Фиксируемый карданов подвес
Изобретение относится к фиксируемому карданову подвесу. Фиксируемый карданов подвес содержит первый объект, выполненный с возможностью поворота вокруг первой оси поворота, второй объект, выполненный с возможностью движения вдоль дуги с центром во второй оси, фиксирующий элемент и фиксирующую структуру. Первый объект определяет первую исходную ось, проходящую через первую ось поворота и центр тяжести первого объекта, тогда как второй объект определяет вторую исходную ось, проходящую через вторую ось и центр тяжести второго объекта. Первый и второй объекты выполнены с возможностью движения относительно друг друга. Фиксирующая структура, приводимая в действие за счет отклонения между первым и вторым объектами, выполнена с возможностью радиального движения относительно первой оси поворота между зацепленным и расцепленным положениями. Технический результат – автоматическая фиксация находящегося в кардановом подвесе объекта относительно движения. 20 з.п. ф-лы, 7 ил.
Настоящее изобретение относится к фиксируемому карданову подвесу. А именно, изобретение относится к фиксируемому карданову подвесу для: автоматической фиксации находящегося в кардановом подвесе объекта относительно движения, возникающего в результате внешней силы, прилагаемой к нему; и автоматического высвобождения находящегося в кардановом подвесе объекта при устранении внешней силы.
Хорошо известно, что объекты, такие как печи, духовые шкафы, столы, кровати и т.д., при транспортировке на перевозочных средствах (т.е. кораблях, автомобилях, поездах или самолетах) зачастую находятся в кардановом подвесе для сохранения своего по существу горизонтального положения независимо от качательного движения перевозочного средства. Для сохранения горизонтального положения данными находящимися в кардановом подвесе объектами, они должны иметь возможность свободно качаться, что изначально является опасным.
Следует отметить, что очень возможным является случайное наталкивание или падение человека на находящийся в кардановом подвесе объект, таким образом, подвергая его внешней непосредственной нагрузке и выталкивая его и все, что им поддерживается, из состояния горизонтального положения. В случае находящейся в кардановом подвесе печи, поддерживающей емкость с кипящей водой, такое происшествие определенно вызовет серьезные травмы.
Одним решением, реализованным для противодействия данной опасности, является ручная механическая фиксация, которая фиксирует находящийся в кардановом подвесе объект относительно любого движения. Несмотря на то, что зафиксированный находящийся в кардановом подвесе объект зафиксирован относительно движения, возникающего в результате внешней непосредственной нагрузки, он неспособен к самовыравниванию и таким образом, остается опасным при качательном движении перевозочного средства.
Следовательно, целью настоящего изобретения является предоставление фиксируемого карданова подвеса, который позволяет находящемуся в кардановом подвесе объекту свободно качаться для самовыравнивания, но автоматически фиксируется в случае, если находящийся в кардановом подвесе объект подвергается внешней непосредственной нагрузке, которая в ином случае вывела бы его из состояния горизонтального положения.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с изобретением предоставляется фиксируемый карданов подвес, содержащий:
первый объект, соединенный с возможностью поворота с опорой и выполненный с возможностью поворота вокруг первой оси поворота, при этом центр тяжести первого объекта расположен на расстоянии от первой оси поворота, при этом также первый объект определяет первую исходную ось, проходящую через первую ось поворота и центр тяжести первого объекта;
второй объект, имеющий центр тяжести, движущийся вдоль дуги с центром по существу на второй оси, и определяющий вторую исходную ось, проходящую через вторую ось и центр тяжести второго объекта, при этом первый и второй объекты выполнены с возможностью движения относительно друг друга между первым выравненным состоянием, при этом первая и вторая исходные оси по существу выравнены, и вторым отклоненным состоянием, при этом первая и вторая исходные оси отклонены под углом относительно друг друга;
фиксирующий элемент, закрепленный в положении относительно опоры; и
фиксирующую структуру для фиксации первого объекта, при этом фиксирующая структура, приводимая в действие отклонением между первым и вторым объектами, в радиальном направлении движется относительно первой оси поворота между зацепленным и расцепленным положениями, при этом, когда:
(i) первый и второй объекты находятся в первом выравненном состоянии, фиксирующая структура находится в расцепленном положении, в котором фиксирующая структура расположена на расстоянии от фиксирующего элемента, обеспечивая возможность поворота первого объекта вокруг первой оси поворота; и
(ii) первый и второй объекты находятся во втором отклоненном состоянии, фиксирующая структура находится в зацепленном положении, в котором фиксирующая структура вступает в контакт с фиксирующим элементом и предотвращает поворот первого объекта вокруг первой оси поворота.
В целом, первый объект отклоняется в направлении положения покоя, в котором опорная поверхность первого объекта имеет по существу горизонтальное положение. Как правило, первый объект отклоняется в направлении положения покоя, в котором центр тяжести первого объекта функционально прекращает движение в положении под поворотной опорой.
В положении покоя первая исходная ось предпочтительно расположена по существу вертикально, при этом первый отклоняется в направлении положения покоя под действием своего собственного веса или под действием веса первого противовеса, присоединенного к нему, так что первый объект выполняет функцию первого маятника. Следует понимать, что термин «расположенный по существу вертикально» будет рассматриваться в качестве означающего вертикаль или любое угловое отклонение от вертикали до 30 градусов в любую сторону от вертикали.
В одном варианте осуществления изобретения второй объект может двигаться вдоль дорожки, соединенной с первым объектом, при этом второй объект может перекатываться или скользить вдоль дорожки. Как правило, дорожка является дугообразной. Предпочтительно, дорожка образовывает дугу, имеющую центр, расположенный по существу на второй оси, при этом также вторая ось по существу коллинеарна первой оси поворота.
Как правило, фиксирующей структурой является одна или более структур на фиксирующем рычаге, установленном с возможностью поворота на первом объекте и выполненного с возможностью поворотного движения относительно него из расцепленного положения в зацепленное положение при контакте со вторым объектом в отклоненном состоянии.
В первом альтернативном варианте осуществления изобретения второй объект поддерживается с возможностью поворота для выполнения функции второго маятника, и фиксирующей структурой является наконечник одного или более фиксирующих штифтов, выполненных с возможностью движения между зацепленным и расцепленным положениями. В зацепленном положении фиксирующий штифт, в целом, проходит таким образом, что его фиксирующая структура входит в зацепление с фиксирующим элементом, когда первый и второй объекты находятся во втором отклоненном состоянии. В расцепленном положении фиксирующий штифт, как правило, втягивается таким образом, что его фиксирующая структура располагается на расстоянии от фиксирующего элемента, когда первый и второй объекты находятся в первом выравненном состоянии.
Фиксируемый карданов подвес может содержать один или более соединителей для перемещения фиксирующих штифтов между соответствующими расцепленным и зацепленным положениями, при этом соединитель обеспечивает взаимодействие между первым объектом или вторым объектом и фиксирующим штифтом, так что, когда первый и второй объекты находятся в первом выравненном положении, фиксирующий штифт переводится соединителем во втянутое расцепленное положение и, когда первый и второй объекты находятся во втором отклоненном положении, фиксирующий штифт переводится соединителем в выдвинутое зацепленное положение.
В целом, фиксирующий штифт установлен с возможностью скольжения на первом объекте и соединитель содержит первый и второй концы, при этом каждый из концов соединен с возможностью поворота с фиксирующим штифтом и со вторым объектом соответственно. Предпочтительно, фиксирующий штифт установлен с возможностью скольжения на первом объекте внутри направляющих, так что ось, вдоль которой скользит фиксирующий штифт, остается по существу параллельной первой исходной оси.
Во втором альтернативном варианте осуществления изобретения фиксируемый карданов подвес может иметь по меньшей мере два фиксирующих штифта, установленных с возможностью скольжения на первом или втором объекте, каждый из которых может быть приведен в действие одним из соответствующих соединителей, при этом каждый соединитель имеет первый и второй концы, при этом первые его концы соединены с возможностью поворота с одним из соответствующих фиксирующих штифтов и вторые его концы выполнены с возможностью совместного взаимодействия с первым объектом, таким образом, для передачи, при взаимодействии между первым объектом и соответствующими вторыми концами соединителей в первом выравненном и втором отклоненном состояниях, соответствующей силы, передаваемой на соединители первым объектом, на фиксирующие штифты, так что соответствующий фиксирующий штифт перемещается в направлении втянутого расцепленного или выдвинутого зацепленного положений соответственно.
В третьем альтернативном варианте осуществления изобретения фиксируемый карданов подвес может иметь по меньшей мере два фиксирующих штифта, установленных с возможностью скольжения на первом или втором объекте, и соединители в виде множества шестерней для перемещения фиксирующих штифтов, при этом шестерни совместно зацепляются с первым объектом, таким образом, для передачи при зацеплении между первым объектом и по меньшей мере одной из шестерней в первом выравненном или втором отклоненном состояниях соответствующей силы, передаваемой на шестерни первым объектом, на фиксирующие штифты, так что соответствующий фиксирующий штифт перемещается в направлении втянутого расцепленного или выдвинутого зацепленного положений.
Предпочтительно, фиксирующие штифты установлены с возможностью скольжения на первом или втором объекте внутри направляющих, так что оси, вдоль которых скользят фиксирующие штифты, остаются по существу параллельными соответствующей первой или второй исходной оси. Более предпочтительно, второй объект поддерживается с возможностью поворота вокруг первой оси поворота на опоре или вокруг второй оси, расположенной на вторичной опоре, при этом вторая ось является второй осью поворота.
В четвертом альтернативном варианте осуществления изобретения второй объект поддерживается с возможностью поворота на первом объекте и выполнен с возможностью поворота относительно него вокруг второй оси, при этом вторая ось является второй осью поворота, расположенной на расстоянии от первой оси поворота.
Фиксирующая структура может являться фиксирующим штифтом, выполненным с возможностью перемещения между зубчатой структурой на втором объекте и фиксирующим элементом, при этом фиксирующий штифт выполнен с возможностью свободного перемещения вдоль фиксирующего элемента в расцепленном положении, когда первый и второй объекты находятся в первом выравненном состоянии.
В зацепленном положении, когда первый и второй объекты находятся во втором отклоненном состоянии, фиксирующий штифт захватывается между выступами на зубчатой структуре и фиксирующим элементом, таким образом, для фиксации первого и второго объектов относительно фиксирующего элемента и предотвращения поворота первого объекта вокруг первой оси поворота.
В пятом альтернативном варианте осуществления изобретения второй объект может поддерживаться с возможностью поворота вокруг второй оси для выполнения функции второго маятника, так что вторая ось является второй осью поворота, при этом также фиксирующая структура является одной или более структурами на фиксирующем рычаге, при этом фиксирующий рычаг установлен с возможностью поворота на первом объекте и выполнен с возможностью поворота относительно него вокруг третьей оси поворота.
В целом, фиксируемый карданов подвес содержит один или более соединителей, имеющих первый и второй концы, при этом первый его конец соединен с возможностью поворота с первой точкой соединения на фиксирующем рычаге и второй его конец соединен с возможностью поворота со второй точкой соединения на втором объекте, при этом первая точка соединения и третья ось поворота находятся в первичной плоскости, а вторая точка соединения и вторая ось поворота находятся во вторичной плоскости. Хотя это и не обязательно, первичная и вторичная плоскости при использовании остаются по существу параллельными на протяжении всего диапазона поворота первого и второго объектов.
Как правило, центр тяжести второго объекта и вторая ось поворота находятся в поперечной плоскости, которая по существу перпендикулярна вторичной плоскости.
Следует понимать, что второй объект может поддерживаться с возможностью поворота на второй опоре, так что первая и вторая оси поворота расположены на расстоянии друг от друга. В качестве альтернативы, второй объект поддерживается с возможностью поворота на опоре, на которой с возможностью поворота поддерживается первый объект, так что первая и вторая оси поворота коллинеарны.
Следует также понимать, что второй объект, выполняющий функцию второго маятника, содержит второй противовес, с возможностью поворота поддерживаемый на втором рычаге маятника.
Для обеспечения предотвращения колебаний фиксируемым кардановым подвесом предпочтительно, чтобы первая длина, измеренная между первой осью поворота и центром тяжести первого объекта, и вторая длина, измеренная между осью, вокруг которой с возможностью поворота поддерживается второй объект, и центром тяжести второго объекта, не были равными, так что период колебания первого объекта будет отличаться от периода колебания второго объекта.
Центр тяжести первого объекта и первая ось поворота находятся в поперечной плоскости, которая по существу перпендикулярна опорной поверхности первого объекта. Фиксирующий элемент изогнут, предпочтительно, образовывает дугу, и может иметь повторяющиеся выступы, расположенные на расстоянии друг от друга вдоль окружности. Более предпочтительно, центр дугообразного фиксирующего элемента совпадает с первой осью поворота.
Предпочтительно, фиксирующим элементом являются два или более расположенных параллельно фиксирующих элемента, ориентированных относительно друг друга, так что выступы на одном из фиксирующих элементов расположены в шахматном порядке относительно выступов на других фиксирующих элементах, таким образом, увеличивая чувствительность зацепления фиксирующей структуры относительно фиксирующего элемента.
В целом, фиксирующая структура поддерживается с возможностью поворота на фиксирующем рычаге и движется относительно нее, так что фиксирующая структура зацепляет фиксирующий элемент в зацепленном положении и отцепляет фиксирующий элемент в расцепленном положении.
Как правило, фиксирующая структура подвижно поддерживается на поворотном штифте на фиксирующей структуре или фиксирующем рычаге, при этом поворотный штифт захватывается внутри поворотного паза, образованного на другой фиксирующей структуре или фиксирующем рычаге. Поворотный штифт и поворотный паз предпочтительно позволяют фиксирующей структуре поворачиваться и скользить относительно фиксирующего рычага, при этом диапазон движения фиксирующего элемента зацепления ограничен длиной поворотного паза и соответствующими опорными структурами, способными подпирать друг друга в зацепленном положении.
Первая ось поворота может являться одной из двух или более осей карданова подвеса, вокруг которых с возможностью поворота поддерживается первый объект, при этом по меньшей мере две оси карданова подвеса смещены под углом относительно друг друга, таким образом, для сохранения по существу горизонтального положения первого объекта и/или его опорной поверхности. Предпочтительно, по меньшей мере две оси карданова подвеса смещены под углом 90 градусов относительно друг друга.
В целом, в первом выравненном состоянии первая и вторая исходные оси по существу компланарны и/или коллинеарны.
В соответствии со вторым аспектом изобретения предоставляется объект на основе карданова подвеса, содержащий первичный фиксируемый карданов подвес и по меньшей мере вторичный фиксируемый карданов подвес, при этом первые оси поворота соответствующих первичного и вторичного фиксируемых кардановых подвесов смещены под углом относительно друг друга. Предпочтительно, первые оси поворота соответствующих первичного и вторичного фиксируемых кардановых подвесов смещены под углом приблизительно 90 градусов относительно друг друга.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Изобретение будет далее более подробно описано исключительно в качестве примера со ссылкой на сопроводительные графические материалы, на которых:
на фиг.1A-1C показаны виды сбоку предпочтительного варианта осуществления фиксируемого карданова подвеса в соответствии с изобретением, при этом на фиг.1A и 1B показан фиксируемый карданов подвес в первых выравненных состояниях без движения и в движении соответственно, а на фиг.1C показан фиксируемый карданов подвес во втором отклоненном состоянии;
на фиг.2A-2D показаны виды сбоку фиксируемого карданова подвеса, показанного на фиг.1, имеющего включенные в него улучшения чувствительности и эффективности;
на фиг.3A-3C показаны виды сбоку второго варианта осуществления фиксируемого карданова подвеса в соответствии с изобретением, при этом на фиг.3A и 3B показан фиксируемый карданов подвес в первых выравненных состояниях без движения и в движении соответственно, а на фиг.3C показан фиксируемый карданов подвес во втором отклоненном состоянии;
на фиг.4A-4C показаны виды сбоку третьего варианта осуществления фиксируемого карданова подвеса в соответствии с изобретением, при этом на фиг.4A и 4B показан фиксируемый карданов подвес в первых выравненных состояниях без движения и в движении соответственно, а на фиг.4C показан фиксируемый карданов подвес во втором отклоненном состоянии;
на фиг.5 показан вид сбоку четвертого варианта осуществления фиксируемого карданова подвеса в соответствии с изобретением;
на фиг.6 показан вид сбоку вариации четвертого варианта осуществления фиксируемого карданова подвеса, показанного на фиг.5; и
на фиг.7A-7B показаны виды сбоку пятого варианта осуществления фиксируемого карданова подвеса в соответствии с изобретением, при этом на фиг.7A показан фиксируемый карданов подвес в первых выравненных состояниях, а на фиг.7B показан фиксируемый карданов подвес во втором отклоненном состоянии.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Фиксируемый карданов подвес в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, в целом, обозначен на сопроводительных графических материалах номером позиции 10. Далее со ссылкой на фиг.1A-1C, фиксируемый карданов подвес 10 содержит первый объект 12, второй объект 14, фиксирующий элемент 16 и фиксирующую структуру 18.
Несмотря на то, что первый и второй объекты 12, 14 были проиллюстрированы для простоты описания в качестве по существу T-образных первого и второго маятников соответственно, следует понимать, что первый и второй объекты могут принимать любую форму. Например, первый объект 12 может фактически являться находящимся в кардановом подвесе объектом (в частности, печью), поддерживающимся с возможностью поворота вокруг точки, расположенной на расстоянии от его центра тяжести.
Кроме того, несмотря на то, что фиксируемый карданов подвес 10 был проиллюстрирован на сопроводительных графических материалах в отношении объектов, находящихся в кардановом подвесе в одной плоскости, следует понимать, что на практике объекты могут находиться в кардановом подвесе во множестве плоскостей с использованием одного или более фиксируемых кардановых подвесов 10 для фиксации объектов в одной или более плоскостях.
Возвращаясь к фигурам, первый объект 12 соединяется с возможностью поворота с опорой 20, например, валом, и поворачивается на ней вокруг первой оси “PF” поворота, при этом центр тяжести “CGF” первого объекта 12 расположен на расстоянии от первой оси “PF” поворота для того, чтобы находиться функционально под первой осью “PF” поворота.
Таким образом, первый объект 12 отклоняется под действием своего собственного веса или под действием веса первого противовеса 22 в направлении положения покоя, в котором центр тяжести “CGF” первого объекта 12 находится по существу вертикально под первой осью “PF” поворота, при этом опорная поверхность 24 первого объекта 12 удерживается по существу в состоянии горизонтального положения. Первый объект 12 определяет первую исходную ось “ARF”, проходящую через первую ось “PF” поворота и центр тяжести “CGF” первого объекта 12.
Второй объект 14 подобным образом соединяется с возможностью поворота с опорой 20 и поворачивается на ней вокруг первой оси “PF” поворота, при этом центр тяжести “CGs” второго объекта 14 расположен на расстоянии от первой оси “PF” поворота для того, чтобы находиться функционально под первой осью “PF” поворота. Следует понимать, что второй объект 14 вместо того, чтобы поддерживаться с возможностью поворота вокруг первой оси “PF” поворота, может поддерживаться вокруг второй оси поворота, расположенной на расстоянии от первой оси “PF” поворота.
Таким образом, второй объект 14 отклоняется под действием своего собственного веса или под действием веса второго противовеса 26 в направлении положения покоя, в котором центр тяжести “CGs” второго объекта 14 находится по существу вертикально под первой осью “PF” поворота. Второй объект 14 определяет вторую исходную ось “ARs”, проходящую через первую ось “PF” поворота и центр тяжести “CGs” второго объекта 14.
Фиксирующий элемент 16 образовывает дугу, центр которой находится по существу на первой оси “PF” поворота и закреплен в положении относительно опоры 20, так что движение фиксирующего элемента 16 ограничено. Предпочтительно, фиксирующий элемент 16 содержит повторяющиеся выступы, расположенные на расстоянии друг от друга вдоль окружности, как показано на фиг.2C, в соответствии с альтернативным вариантом осуществления изобретения.
Фиксирующие структуры 18 расположены на фиксирующем рычаге 19, установленном с возможностью поворота на первом объекте 12 и выполненном с возможностью поворота относительно него вокруг третьей оси “P3” поворота. Кроме того, фиксируемый карданов подвес 10 содержит один или более соединителей 28, имеющих первые и вторые концы, при этом первые его концы соединены с возможностью поворота с первой точкой 28A соединения на фиксирующем рычаге 18 и второй его конец соединен с возможностью поворота со второй точкой 28B соединения на втором объекте 14 для образования четырехугольной структуры маятника.
Четырехугольная структура маятника движется между по существу формой прямоугольника (как проиллюстрировано на фиг.1A) и по существу формой параллелограмма (как проиллюстрировано на фиг.1C). Таким образом, первичная плоскость, в которой находятся первая точка 28A соединения и третья ось “P3” поворота, а также вторичная плоскость, в которой находятся вторая точка 28B соединения и первая ось “PF” поворота, остаются по существу параллельными на протяжении всего диапазона поворотного движения первого и второго объектов 12, 14.
Несмотря на то, что четырехугольная структура маятника была описана и проиллюстрирована в качестве подвижной между по существу формами прямоугольника и параллелограмма, следует понимать, что она вместо этого может быть подвижной между любой первой и любой второй четырехугольными формами, где первичная и вторичная плоскости необязательно параллельны.
При выполнении компонентов фиксируемого карданова подвеса 10 описанным образом следует понимать, что первый и второй объекты 12, 14 выполнены с возможностью движения относительно друг друга между первым выравненным состоянием, в котором первая и вторая исходные оси “ARF, ARs” по существу выравнены (как показано на фиг.1A и 1B), и вторым отклоненным состоянием, в котором первая и вторая оси “ARF, ARs” отклонены под углом относительно друг друга (как показано на фиг.1C).
В соответствии с конфигурацией компонентов фиксируемого карданова подвеса 10 следует также понимать, что фиксирующие структуры 18 на фиксирующем рычаге 19 движутся в радиальном направлении относительно первой оси “PF” поворота между зацепленным и расцепленным положениями.
В расцепленном положении и, когда первый и второй объекты 12, 14 находятся в первом выравненном состоянии (фиг.1A и 1B), фиксирующие структуры 18 расположены на расстоянии от фиксирующего элемента 16, обеспечивая поворот первого объекта 12 вокруг первой оси “PF” поворота.
В зацепленном положении и, когда первый и второй объекты 12, 14 находятся во втором отклоненном состоянии (фиг.1C), фиксирующие структуры 18 вступают в контакт с фиксирующим элементом 16, предотвращая поворот первого объекта 12 вокруг первой оси “PF” поворота.
При использовании, когда первый и второй объекты 12, 14 находятся в первом выравненном состоянии, первый объект 12 свободно качается относительно фиксирующего элемента 16 для самовыравнивания своей опорной поверхности 24 в положение покоя. Хотя это может и не быть очевидным из иллюстраций, на фиг.1A (а также на фиг.2A, 3A, 4A и 7A) проиллюстрирован фиксируемый карданов подвес 10 в первом выравненном состоянии без движения, в частности, лодка, закрепленная на прицепе, тогда как на фиг.1B (а также на фиг.2B, 3B, 4B и 7B) проиллюстрирован фиксируемый карданов подвес 10 также в первом выравненном состоянии, но в движении, т.е. лодка раскачивается или колеблется в водном пространстве.
Как показано на фиг.1C, в случае внешней силы “FE”, приложенной к первому объекту 12, например, в результате того, что член экипажа смягчает падение посредством соприкосновения с опорной поверхностью 24 первого объекта 12, первый объект 12 отклоняется из первого выравненного состояния во второе отклоненное состояние.
Следовательно, фиксирующая структура 18 на фиксирующем рычаге 19 движется в радиальном направлении из расцепленного положения в зацепленное положение, при этом контакт между фиксирующей структурой 18 и фиксирующим элементом 16 предотвращает любой последующий поворот первого объекта 12 вокруг первой оси “PF” поворота, таким образом, для противодействия внешней силе “FE” и для удерживания, как можно дальше, опорной поверхности 24 в состоянии горизонтального положения.
Следует понимать, что форма параллелограмма, которую может принимать четырехугольная структура маятника, совпадает со вторым отклоненным состоянием первого и второго объектов 12, 14 и что устранение действия внешней силы “FE” на первый объект 12 вызовет возвращение первого и второго объектов 12, 14 в первое выравненное состояние, в котором четырехугольная структура маятника вернется в форму прямоугольника.
Хотя это и не обязательно, из иллюстраций очевидно, что первая длина, измеренная между первой осью “PF” поворота и центром тяжести “CGF” первого объекта 12, и вторая длина, измеренная между первой осью “PF” поворота и центром тяжести “CGs” второго объекта 14, не равны, так что период колебания первого объекта 12 отличается от периода колебания второго объекта 14.
Следует понимать, что во многих применениях карданова подвеса находящийся в кардановом подвесе объект склонен к колебанию. Например, находящийся в кардановом подвесе объект на борту плавающей лодки склонен к вынужденным колебаниям вследствие проходящих кораблей, которые могут привести к сильному качанию находящегося в кардановом подвесе объекта. Предполагается, что различные периоды колебаний первого и второго объектов 12, 14, возникающие вследствие неравных первой и второй длин, приведут к несинхронному качанию первого и второго объектов 12, 14.
Следовательно, первый и второй объекты 12, 14 переводятся во второе отклоненное состояние, в котором фиксирующие структуры 18 помещаются в зацепленное положение, таким образом, фиксируя первый объект 12 относительно фиксирующего элемента 16 и предотвращая данные колебания. Соответственно, фиксируемый карданов подвес 10 способен предотвращать нежелательные колебания в дополнение к фиксации первого объекта 12 при воздействии внешней силы “FE”.
На фиг.2A-2D проиллюстрированы возможные улучшения фиксируемого карданова подвеса 10, показанного на фиг.1A-1C. Улучшениями является включение последовательности выступов 30, расположенных по окружности вдоль фиксирующего элемента 16, и выполнение фиксирующей структуры 18 с возможностью движения на фиксирующем рычаге 19. Выступы 30 могут являться, среди прочего, последовательностью штырей, выемок или зубцов на шестереночном фиксирующем элементе 16.
Чем ближе расположены выступы 30, тем выше чувствительность фиксирующего эффекта фиксируемого карданова подвеса 10. Для дополнительного повышения чувствительности фиксирующего эффекта, и как показано на фиг.2D, фиксируемый карданов подвес может содержать пару или больше фиксирующих структур 18, 18I, обеспечивающих взаимодействие пары расположенных параллельно фиксирующих элементов 16, 16I, при этом расположенные параллельно фиксирующие элементы 16, 16I ориентированы относительно друг друга, так что выступы 30 на одном из фиксирующих элементов 16 расположены в шахматном порядке относительно выступов 30I на другом фиксирующем элементе 16I.
Фиксирующая структура 18 подвижно поддерживается на поворотном штифте 32, расположенном на фиксирующем рычаге 19, который захватывается внутри поворотного паза 34, образованного в фиксирующей структуре 18. Следует понимать, что расположение поворотного штифта и поворотного паза может меняться местами, так что поворотный штифт будет расположен на фиксирующей структуре 18, а поворотный паз будет образован в фиксирующем рычаге 19.
Совместная работа между поворотным штифтом 32 и поворотным пазом 34 позволяет фиксирующей структуре 18 поворачиваться и скользить относительно фиксирующего рычага 19, при этом диапазон движения фиксирующей структуры 18 ограничен длиной поворотного паза 34 и соответствующими опорными структурами 36A, 36B, расположенными на фиксирующей структуре 18 и фиксирующем рычаге 19 соответственно.
При использовании, когда первый и второй объекты 12, 14 движутся во второе отклоненное состояние, фиксирующая структура 18 поворачивается и скользит вдоль поворотного штифта 32 из расцепленного положения, при этом фиксирующая структура 18 извлекается из фиксирующего элемента 16, как показано на фиг.2A и 2B, в зацепленное положение, при этом фиксирующая структура опускается в зацепление с выступами 30 фиксирующего элемента 16, таким образом, для препятствования последующему повороту первого объекта 12 вокруг первой оси “PF” поворота, как показано на фиг.2C.
Таким образом, чем большая площадь поверхности фиксирующей структуры 18 вступает в контакт с выступами 30 фиксирующего элемента, тем сильнее увеличивается эффективность фиксирующего эффекта фиксируемого карданова подвеса 10.
На фиг.3A-3C, на которых подобные номера позиций обозначают подобные части, проиллюстрирован альтернативный вариант осуществления изобретения, в котором вместо использования второго объекта в качестве маятника, второй объект 114 перекатывается или скользит в пределах дорожки 140. Предпочтительно, второй объект 114 является перекатывающимся сферическим грузилом 114, при этом дугообразная дорожка прикреплена к первому объекту 112, центральная точка которого по существу совпадает с первой осью “PF” поворота.
Фиксирующие структуры 118 расположены на фиксирующем рычаге 119, поддерживающемся на первом объекте 112 с возможностью поворота вокруг поворотной опоры 142. В первом выравненном состоянии, как проиллюстрировано на фиг.3A и 3B, первый объект 112 свободно качается относительно фиксирующего элемента 116.
Следует понимать, что поворотная опора 142 может быть выполнена на фиксирующем рычаге 119, как проиллюстрировано на сопроводительных фигурах, или таким образом, что ее центр тяжести находится функционально под поворотной опорой 142, таким образом, обеспечивая автоматический сброс фиксирующего рычага 119 в расцепленное положение, когда первый и второй объекты находятся в первом выравненном состоянии.
В случае, когда первый и второй объекты 112, 114 движутся во второе отклоненное состояние, перекатывающееся сферическое грузило 114 подпирает одну из верхних сторон фиксирующего рычага 119, вызывая поворот фиксирующего рычага 119 вокруг поворотной опоры 142, так что соответствующая фиксирующая структура 118 приводится в зацепленное положение с фиксирующим элементом 116, таким образом, для препятствования последующему повороту первого объекта 112 вокруг первой оси “PF” поворота, как показано на фиг.3C.
На фиг.4A-4C, на которых подобные номера позиций обозначают подобные части, проиллюстрирован еще один альтернативный вариант осуществления изобретения, в котором вместо вогнутого фиксирующего элемента, расположенного вблизи свободных концов первого и второго маятникообразных объектов 212, 214, фиксирующий элемент 216 имеет выпуклую или круглую форму и расположен вблизи первой оси “PF” поворота.
Фиксирующая структура 218 является наконечником фиксирующего штифта 244, установленного с возможностью скольжения на первом объекте 212 посредством направляющих 246. Фиксирующий штифт 244 движется с возможностью скольжения между расцепленным и зацепленным положениями. В расцепленном положении фиксирующая структура 218 втянута в направлении первого конца 222 противовеса первого объекта 212 и расположена на расстоянии от фиксирующего элемента 216, как показано на фиг.4A и 4B.
В зацепленном положении фиксирующая структура 218 проходит в направлении фиксирующего элемента 216 для зацепления выступов 230, как показано на фиг.4C. Фиксирующий штифт 244 приводится в движение между расцепленным и зацепленным положениями посредством соединителя 248, противоположные концы 248A, 248B которого соединены с возможностью поворота со вторым объектом 214 и фиксирующим штифтом 244 соответственно.
В первом выравненном состоянии, как проиллюстрировано на фиг.4A и 4B, соединитель 248 удерживает точку 248B соединения (как показано на фиг.4C) на исходном промежуточном расстоянии от первой оси “PF” поворота, так что фиксирующий штифт 244 удерживается во втянутом расцепленном положении, позволяя первому объекту 212 свободно качаться относительно фиксирующего элемента 216.
В случае, когда первый и второй объекты 212, 214 движутся во второе отклоненное состояние, промежуточное расстояние между точкой 248B соединения на фиксирующем штифте 244 и первой осью “PF” поворота уменьшается, вызывая движение фиксирующего штифта 244 в направлении фиксирующего элемента 216 и приводя фиксирующую структуру 218 в выдвинутое зацепленное положение с фиксирующим элементом 216. Таким образом препятствуя последующему повороту первого объекта 212 вокруг первой оси “PF” поворота, как показано на фиг.4C.
На фиг.5, на которой подобные номера позиций обозначают подобные части, показана альтернатива варианту осуществления скользящего фиксирующего штифта, показанному на фиг.4A-4C, в которой пара фиксирующих штифтов 344 подвижно установлена на втором маятникообразном объекте 314 посредством направляющих 346, при этом фиксирующие штифты 344 выполнены с возможностью зацепления фиксирующего элемента 316, расположенного вблизи концов 322, 326 противовеса первого и второго маятникообразных объектов 312, 314.
При использовании, когда первый и второй объекты 312, 314 движутся во второе отклоненное состояние, опорная поверхность 350 первого объекта 312 соприкасается с первым концом 348A соединителя 348, так что сила, передаваемая на него первым объектом 312, передается на соответствующий фиксирующий штифт 344, соединенный со вторым концом 348B соединителя 348. Таким образом, соответствующий фиксирующий штифт 344 переводится в выдвинутое зацепленное положение с фиксирующим элементом 316, таким образом, для препятствования последующему повороту первого объекта 312 вокруг первой оси “PF” поворота.
Еще одна вариация варианта осуществления двойного фиксирующего штифта, показанного на фиг.5, проиллюстрирована на фиг.6, при этом вместо соединителей, приводящих в движение фиксирующие штифты 444, используются шестерни 452, 452A, 452B.
В соответствии с вариантами осуществления, проиллюстрированными на фиг.5 и 6, следует понимать, что вместо установки с возможностью скольжения фиксирующих штифтов 344, 444 на втором объекте, как проиллюстрировано, они могут быть установлены с возможностью скольжения на первом объекте.
На фиг.7A и 7B, на которых подобные номера позиций обозначают подобные части, проиллюстрирован еще один из множества других возможных альтернативных вариантов осуществления, в котором второй маятникообразный объект 514 поддерживается с возможностью поворота на или рядом со свободным концом первого маятникообразного объекта 512.
Фиксирующая структура имеет вид фиксирующего штифта 518, выполненного с возможностью перемещения между зубчатой структурой 554 на втором объекте 514 и фиксирующим элементом 516. В первом выравненном состоянии, как показано на фиг.7A, фиксирующий штифт 518 помещается между выступами 556 на зубчатой структуре 554, так что фиксирующий штифт 518 расположен на расстоянии от фиксирующего элемента 516 в расцепленном положении.
Во втором отклоненном состоянии, как показано на фиг.7B, фиксирующий штифт 518 перемещается наверх соответствующего выступа 556 на зубчатой структуре 554 второго элемента 514, таким образом, фиксирующий штифт 518 помещается в зацепленное положение с фиксирующим элементом 516, так что фиксирующий штифт 518 захватывается между соответствующими выступами 530 на фиксирующем элементе 516, таким образом, препятствуя любому последующему повороту первого объекта 512 вокруг первой оси “PF” поворота.
Несмотря на то, что изобретение было описано выше со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления, следует понимать, что возможны многие модификации или вариации изобретения без отступления от сущности и объема изобретения. Например, шарнирный замок может быть применен за пределами области транспортировки, т.е. применен в производстве и промышленности.
Кроме того, электронные устройства и/или исполнительные элементы могут быть использованы для еще большей чувствительности. Также второй объект вместо того, чтобы являться маятником, скользящим или перекатывающимся объектом, как описано в данном документе, может являться любым другим подобным механизмом, использующим силу тяжести для определения горизонтального положения. Как ранее упоминалось в данном документе, шарнирный замок может быть применен во всех трех измерениях и не ограничивается одним измерением.
1. Фиксируемый карданов подвес, содержащий:
первый объект, соединенный с возможностью поворота с опорой и выполненный с возможностью поворота вокруг первой оси поворота, при этом центр тяжести первого объекта расположен на расстоянии от первой оси поворота, и дополнительно при этом первый объект определяет первую исходную ось, проходящую через первую ось поворота и центр тяжести первого объекта;
второй объект, имеющий центр тяжести, обладающий возможностью движения вдоль дуги с центром по существу на второй оси и определяющий вторую исходную ось, проходящую через вторую ось и центр тяжести второго объекта, при этом первый и второй объекты имеют возможность движения относительно друг друга между первым выравненным состоянием, в котором первая и вторая исходные оси по существу выравнены, и вторым отклоненным состоянием, в котором первая и вторая исходные оси отклонены под углом относительно друг друга;
фиксирующий элемент, закрепленный в положении относительно опоры; и
фиксирующую структуру для фиксации первого объекта, при этом по меньшей мере часть фиксирующей структуры, приводимая в действие отклонением между первым и вторым объектами, выполнена с возможностью движения в радиальном направлении относительно первой оси поворота между зацепленным и расцепленным положениями, при этом, когда:
(i) первый и второй объекты находятся в первом выравненном состоянии, фиксирующая структура находится в расцепленном положении, в котором фиксирующая структура расположена на расстоянии от фиксирующего элемента, обеспечивая возможность поворота первого объекта вокруг первой оси поворота; и
(ii) первый и второй объекты находятся во втором отклоненном состоянии, фиксирующая структура находится в зацепленном положении, в котором фиксирующая структура вступает в контакт с фиксирующим элементом и предотвращает поворот первого объекта вокруг первой оси поворота.
2. Фиксируемый карданов подвес по п. 1, отличающийся тем, что первый объект отклонен в направлении положения покоя, в котором опорная поверхность первого объекта имеет по существу горизонтальное положение и/или в котором центр тяжести первого объекта функционально прекращает движение в положении под поворотной опорой, и дополнительно при этом в положении покоя первая исходная ось расположена по существу вертикально, при этом первый объект отклонен в направлении положения покоя под действием своего собственного веса или под действием веса первого противовеса, присоединенного к нему посредством первого рычага маятника, так что первый объект выполняет функцию первого маятника.
3. Фиксируемый карданов подвес по п. 1, отличающийся тем, что второй объект выполнен с возможностью движения вдоль дорожки, соединенной с первым объектом, при этом второй объект имеет возможность перекатываться или скользить вдоль дорожки, и дополнительно при этом дорожка имеет форму дуги, имеющей центр, расположенный по существу на второй оси, при этом вторая ось по существу коллинеарна первой оси поворота.
4. Фиксируемый карданов подвес по п. 3, отличающийся тем, что фиксирующей структурой является одна или более структур на фиксирующем рычаге, установленном с возможностью поворота на первом объекте и выполненным с возможностью поворотного движения относительно него из расцепленного положения в зацепленное положение при контакте со вторым объектом во втором отклоненном состоянии.
5. Фиксируемый карданов подвес по п. 1, отличающийся тем, что второй объект поддерживается с возможностью поворота для выполнения функции второго маятника и фиксирующей структурой является наконечник одного или более фиксирующих штифтов, которые имеют возможность движения между зацепленным и расцепленным положениями, при этом в зацепленном положении фиксирующий штифт проходит таким образом, что его фиксирующая структура входит в зацепление с фиксирующим элементом, когда первый и второй объекты находятся во втором отклоненном состоянии, и при этом в расцепленном положении фиксирующий штифт втянут таким образом, что его фиксирующая структура расположена на расстоянии от фиксирующего элемента, когда первый и второй объекты находятся в первом выравненном состоянии.
6. Фиксируемый карданов подвес по п. 5, отличающийся тем, что содержит один или более соединителей для перемещения фиксирующих штифтов между соответствующими расцепленным и зацепленным положениями, при этом соединитель обеспечивает взаимодействие между первым объектом или вторым объектом и фиксирующим штифтом, так что, когда первый и второй объекты находятся в первом выравненном положении, фиксирующий штифт переведен соединителем во втянутое расцепленное положение и, когда первый и второй объекты находятся во втором отклоненном положении, фиксирующий штифт переведен соединителем в выдвинутое зацепленное положение.
7. Фиксируемый карданов подвес по п. 6, отличающийся тем, что фиксирующий штифт установлен с возможностью скольжения на первом объекте и соединитель содержит первый и второй концы, при этом каждый из концов соединен с возможностью поворота с фиксирующим штифтом и со вторым объектом соответственно, при этом фиксирующий штифт установлен на первом объекте и выполнен с возможностью скольжения относительно него вдоль оси, которая остается по существу параллельной первой исходной оси.
8. Фиксируемый карданов подвес по п. 6, отличающийся тем, что по меньшей мере два фиксирующих штифта установлены с возможностью скольжения на первом или втором объекте, каждый из которых может быть приведен в действие одним из соответствующих соединителей, при этом каждый соединитель имеет первый и второй концы, при этом первые его концы соединены с возможностью поворота с одним из соответствующих фиксирующих штифтов, а вторые его концы выполнены с возможностью совместного взаимодействия с первым объектом для передачи таким образом, что при взаимодействии между первым объектом и соответствующими вторыми концами соединителей в первом выравненном и втором отклоненном состояниях, соответствующей силы, передаваемой на соединители первым объектом, на фиксирующие штифты, так чтобы соответствующий фиксирующий штифт перемещался в направлении втянутого расцепленного или выдвинутого зацепленного положений соответственно, характеризующийся тем, что фиксирующие штифты установлены на первом или втором объекте и выполнены с возможностью скольжения относительно него вдоль оси, которая остается по существу параллельной по отношению к первой или второй исходной оси.
9. Фиксируемый карданов подвес по п. 6, отличающийся тем, что по меньшей мере два фиксирующих штифта установлены с возможностью скольжения на первом или втором объекте, и дополнительно при этом соединителями является множество шестерней для перемещения фиксирующих штифтов, при этом шестерни выполнены с возможностью совместного зацепления с первым объектом для передачи, таким образом, при зацеплении между первым объектом и по меньшей мере одной из шестерней в первом выравненном или втором отклоненном состояниях, соответствующей силы, передаваемой на шестерни первым объектом, на фиксирующие штифты, так чтобы соответствующий фиксирующий штифт перемещался в направлении втянутого расцепленного или выдвинутого зацепленного положений, характеризующийся тем, что фиксирующие штифты установлены на первом или втором объекте и выполнены с возможностью скольжения относительно него вдоль оси, которая остается по существу параллельной с соответствующей первой или второй исходной осью.
10. Фиксируемый карданов подвес по п. 1, отличающийся тем, что второй объект поддерживается с возможностью поворота на первом объекте и выполнен с возможностью поворота относительно него вокруг второй оси, при этом вторая ось является второй осью поворота, расположенной на расстоянии от первой оси поворота, и дополнительно при этом фиксирующая структура является фиксирующим штифтом, выполненным с возможностью перемещения между зубчатой структурой на втором объекте и фиксирующим элементом, при этом фиксирующий штифт выполнен с возможностью свободного перемещения вдоль фиксирующего элемента в расцепленном положении, когда первый и второй объекты находятся в первом выравненном состоянии, и его захвата между выступами на зубчатой структуре и фиксирующим элементом в зацепленном положении, когда первый и второй объекты находятся во втором отклоненном состоянии, для фиксации, таким образом, первого и второго объектов относительно фиксирующего элемента и предотвращения поворота первого объекта вокруг первой оси поворота.
11. Фиксируемый карданов подвес по п. 1, отличающийся тем, что второй объект поддерживается с возможностью поворота вокруг второй оси для выполнения функции второго маятника, так что вторая ось является второй осью поворота, и дополнительно при этом фиксирующая структура является одной или более структурами на фиксирующем рычаге, при этом фиксирующий рычаг установлен с возможностью поворота на первом объекте и выполнен с возможностью поворота относительно него вокруг третьей оси поворота, характеризующийся тем, что второй объект поддерживается с возможностью поворота на второй опоре, так что первая и вторая оси поворота находятся на расстоянии друг от друга, или, в качестве альтернативы, второй объект поддерживается с возможностью поворота на опоре, на которой с возможностью поворота поддерживается первый объект, так что первая и вторая оси коллинеарны.
12. Фиксируемый карданов подвес по п. 11, отличающийся тем, что содержит один или более соединителей, имеющих первый и второй концы, при этом первый его конец соединен с возможностью поворота с первой точкой соединения на фиксирующем рычаге и второй его конец соединен с возможностью поворота со второй точкой соединения на втором объекте, при этом первая точка соединения и третья ось поворота находятся в первичной плоскости, а вторая точка соединения и вторая ось поворота находятся во вторичной плоскости, при этом первичная и вторичная плоскости при использовании остаются по существу параллельными на протяжении всего диапазона поворота первого и второго объектов, и дополнительно при этом центр тяжести второго объекта и вторая ось поворота находятся в поперечной плоскости, которая по существу перпендикулярна вторичной плоскости, характеризующийся тем, что второй объект поддерживается с возможностью поворота на второй опоре, так что первая и вторая оси поворота расположены на расстоянии друг от друга, или, в качестве альтернативы, второй объект поддерживается с возможностью поворота на опоре, на которой с возможностью поворота поддерживается первый объект, так что первая и вторая оси поворота коллинеарны.
13. Фиксируемый карданов подвес по п. 1, отличающийся тем, что второй объект, выполняющий функцию второго маятника, содержит второй противовес, поддерживаемый с возможностью поворота на втором рычаге маятника.
14. Фиксируемый карданов подвес по п. 5, отличающийся тем, что первая длина, измеренная между первой осью поворота и центром тяжести первого объекта, и вторая длина, измеренная между осью, вокруг которой с возможностью поворота поддерживается второй объект, и центром тяжести второго объекта не равны, так что период колебания первого объекта отличается от периода колебания второго объекта.
15. Фиксируемый карданов подвес по п. 2, отличающийся тем, что центр тяжести первого объекта и первая ось поворота находятся в плоскости, которая по существу перпендикулярна опорной поверхности первого объекта.
16. Фиксируемый карданов подвес по п. 1, отличающийся тем, что фиксирующий элемент имеет форму дуги, имеющей центр, по существу совпадающий с первой осью поворота, и имеет повторяющиеся выступы, расположенные на расстоянии друг от друга вдоль окружности.
17. Фиксируемый карданов подвес по п. 16, отличающийся тем, что фиксирующим элементом являются два или более расположенных параллельно фиксирующих элемента, ориентированных относительно друг друга, так что выступы на одном из фиксирующих элементов расположены в шахматном порядке относительно выступов на других фиксирующих элементах, таким образом увеличивая чувствительность зацепления фиксирующей структуры относительно фиксирующего элемента.
18. Фиксируемый карданов подвес по п. 4 или п. 11, отличающийся тем, что фиксирующая структура поддерживается с возможностью движения на фиксирующем рычаге и выполнена с возможностью движения относительно него, так что фиксирующая структура входит в зацепление с фиксирующим элементом в зацепленном положении и выходит из зацепления с фиксирующим элементом в расцепленном положении.
19. Фиксируемый карданов подвес по п. 18, отличающийся тем, что фиксирующая структура поддерживается с возможностью движения на фиксирующем рычаге и движется относительно него, так что фиксирующая структура входит в зацепление с фиксирующим элементом в зацепленном положении и выходит из зацепления с фиксирующим элементом в расцепленном положении, при этом фиксирующая структура поддерживается с возможностью движения на поворотном штифте на фиксирующей структуре или фиксирующем рычаге, при этом поворотный штифт захвачен внутри поворотного паза, образованного в другой фиксирующей структуре или фиксирующем рычаге, и дополнительно при этом поворотный штифт и поворотный паз позволяют фиксирующей структуре поворачиваться и скользить относительно фиксирующего рычага, при этом диапазон движения фиксирующего элемента зацепления ограничен длиной поворотного паза и соответствующими опорными структурами, способными подпирать друг друга в зацепленном положении.
20. Фиксируемый карданов подвес по п. 1, отличающийся тем, что первая ось поворота является одной из двух или более осей карданова подвеса, вокруг которых с возможностью поворота поддерживается первый объект, при этом по меньшей мере две оси карданова подвеса смещены под углом относительно друг друга для сохранения, таким образом, по существу горизонтального положения первого объекта и/или его опорной поверхности.
21. Фиксируемый карданов подвес по п. 20, отличающийся тем, что по меньшей мере две оси карданова подвеса смещены под углом 90 градусов относительно друг друга, и дополнительно при этом в первом выравненном состоянии первая и вторая исходные оси по существу компланарны и/или коллинеарны.
