CN2304785Y - 压电陶瓷摩擦离合制动器 - Google Patents

Abstract

压电陶瓷摩擦离合制动器属于轴联接中的离合与制动装置。它是由摩擦传动和驱动两部分组成。摩擦传动是由主、从动件构成,驱动部分是由压电陶瓷晶片和电极板叠置构成,驱动部分端部装有力传递机构,它为杠杆机构,装在主动件上,摩擦蹄片固定在力传递机构上,其圆弧部分与从动件的内表面构成摩擦付,主动件与从动件之间由轴承联接,主动件的端部装有驱动部分电源输入件。

Description

压电陶瓷摩擦离合制动器

压电陶瓷摩擦离合制动器用于机械运动的离合与扭矩的传递，属于轴联接中的离合及制动装置。

机械传动中回转运动的离合与扭矩传递常由离合器和制动器实现。利用主动件与从动件之间摩擦力传递运动和扭矩的摩擦式离合器和制动器已被广泛应用。这些摩擦式离合器和制动器的操纵驱动方式有电磁式、液压式、气动式和机械式等几种。能够实现自动控制的操纵方式只有前三种。

可以实现自动控制的摩擦离合器基本上都是采用摩擦片式结构，但此种结构比较复杂。在已有的驱动方式中，电磁式是依靠电磁力操纵驱动执行件，动作迅速，但操纵力较小，周围存在电磁场，存在空载损耗，控制功率较大；液压驱动方式利用液体的压力能操纵执行件，具有操纵力大，因而传递扭矩大的优点，但必须具有液压源，价格高；气动式驱动是利用气体压力作动力源，柔性较好，但传递扭矩小，需要气源，价格高。

本实用新型的目的是要提供一种压电陶瓷摩擦离合制动器，使其结构简单，并具有优良性能。

本实用新型的目的的实现结合附图说明如下：压电陶瓷摩擦离合制动器是由摩擦传动和驱动两部分组成，摩擦传动部分是由主动件(14)和从动件(5)构成，其驱动部分是由压电陶瓷晶片(27)和电极板(28)叠置构成，驱动部分的端部装有力传递机构(8)，力传递机构(8)为一杠杆机构，它装在主动件(14)上，摩擦蹄片(7)固定在力传递机构(8)上，其圆弧部分与从动件(5)的内表面构成摩擦付，主动件(14)与从动件(5)之间由轴承联接，主动件的端部装有驱动部分电源输入件。

本实用新型由于采用压电陶瓷为驱动部分，以杠杆机构为力传递机构，驱动摩擦传动部分进行工作的压电陶瓷摩擦离合制动器与已有技术相比，具有以下优点和效果：

本实用新型的效果是：(1)动作时间迅速：与电磁摩擦离合制动器相当；(2)传递功率能力强：消耗功率为传递功率的0．1％以下，传递扭矩与液压驱动式离合制动器相当，无空载消耗；(3)易实现自动控制：可直流或交流驱动，可用弱电控制，可以连续调节扭矩大小，传动平稳；(4)结构简单，体积小；(5)环境适应能力强：工作温度范围可在-20℃～120℃之间，相对湿度可达90％；(6)对周围无不良影响，无电磁场。

本实用新型的具体结构由以下实施例及附图给出。

图1是根据本实用新型提出的压电陶瓷摩擦离合制动器的剖面图，它是图2的B-B剖视图；图2是图1的A-A剖视图；图3是压电陶瓷摩擦离合制动器的工作原理图；图4是力传递机构的结构示意图；图5是图4的俯视图。

下面结合附图详细说明依据本实用新型提出的具体离合制动器的细节及工作情况。

本实用新型的工作原理如图3所示：它是由摩擦传动部分和驱动部分两部分组成，摩擦部分的主动件和从动件在驱动部分的作用下，可以径向接触，并依靠由此接触而产生的摩擦力实现二者之间的离合。本方案的驱动部分是采用由压电陶瓷材料制作的驱动器，用以产生使主动件和从动件之间的接触所需要的运动和动力。该驱动器是一个叠层式压电陶瓷驱动装置，利用逆压电效应或电致伸缩效应工作，即对驱动器施加电场，使其输出轴向位移，该位移经适当变换后作为离合制动器的动力源。当给驱动器施以电场以后，驱动器产生变形，即在其长度方向产生位移δ，该形变经过力传递机构(8)传给摩擦蹄片(7)，使其压紧于从动件(5)的内表面。压电陶瓷晶片(27)、电极板(28)、摩擦蹄片(7)通过力传递机构(8)固定在运动输入的主动件(14)上，成为一个组件。当主动件(14)和从动件(5)有相对转动(或转动趋势)时，摩擦蹄片(7)和从动件(5)之间产生摩擦力F。该摩擦力F产生的转矩T=FR，作用于从动件(5)上，克服负载，实现主动件(14)和从动件(5)之间的运动和扭矩的传递。当然作为运动输入的主动件(14)和作为运动输出的从动件(5)可以反过来使用，即运动可以由从动件(5)输入，由主动件(14)输出。

附图所示的压电陶瓷摩擦离合制动器是由一对反向布置的压电陶瓷驱动器作为动力源。通过与其对应的力传递机构，实现主动件与从动件离合和制动的。图中(1)是将滑环支架(15)固定在主动件(即输入轴)上的螺钉。(2)是将绝缘的滑环套(19)固定在滑环支架(15)上的螺钉。(4)是滑环挡圈。(21)是装在滑环套(19)上的滑环。(20)是固定滑环(21)的螺钉，并通过导线与驱动器相连。(3)是装在滑环(21)处的电刷。(5)是从动件(即输出轴)，它通过一对轴承(16)与主动件(14)联接。(7)是摩擦蹄片。(8)是力传递机构，(8＇)是力传递机构上两侧的弹性件，其一端与力传递机构(8)的主体部分有一小部分联接。(6)是将摩擦蹄片(7)固定在弹性件(8＇)上的螺钉。(6＇)是固定摩擦蹄片(7)的螺钉孔。摩擦蹄片(7)的一侧为弧形，它与从动件(5)的内表面构成摩擦付。(9)和(18)是封闭驱动器的盖板，以防止灰尘侵入，它用螺钉(17)、(29)固定。(10)是从动件(5)与其它装置连接的键。(11)和(13)是弹簧挡圈，(12)是轴套，弹簧挡圈(11)、(13)和轴套(12)用作轴承(16)轴向定位。(22)是装在驱动器一端的球面垫圈。(23)是将力传递机构的主体部分固定在主动件(14)上的螺钉。(24)是安装在力传递机构(8)主体上的调整螺钉，并与球面垫圈(22)接触，以调整摩擦蹄片(7)与从动件(5)内表面的间隙。(26)是装在驱动器另一端的承压垫，它由螺钉(25)与力传递机构(8)上的弹性件(8＇)固定。(27)是压电陶瓷晶片，(28)是压电陶瓷晶片(27)间的电极板，压电陶瓷晶片(27)和电极板(28)叠置在一起，构成圆柱形或其它形状的驱动器。

力传递机构(8)为一杠杆机构，附图所示为其中一种形式。其具体结构参照图4、图5说明如下：在力传递机构(8)上开有两道割缝(30)，两侧部分形成弹性件(8＇)，弹性件(8＇)只有一端一小部分与力传递机构(8)的主体相连，摩擦蹄片(7)固定在弹性件(8＇)上，驱动部分的一端通过承压垫(26)与一个力传递机构(8)上的弹性件(8＇)固定，另一端与另一个力传递机构(8)的主体部分内的调整螺钉(24)接触，力传递机构(8)的主体部分与主动件(14)固定。

在本实施例中，驱动器采用一对由压电陶瓷晶片叠置构成的圆柱形结构，当然也可以为方柱形或其它形状。力传递机构(8)置于驱动器的两端并将主体固定在主动件(14)上，若其中一个驱动器的左端与力传递机构(8)的弹性件(8＇)固定，右端通过调整螺钉(24)装在力传递机构(8)的主体上，则另一个驱动器的安装方向则相反，即右端与力传递机构(8)的弹性件(8＇)固定，左端通过调整螺钉(24)装在左端的力传递机构(8)的主体上。由于力传递机构(8)的弹性件(8＇)部分相当于悬臂梁结构的弹性件，当驱动器受到电场力作用沿其轴向伸长，则推动弹性件(8＇)部分绕其与主体的联接处向外转动，使固定在弹性件(8＇)上的摩擦蹄片(7)与从动件(5)结合，通过控制电源电压可实现控制主动件(14)与从动件(5)的离合，达到传递扭矩和制动作用。

在图4、图5中，(6＇)为固定摩擦蹄片(7)的螺钉孔，H是割缝(30)端部的工艺孔，h是在弹性件(8＇)与(8)的主体联接处侧向开孔，并向上方开槽，目的是使弹性件(8＇)为一悬臂的弹性件。(23＇)为螺钉(23)的螺钉孔，(24＇)是穿过调整螺钉(24)的螺钉孔，(25＇)是固定承压垫(26)的螺纹孔。

在该实施例中，若仅作为离合器使用时，可装电源输入件，其结构是在主动件(14)左端装在滑环支架(15)上，其外缘上装有滑环挡圈(4)和滑环套(19)，滑环(21)通过导线与驱动器相连。当作制动器使用时，可以调整运动的输入输出，即主动件变为从动件，而从动件变为主动件，从而可省去电源输入件。

Claims (3)

1．压电陶瓷摩擦离合制动器是由摩擦传动和驱动两部分组成，摩擦传动部分是由主动件(14)和从动件(5)构成，其特征是驱动部分是由压电陶瓷晶片(27)和电极板(28)叠置构成，驱动部分的端部装有力传递机构(8)，力传递机构(8)为一杠杆机构，它装在主动件(14)上，摩擦蹄片(7)固定在力传递机构(8)上，其圆弧部分与从动件(5)的内表面构成摩擦付，主动件(14)与从动件(5)之间由轴承联接，主动件的端部装有驱动部分电源输入件。

2．按权利要求1所述的压电陶瓷摩擦离合制动器，其特征是所说的力传递机构(8)置于驱动器的两端，并将其主体固定在主动件(14)上，力传递机构(8)上开有两道割缝(30)，其两侧形成弹性件(8＇)，弹性件(8＇)一端有一小部分与力传递机构(8)的主体相连，摩擦蹄片(7)固定在弹性件(8＇)上，驱动部分的一端通过承压垫(26)与一个力传递机构(8)上的弹性件(8＇)固定，另一端通过球面垫圈(22)与另一个力传递机构(8)的主体部分内的调整螺钉(24)接触。

3．按权利要求1所述的压电陶瓷摩擦离合制动器，其特征是当作为离合器使用时，所说的电源输入件是在主动件(14)左端装有滑环支架(15)，其外缘上装在滑环挡圈(4)和滑环套(19)，滑环(21)装在滑环套(19)上，电刷(3)装在滑环(21)处，滑环(21)通过导线与驱动器相连，当作为制动器使用时，电源可直接输入。

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