Центробежная ударная передача

Настоящее изобретение относится к центробежной ударной передаче. Центробежная ударная передача распложена между приводным валом (5) с одним или более роторами (1) и одним или более ведомыми валами (6). Вал (6) параллелен приводному валу (5). Ротор (1) содержит одно или более ответвлений (2), соединенных с ротором (1) с помощью сочленения (4) и содержащих массивный элемент (3) на своем свободном конце. Каждый ведомый вал (6) содержит по меньшей мере один рычаг (7), соединенный с приводным валом (6) с помощью одностороннего устройства сцепления и выровненный с ротором (1). Рычаг (7) имеет механизм (8) возврата. Каждое ответвление (2) имеет по меньшей мере один выровненный с ним рычаг (7). Вращение каждого ротора (1) приводит к последовательному соударению его ответвлений (2) с каждым рычагом (7), выровненным с ротором (1). Достигается расширение арсенала технических средств. 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к системе центробежной передачи, размещенной между двумя параллельными вращающимися валами, которая работает по принципу соударения элементов обоих валов. Она используется в механике и при передаче механической энергии.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В уровне техники известна передача энергии с помощью зубцов, при которой приводной вал выполнен с возможностью действия на второй вал с помощью двух или более зубчатых колес. Пример такого типа можно найти в документе GB 240259.

Этот тип передачи используется очень часто, поскольку обеспечивает возможность передавать энергию с регулируемым передаточным отношением (в коробках передач), со сменой направления (в конических зубчатых передачах) или даже с преобразованием вращательного движения в линейное движение (с использованием зубчатой рейки).

В других известных типах передачи, которые, впрочем, можно рассматривать как менее современную предпосылку настоящего изобретения, используются ремни, цепи или другие гибкие элементы.

Заявителю неизвестны какие-либо механизмы передачи, похожие на предлагаемый в настоящем изобретении.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сущность настоящего изобретения заключается в том, что предлагается центробежная ударная передача согласно формуле изобретения.

В частности, передача этого типа содержит приводной вал с одним или более роторами, которые передают его энергию на один или более ведомых валов. Чтобы обеспечить такую возможность, каждый ротор содержит одно или более ответвлений, соединенных с ротором сочленением. На свободном конце каждого ответвления располагается массивный элемент, который может свободно вращаться на валу параллельно приводному валу или материалу с низким трением с достаточным сопротивлением.

Дополнительно ведомые валы содержат рычаги, выровненные с роторами таким образом, что каждый ведомый вал содержит по меньшей мере один рычаг, выровненный с ротором, и каждое ответвление имеет по меньшей мере один рычаг, выровненный с ним при его вращении. Рычаги соединены с ведомым валом с помощью одностороннего устройства сцепления, чтобы движение передавалось только в одном направлении. Рычаги содержат соответствующие механизмы возврата, например, пружины.

Благодаря этому в результате вращения каждого ротора происходят следующие друг за другом соударения его ответвлений с каждым рычагом, выровненным с ротором.

При рассмотрении описания нужно учитывать, что упомянутые роторы могут содержать ответвления на одном уровне или на нескольких уровнях. Поэтому равнозначно рассматривать два ротора, у каждого из которых ответвления находятся на одном уровне, и один ротор с ответвлениями на двух уровнях. Чтобы избежать путаницы, во всем описании упоминаются «роторы» для каждого уровня с ответвлениями, однако в действительности это может соответствовать одной вращающейся основной части с несколькими уровнями или нескольким независимым основным частям.

Единственное различие между двумя альтернативными вариантами состоит в возможности отсоединения независимых роторов с помощью необязательных отсоединяющих устройств сцепления, тогда как в одной вращающейся основной части отдельные уровни отсоединить невозможно. Необязательные отсоединяющие устройства сцепления обеспечивают возможность изменения передаточного отношения на выходе или подсоединения разных ведомых валов по мере необходимости. Например, если ведомый вал соединен только с одним ротором, отсоединение указанного ротора обеспечивает возможность изоляции упомянутого ведомого вала.

В первом варианте применения приводной вал содержит два или более роторов, либо ротор с двумя или более уровнями, с одинаковым количеством равномерно распределенных ответвлений. Это значит, что сдвиг между двумя последовательными соударениями постоянный.

Если требуется, ступенчатая передача может содержать один ротор с одним ответвлением для каждого ведомого вала.

Для облегчения ориентации соударения предпочтительна изогнутая форма ответвлений, обеспечивающая максимальную перпендикулярность двух поверхностей в момент соударения и их максимально возможное радиальное положение.

Если используются пружины, то для того, чтобы у рычага было время для возврата, без использования чрезмерно мощных пружин, предпочтительно использовать отвод назад рычагов при углах от 10° до 30°.

ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Для лучшего понимания изобретения прилагаются следующие графические материалы.

Фиг. 1: вид в перспективе иллюстративного варианта осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2: вид сверху иллюстративного варианта осуществления по фиг. 1.

Фиг. 3: вид в перспективе второго иллюстративного варианта осуществления.

ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ниже представлено исключительно в качестве примера и без ограничений краткое описание варианта осуществления изобретения.

Представленный на графических материалах вариант осуществления содержит ротор (1) с двумя рычагами, с множеством ответвлений (2), оканчивающихся массивным элементом (3). Ответвления (2) соединены с центром ротора (1) соответствующими сочленениями (4), которые могут свободно на нем вращаться. Если нужно, ход ответвлений (2) можно ограничить в требуемых пределах соответствующими ограничителями (на графических материалах не показаны). Оба ротора (1) показаны размещенными на одном и том же приводном валу (5) и соединены с ним. Однако оба ротора (1) могут содержать устройства сцепления, которые независимо разрешают или запрещают вращение каждого ротора (1).

Представленная на графических материалах передача также содержит ведомый вал (6), расположенный параллельно приводному валу (5), с несколькими рычагами (7). Рычаги (7) соединены с ведомым валом (6) с помощью одностороннего устройства сцепления (не видно). Это значит, что вращение рычага (7) передается ведомому валу (6) только в одном направлении. В противоположность этому рычаг (7) вращается в противоположном направлении независимо от ведомого вала (6). Примером такого типа устройств сцепления, известных в данной области техники, является храповой механизм или однонаправленный подшипник.

Каждый рычаг (7) содержат механизм (8) возврата, представленный на фиг. 1 и 2 в форме цилиндрической винтовой пружины. Однако это также могут быть торсионные пружины, плоские пружины или любая другая пружина, известная в данной области техники. Тип пружины и позиция, в которой крепится другой конец пружины, могут иметь значение. Например, торсионная пружина, крепящаяся к ведомому валу (6), более предпочтительна по сравнению с представленной пружиной.

Дополнительно на фиг. 3 показана новая форма механизма возврата, которую можно использовать, когда количество рычагов (7) на ведомом валу (7) больше двух, поскольку нужно соединять два рычага (7) парами. С любым непарным рычагом (7) можно использовать пружину такого же типа.

Механизм (8) возврата по фиг. 3 содержит качающуюся перемычку (81), присоединенную с помощью соответствующих переходников (82) к рычагам (7). Качающаяся перемычка (81) в центре шарнирно сочленена, поэтому соударение с одним рычагом (7) передает движение на качающуюся перемычку (81), которая толкает вперед другой рычаг (7) пары. При этом подразумевается, что соударение рычагов не может происходить одновременно и вместо этого требуется определенный минимальный сдвиг.

Вращение каждого ротора (1) приводит к появлению центробежной силы, отделяющей массивные элементы (3) от приводного вала (5) путем вращения его ответвления (2) на сочленении (4). В одной точке своего перемещения массивный элемент (2) соударяется с рычагом (7), который поглощает энергию, перемещаясь назад, и вызывает вращение ведомого вала (6). Движение рычага (7) можно регулировать, но предпочтительно оно не должно быть чрезмерно большим, чтобы предоставить ему достаточно времени для возврата. Рекомендованное значение составляет 20°. Возвращение рычага (7) в его положение покоя не передается ведомому валу (6) односторонним устройством сцепления.

Когда рычаг (7) возвращается в свое положение покоя, его может ударить следующее ответвление (2), когда предыдущее ответвление (2) перегруппируется под действием центробежной силы.

На фиг. 2 показано положение двух рычагов (7) по фиг. 1, один из которых находится в состоянии покоя, а второй - в положении после соударения.

Настоящее изобретение также можно применить к нескольким ведомым валам (6) и рычагам (7), в любой их комбинации:

ведомый вал (6) с количеством рычагов (7), равным количеству роторов (1), причем вал выровнен с указанными роторами;

два или более ведомых валов (6), в каждом из которых столько рычагов (7), сколько роторов (1), причем валы выровнены с указанными роторами;

два или более ведомых валов (6), каждый из которых содержит рычаг (7), выровненный с другим ротором (1);

несколько ведомых валов (6), каждый из которых содержит некоторое количество рычагов (7), выровненных со всеми роторами (1) или с некоторыми из них.

Каждая из этих комбинаций ведомых валов (6) и рычагов (7) обеспечивает разные выходы на каждом ведомом валу (6). Например, в случае одного рычага (7) на каждый ведомый вал (6), выровненный с ротором (1) с единственным ответвлением (2), результатом является одно движение ведомого вала (6) на каждый оборот ротора (1), поэтому выход можно рассматривать как «пошаговый».

Также может быть непрерывный выход, если имеется достаточное количество рычагов (7) и ответвлений (2) для суммы возвращений, равной 360°. Например, если передача содержит шесть ответвлений (2) на каждом роторе (1) или уровне, и размещены три ротора (1) или три уровня ответвлений (2), ведомый вал (6) получает по 18 соударений на каждый оборот. Если рычаг (7) возвращается на 20°, это равноценно одному повороту ведомого вала (6) на каждый поворот приводного вала (5). Увеличение количества роторов (1) и рычагов (7) обеспечивает возможность увеличения выходной скорости.

Другой способ изменения выхода ведомого вала (6) предусматривает изменение длины ответвлений (2) или рычагов (7), веса массивных элементов (3) и возвратного движения рычага (7). В любом случае рекомендуется, чтобы количество ответвлений (2) на один ротор не превышало шести ответвлений, чтобы рычагу (7) оставалось время для возврата.

В случае несбалансированного количества или расположения ответвлений (2) также может потребоваться добавление противовеса (не показан), чтобы обеспечить центрирование оси инерции на приводном валу (5).

Массивный элемент (3) может содержать подшипник, чтобы соударение с рычагом (7) происходило без трения. Помимо этого, можно изготовить его из материала с малым трением, но с высокой стойкостью к ударам и износу. Форма ответвления (2), которое на фигурах показано изогнутым, также может меняться, чтобы контролировать угол соударения. Аналогичным образом может оказаться полезным введение в конструкцию направляющей (не показана), которая бы задавала направление перегруппировки ответвлений (2) после соударения. Эта направляющая может, например, удерживать ответвление (2) сложенным до момента, предшествующего соударению, например, при 90° вращении ротора (1), достигая максимальной центробежной силы за счет накопленной им потенциальной энергии.

На представленных фигурах ответвления (2) разных роторов (1) сдвинуты, поэтому соударения отлично распределены. Однако сдвиг между разными ответвлениями (2) можно менять:

- если все ответвления (2) ударят рычаги (7) одного и того же ведомого вала (6) одновременно, вращение будет уменьшено, но пара поднимется;

- если соударения распределены равномерно, то есть если они распределены так, что время между двумя последовательными соударениями является одинаковым, приводной вал (5) замедляется меньше.

В любом случае рекомендуется на каждом ведомом валу (6) устанавливать маховики, как минимум один, чтобы стабилизировать выход и сохранять кинетическую энергию.

Источник энергии приводного вала (5) и способ использования ведомого вала (6) считаются не относящимися к настоящему изобретению, поскольку это изобретение исключительно универсально.

Валы (5, 6) преимущественно располагаются вертикально, но возможны другие варианты конструкции. Например, если они располагаются горизонтально, предпочтительно, чтобы соударение с рычагами (7) происходило во время нисходящего движения ответвления (2).

1. Центробежная ударная передача между приводным валом (5) с одним или более роторами (1) и одним или более ведомыми валами (6), параллельными приводному валу (5), отличающаяся тем, что:

каждый ротор (1) содержит одно или более ответвлений (2), соединенных с ротором (1) с помощью сочленения (4) и содержащих массивный элемент (3) на своем свободном конце;

каждый ведомый вал (6) содержит по меньшей мере один рычаг (7), соединенный с ведомым валом (6) с помощью одностороннего устройства сцепления, причем рычаг (7) выровнен с ротором (1) и содержит механизм (8) возврата;

вследствие чего каждое ответвление (2) имеет по меньшей мере один выровненный с ним рычаг (7); и

вращение каждого ротора (1) приводит к последовательному соударению его ответвлений (2) с каждым рычагом (7), выровненным с ротором (1).

2. Передача по п. 1, отличающаяся тем, что по меньшей мере один ротор (1) содержит устройство сцепления для отсоединения приводного вала (5).

3. Передача по п. 1, отличающаяся тем, что содержит два или более роторов (1) с одинаковым количеством равномерно распределенных ответвлений (2).

4. Передача по п. 1, отличающаяся тем, что содержит один ротор (1) с одним ответвлением (2) для каждого ведомого вала (6).

5. Передача по п. 1, отличающаяся тем, что содержит два или более ведомых валов (6).

6. Передача по п. 1, отличающаяся тем, что содержит массивные элементы (3), которые могут свободно вращаться на валу параллельно приводному валу (5).

7. Передача по п. 1, отличающаяся тем, что содержит изогнутые ответвления (2).

8. Передача по п. 1, отличающаяся тем, что содержит рычаги (7), выполняющие возвратное движение в диапазоне от 10° до 30°.

9. Передача по п. 1, отличающаяся тем, что ответвления (2) по меньшей мере одного ротора (1) распределены по двум или более уровням.

10. Передача по п. 1, отличающаяся тем, что содержит направляющую для перемещения, осуществляемого массивными элементами (3).

11. Передача по п. 10, отличающаяся тем, что направляющая удерживает ответвление (2) в сложенном состоянии до момента, близкого к моменту соударения.

12. Передача по п. 1, отличающаяся тем, что содержит маховик на по меньшей мере одном ведомом валу (6).