Устройство для передачи вращательного движения от двух или большего числа приводов
Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к устройствам, предназначенным для передачи вращательного движения. Устройство для передачи вращательного движения содержит вал (2), с которым соединены по меньшей мере две обгонные муфты (6, 9, 10). Обгонные муфты (6, 9, 10) расположены соосно друг другу и валу (2). Вал (2) имеет цилиндрическую полость (5). Внутри полости (5) установлена по меньшей мере одна первая обгонная муфта (6) так, что ее внешняя обойма (7) жестко соединена с валом (2), а ее внутренняя обойма (8) выполнена с возможностью жесткого соединения с выходным звеном (3) первого привода (1) вращения. Другая или другие обгонные муфты (9, 10) установлены на внешней поверхности вала (2) так, что их внутренние обоймы (11, 12) или одна общая внутренняя обойма жестко соединена с валом (2), а внешние их обоймы (13, 14) выполнены каждая с возможностью связи с соответствующим выходным звеном (3) другого соответствующего привода (1) вращения и с возможностью передачи вращения от другого соответствующего привода (1) на вал (2). Достигается повышение КПД. 6 з.п. ф-лы, 19 ил.
Изобретение относится к устройствам, предназначенным для передачи вращательного движения от двух или большего числа приводов на ведомое звено и может быть использовано в машиностроении, на транспортных средствах, в станкостроении, а также в иных отраслях промышленности.
Из уровня техники известно устройство для передачи вращательного движения, содержащее планетарный механизм, статор с обмотками, жестко закрепленный на оси, и ротор с постоянными магнитами, установленный внутри статора с возможностью свободного вращения и соединенный с центральной шестерней планетарного механизма (см. сайт в Интернет http://www.proelvel.ucoz.ru/index/ehlektromotor_dlia_velosipeda/0-9).
Недостатком известного решения является сложность конструкции, наличие статора с обмотками и ротора с постоянными магнитами, отсутствие возможности передачи вращательного движения от нескольких приводов и отсутствие возможности регулировки крутящего момента выходного звена, низкий КПД.
Также из уровня техники известно устройство для передачи вращательного движения, содержащее вал, на котором соосно друг другу установлены элементы вращения (см. RU 2597432 С1, опубликовано 10.09.2016).
Недостатком данного устройства является отсутствие возможности передачи вращательного движения от двух или большего числа приводов, низкий КПД.
Из уровня техники известна храповая муфта свободного хода, содержащая две охватывающие одна другую полумуфты, наружную полумуфту охватывает обойма с возможностью ограниченного радиального и окружного перемещения и подпружиненная в окружном направлении относительно наружной полумуфты (см. описание изобретения к авторскому свидетельству SU 1746086, опубликовано 07.07.92).
Недостатками известного решения являются отсутствие возможности регулировки крутящего момента, отсутствие возможности передачи вращательного движения от нескольких приводов одновременно, низкий КПД.
Наиболее близким решением к предложенному изобретению является устройство для передачи вращательного движения, содержащее вал, с которым соединены две обгонные муфты, которые расположены соосно друг другу и валу, первая обгонная муфта связана с валом так, что одна ее обойма жестко соединена с валом, а другая ее обойма выполнена с возможностью жесткого соединения с выходным звеном первого привода вращения и с возможностью передачи вращения от первого привода вращения на вал, другая обгонная муфта связана с валом так, что одна ее обойма жестко соединена с валом, а другая ее обойма выполнена с возможностью связи с выходным звеном другого привода вращения и с возможностью передачи вращения от другого привода вращения на вал (см. Патент RU 138302, опубликовано 10.03.2014).
Недостатком наиболее близкого решения является отсутствие возможности регулировки крутящего момента, отсутствие возможности передачи однонаправленного вращательного движения от нескольких приводов одновременно, низкий КПД.
Технической проблемой, решаемой изобретением, является повышение КПД всей системы, в которой используется предложенное устройство, создание простого и надежного устройства, передающего вращательное движение (крутящий момент) на ведомое звено от двух или большего числа приводов, расширение функциональных возможностей и областей применения устройства, уменьшение габаритных размеров устройства.
Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности управления величиной передаваемого крутящего момента при сохранении максимального КПД за счет подключения двух или большего числа приводов в систему с помощью устройства, исключение необходимости использования промежуточных валов за счет возможности установки устройства непосредственно на выходное ведущее звено одного из приводов.
Технический результат изобретения достигается благодаря тому, что устройство для передачи вращательного движения содержит вал, с которым соединены по меньшей мере две обгонные муфты, которые расположены соосно друг другу и валу, вал имеет соосную с ним цилиндрическую полость, внутри которой установлена по меньшей мере одна первая обгонная муфта так, что ее внешняя обойма жестко соединена с валом, а ее внутренняя обойма выполнена с возможностью жесткого соединения с выходным звеном первого привода вращения, другая или другие обгонные муфты установлены на внешней поверхности вала так, что их внутренние обоймы или одна общая внутренняя обойма жестко соединена с валом, а внешние их обоймы выполнены каждая с возможностью связи с соответствующим выходным звеном другого соответствующего привода вращения и с возможностью передачи вращения от другого соответствующего привода вращения на вал.
Кроме того, внутри полости вала может быть установлено две первые обгонные муфты так, что их внешние обоймы или одна общая внешняя обойма жестко соединена с валом, а внутренняя обойма каждой первой обгонной муфты выполнена с возможностью жесткого соединения с выходным звеном соответствующего первого привода вращения.
Кроме того, внешняя обойма одной из других обгонных муфт может быть выполнена с возможностью жесткой связи с выходным звеном другого соответствующего привода вращения посредством элемента фиксации.
Кроме того, связь внешней обоймы по меньшей мере одной из других обгонных муфт с выходным звеном другого соответствующего привода вращения осуществлена посредством элемента передачи вращательного движения, закрепленного на внешней обойме по меньшей мере одной из других обгонных муфт.
Кроме того, элемент передачи вращательного движения может быть выполнен в виде шкива, или звездочки, или зубчатого колеса, или магнитов.
Кроме того, жесткая связь внутренних обойм или общей одной обоймы другой или других обгонных муфт с валом может быть осуществлена посредством шпоночного, или шлицевого, или резьбового, или сварного соединения, а также посредством кольцевых выступов, образованных на внешней поверхности вала.
Кроме того, жесткая связь внешней обоймы по меньшей мере одной первой обгонной муфты с валом может быть осуществлена посредством шпоночного, или шлицевого, или резьбового, или сварного, или болтового, или винтового соединения.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показано предложенное устройство для связи с двумя приводами; на фиг. 2 - то же для связи с тремя приводами; на фиг. 3 показан пример схемы кинематической связи при передаче вращательного движения (крутящего момента) на ведомое звено в составе системы, включающей три привода и предложенное устройство; на фиг. 4 показано предложенное устройство с выполнением вала без полости (цельным); на фиг. 5-13 показано предложенное устройство с различными вариантами установки обгонных муфт и с выполнением вала с полостью и различной конфигурации; на фиг. 14-19 показано предложенное устройство с различными вариантами установки обгонных муфт при наличии двух оппозитно расположенных приводов вращения.
Устройство для передачи вращательного движения (крутящего момента) от двух или большего числа приводов 1 содержит главный вал 2, который предназначен для связи с ведущим выходным валом 3 (выходным звеном) привода 1 с целью передачи крутящего момента от привода 1 на главный вал 2, который, в свою очередь, передает крутящий момент на ведомое звено 4 (ведомый вал).
Вал 2 может быть выполнен либо цельным (фиг. 4), либо может быть выполнен разборным, т.е. состоять из нескольких связанных (соединенных любым известным способом) друг с другом частей (фиг. 13), а также может иметь внутреннюю цилиндрическую полость 5 (фиг. 1-3, 5-15, 18, 19).
В случае выполнения вала 2 с цилиндрической полостью 5 (предпочтительный вариант выполнения), данная полость 5 может быть образована либо сквозным отверстием (прямым или ступенчатым), либо глухим отверстием, причем полость 5 образована соосно валу 2.
При этом внутри полости 5 (в отверстии, т.е. на внутренней цилиндрической поверхности вала 2) установлена обгонная муфта 6 (первая, внутренняя обгонная муфта 6, элемент вращения). Внутри полости 5 может быть установлена как одна обгонная муфта 6, так и несколько обгонных муфт 6, причем они установлены соосно друг другу и валу 2. Кроме того, обгонные муфты 6 в данном случае могут быть расположены максимально близко друг к другу и контактировать друг с другом (см., например, фиг. 8), либо могут быть расположены на расстоянии друг от друга, последовательно друг за другом и в разных местах (частях) полости 5 (например, при оппозитном расположении приводов 1, см., например, фиг. 14, 15, где роль второй внутренней муфты 6 выполняет муфта 9, что также может быть согласовано при дальнейшем описании предложенного устройства).
Обгонная муфта 6 (муфты 6) установлена (установлены) в полости 5 вала 2 так, что ее внешняя обойма 7 жестко связана с внутренней цилиндрической поверхностью вала 2, а внутренняя обойма 8 выполнена с возможностью жесткого соединения с ведущим валом 3 (выходным звеном) привода 1 вращения. Таким образом, обойма 8 предназначена для установки на ведущий вал 3 одного из приводов 1 (например, первого двигателя, ведущего звена), при этом муфта 6 обеспечивает независимое вращение вала 2 относительно вала 3 (независимое вращение в одну сторону). В случае наличия нескольких муфт 6, например, при связи предложенного устройства с оппозитно расположенными приводами 1, соответствующие обоймы 8 устанавливаются на валы 3 соответствующих приводов 1. Кроме того, обойма 7 может быть связана с любой частью полости 5 (меньшего или большего диаметра) в зависимости от длины, расположения и конфигурации вала 3 привода 1.
Внешняя обойма 7 (кольцо) обгонной муфты 6 (либо все обоймы 7 при наличии нескольких муфт 6) жестко связана (соединена) с внутренней цилиндрической поверхностью вала 2, например, посредством шпоночного соединения, или шлицевого соединения, или резьбового соединения, или сварного соединения, или посадки с натягом, или посредством болтового или винтового соединения, или любого иного соединения, обеспечивающего и позволяющего осуществить жесткую связь внешней обоймы 7 с валом 2 (в случае наличия нескольких муфт 6, то возможны варианты сочетания жесткой связи обоймы 7 с валом 2, например, одна обойма 7 связана посредством шпоночного соединения, а другая посредством шлицевого и т.п.).
Внутренняя обойма 8 (кольцо) муфты 6 (либо все обоймы 8 при наличии нескольких муфт 6) может быть жестко связана (соединена) с внешней поверхностью вала 3 привода 1 также, например, посредством посадки с натягом, или посредством шпоночного соединения, или шлицевого соединения, или резьбового соединения, или сварного соединения, или любого иного соединения, обеспечивающего и позволяющего осуществить жесткую связь внутренней обоймы 8 с валом 3 (в случае наличия нескольких муфт 6, то возможны варианты сочетания жесткой связи обоймы 8 с валом 3, например, одна обойма 8 связана посредством шпоночного соединения, а другая посредством шлицевого и т.п.). Аналогично осуществляется соединение при оппозитном расположении приводов 1.
При этом возможен вариант, когда внешняя обойма 7 муфты 6 жестко связана с валом 2 посредством, например, сварного соединения, а внутренняя обойма 8 муфты 6 жестко связана с валом 3 посредством, например, резьбового соединения, или наоборот. Кроме того, возможно использование для жесткой связи обойм 7, 8 соответственно с валами 2 и 3 как одинакового соединения (например, шлицевого), так и их различное сочетание (например, сварное соединение обоймы 7 с валом 2 и шпоночное соединение обоймы 8 с валом 3, или возможны другие варианты сочетания соединений). Аналогичные варианты возможны при наличии нескольких муфт 6 и при оппозитном расположении приводов 1. Кроме того, возможен вариант, когда муфта 6 связана жестко с валом 3 посредством промежуточной втулки (не показана).
На внешней цилиндрической поверхности вала 2 установлена обгонная муфта 9 (внешняя обгонная муфта 9, второй элемент вращения). На внешней поверхности вала 2 устанавливается одна обгонная муфта 9 в случае, если предложенное устройство используется для связи с двумя приводами 1 (т.е. предложенное устройство предназначено для передачи вращательного движения на ведомое звено 4 от двух приводов 1). В случае, если предложенное устройство используется для связи с большим количеством приводов 1 (более двух приводов 1, например, три привода 1), т.е. необходимо передать вращательное движение от трех приводов 1, то на внешней цилиндрической поверхности вала 2 установлено последовательно друг за другом и соосно друг другу, например, две обгонные муфты 9 и 10 (муфты свободного хода - элементы вращения). Кроме того, на валу 2 (на внешней поверхности) может быть аналогично установлено и большее количество обгонных муфт, например, три или четыре или пять и т.д., в зависимости от количества приводов 1 (ведущих выходных валов 3 приводов 1), от которых необходимо передать крутящий момент (вращательное движение) на ведомое звено 4.
Далее рассмотрим вариант, когда предложенное устройство используется для связи с тремя приводами 1, т.е. на внешней цилиндрической поверхности вала 2 установлено две обгонные муфты 9 и 10. При этом следует понимать, что при использовании предложенного устройства для связи с двумя приводами 1 (для передачи вращательного движения (крутящего момента) от двух приводов 1), то на внешней поверхности вала 2 установлена одна обгонная муфта 9 и ее связь с валом 2 и приводом 1 осуществляется аналогичным образом, а при использовании предложенного устройства для связи с более, чем тремя приводами 1, на внешней поверхности вала 2 установлено более двух обгонных муфт (в том числе возможен вариант, когда несколько обгонных муфт установлено внутри вала 2, т.е. в полости 5).
Так, муфты 9 и 10 установлены на валу 2 таким образом, что их внутренние обоймы 11 и 12 соответственно (или одна единая общая внутренняя обойма, кольцо, например, при выполнении внешней посадочной поверхности вала 2 одного диаметра) жестко связаны (соединены) с внешней цилиндрической поверхностью вала 2. Обоймы 11 и 12 (или только обойма 11 в случае установки на валу 2 одной обгонной муфты 9) установлены на валу 2, например, посредством посадки с натягом, или посредством шпоночного соединения, или шлицевого соединения, или резьбового соединения, или сварного соединения, или любого иного соединения, обеспечивающего и позволяющего осуществить жесткую связь внутренних обойм 11, 12 с валом 2. При этом возможен вариант, когда внутренняя обойма 11 первой внешней муфты 9 жестко связана с валом 2 посредством, например, резьбового соединения, а обойма 12 другой внешней муфты 10 жестко связана с валом 2 посредством, например, сварки. Кроме того, возможно использование для жесткой связи внутренних обойм 11, 12 как одинакового соединения (например, шлицевого), так и их различное сочетание (например, шпоночное соединение одной обоймы 11 и сварное соединение обоймы 12 или другие варианты сочетания). Такую же жесткую связь имеют внутренние обоймы и других обгонных муфт, в случае установки на внешней поверхности вала 2 большего количества обгонных муфт (более двух), в том числе при оппозитном расположении приводов 1. Муфты 9, 10 могут быть установлены на валу 2 с зазором h друг относительно друга, причем данный зазор может иметь любое значение в зависимости от конфигурации системы, в которой используется изобретение, от длины вала 2, и от пространственного расположения друг относительно друга ведущих звеньев (валов 3 приводов 1), от которых необходимо принять валу 2 крутящий момент и передать его на звено 4.
Кроме того, возможен вариант выполнения изобретения, когда обгонные муфты 9, 10 (или другие обгонные муфты при их количестве большем двух) установлены без зазора h (например, фиг. 8). В данном случае внутренние обоймы 11 и 12 плотно прилегают друг к другу, либо муфты 9 и 10 имеют общий единый корпус для их внутренних обойм 11 и 12 (такое же выполнение может иметь устройство при большем количестве обгонных муфт). При этом внешние обоймы (кольца) 13, 14 муфт 9 и 10 имеют возможность независимого вращения и передачи крутящего момента на вал 2 и соответственно на ведомое звено 4 от соответствующего привода 1 (вала 3) или одновременной передачи крутящего момента от всех приводов 1 (валов 3; при большем количестве обгонных муфт их внешние обоймы имеют такую же возможность). Таким образом, внешние обоймы 13, 14 выполнены каждая с возможностью связи с соответствующим выходным звеном (валом 3) соответствующего привода 1 вращения и с возможностью передачи вращения от соответствующего привода 1 на вал 2 и в последующем на звено 4.
Вал 2 позволяет объединить внутреннюю обгонную муфту 6 и все внешние обгонные муфты 9, 10 (и другие при наличии большего числа обгонных муфт) с жесткой посадкой. Кроме того, вал 2 может являться корпусом внутренней единой обоймы для внешних независимых муфт 9, 10. Либо все муфты 9, 10 могут иметь одну общую внутреннюю обойму, которая жестко связана с внешней поверхностью вала 2, при этом внешние обоймы 13, 14 муфт 9, 10 имеют возможность независимого вращения относительно общей внутренней обоймы. Кроме того, вал 2 может быть выполнен заодно целое (как единый конструктивный элемент) с внутренней обоймой либо одной из муфт (например, муфты 9 или муфты 10), либо с внутренними обоймами 11, 12 обеих муфт 9, 10, либо с внутренними обоймами всех обгонных муфт при их количестве большем двух, т.е. вал 2 может являться внутренней обоймой одной из внешних обгонных муфт, или общим корпусом внутренних обойм всех внешних обгонных муфт (см., например, фиг. 16, 17). Также возможен вариант выполнения предложенного устройства, когда вал 2 является внешней обоймой обгонной муфты 6 и одновременно внутренней обоймой муфт 9 и 10. Либо вал 2 может являться внутренней обоймой муфты 6 и одновременно внешней обоймой муфт 9 и 10. Кроме того, при оппозитном расположении двигателей (приводов 1), вал 2 может выполнять роль внутренней обоймы всех обгонных муфт или части обгонных муфт, или же может выполнять роль внешней обоймы всех обгонных муфт или части обгонных муфт, как, например, это отражено на фиг. 14-19.
Передача крутящего момента на ведомое звено 4 может осуществляться, например, посредством звездочек 15 (элементы передачи вращательного движения), установленных жестко на внешних обоймах 13, 14 (или выполненных заодно целое с ними) любым возможным способом, либо посредством шкивов, либо шестерен (зубчатых колес, не показаны), либо магнитным полем (если элемент передачи вращательного движения выполнен в виде постоянных магнитов, или если внешняя обойма внешней обгонной муфты является частью ротора одного из приводов), либо иных элементов, способных передать крутящий момент на ведомое звено 4 (например, посредством цепной передачи, ременной и т.п.). При этом передача крутящего момента от вала 2 на звено 4 может осуществляться также либо посредством цепной передачи, либо ременной или иной передачи, соответственно, от звездочки или шкива или другого элемента, например, маховика или гидротрансформатора, установленного, например, на торце вала 2 (противоположном торцу вала 2, обращенному к приводу 1), либо аналогичной посадкой внутренних обойм обгонных муфт. Кроме того, ведомое звено 4 также может быть установлено, например, непосредственно на валу 2 (например, на его торце, или, например, в середине вала 2 при его симметричном выполнении и при оппозитном расположении приводов 1) и может представлять собой, например, колесо или шестерню или другой элемент (не показано). Передаточное отношение обгонных муфт 6, 9 и 10 может быть как одинаковое, так и различное (аналогично в случае установки на валу 2 большего количества обгонных муфт).
Вал 2 может иметь как прямую цилиндрическую форму внешней поверхности, так и ступенчатую, т.е. с разными внешними диаметрами. При этом внутренние обоймы 11, 12 обгонных муфт 9, 10 могут быть расположены на любых частях внешней поверхности вала 2, т.е. на частях, имеющих различные диаметры (в зависимости от конфигурации вала 2 и пространственного расположения валов 3 приводов 1, в том числе при оппозитном расположении приводов 1). Также обоймы 11, 12 могут быть установлены в канавках (не показаны), образованных кольцевыми выступами 16 на внешней поверхности вала 2, выполняющими функцию фиксации муфт 9, 10 в осевом направлении. Однако, выступов 16 может и не быть, при этом для исключения осевого перемещения муфт 9, 10 (и т.д.) могут использоваться, например, гайки (в связи с резьбой на внешней поверхности вала 2), или стопорные кольца, или другие элементы фиксации (не показаны). Для ограничения осевого перемещения внутренней обгонной муфты 6 внутри полости 5 может быть образован кольцевой уступ 17, в который упирается внешняя обойма 7. Однако, уступа 17 может и не быть, а для ограничения осевого перемещения используются вышеуказанные или иные элементы, фиксирующие осевое перемещение муфты 6 (в том числе подшипники).
С валом 2 согласно предложенному изобретению может быть соединено минимум две обгонной муфты 6 и 9, каждая из которых предназначена для связи с соответствующим выходным валом 3 (звеном) соответствующего привода 1. В качестве привода может быть использован либо двигатель внутреннего сгорания, либо электродвигатель, либо ветродвигатель, либо гидродвигатель, либо мускульная сила и т.п., либо любое их сочетание в зависимости от того, в какой промышленности применяется предложенное устройство.
Таким образом, первая обгонная муфта 6, установленная в полости 5 вала 2, принимает крутящий момент от вала 3 первого привода 1 (двигателя), на котором смонтировано предложенное устройство, и передает крутящий момент на главный вал 2 (в данном случае муфта 6 является внутренней, причем она же может быть и внешней обгонной муфтой при ее установке на внешней поверхности вала 2). Вторая обгонная муфта 9, установленная на внешней поверхности вала 2, принимает крутящий момент от второго привода 1 (например, от выходного вала 3 второго двигателя) и передает крутящий момент на главный вал 2 (в данном случае муфта 9 является внешней, причем она же может быть и внутренней обгонной муфтой при ее установке в полости вала 2). И так далее в зависимости от количества обгонных муфт, соответствующего количеству приводов 1 (валов 3).
При выполнении вала 2 без полости 5 (фиг. 4) установка, расположение и связь обгонных муфт 6, 9, 10 может быть следующая. Например, внешняя обойма 7 муфты 6 жестко соединена (вышеописанными способами, в том числе посредством болтового или винтового соединения, в том числе при оппозитном расположении приводов 1) с торцевой поверхностью вала 2 (фиг. 4, 12), внутренняя обойма 8 соединена с валом 3, а внутренние обоймы 11, 12 муфт 9, 10 (или общая их внутренняя обойма) жестко соединены с внешней цилиндрической поверхностью вала 2.
Возможен вариант выполнения предложенного устройства, когда, например, вал 2 имеет прямую форму, а все обгонные муфты 6, 9, 10 (и т.д.) установлены на валу 2 так, что внутренние обоймы 8, 11, 12 муфт 6, 9, 10 жестко соединены с внешней поверхностью вала 2, внешние обоймы 7 муфт 6 жестко связаны с валом 3 привода 1 посредством элемента 18 фиксации (в том числе при оппозитном расположении приводов 1), а внешние обоймы 13, 14 муфт 9, 10 выполнены с возможностью связи с валом 3 соответствующего привода 1.
Кроме того, возможен вариант выполнения предложенного устройства, когда внутри полости 5, т.е. на цилиндрической поверхности отверстия установлен элемент вращения 19 (фиг. 6 и фиг. 11), например, подшипник или другой элемент вращения, предназначенный для установки на ведущий вал 3 привода 1 (одного из приводов 1 или нескольких приводов 1, в том числе при оппозитном их расположении) и обеспечивающий независимое вращение вала 2 относительно вала 3. Также вал 2 при выполнении его без полости 5 может упираться в вал 3, например, посредством упорного подшипника (не показано). Возможен вариант, когда вал 2 не связан (не соединен) непосредственно с валом 3, а связан с ним только через внешнюю обойму 7 муфты 6, например, посредством элемента 18 фиксации (см., например, фиг. 16, 19), и при этом вал 2 может иметь как цельную так и полую конструкцию.
Следует понимать, что вышеописанные варианты расположения муфт 6, 9, 10 на валу 2 или в полости 5, связь обойм 7, 8, 11, 12, 13, 14 с соответствующими поверхностями вала 2 (внутренними и/или внешними), с валами 3 приводов 1 и т.п.не являются ограниченными. Возможны любые комбинации и варианты расположения муфт 6, 9, 10 в зависимости от конструкции (конфигурации) вала 2, от длины валов 3, от пространственного их расположения, от удобства и компактности соединения узлов (как это показано на всех предложенных фигурах, но не ограничиваясь этим). Возможно использование подшипников 19 для усиления конструкции и узлов соединения, для повышения устойчивости предложенного устройства в системе, в которой оно используется. Возможно использование дополнительных элементов 18 фиксации (фиг. 16-19), причем при любом расположении приводов 1, в том числе при оппозитном их расположении (а также при симметричном выполнении предложенного устройства, а именно вала 2 с расположенными на нем муфтами 6, 9, 10 и т.д.). Для улучшения характеристик крутящего момент возможно использование нескольких обгонных муфт (например, муфт 6), установленных вплотную друг к другу, при этом они могут иметь как свои независимые внутренние и/или внешние обоймы, так и общие единые внутренние и/или внешние обоймы (см, например, фиг. 8).
Примеры использования предложенного устройства.
1) Электротранспорт.
Например, мотоциклу, работающему на электромоторе, в городском движении (где совокупность разных режимов движения: разгон, поддержание скорости в потоке, крутой подъем и т.д.) требуется большой крутящий момент для разгона и для подъема в горку и не такой большой при поддержании средней и малой скорости. Если на транспорте один двигатель, то необходима коробка передач (шестеренчатые, звездные, планетарные) или вариатор. Но конструкция значительно усложняется, надежность падает, требуется регулярное обслуживание. Данное решение не популярно в легком электротранспорте. В основном на рынке представлены модели, где крутящий момент передается непосредственно от двигателя на колесо через цепную или ременную передачу, иногда используется промежуточный вал для создания второй степени редукции.
Предлагается добавить в электро-мотоцикл дополнительный двигатель через предложенное устройство для передачи крутящего момента. Система будет иметь «три передачи», при условии добавления одного двигателя: 1) передача крутящего момента одновременно с двух двигателей (суммирование крутящих моментов) - максимальный крутящий момент; 2) передача крутящего момента от первого двигателя, на котором установлено устройство; 3) передача крутящего момента от второго двигателя. При этом можем использовать предложенное устройство как промежуточный вал для передачи момента от второго (дополнительного) двигателя, что даст возможность добавить степень редукции.
Например, выбрав двигатели с одинаковыми характеристиками, первый двигатель передает момент на колесо с редукцией 1:5, а второй 1:10 за счет использования устройства как промежуточный вал. В итоге, возможно разогнаться (или подняться на крутые подъемы) с помощью второго (дополнительного) двигателя (с редукцией 1:10), а далее переключаться на первый и поддерживать скорость. Либо активировать сразу оба двигателя, что в итоге даст еще больший крутящий момент при разгоне или подъеме в горку, а когда второй (дополнительный) двигатель наберет максимальные обороты и перестанет передавать крутящий момент, он перейдет в режим холостого хода и минимума потребления электричества, а транспорт продолжить набирать скорость на первом двигателе.
2) Станкостроение.
Через предложенное устройство возможна работа станка с несколькими приводами, работающего в разных мощностных режимах, либо с разным режимом оборотов. В целях экономичности можно комплектовать систему под требуемые характеристики.
Варианты режимов могут быть, например:
- 3000 об./мин, 1500 об./мин, и т.д. с одинаковым или разным крутящим моментом (двигатели могут быть подобраны или настроены под оптимальный КПД);
- выдавать при определенных оборотах 100 н*м, или достаточно в каком-то режиме только 20 н*м и т.д.
3) Гибридная установка.
Благодаря предложенному устройству возможно использование различных двигателей по степени потребления ресурсов (двигатели внутреннего сгорания, электрические, гидро, ветро и т.д). Например, возможно использование бензинового двигателя совместно с электрическим.
Представим самый обычный автомобиль на ДВС с механической (или автоматической) коробкой передач. Устанавливают на выходной вал ДВС (коленчатый вал) до маховика (или гидротрансформатора) предложенное устройство для передачи крутящего момента, при этом маховик (или гидротрансформатор) закрепляют на главном валу 2, тем самым не вмешиваясь в принципы работы между маховиком и коробкой или гидротрансформатором и автоматической коробкой передач. К предложенному устройству подключают дополнительный электродвигатель. Передачу крутящего момента от электродвигателя на предложенное устройство возможно осуществить любой передачей (цепной передачей, ременной, или шестеренчатой). Настраивают работу электродвигателя на то, чтобы он помогал добавлять крутящий момент на предложенное устройство, в то время когда ДВС находится в диапазоне с минимальным крутящим моментом, а именно на низких оборотах, после чего электродвигатель выключают. В итоге получается ровный общий передаваемый на маховик крутящий момент. Автомобиль разгоняется идеально ровно с хорошим подхватом на всех оборотах.
Так же возможно использование в режиме только ДВС, или только электродвигатель, либо оба вместе, либо по комбинированной схеме описанной выше.
Рекуперация от электродвигателя, подключенного к предложенному устройству будет невозможна, но это не проблема, так как возможны варианты, если это требуется. Например, возможно установить для данной задачи другой электродвигатель на выходной вал коробки передач. Таким образом, получаем гибридный автомобиль, подобный выпускаемым.
Благодаря использованию предложенного изобретения, выполненного вышеописанным образом, существенно повышается качество работы и КПД системы, в которой используется несколько приводов 1 (различных или одинаковых по типу двигателей), способных передать крутящий момент на ведомое звено 4 (колесо, маховик, винт, и т.д.). Кроме того, благодаря такому выполнению предложенного устройства обеспечивается компактность, простота устройства, минимум деталей, не требует отдельного промежуточного вала для системы, повышается надежность и долговечность устройства и соответственно всей работающей системы. Также за счет возможности одновременной передачи на вал 2 (и на ведомое звено 4) совокупного крутящего момента одновременно от нескольких приводов 1 (или от всех приводов 1 сразу), либо выборочно от любого привода 1 (за счет независимой работы обгонных муфт), обеспечивается высокий КПД (в разы повышается КПД системы). Каждый двигатель может передавать определенный крутящий момент в своем диапазоне оборотов в зависимости от их настройки по оптимальным параметрам с учетом требуемых скоростно-силовых особенностей транспорта (или другой системы, где используется предложенное изобретение). Количество подключаемых двигателей (приводов 1) не ограничено, при этом двигатели не передают крутящий момент друг другу. Характеристики подключаемых двигателей в одну систему через предложенное устройство могут быть разные (обороты, мощность, степень редукции и пр.).
Кроме того, предложенное устройство может обладать характеристиками промежуточного вала для подключаемых в систему двигателей, что можно использовать в целях повышения или понижения редукции. С использованием предложенного устройства обеспечивается возможность реализации разных целей. Подборкой двигателей с необходимыми характеристиками, настройкой требуемой редукции, а так же подбором необходимого количества двигателей, можно добиться максимального КПД для реализации поставленных целей.
Благодаря предложенному изобретению обеспечивается более эффективный расход, например, электроэнергии (при использовании нескольких электродвигателей), существенно повышаются динамические характеристики транспорта. Сохраняется простота и надежность конструкции ввиду отсутствия коробки передач и прочих сложных механизмов.
1. Устройство для передачи вращательного движения, содержащее вал, с которым соединены по меньшей мере две обгонные муфты, которые расположены соосно друг другу и валу, отличающееся тем, что вал имеет соосную с ним цилиндрическую полость, внутри которой установлена по меньшей мере одна первая обгонная муфта так, что ее внешняя обойма жестко соединена с валом, а ее внутренняя обойма выполнена с возможностью жесткого соединения с выходным звеном первого привода вращения, другая или другие обгонные муфты установлены на внешней поверхности вала так, что их внутренние обоймы или одна общая внутренняя обойма жестко соединена с валом, а внешние их обоймы выполнены каждая с возможностью связи с соответствующим выходным звеном другого соответствующего привода вращения и с возможностью передачи вращения от другого соответствующего привода вращения на вал.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что внутри полости вала установлены две первые обгонные муфты так, что их внешние обоймы или одна общая внешняя обойма жестко соединена с валом, а внутренняя обойма каждой первой обгонной муфты выполнена с возможностью жесткого соединения с выходным звеном соответствующего первого привода вращения.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что внешняя обойма одной из других обгонных муфт выполнена с возможностью жесткой связи с выходным звеном другого соответствующего привода вращения посредством элемента фиксации.
4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что связь внешней обоймы по меньшей мере одной из других обгонных муфт с выходным звеном другого соответствующего привода вращения осуществлена посредством элемента передачи вращательного движения, закрепленного на внешней обойме по меньшей мере одной из других обгонных муфт.
5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что элемент передачи вращательного движения выполнен в виде шкива, или звездочки, или зубчатого колеса, или магнитов.
6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что жесткая связь внутренних обойм или общей одной обоймы другой или других обгонных муфт с валом осуществлена посредством шпоночного, или шлицевого, или резьбового, или сварного соединения, а также посредством кольцевых выступов, образованных на внешней поверхности вала.
7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что жесткая связь внешней обоймы по меньшей мере одной первой обгонной муфты с валом осуществлена посредством шпоночного, или шлицевого, или резьбового, или сварного, или болтового, или винтового соединения.
