)的曲柄销铰接主动连杆(3)的A端。从动曲柄臂(5)的曲柄销铰接从动连杆(4)的A端。主动连杆(3)的B端铰接从动连杆(4)的B端。主动连杆、从动连杆、主动曲柄臂和主动轴中至少有一个是弹性杆。主动连杆、从动连杆的中段部分可用螺旋压缩弹簧代替，使得在拉力或推力的作用下可拉伸或压缩。主动连杆、从动连杆的中段部分也可用伸缩套筒组成，套筒内螺旋压缩弹簧的两端与套筒内的顶和底固定联接。主动曲柄臂可用杆形弹簧或板形弹簧组成。主动轴可用扭杆弹簧组成。

主动曲柄臂和主动轴可用磁场作为弹性杆的弹性单元，例如磁力联轴器式磁场结构或电动机式磁场结构。

磁力联轴器式磁场作为弹性单元是将主动曲柄臂或主动轴分为两个部分，两部分中间隔有气隙，气隙的两边按电动机原理设置相同数量的磁极。磁力弹性单元的使用寿命远高于弹簧的使用寿命。磁力联轴器式磁场的气隙两边可均为永磁体磁极，也可一边为永磁体磁极，另一边为电磁极，或者两边均为电磁极。调节电磁极的磁场强度可方便地调节从动轴输出力矩的大小。磁极以四对极到八对极左右为宜。磁极数过少，磁场传递的力矩小，磁极数过多，两磁极的相对位移空间小，相当于弹簧的变形量小，传递力矩的能力也会受影响。

电动机式磁场作为弹性单元是将电动机转子作为主动轴的组成部分，电动机气隙磁场作为主动轴的弹性单元，电动机定子为功率输入源。电动机的磁极对数应较磁力联轴器式弹性单元的磁极对数少，否则转子转速过低，输出力矩也小。

将从动连杆的A端直接与机架铰接，此时机架就替换从动曲柄臂、从动轴成为输出构件。将机架固定于大型转盘的任意位置，只要主动轴的中心线与转盘的回转中心线平行或大体平行，就可以驱动转盘转动。将机架固定于航天器的适当位置，就可以控制其运行姿态。将机架固定于潜水器的适当位置，不用方向舵就可以改变潜水器的前进方向。

每一从动曲柄臂的曲柄销可铰接两个或两个以上的从动连杆(4)，每一从动连杆的B端铰接一主动连杆(3)的B端，每一主动连杆的A端铰接一主动曲柄臂，各主动曲柄臂沿周向均匀分布。图2中，从动曲柄臂(5)的曲柄销铰接有两个从动连杆(4)。从动连杆数量越多，输出力矩波动越小。弹性杆可是各主动曲柄臂或各主动连杆或各从动连杆。

与图2所示结构类似，每一主动曲柄臂的曲柄销可铰接两个或两个以上的主动连杆(3)，每一主动连杆的B端铰接一从动连杆(4)的B端，每一从动连杆的A端铰接一从动曲柄臂，各从动曲柄臂按发动机曲轴的结构规律设置在不同的横截面，各从动曲柄臂沿周向均匀分布。弹性杆可是各主动连杆或各从动连杆。

机架可是整体式机架，主动轴、从动轴均安装在同一机架上。机架也可是分体式机架，主动轴、从动轴各自安装在不同的机架上，这样能够降低动力机和工作机之间的安装精度要求。主动轴也可以直接联接动力机的输出轴，从动轴直接联接工作机的输入轴，这样动力机和工作机之间的安装精度要求可降低许多，本发明相当于是一个可以无级变扭变速的联轴器。

本发明可以工作于机械特性的四个象限。

Claims

1.弹力惯性力机械无级变扭器，有主动轴和从动轴，其特征是：主动轴和从动轴均设置有曲柄臂，主动曲柄臂的曲柄销铰接主动连杆的A端，从动曲柄臂的曲柄销铰接从动连杆的A端，主动连杆的B端与从动连杆的B端铰接；主动曲柄臂、从动曲柄臂、主动连杆、从动连杆四杆中从动曲柄臂是最短杆，最短杆与最长杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和；主动连杆、从动连杆、主动曲柄臂和主动轴中至少有一个是弹性杆，在力的作用下弹性使连杆的长度发生变化，或者使主动曲柄臂弯曲，或者使主动轴扭转变形。

2.根据权利要求1所述的弹力惯性力机械无级变扭器，其特征是：主动曲柄臂或主动轴分为两个部分，两部分中间隔有气隙，气隙的两边按电动机原理设置相同数量的磁极，气隙磁场作为主动曲柄臂或主动轴的弹性单元。

3.根据权利要求1所述的弹力惯性力机械无级变扭器，其特征是：电动机转子作为主动轴的组成部分，电动机气隙磁场作为主动轴的弹性单元，电动机定子为功率输入源。

4.根据权利要求1所述的弹力惯性力机械无级变扭器，其特征是：从动连杆的A端直接与机架铰接，机架替换从动曲柄臂、从动轴成为输出构件。

5.根据权利要求1所述的弹力惯性力机械无级变扭器，其特征是：每一从动曲柄臂的曲柄销铰接两个或两个以上的从动连杆，每一从动连杆的B端铰接一主动连杆的B端，每一主动连杆的A端铰接一主动曲柄臂，各主动曲柄臂沿周向均匀分布，弹性杆是各主动曲柄臂或各主动连杆或各从动连杆。

6.根据权利要求1所述的弹力惯性力机械无级变扭器，其特征是：每一主动曲柄臂的曲柄销铰接两个或两个以上的主动连杆，每一主动连杆的B端铰接一从动连杆的B端，每一从动连杆的A端铰接一从动曲柄臂，各从动曲柄臂按发动机曲轴的结构规律设置在不同的横截面，各从动曲柄臂沿周向均匀分布，弹性杆是各主动连杆或各从动连杆。