CN101680517B - 往复转动式动力转换设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种往复转动动力转换设备，其能够简化结构、降低了运动转换过程中产生的摩擦能量损失、并进行单向转动运动与往复转动运动之间的转换。该往复转动动力转换设备包括：进行往复转动运动的往复转动轴；进行单向转动运动的单向转动轴；壳体，其被设置为使得往复转动轴和单向转动轴可在同一平面相互垂直，并被支持以不限制其转动；以及运动转换单元，其连接至往复转动轴，并被构造为当向往复转动轴或单向转动轴传递动力时，通过圆锥状转动运动和扭转运动，进行在往复转动运动和单向转动运动之间的转换。

Description

往复转动式动力转换设备
技术领域
本发明涉及往复转动动力转换设备，更具体地，涉及能够将往复转动运动转换为单向转动运动、或者能够将单向转动运动转换为往复转动运动的往复转动动力转换设备。
背景技术
在像汽车等的设备中，为将往复直线运动转换为单向转动运动，通常使用曲柄装置。曲柄装置由活塞、一端与该活塞结合且另一端与曲柄轴连接的连杆构成。
当安装在车辆发动机中的活塞进行往复直线运动时，连杆和曲柄轴将活塞的往复直线运动转换为转动运动，从而向车辆传递驱动力。同样，当上述曲柄轴的转动运动为输入端时，则可在输出端得到活塞的往复直线运动。此处，为了通过使用连杆和偏心曲柄轴等将往复直线运动转换为单向转动运动，需要根据活塞的移动距离以及连杆的偏心距来确定转动半径。因此需要很大的体积，所以重量也随之增大。
为了解决上述问题，人们研制了如转子活塞发动机等的转缸式发动机。然而，转缸式发动机的构造复杂并因而难于制造。而且，因为密封腔的构造、进气排气问题等，不能适用于大功率发动机。因此，需要研制体积小且高效的曲柄装置。
例如，如图7、图8所示的第0404446号韩国专利申请中公开的环状曲柄装置包括：方形盒式壳体50；置于上述壳体50内部且形成四个腔室的受钉块51；插入上述腔室的转子52；分别与上述转子52的上下部中结合的输出伞齿轮53；核55，包括待与上述输出伞齿轮53可转动结合的四个轴54；以及与壳体50结合以便限制转子52的盖56。
但是，上述曲柄装置的结构非常复杂因而难以制造。而且，多个伞齿轮相互咬合进行旋转。因此，动力传递路径非常复杂，因而摩擦增大且动力效率降低。
此外，因为驱动部分包括四个伞齿轮及两个输出伞齿轮，所以在驱动齿轮时会产生磨损和噪音等问题。
发明内容
技术问题
本发明的一方面提供了一种能够使动力转换设备的整体构造简单化，并且还能够易于维护和维修的往复转动动力转换设备。
本发明的另一方面还提供了一种能够降低摩擦部分和噪音，并且提高动力效率，从而能够将往复转动运动转换为单向转动运动的往复转动动力转换设备。
技术手段
根据本发明的一方面，提供了往复转动动力转换设备，包括：接受或输出往复转动运动的往复转动轴；至少一个单向转动轴，接受或输出单向转动运动并在其一侧包括倾斜柄臂；壳体，其被设置为使得所述往复转动轴和所述单向转动轴可在同一平面相互垂直，并被支持以不限制其转动；以及运动转换单元，其连接至所述往复转动轴，并被构造为当向所述往复转动轴或所述单向转动轴传递动力时，通过圆锥状转动运动和扭转运动，进行在往复转动运动和单向转动运动之间的转换。
有益效果
根据本发明的设备的组成零件包括曲柄销、一对引导轴承以及引导部件，因而该设备结构非常简单。因此，可以易于维护和维修曲柄装置并降低总制造成本。
根据本发明的往复转动动力转换设备可容易地进行往复转换运动和单向转动运动，并且降低了摩擦部分。从而，基本无噪音产生。
附图说明
图1a为用于表示在依据本发明实施方式的往复转动动力转换设备中向前转动往复转动轴的横截面图。
图1b为用于表示在图1a中的往复转动动力转换设备中向后转动往复转动轴的横截面图。
图2为用于表示图1a中的除去壳体的往复转动动力转换设备的分解立体图。
图3为用于表示图1a中的除去壳体的往复转动动力转换设备的俯视图。
图4为沿图3中A-A线切割的横截面图。
图5为图1a所示的一对引导轴承的立体图。
图6为用于表示图1a中所示的曲柄销、倾斜柄臂、往复转动轴和单向转动轴的转动轨迹的示意图。
图7为用于表示常规的将往复转动转换为单向转动的动力转换设备的分解立体图。
图8为图7所示的动力转换设备的部分折叠立体图。
具体实施方式
本发明包括：接受或输出往复转动运动的往复转动轴；接受或输出单向转动运动，并在一侧设有倾斜柄臂，至少一个以上的单向转动轴；可使往复转动轴和单向转动轴在同一平面垂直相交并自由转动的壳体；和向往复转动轴或单向转动轴传递动力时，通过圆锥状转动运动和扭转运动，实现转换往复转动运动和单向转动运动的与往复转动轴相连的运动转换单元。
以下将详细参照本发明的实施方式，实施方式的实施例在附图中示出，在所有附图中，相同的标号表示相同的元件。以下将参照附图详细描述实施方式以便解释本发明。
图1a和图1b为用于表示依据本发明实施方式的将往复转动运动转换为单向转动运动的动力转换设备的横截面图，而图2为用于表示除去壳体后的图1a的往复转动动力转换设备的分解立体图。
往复转动动力转换设备包括：接受或输出往复转动运动的往复转动轴1；接受或输出单向转动运动的单向转动轴2；壳体3，其被布置为使得往复转动轴1和单向转动轴2可以在同一平面相互垂直，并被支持以不限制其旋转；以及运动转换单元，其连接至往复转动轴1，并被构造为当向往复转动轴1或单向转动轴2传递动力时，通过圆锥状转动运动和扭转运动，进行在往复转动运动和单向转动运动之间的转换。
运动转换单元能够使往复转动轴1和单向转动轴2在同一平面上进行圆锥状转动运动及扭转运动，并从而进行在往复转动运动和单向转动运动之间的转换。
如图3和图4所示，运动转换单元由包括：引导部件5，其与往复转动轴1整体结合，形成为“U”形以具有中空部分，并且在其中央部分包括旋转球4；盖7，与引导部件5的顶面结合并包括凸出的第一旋转轴6，以便由壳体3可转动地支承；一对引导轴承，插入引导部件5的中空部分，并通过第二旋转轴6a与旋转球4结合(参见图1a)，由此进行转动扭转运动；曲柄销9，置于上述一对引导轴承8之间，并滑动以进行圆锥状转动运动；以及第一和第二倾斜柄臂10a和10b，以预定角度与曲柄销9的两端结合，并在壳体3内与单向转动轴2可转动地结合。
如图2所示，曲柄销9位于上述一对引导轴承8之间。曲柄销9的两端固定于单向转动轴2的第一和第二倾斜柄臂10a和10b上。曲柄销9在中心处与第二旋转轴6a相接，以便进行圆锥状转动运动。
第一和第二倾斜柄臂10a和10b位于壳体3内部，以便与单向转动轴2处于同一平面。曲柄销9的倾斜角度为“θ”，其与往复转动轴1的转动角度相等。
当曲柄销9在进行圆锥状转动运动时，在引导部件5和上述一对引导轴承8的接触面间以及曲柄销9和上述一对引导轴承8的接触面间会产生摩擦。因此，为了减小摩擦，可设置润滑单元。
如图2、图5所示，润滑单元包括：油槽O，其形成在上述一对引导轴承8中每一个的侧面上，以便将充填的润滑油引导到引导部件5和上述一对引导轴承8之间的接触面；缝隙S，其形成在上述一对引导轴承8的接触部分，以便将润滑油引导到上述一对引导轴承8和曲柄销9之间的接触面中。
为了减小转动时产生的摩擦，在诸如固定往复转动轴1和单向转动轴2的转动轴等转动部分中设置了轴承11等。
在下文中，将描述根据本发明实施方式的往复转动动力转换设备的工作原理。
根据本发明的实施方式，将描述当往复转动动力传递至诸如发动机的活塞的往复转动装置中的往复转动轴1时，通过动力转换设备将往复转动运动转换为单向转动轴2的单向转动运动的过程。虽然在本文中没有描述将单向转动运动转换为往复转动运动的实施例，但根据本发明的所有过程都可以逆向地进行。
图1a示出了从上看时往复转动轴1沿顺时针方向转动的状态。当往复转动轴1转动时，引导部件5沿顺时针方向转动，并且插进中间的曲柄销9同样进行转动。
由于引导部件5，当曲柄销9接受到向C方向的转动力后，曲柄销9的两端均基于第二旋转轴6a进行圆锥状转动运动。该转动力通过第一和第二倾斜柄臂10a和10b将以预定角度与曲柄销9偏心结合的单向转动轴2向“A2”方向转动。
图6示出了曲柄销9、往复转动轴1、单向转动轴2以及第一和第二倾斜柄臂10a和10b的转动轨迹。曲柄销9的两端均基于第二旋转轴6a进行圆锥状转动运动。
在引导部件5与一对引导轴承8之间，及在一对引导轴承8与曲柄销9之间会产生摩擦，但通过充填于油槽O和引导轴承8的间隙中的润滑油，可减小摩擦。因此，可降低能量损失。
当往复转动轴1的转动方向转变为“B1”方向时，可如图1b所示。曲柄销9可通过往复转动运动进行圆锥状转动运动，因此单向转动轴2连续地进行转动运动。
为了使单向转动轴2可通过曲柄销9的圆锥状转动运动进行连续的单向转动运动，曲柄销9的两端Pa和Pb会需要被设置为使得当在A2和B2方向进行转动时，单向转动轴2的位于同一水平面上的点P1和P2成为方向转动运动的端点。
具体地，当往复转动轴1完成A1方向的转动并将要向对应于逆向的B1方向转动时，在此种情况下，曲柄销9的一端Pa完成在A2方向的转动并到达P1点，尽管往复转动轴1的转动方向改变，但曲柄销9的另一端的Pb朝向P2点在B2方向转动。因此，曲柄销9可进行完整的圆锥状运动，由此，引起单向转动轴2在同一方向的连续转动。
当单向转动轴2通过往复转动轴2的往复运动而连续在同一方向转动时，结构简单且具有减小的摩擦部分的曲柄装置可以将往复转动运动转换为单向转动运动。
当向单向转动轴2传递单向转动力时，单向转动力可通过第一和第二倾斜柄臂10a和10b以及曲柄销9转换为引导部件5的往复转动运动，进而使往复转动轴1做往复转动运动。
工业应用性
依据本发明的往复旋转动力转换设备适用于如车辆、机器人和工业等各种领域。尤其是，往复转动动力转换设备易于应用于将往复转动运动转换为单向转动运动，或将单向转动运动转换为往复转动运动的动力转换设备。
虽然此处展示并描述了本发明的一些实施方案，但本发明不限于所描述的几个实施方案。相反，本领域技术人员将理解，在不脱离本发明原理与精神的情况下，可对这些实施方案做改变。本发明的范围由权利要求和它们的同等物限定。

Claims (7)

1.往复转动动力转换设备，包括：
接受或输出往复转动运动的往复转动轴；
至少一个单向转动轴，接受或输出单向转动运动并在其一侧包括倾斜柄臂；
壳体，其被设置为使得所述往复转动轴和所述单向转动轴可在同一平面相互垂直，并被支持以不限制其转动；以及
运动转换单元，其连接至所述往复转动轴，并被构造为当向所述往复转动轴或所述单向转动轴传递动力时，通过圆锥状转动运动和扭转运动，进行在往复转动运动和单向转动运动之间的转换。
2.如权利要求1所述的设备，其中，所述运动转换单元包括：
引导部件，在内部包括中空部分，并且所述引导部件在其中央部分包括旋转球；
盖，与所述引导部件的顶面结合并包括凸出的第一旋转轴，以便由所述壳体可转动地支承；
曲柄销，插入所述引导部件的所述中空部分，并且所述曲柄销的两端通过第一和第二倾斜柄臂与所述单向转动轴结合；以及
一对引导轴承，设置在所述曲柄销和所述引导部件之间，以便进行转动扭转运动。
3.如权利要求2所述的设备，其中，所述运动转换单元进一步包括：
润滑单元，在所述曲柄销进行所述圆锥状转动运动时，所述润滑单元减小在所述引导部件和所述一对引导轴承之间、及所述曲柄销和所述一对引导轴承之间的摩擦。
4.如权利要求3所述设备，其中，所述润滑单元包括：
油槽，其形成在所述一对引导轴承中的每一个的侧面上，以便将充填的润滑油引导到所述引导部件和所述一对引导轴承之间的接触面；以及
缝隙，其形成在所述一对引导轴承的接触部分中，以便将润滑油引导到所述一对引导轴承和所述曲柄销之间的接触面中。
5.往复转动动力转换设备，包括：
壳体；
往复转动轴，与所述壳体相连接，以便传递往复转动运动；
至少一个单向转动轴，其被设置为在同一平面与所述往复转动轴垂直，并且所述至少一个单向转动轴在其一侧包括倾斜柄臂；以及
运动转换单元，与所述往复转动轴结合，当向所述往复转动轴传递动力时，所述运动转换单元通过圆锥状转动运动将往复转动运动转变为单向转动运动，并且当向所述单向转动轴传递所述动力时，所述运动转换单元通过所述圆锥状转动运动将所述单向转动运动转换为所述往复转动运动。
6.如权利要求5所述的设备，其中，所述运动转换单元包括：
引导部件，在内部包括中空部分，并且所述引导部件在其中央部分包括旋转球；
盖，与所述引导部件结合并包括第一旋转轴；
曲柄销，插入所述引导部件的所述中空部分，并且所述曲柄销的两端通过第一和第二倾斜柄臂与所述单向转动轴结合；以及
一对引导轴承，设置在所述曲柄销和所述引导部件之间，以便进行转动扭转运动。
7.往复转动动力转换设备，包括：
传递往复转动运动的往复转动轴；
至少一个单向转动轴，其被设置为在同一平面与所述往复转动轴垂直，并且所述至少一个单向转动轴在其一侧包括倾斜柄臂；以及
运动转换单元，包括：与所述往复转动轴相连接的引导部件；盖，与所述引导部件结合并包括旋转轴，以便由与所述往复转动轴相连接的壳体可转动地支承；以及曲柄销，其通过第一和第二倾斜柄臂以预定角度与单向转动轴结合，其中，当向所述往复转动轴或所述单向转动轴传递动力时，通过圆锥状转动运动和扭转运动，实现往复转动运动和单向转动运动之间的转换。
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