一种基于离心力的杠杆速度扭矩控制器

摘要

本发明属于扭矩传递技术领域，尤其涉及一种基于离心力的杠杆速度扭矩控制器，它包括第一传动轴、传动盘、外圈、离心块、第二传动轴、内盘、弹簧带、摩擦端，其中当第一传动轴为输入动力时，无论哪个方向旋转均能带动第二传动轴旋转，能够传递的扭矩大小由杠杆弹簧与离心块决定，随着第二传动轴的转速增加，第一传动轴传递给第二传动轴的扭矩逐渐减小，最终第二传动轴维持一个恒定的速度旋转；当第二传动轴作为动力输入轴时，因为之前摩擦端与弹簧带具有一定的摩擦，而可以传递给第一传动轴较小的扭矩，但是因为传递过程中两条弹簧带均不会被拉紧，所以仅能传递较小的扭矩，本发明具有较好的使用前景。

说明书

所属技术领域

本发明属于扭矩传递技术领域，尤其涉及一种基于离心力的杠杆速度扭矩控制器。

背景技术

目前在传送带领域，传送带主要依靠电机驱动，如果电机所使用的电源不稳，具有一定的波动，那么传送带是会被波及的，会出现传送速度变化的问题。传统处理方式为使用较好的稳压电源或者使用稳定电压的电子元件来解决问题，但是如果在不具有提供稳压电源的场合，而不得已使用了稳定电压的电子元件，那么电子元件的可靠性就是我们必须要考虑的问题了，而电子元件本身具有一定的不可靠性，所以设计一种机械结构在电压不稳带来的电机转速和扭矩不稳的情况下能够保证传送带在恒定的速度下工作是很有必要的。

本发明设计一种基于离心力的杠杆速度扭矩控制器解决如上问题。

发明内容

为解决现有技术中的上述缺陷，本发明公开一种基于离心力的杠杆速度扭矩控制器，它是采用以下技术方案来实现的。

一种基于离心力的杠杆速度扭矩控制器，其特征在于：它包括第一传动轴、传动盘、传动环、外圈、离心块、第二传动轴、内盘、弹簧带、摩擦端、杠杆销、弯形杠杆、杠杆套、离心轨、离心销、杠杆弹簧、卡槽、弹簧腔、卡端、摆动腔、弯杆腔、杠杆销腔、离心弹簧、离心腔，其中外圈内圆面中间位置开有弹簧腔，弹簧腔内圆面上周向均匀开有三对卡槽，每一对卡槽为两个卡槽并列；两个弹簧带旋向相反地并列安装在弹簧腔中；每个弹簧带为三片涡卷弹簧嵌套在一起组成，彼此之间没有间隙，每片涡卷弹簧外端具有卡端，三片涡卷弹簧的卡端分别卡入弹簧腔同侧的三个卡槽中；传动盘通过传动环安装在外圈端面，第一传动轴安装在传动盘上；内盘安装在外圈内圆面上，第二传动轴安装在内盘上，且第一传动轴与第二传动轴分别位于内盘两侧。

内盘的外圆面上周向均匀安装有三组完全相同的结构；对于其中任意一组，内盘外圆面上的两侧均开有摆动腔，内盘的外圆面上的两个摆动腔之间还开有一个弯杆腔，两个摆动腔与中间的弯杆腔之间形成了第一隔段和第二隔段，在第一隔段和第二隔段下侧均开有杠杆销腔，以弯杆腔中心面为基准，其两侧的结构及所安装的结构完全相同，其结构为，杠杆销腔两侧壁之间安装有杠杆销，弯形杠杆安装在杠杆销上；杠杆弹簧为C型弹簧，其一端安装在弯形杠杆上，另一端安装在弯杆腔底面，摩擦端安装在弯形杠杆一端且穿出杠杆腔，弯形杠杆另一端安装有杠杆套；两个离心轨分别对称地安装在摆动腔端面的两侧，离心块安装在两个离心轨之间，离心块下部开有离心腔，离心腔中安装有离心销，杠杆套一端安装在离心销上；离心块通过离心弹簧安装在内盘端面上。

作为本技术的进一步改进，上述摩擦端在面向内盘端面一侧还具有圆角。

作为本技术的进一步改进，它还包括离心弹簧支撑，离心弹簧支撑安装在内盘上，每个离心块的离心弹簧均通过离心弹簧支撑安装在内盘上。

作为本技术的进一步改进，上述离心块两侧对称地开有两个离心滑槽，离心滑槽与离心轨上的突起条配合。

作为本技术的进一步改进，上述作为内盘的外圆面上周向均匀安装有三组完全相同的结构的替换方案，内盘的外圆面上周向均匀安装有四组或五组或六组完全相同的结构。

作为本技术的进一步改进，上述离心销与杠杆销之间距离在内盘轴线上的投影大于摩擦端与杠杆销之间距离在内盘轴线上投影的4倍。

相对于传统的扭矩传递技术，本发明中第一传动轴与第二传动轴为输入轴或者输出轴，第一传动轴通过传动盘、传动环与外圈同步运动，内盘与第二传动轴同步运动，内盘与外圈之间通过弹簧带与摩擦端摩擦配合，两个弹簧带起初均各自处于自然伸缩状态，弹簧带每片涡卷弹簧的卡端被卡在外圈的卡槽里，外圈的旋转会带动弹簧带的外圈旋转，当旋转方向与弹簧带的缠绕方向同步时，弹簧带的内圈会变小，之后对摩擦端压紧产生摩擦，而产生的摩擦能够驱动内盘旋转；本发明中具有两个旋向相反的弹簧带，那么当外圈沿任意方向旋转时，两个弹簧带其中一个会对相应的摩擦端施压产生摩擦力，另一弹簧带则会比自然状态更加松弛，松弛的弹簧带不会对内盘旋转产生任何影响。也就是意味着，无论外圈沿哪个方向旋转均能具有一个弹簧带带动摩擦端进而带动内盘旋转，即外圈双向带动内盘旋转。

正如前所述，外圈的运动会上紧两个弹簧带中的任意一个，被上紧的弹簧带内圈会变小对相应的周向均匀分布的三个摩擦端施压，进而产生摩擦力，当摩擦端受到压力后，在弯形杠杆的作用下围绕杠杆销旋转，杠杆弹簧的设计能够对弯形杠杆的运动产生较大的弹性阻力，弯形杠杆在摩擦端的施压下摆动的角度越大，表明弹簧带内圈变的越小，外圈施加的扭矩越大，而传递的扭矩收到杠杆弹簧的影响，杠杆弹簧弹性阻力越大，摩擦端越难被压下，即外圈能够施加的扭矩越大。当内盘旋转时，离心块会因为离心作用，沿径向方向向远离内盘轴线方向移动，移动的幅度受到离心弹簧和自身重力的影响；当离心块移动过程中，会带动弯形杠杆摆动，使得摩擦端下移，离心幅度越大，摩擦端下移程度越大，其能够承受弹簧带的压力越小，那么外圈传递给内盘的扭矩越小。在设计中离心销与杠杆销之间距离在内盘轴线上的投影大于摩擦端与杠杆销之间距离在内盘轴线上投影的4倍，这样设计的目的在与一般情况下杠杆弹簧的弹力很大，一般能够使得摩擦端很难被压下，可以让外圈传递很大的扭矩给内盘；而离心块因为具有较大的力臂，离心位移很容易将弯形杠杆摆动，那么对于本发明总体而言，外圈传递给内盘的扭矩主要决定于离心块的运动了，而离心块的移动由内盘的旋转速度决定。

综上所述，当第一传动轴为输入动力时，无论哪个方向旋转均能带动第二传动轴旋转，能够传递的扭矩大小由杠杆弹簧与离心块决定，当这些因素确定后，第一传动轴起初带动第二传动轴旋转，第二传动轴旋转中离心块受到离心作用开始移动，随着第二传动轴的转速增加，第一传动轴传递给第二传动轴的扭矩逐渐减小，最终第二传动轴维持一个恒定的速度旋转；另外可以得到这样一个结论，第一传动轴可以通过较大的扭矩快速使得第二传动轴达到恒定的速度，也可以以较小的扭矩使得第二传动轴达到恒定的速度。当第二传动轴作为动力输入轴时，因为之前摩擦端与弹簧带具有一定的摩擦，而可以传递给第一传动轴较小的扭矩，但是因为传递过程中两条弹簧带均不会被拉紧，所以仅能传递较小的扭矩。

本发明的控制器可以安装在动力系统和传送带之间，无论动力系统的动力强弱或者动力系统受到能源供给波动的影响，只要功率大于传动带所需要的功率，那么传动带始终会以恒定的速度运行，另外在动力系统关闭后，传动带是可以被拖动的，拖动的速度较小时，动力系统被带动，当拖动的速度较大而可能对动力系统造成破坏时，大的动力是无法通过控制器传递到动力系统上的。本发明具有较好的使用前景。

附图说明

图1是整体部件外部结构示意图。

图2是控制器结构透视图。

图3是控制器俯视图。

图4是控制器剖视图。

图5是外圈结构示意图。

图6是弹簧带分布位置示意图。

图7是弹簧带示意图。

图8是弹簧带安装示意图。

图9是内盘开腔示意图。

图10是内盘内腔剖视图

图11是弯形杠杆相关结构示意图。

图12是离心块结构示意图。

附图说明：1、第一传动轴；2、传动盘；3、传动环；4、外圈；5、离心块；6、第二传动轴；7、内盘；8、离心弹簧支撑；9、弹簧带；10、摩擦端；11、杠杆销；12、弯形杠杆；13、杠杆套；14、离心轨；15、离心销；16、杠杆弹簧；17、卡槽；18、弹簧腔；19、卡端；20、摆动腔；21、第一隔段；22、弯杆腔；23、第二隔段；24、杠杆销腔；25、离心弹簧；26、离心滑槽；27、离心腔。

具体实施方式

如图1、2、3、4所示，它包括第一传动轴1、传动盘2、传动环3、外圈4、离心块5、第二传动轴6、内盘7、弹簧带9、摩擦端10、杠杆销11、弯形杠杆12、杠杆套13、离心轨14、离心销15、杠杆弹簧16、卡槽17、弹簧腔18、卡端19、摆动腔20、弯杆腔22、杠杆销腔24、离心弹簧25、离心腔27，其中如图5所示，外圈4内圆面中间位置开有弹簧腔18，弹簧腔18内圆面上周向均匀开有三对卡槽17，每一对卡槽17为两个卡槽17并列；如图7所示，两个弹簧带9旋向相反地并列安装在弹簧腔18中；每个弹簧带9为三片涡卷弹簧嵌套在一起组成，彼此之间没有间隙，如图8所示，每片涡卷弹簧外端具有卡端19，三片涡卷弹簧的卡端19分别卡入弹簧腔18同侧的三个卡槽17中；如图1、5所示，传动盘2通过传动环3安装在外圈4端面，第一传动轴1安装在传动盘2上；如图3所示，内盘7安装在外圈4内圆面上，如图6所示，第二传动轴6安装在内盘7上，且第一传动轴1与第二传动轴6分别位于内盘7两侧。

如图2、3、9所示，内盘7的外圆面上周向均匀安装有三组完全相同的结构；对于其中任意一组，如图9、10所示，内盘7外圆面上的两侧均开有摆动腔20，内盘7的外圆面上的两个摆动腔20之间还开有一个弯杆腔22，两个摆动腔20与中间的弯杆腔22之间形成了第一隔段21和第二隔段23，在第一隔段21和第二隔段23下侧均开有杠杆销腔24，以弯杆腔22中心面为基准，其两侧的结构及所安装的结构完全相同，其结构为，如图11所示，杠杆销腔24两侧壁之间安装有杠杆销11，弯形杠杆12安装在杠杆销11上；杠杆弹簧16为C型弹簧，其一端安装在弯形杠杆12上，另一端安装在弯杆腔22底面，摩擦端10安装在弯形杠杆12一端且穿出杠杆腔，弯形杠杆12另一端安装有杠杆套13；两个离心轨14分别对称地安装在摆动腔20端面的两侧，离心块5安装在两个离心轨14之间，离心块5下部开有离心腔27，离心腔27中安装有离心销15，杠杆套13一端安装在离心销15上；离心块5通过离心弹簧25安装在内盘7端面上。

上述摩擦端10在面向内盘7端面一侧还具有圆角。防止摩擦端10随着弯形杠杆12的摆动与弹簧带9发生干涉接触。

它还包括离心弹簧支撑8，离心弹簧支撑8安装在内盘7上，每个离心块5的离心弹簧25均通过离心弹簧支撑8安装在内盘7上。

如图12所示，上述离心块5两侧对称地开有两个离心滑槽26，离心滑槽26与离心轨14上的突起条配合。

上述作为内盘7的外圆面上周向均匀安装有三组完全相同的结构的替换方案，内盘7的外圆面上周向均匀安装有四组或五组或六组完全相同的结构。

上述离心销15与杠杆销11之间距离在内盘7轴线上的投影大于摩擦端10与杠杆销11之间距离在内盘7轴线上投影的4倍。

相对于传统的扭矩传递技术，本发明中第一传动轴1与第二传动轴6为输入轴或者输出轴，第一传动轴1通过传动盘2、传动环3与外圈4同步运动，内盘7与第二传动轴同步运动，内盘7与外圈4之间通过弹簧带9与摩擦端10摩擦配合，两个弹簧带9起初均各自处于自然伸缩状态，弹簧带9每片涡卷弹簧的卡端19被卡在外圈4的卡槽17里，外圈4的旋转会带动弹簧带9的外圈4旋转，当旋转方向与弹簧带9的缠绕方向同步时，弹簧带9的内圈会变小，之后对摩擦端10压紧产生摩擦，而产生的摩擦能够驱动内盘7旋转；本发明中具有两个旋向相反的弹簧带9，那么当外圈4沿任意方向旋转时，两个弹簧带9其中一个会对相应的摩擦端10施压产生摩擦力，另一弹簧带9则会比自然状态更加松弛，松弛的弹簧带9不会对内盘7旋转产生任何影响。也就是意味着，无论外圈4沿哪个方向旋转均能具有一个弹簧带9带动摩擦端10进而带动内盘7旋转，即外圈4双向带动内盘7旋转。

正如前所述，外圈4的运动会上紧两个弹簧带9中的任意一个，被上紧的弹簧带9内圈会变小对相应的周向均匀分布的三个摩擦端10施压，进而产生摩擦力，当摩擦端10受到压力后，在弯形杠杆12的作用下围绕杠杆销11旋转，杠杆弹簧16的设计能够对弯形杠杆12的运动产生较大的弹性阻力，弯形杠杆12在摩擦端10的施压下摆动的角度越大，表明弹簧带9内圈变的越小，外圈4施加的扭矩越大，而传递的扭矩收到杠杆弹簧16的影响，杠杆弹簧16弹性阻力越大，摩擦端10越难被压下，即外圈4能够施加的扭矩越大。当内盘7旋转时，离心块5会因为离心作用，沿径向方向向远离内盘7轴线方向移动，移动的幅度受到离心弹簧25和自身重力的影响；当离心块5移动过程中，会带动弯形杠杆12摆动，使得摩擦端10下移，离心幅度越大，摩擦端10下移程度越大，其能够承受弹簧带9的压力越小，那么外圈4传递给内盘7的扭矩越小。在设计中离心销15与杠杆销11之间距离在内盘7轴线上的投影大于摩擦端10与杠杆销11之间距离在内盘7轴线上投影的4倍，这样设计的目的在与一般情况下杠杆弹簧16的弹力很大，一般能够使得摩擦端10很难被压下，可以让外圈4传递很大的扭矩给内盘7；而离心块5因为具有较大的力臂，离心位移很容易将弯形杠杆12摆动，那么对于本发明总体而言，外圈4传递给内盘7的扭矩主要决定于离心块5的运动了，而离心块5的移动由内盘7的旋转速度决定。

综上所述，当第一传动轴1为输入动力时，无论哪个方向旋转均能带动第二传动轴6旋转，能够传递的扭矩大小由杠杆弹簧16与离心块5决定，当这些因素确定后，第一传动轴1起初带动第二传动轴6旋转，第二传动轴6旋转中离心块5受到离心作用开始移动，随着第二传动轴6的转速增加，第一传动轴1传递给第二传动轴6的扭矩逐渐减小，最终第二传动轴6维持一个恒定的速度旋转；另外可以得到这样一个结论，第一传动轴1可以通过较大的扭矩快速使得第二传动轴6达到恒定的速度，也可以以较小的扭矩使得第二传动轴6达到恒定的速度。当第二传动轴6作为动力输入轴时，因为之前摩擦端10与弹簧带9具有一定的摩擦，而可以传递给第一传动轴1较小的扭矩，但是因为传递过程中两条弹簧带9均不会被拉紧，所以仅能传递较小的扭矩。

本发明的控制器可以安装在动力系统和传送带之间，无论动力系统的动力强弱或者动力系统受到能源供给波动的影响，只要功率大于传动带所需要的功率，那么传动带始终会以恒定的速度运行，另外在动力系统关闭后，传动带是可以被拖动的，拖动的速度较小时，动力系统被带动，当拖动的速度较大而可能对动力系统造成破坏时，大的动力是无法通过控制器传递到动力系统上的。本发明具有较好的使用前景。