RU2788143C1 - Dual mode electromagnetic clutch - Google Patents
Dual mode electromagnetic clutch Download PDFInfo
- Publication number
- RU2788143C1 RU2788143C1 RU2022113974A RU2022113974A RU2788143C1 RU 2788143 C1 RU2788143 C1 RU 2788143C1 RU 2022113974 A RU2022113974 A RU 2022113974A RU 2022113974 A RU2022113974 A RU 2022113974A RU 2788143 C1 RU2788143 C1 RU 2788143C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gear
- mode
- slider
- output
- output shaft
- Prior art date
Links
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000001808 coupling Effects 0.000 abstract description 4
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 7
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000001960 triggered Effects 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000023298 conjugation with cellular fusion Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000002783 friction material Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000021037 unidirectional conjugation Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Двухрежимная электромагнитная муфта (ДЭМ) относится к области машиностроения и может быть использована в периодически включаемых кинематических цепях различных машин для текущего выбора одного из двух источников вращения выходного вала, предохранения элементов привода от перегрузок при передаче крутящего момента, проектирования электромагнитных муфт тянущего и удерживающего действия.A dual-mode electromagnetic clutch (EMC) belongs to the field of mechanical engineering and can be used in periodically switched on kinematic chains of various machines for the current selection of one of the two sources of rotation of the output shaft, protection of drive elements from overloads during torque transmission, design of electromagnetic clutches of pulling and holding action.
Известна предохранительная муфта (патент RU 2069282 C1, F16D 7/04, приоритет от 20.11.1996), имеющая наклонный рабочий профиль кулачков. Отключение выходного вала при ограничении передаваемого крутящего момента происходит путем осевого перемещения ведомой полумуфты за счет наклонной рабочей поверхности кулачков и, при переходе пластинчатой пружины в другое стабильное положение, останов выходного вала при входе в зацепление кулачков ведомой полумуфты и неподвижного диска.A safety clutch is known (patent RU 2069282 C1, F16D 7/04, priority dated 11/20/1996) having an inclined operating profile of the cams. The output shaft is turned off when the transmitted torque is limited by axial movement of the driven coupling half due to the inclined working surface of the cams and, when the leaf spring moves to another stable position, the output shaft stops when the cams of the driven coupling half and the fixed disk engage.
В рассматриваемой предохранительной муфте повторное включение осуществляется принудительным поджатием ведомой полумуфты к ведущей полумуфте, а выключение муфты происходит только при срабатывании элементов защиты. Недостатком этой муфты является отсутствие ее дистанционного управления.In the considered safety clutch, the re-engagement is carried out by forced compression of the driven clutch half to the leading clutch half, and the clutch is turned off only when the protection elements are triggered. The disadvantage of this clutch is the lack of its remote control.
Указанного недостатка лишен тормозной узел (патент RU 2416046 C2, F16D 27/118, приоритет от 13.07.2009), имеющий управление своим состоянием с помощью встроенного неподвижного электромагнита.The brake unit (patent RU 2416046 C2, F16D 27/118, priority dated 07/13/2009) is deprived of this disadvantage, having control of its state using a built-in stationary electromagnet.
Торможение и фиксация останова выполняется посредством тормозных дисков типа «зуб - паз», сопрягаемые поверхности которых выполнены в виде радиально расположенных зубцов. Профиль зубцов одного диска соответствует профилю пазов другого диска. Недостатком этого устройства является его предназначение для останова вала с низкой частотой вращения ввиду применения тормозных дисков из фрикционного материала.Braking and fixation of the stop is carried out by means of brake discs of the "tooth - groove" type, the mating surfaces of which are made in the form of radially arranged teeth. The profile of the teeth of one disk corresponds to the profile of the grooves of the other disk. The disadvantage of this device is its purpose for stopping a shaft with a low rotational speed due to the use of brake discs made of friction material.
Известна муфта-шкив (патент RU 2272191, F16D 27/02, приоритет от 04.03.2004), позволяющая передавать крутящий момент за счет подвижного в осевом направлении фрикционного диска и имеющая возможность дистанционного управлении путем многократного включения/выключения электромагнита. Муфта-шкив является ближайшей по технической сущности заявляемой полезной модели и принята за прототип.Known clutch-pulley (patent RU 2272191, F16D 27/02, priority dated 03/04/2004), which allows you to transmit torque due to the axially movable friction disc and having the ability to remote control by repeatedly turning on/off the electromagnet. The clutch-pulley is the closest in technical essence of the claimed utility model and is taken as a prototype.
Передача момента вращения в этой муфте-шкиве при подаче напряжения на электромагнит осуществляется посредством подтягивания к ведомой полумуфте фрикционного диска, жестко закрепленного на ведущей полумуфте, но имеющего возможность соосного перемещения вдоль ведущей полумуфты. Возвращение муфты-шкива в исходное положение при выключении электромагнита происходит за счет плоской кольцевой пружины.The transfer of torque in this clutch-pulley when voltage is applied to the electromagnet is carried out by pulling up to the driven half-coupling of the friction disk, which is rigidly fixed on the drive half-coupling, but which has the ability to move coaxially along the drive half-coupling. The return of the clutch-pulley to its original position when the electromagnet is turned off occurs due to a flat annular spring.
Недостатками указанной муфты-шкива можно считать:The disadvantages of this clutch-pulley can be considered:
• передачу крутящего момента на шкив только от одного источника вращения;• transmission of torque to the pulley from only one source of rotation;
• отсутствие тормоза на шкиве, вследствие чего шкив продолжает свободно вращаться после выключения муфты;• lack of a brake on the pulley, as a result of which the pulley continues to rotate freely after the clutch is turned off;
• невысокий передаваемый крутящий момент вследствие нестабильности силы трения, сильно зависящей от величины воздушного торцевого зазора между якорем, закрепленным на ведущей полумуфте, и магнитопроводом электромагнита, расположенных неподвижно в корпусе указанной муфты;• low transmitted torque due to the instability of the friction force, which strongly depends on the size of the air end gap between the armature, fixed on the drive half-coupling, and the magnetic circuit of the electromagnet, located motionless in the housing of the said clutch;
• отсутствие узла, предохраняющего от недопустимых крутящих моментов, как ведущий, так и ведомый вал;• the absence of a node that protects against unacceptable torques, both the driving and the driven shaft;
• отсутствие автоматического восстановления передаваемого крутящего момента при его снижении до допустимого значения после срабатывания узла предохранения.• lack of automatic recovery of the transmitted torque when it drops to an acceptable value after the safety unit is triggered.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является разработка малогабаритной двухрежимной электромагнитной муфты небольшой массы с передачей вращения на выходной вал от двух независимых входных валов по выбору пользователя и предохранением каждого входного вала от превышения допустимого значения крутящего момента.The task to be solved by the proposed technical solution is the development of a small-sized two-mode electromagnetic clutch of small mass with the transmission of rotation to the output shaft from two independent input shafts at the user's choice and protection of each input shaft from exceeding the permissible torque value.
Заявляемое техническое решение обеспечивает следующий технический результат:The proposed technical solution provides the following technical result:
1) поочередную работу кинематических цепей двух режимов от одного управляющего сигнала за счет двухстороннего зубчатого венца ползуна;1) alternate operation of the kinematic chains of two modes from one control signal due to the double-sided toothed rim of the slider;
2) полностью исключается одновременное включение кинематических цепей первого и второго режимов за счет перемещения ползуна;2) the simultaneous activation of the kinematic chains of the first and second modes is completely excluded due to the movement of the slider;
3) после включения муфты при работе кинематической цепи первого режима источник вращения первого входного вала обеспечен защитой от превышения допустимого крутящего момента путем проскальзывания зубчатого соединения за счет специальной трапецеидальной формы зубьев зубчатого венца ползуна и зубчатого венца шестерни первого режима. При снижении крутящего момента до допустимой величины кинематическая цепь первого режима восстанавливается автоматически;3) after switching on the clutch during the operation of the kinematic chain of the first mode, the source of rotation of the first input shaft is provided with protection against exceeding the permissible torque by slipping the toothed connection due to the special trapezoidal shape of the teeth of the slider ring gear and the ring gear of the first mode gear. When the torque is reduced to an acceptable value, the kinematic chain of the first mode is restored automatically;
4) включение и выключение муфты допускается в любой момент времени независимо от наличия нагрузки на выходном валу и наличия крутящих моментов на первом и втором входных валах;4) switching on and off the clutch is allowed at any time, regardless of the presence of a load on the output shaft and the presence of torques on the first and second input shafts;
Указанный результат заявляемого технического решения достигнут путем использования в двухрежимной электромагнитной муфте, содержащей центральную ось, корпуса с кольцевой расточкой, кольцевого электромагнита с катушкой, магнитопровода и якоря, три или более витые возвратные пружины, которые выполняют функцию плоской кольцевой пружины, используемой в прототипе.The specified result of the proposed technical solution is achieved by using in a dual-mode electromagnetic clutch containing a central axis, a housing with an annular bore, an annular electromagnet with a coil, a magnetic circuit and an armature, three or more twisted return springs that perform the function of a flat annular spring used in the prototype.
Кроме того, заявляемая муфта включает первый и второй входные валы с соответствующими шестернями, выходной вал с шестерней, шестерню первого режима, снабженную зубчатым венцом, жестко связанную с первым входным валом, шестерню второго режима, снабженную зубчатым венцом, кинематически связанную со вторым входным валом посредством шестерни второго входного вала, выходную шестерню, кинематически связанную с выходным валом посредством шестерни выходного вала, ползун с закрепленным на нем якорем, с двух сторон снабженный зубчатыми венцами, кинематически жестко связанный с выходной шестерней с возможностью линейного соосного перемещения относительно нее под действием электромагнита в одну сторону или под действием суммарного усилия возвратных пружин в другую сторону, при этом, возвратные пружины, равномерно расположены по окружности в выходной шестерне и ползуне и выполнены с возможностью регулировки усилия поджима ползуна к шестерне второго режима посредством соответствующих регулировочных винтов. В предпочтительном варианте конкретного исполнения муфты зубчатые венцы ползуна и шестерен первого и второго режимов выполнены с зубьями трапецеидальной формы.In addition, the inventive clutch includes the first and second input shafts with the corresponding gears, the output shaft with the gear, the first mode gear, equipped with a ring gear, rigidly connected to the first input shaft, the second mode gear, equipped with a ring gear, kinematically connected to the second input shaft by means of gears of the second input shaft, an output gear kinematically connected to the output shaft by means of the output shaft gear, a slider with an anchor fixed on it, equipped with toothed rims on both sides, kinematically rigidly connected to the output gear with the possibility of linear coaxial movement relative to it under the action of an electromagnet in one side or under the action of the total force of the return springs in the other direction, while the return springs are evenly spaced around the circumference in the output gear and the slider and are made with the possibility of adjusting the force of pressing the slider to the gear of the second mode by means of the corresponding adjusting screws. In a preferred embodiment of a particular design of the coupling, the toothed rims of the slider and gears of the first and second modes are made with trapezoidal teeth.
Дополнительным техническим результатом является простота конструкции, уменьшение массы и габаритов ДЭМ, повышение технологичности ее изготовления и надежности эксплуатации. Указанный дополнительный результат заявляемого технического решения достигнут путем расположения шестерни выходного вала, шестерни первого режима, шестерни второго режима и ползуна, имеющих независимое друг от друга вращение, на одной оси - оси первого входного вала, установленного на опорах в корпусе.An additional technical result is the simplicity of the design, the reduction in the weight and dimensions of the DEM, the increase in the manufacturability of its manufacture and the reliability of operation. The specified additional result of the proposed technical solution is achieved by locating the output shaft gear, the first mode gear, the second mode gear and the slider, having rotation independent of each other, on the same axis - the axis of the first input shaft mounted on supports in the housing.
На фиг. 1 и фиг. 2 приняты следующие обозначения:In FIG. 1 and FIG. 2, the following designations are adopted:
1 первый входной вал;1 first input shaft;
2 корпус;2 building;
3 возвратная пружина;3 return spring;
4 регулировочный винт;4 adjusting screw;
5 выходная шестерня;5 output gear;
6 магнитопровод;6 magnetic circuit;
7 катушка электромагнита;7 electromagnet coil;
8 якорь электромагнита;8 armature of the electromagnet;
9 шестерня второго режима;9 gear of the second mode;
10 зубчатый венец шестерни второго режима;10 gear ring of the second mode gear;
11 зубчатый венец ползуна второго режима;11 toothed crown of the slider of the second mode;
12 ползун;12 slider;
13 крышка;13 cover;
14 шестерня первого режима;14 gear of the first mode;
15 зубчатый венец шестерни первого режима;15 gear ring gear of the first mode;
16 зубчатый венец ползуна первого режима;16 gear rim of the slider of the first mode;
17 второй входной вал;17 second input shaft;
18 выходной вал;18 output shaft;
19 шестерня выходного вала;19 output shaft gear;
20 шестерня второго входного вала.20 gear of the second input shaft.
ДЭМ функционирует следующим образом.DEM functions as follows.
Подключение кинематической цепи второго режима приведено на фиг. 1.Connecting the kinematic circuit of the second mode is shown in Fig. 1.
При отсутствии напряжения на катушке электромагнита 7 (исходное состояние ДЭМ) возвратные пружины 3 с изменяемой силой сжатия регулировочными винтами 4 прижимают ползун 12 к шестерне второго режима 9, обеспечивая зацепление зубчатого венца ползуна второго режима 11 с зубчатым венцом шестерни второго режима 10. При этом передача крутящего момента второго режима осуществляется по следующей кинематической цепи: крутящий момент с шестерни второго режима 9, поступающий от второго входного вала 17 и жестко закрепленной на нем шестерни второго входного вала 20, через зубчатый венец шестерни второго режима 10 и зубчатый венец ползуна 11, образующие муфту второго режима, передается на ползун 12 и далее через циклоидальное зацепление на выходную шестерню 5. Затем крутящий момент передается на выходной вал 18, используя жестко закрепленную на нем шестерню выходного вала 19. При превышении допустимого значения крутящего момента осевое усилие, возникающее в контакте зубчатого венца шестерни второго режима 10 и зубчатого венца ползуна второго режима 11, превышает суммарное усилие от действия каждой возвратной пружины 3, в результате чего происходит размыкание муфты второго режима за счет проскальзывания указанных зубьев, обеспечивая защиту кинематической цепи от перегрузок. В предпочтительном варианте конкретного исполнения муфты зубчатые венцы ползуна и шестерен первого и второго режимов выполнены с зубьями трапецеидальной формы, что позволяет подбирать величину максимального крутящего момента, при котором размыкание муфты происходит за счет проскальзывания указанных зубьев. Настройка указанного параметра производится подбором углов трапецеидальных зубьев.In the absence of voltage on the coil of the electromagnet 7 (the initial state of the DEM), the
Подключение кинематической цепи первого режима приведено на фиг. 2.Connecting the kinematic circuit of the first mode is shown in Fig. 2.
При подаче напряжения на катушку электромагнита 7 (включенное состояние ДЭМ), расположенную в магнитопроводе 6, установленном неподвижно в корпусе 2, в магнитопроводе 6 и якоре электромагнита 8 нарастает магнитный поток, замыкающийся по контуру А и вызывающий увеличение тягового усилия якоря электромагнита 8. Тяговое усилие якоря электромагнита 8 преодолевает суммарное усилие от действия каждой возвратной пружины 3 и ползун 12, с закрепленным на нем якорем электромагнита 8, притягивается к шестерне первого режима 14, обеспечивая зацепление зубчатого венца ползуна первого режима 16 с зубчатым венцом шестерни первого режима 15. В таком случае передача крутящего момента осуществляется по следующей кинематической цепи: крутящий момент с первого входного вала 1 через шестерню первого режима 14 и совместно зубчатый венец шестерни первого режима 15 и зубчатый венец ползуна первого режима 16, образующие муфту первого режима, передается на ползун 12 и далее через циклоидальное зацепление на выходную шестерню 5. Затем крутящий момент передается на выходной вал 18, используя жестко закрепленную на нем шестерню выходного вала 19. При превышении допустимого значения крутящего момента осевое усилие, возникающее в контакте зубчатого венца шестерни первого режима 15 и зубчатого венца ползуна первого режима 16, совместно с суммарным усилием от действия каждой возвратной пружины 3 превышает тяговое усилие якоря электромагнита 8, в результате чего происходит размыкание муфты первого режима за счет проскальзывания указанных зубьев, обеспечивая защиту кинематической цепи от перегрузок.When voltage is applied to the coil of the electromagnet 7 (on state of the DEM), located in the
В настоящее время на предприятии проведены испытания экспериментальных образцов заявляемой двухрежимной муфты с положительным результатом.Currently, the company has tested experimental samples of the proposed two-mode clutch with a positive result.
Claims (2)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2788143C1 true RU2788143C1 (en) | 2023-01-17 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2816882C1 (en) * | 2023-10-25 | 2024-04-08 | Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Сигнал" | Dual-mode electromagnetic spring-ball coupling |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU273591A1 (en) * | В. Н. Шаров , В. П. Финчурин | ELECTROMAGNETIC COUPLING | ||
SU1249480A1 (en) * | 1984-10-03 | 1986-08-07 | Специализированное Конструкторское Бюро По Механизации И Автоматизации Слесарно-Сборочных Работ Научно-Производственного Объединения "Мехинструмент" | Device for controlling excitation coils of electromagnetic clutches of multispindle nut setter |
RU2272191C1 (en) * | 2004-08-04 | 2006-03-20 | Александр Павлович Абрамов | Clutch-pulley |
US10781891B2 (en) * | 2014-09-16 | 2020-09-22 | Means Industries, Inc. | Drive system including a transmission and magnetic coupling device for an electric vehicle |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU273591A1 (en) * | В. Н. Шаров , В. П. Финчурин | ELECTROMAGNETIC COUPLING | ||
SU1249480A1 (en) * | 1984-10-03 | 1986-08-07 | Специализированное Конструкторское Бюро По Механизации И Автоматизации Слесарно-Сборочных Работ Научно-Производственного Объединения "Мехинструмент" | Device for controlling excitation coils of electromagnetic clutches of multispindle nut setter |
RU2272191C1 (en) * | 2004-08-04 | 2006-03-20 | Александр Павлович Абрамов | Clutch-pulley |
US10781891B2 (en) * | 2014-09-16 | 2020-09-22 | Means Industries, Inc. | Drive system including a transmission and magnetic coupling device for an electric vehicle |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2816882C1 (en) * | 2023-10-25 | 2024-04-08 | Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Сигнал" | Dual-mode electromagnetic spring-ball coupling |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103527674B (en) | Can quick acting spatial-wedging centrifugal clutch, double-clutch automatic gearbox and its method of operating with the clutch | |
US11598381B2 (en) | Clutch and vehicle motive power transmission structure | |
KR20140073442A (en) | Clutch actuated by inertia mass and friction damping | |
JP2002224975A (en) | Safety clutch for power hand tool | |
CA2565132C (en) | Improved torque overload clutch | |
US3763977A (en) | Brake with torque limiting coupling | |
EP3748185A1 (en) | Toothed electromagnetic clutch | |
JPH0465258B2 (en) | ||
RU2628543C1 (en) | Device for clipping type clutching | |
US2257987A (en) | Clutch construction | |
US4289223A (en) | Shiftable friction clutch for gear drives | |
RU2788143C1 (en) | Dual mode electromagnetic clutch | |
RU213527U1 (en) | Dual mode electromagnetic clutch | |
CN111094782B (en) | Freewheel clutch with friction-induced adjustment force | |
RU2666383C1 (en) | Electric drive | |
JP4975723B2 (en) | Motorcycle clutch device | |
US2219877A (en) | Clutch construction | |
US4597479A (en) | Clutch and brake unit | |
WO2023092589A1 (en) | Transmission mechanism | |
EP3770455B1 (en) | Centrifugal friction clutch with centrifugal masses themselves as clutching members | |
CN212775250U (en) | Power assembly capable of completely disconnecting power and multi-plate clutch | |
SU718648A1 (en) | Friction clutch | |
SU471484A2 (en) | Friction clutch | |
RU1783188C (en) | Friction overrunning clutch | |
JP2611800B2 (en) | Clutch device |