HU213979B - Moment impulse gear - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya impűlzűsnyőmaték-hajtómű, amelymőzgatandó tömeghez csatlakőztatőtt meghajtóegységet és ameghajtóegységhez kapcsőlódó hajtó mechanizműst (1) tartalmaz, ahajtóm chanizműsnak (1) főrgástengelye (12), és a főrgástengelyreráfűzött, főrgástest alakú energiagyűjtő tagja (11) van, azenergiagyűjtő tagja pedig a főrgástengely és a mőzgatandó tömeg közöttelhelyezk dő hajtásátadó részegység (13) útján van a mőzgatandótömeggel összeköttetésben. A megőldás jellegzetessége, hőgy ahajtómechanizműs (1) energiagyűjtő tagja (11) és főrgástengelye (12)közé főrgásirány kőrlátőzó szerkezet (2) van beiktatva, a hajtásátadórészegységnek (13) b lső hajtásátadó tagja (13a), külső hajtásátadótagja (13b) és e kettő által közrefőgőtt ágyazó eleme (13c), valamintaz ágyazó elemhez (13c) elfőrdűlást megengedő módőn csatlakőztatőtt,és a mőzgatan ó tömeghez (4) hőzzáerősített kapcsőló tagja (13d) van,a hajtómechanizműs (1) főrgástengelye (12) és a hajtásátadó részegység(13) kapcsőló tagjának (13d) hőssztengelye (131d) pedig egymássalpárhűzamős. ŕ

Description

(57) KIVONAT

A találmány tárgya impulzusnyomaték-haj tómű, amely mozgatandó tömeghez csatlakoztatott meghajtóegységet és a meghajtóegységhez kapcsolódó hajtó mechanizmust (1) tartalmaz, a hajtómechanizmusnak (1) forgástengelye (12), és a forgástengelyre ráfüzött, forgástest alakú energiagyűjtő tagja (11) van, az energiagyűjtő tagja pedig a forgástengely és a mozgatandó tömeg között elhelyezkedő hajtásátadó részegység (13) útján van a mozgatandó tömeggel összeköttetésben.

A megoldás jellegzetessége, hogy a hajtómechanizmus (1) energiagyűjtő tagja (11) és forgástengelye (12) közé forgásirány korlátozó szerkezet (2) van beiktatva, a hajtásátadó részegységnek (13) belső hajtásátadó tagja (13a), külső hajtásátadó tagja (13b) és e kettő által közrefogott ágyazó eleme (13c), valamint az ágyazó elemhez (13c) elfordulást megengedő módon csatlakoztatott, és a mozgatandó tömeghez (4) hozzáerősített kapcsoló tagja (13d) van, a hajtómechanizmus (1) forgástengelye (12) és a hajtásátadó részegység (13) kapcsoló tagjának (13d) hossztengelye (131 d) pedig egymással párhuzamos.

1.ábra

A leírás terjedelme: 5 oldal (ezen belül 1 lap ábra)

HU 213 979 B

HU 213 979 Β

A találmány tárgya impulzusnyomaték-hajtómü, amely mozgatandó tömeghez csatlakoztatott meghajtóegységet és a meghajtóegységhez kapcsolódó hajtó mechanizmust tartalmaz, a hajtómechanizmusnak forgástengelye, és a forgástengelyre ráfíízött, forgástest alakú energiagyüjtő tagja van, az energiagyüjtő tag pedig a forgástengely és a mozgatandó tömeg között elhelyezkedő hajtásátadó részegység útján van a mozgatandó tömeggel összeköttetésben.

A különböző jármüvek, így a szárazföldi, vízi, valamint légi közlekedési eszközök meghajtására, illetve mozgásirányának megváltoztatására számos megoldást dolgoztak már ki. Ezen berendezések közé sorolhatók az impulzusnyomaték elvén működő eszközök is.

Léteznek olyan szerkezetek is, amelyeknél egy nagy tehetetlenségi nyomatékú testet hajtanak meg sajátos módon, amely mozgásba hozatala folytán megváltoztatja a telj es rendszer - így a nagy tehetetlenségi nyomatékú test és az azt hordozó test - mozgásállapotát, mivel megfelelő kialakítás esetén a nagy tehetetlenségi nyomatékú test súlyponteltolódást okoz, és ennek következtében a hajtott rendszer, amely lehet bármilyen közlekedési eszköz is, külső erő igénybevétele nélkül képes gyorsulni, lassulni vagy kanyarodni.

Ilyen eredménnyel járó mechanikai szerkezetet mutat be az US 3 653 269 lajstromszámú USA szabadalmi leírás, amelynél a több hajtómotort, áttételt és lendkereket tartalmazó mechanizmus működtetésekor a hajtást hordozó jármű a mechanizmus mozgásbaj öttét követően külső erő igénybevétele nélkül indul meg.

A szerkezet hátránya azonban, hogy a nagyszámú mozgó alkatrész, és az azok összehangolásához szükséges vezérlés költségessé teszi a szerkezetet, sőt a meghibásodás valószínűségét is jelentősen fokozza.

További hátrány, hogy a szerkezet nagy kiterjedése miatt gyakorlati célra csak nehezen alkalmazható, hatásfoka pedig méretei ellenére is kicsiny.

A WO 86/05852 számú nemzetközi szabadalmi bejelentésben olyan egység szerepel, amely egy forgótengelyt, a forgótengelyre felszerelt tartófejet, valamint a tartófejhez csapok segítségével kapcsolódó és ahhoz képest elfordulni képes tárcsákat tartalmaz. A forgótengely forgásának következtében a tárcsák elmozdulnak és a forgótengely lineáris mozgást végez.

A konstrukció hiányossága azonban, hogy a nagy vibrációs veszély és a kihajlás miatt speciális anyagminőségű alkatrészeket követel meg, és csak adott amplitúdójú alternáló mozgás hozható létre segítségével.

A találmánnyal célunk az ismert megoldások hiányosságainak kiküszöbölése, és olyan változat megalkotása volt, amely egyszerű szerkezete és kisszámú mozgó alkatrésze ellenére az ismerteknél jobb hatásfokú mozgatást tesz lehetővé úgy, hogy csak a mozgatandó tömeghez csatlakozik, és a rendszer belső gerjesztésének hatására hozza haladó mozgásba azt, azaz megváltoztatja annak mozgásállapotát.

A találmány szerinti megoldáshoz az a felismerés vezetett, hogy ha önmagában ismert szerkezetként kialakított, forgómozgásra alkalmas tehetetlen tömeget sajátos szerkezeti elemek beiktatásával mozgásirányának korlátozásával szabályozott alternáló mozgásra és meghatározott feltételeket kielégítő forgásra kényszerítünk, és a mozgatáshoz, valamint a forgatáshoz szükséges gerjesztő erőt is újszerű elemek segítségéveljuttatjuk el a mozgatott tömeghez, akkor a feladat megoldható.

A kitűzött célnak megfelelően a találmány szerinti impulzusnyomatékhajtómű, - amely mozgatandó tömeghez csatlakoztatott meghajtóegységet és a meghajtó egységhez kapcsolódó hajtómechanizmust tartalmaz, a hajtómechanizmusnak forgástengelye, és a forgástengelyre ráfuzött, forgástest alakú energiagyűjtő tagja van, az energiagyüjtő tag pedig a forgástengely és a mozgatandó tömeg között elhelyezkedő hajtásátadó részegység útján van a mozgatandó tömeggel összeköttetésben, oly módon van kialakítva, hogy a hajtómechanizmus energiagyűjtő tagja és forgástengelye közé forgásirány korlátozó szerkezet van beiktatva, a hajtásátadó részegységnek belső hajtásátadó tagja, külső hajtásátadó tagja és e kettő által közrefogott ágyazó eleme, valamint az ágyazó elemhez elfordulást megengedő módon csatlakoztatott, és a mozgatandó tömeghez hozzáerősített kapcsoló tagja van, a hajtómechanizmus forgástengelye és a hajtásátadó-részegység kapcsoló tagjának hossztengelye pedig egymással párhuzamos.

A találmány szerinti impulzusnyomaték-hajtómü további ismérve lehet, hogy a forgásirány-korlátozó szerkezet az energiagyüjtő tag egyirányú forgását megengedő szabadonfütó részegység.

A kiviteli alak szempontjából előnyös, hogy az energiagyüjtő tag fészket magában foglaló kerékaggyal és a kerékagyból kinyúló távtartó tagokkal, valamint a távtartó tagok által hordozott gyűrűvel rendelkező lendkerék. A hajtő-mechanizmus forgástengelye és a hajtásátadórészegység kapcsoló tagja közötti távolság a lendkerék redukált sugarának legalább 0,005-szorosa, de legfeljebb 2-szerese közé esik.

Az impulzusnyomaték-hajtómü egy másik változatánál a hajtásátadó-részegység belső hajtásátadó tagjának a meghajtóegységhez történő csatlakoztatásra szolgáló erő bevezető zónája van, az erő bevezető zóna középpontja és a kapcsoló tag távolsága pedig azonos a kapcsoló tag és a hajtómechanizmus forgástengelye közötti távolsággal.

A megoldás egy további kialakításánál a mozgatandó tömeg legalább két darab hajtómechanizmussal van felszerelve, a hajtásátadó-részegységek kapcsoló tengelyei pedig egymással és a mozgatandó tömeg tömegközépponti szimmetriatengelyével párhuzamosan, a tömegközépponti szimmetriatengelyen átmenő hosszanti fősíkra szimmetrikusan vannak elrendezve.

A találmány ismét eltérő változatánál az energiagyüjtő tag és a mozgatandó tömeg közé fékező részegység van beszerelve. A fékező részegység a mozgatandó tömegből kinyúló dörzsfelülettel rendelkezik, a dörzsfelület pedig az energiagyüjtő tag gyűrűjével van időszakosan összenyomva.

Előnynek kell tekinteni, hogy a hajtómű kisszámú alkatrészből áll, így annak gyártási és szerelési költsége is kedvezőbb, mint a hagyományos változatoké, és meghibásodási hajlama is kisebb.

HU 213 979 Β

Kedvezőnek kell tekinteni, hogy a kialakítás és a kevés alkatrész miatt a hajtómű hatásfoka is jobb, így kézi erővel és napenergia segítségével is megfelelően működtethető.

Ugyancsak előnynek kell tekinteni, hogy kis tömege és kiterjedése miatt - a segítségével mozgatott eszközön

- több hasznos tömeg szállítható. Ezen tulajdonságának köszönhetően a szerkezet gyermekjátékokhoz is használható hajtóeszközként, ami ezáltal a játszó személy erőnlétének és készségeinek fejlesztésére is szolgálhat.

A találmányt a továbbiakban kiviteli példa kapcsán, rajz alapján ismertetjük részletesebben. A rajzon az

1. ábra az impulzusnyomaték-hajtómű egy változatának felülnézete, a

2. ábra az 1. ábra II irány felőli nézete, a

3. ábra az 1. ábra III-ΠΙ sík mentén vett metszetének nagyított képe.

Az 1. és a 2. ábra a találmány szerinti impulzusnyomaték-hajtómű egy lehetséges megvalósítását mutatja be. Megfigyelhető, hogy az impulzusnyomaték-hajtóművet hordozó 4 mozgatandó tömeg egy részét itt egy 5 hordozó test képezi, amely az 5c ágyazó nyúlványokkal, az 5c ágyazó nyúlványokon átvezetett 5a tengelyekkel, valamint az 5a tengelyekhez hozzáerősített 5b kerekekkel rendelkezik, ahol az 5b kerekek támaszkodnak a talajon.

Az 5 hordozó test tartjatovábbá a 3 meghajtóegységet és - ennél a kiviteli alaknál - a kettő darab impulzusnyomaték-hajtóművet is, amelyek így együttesen alkotják a 4 mozgatandó tömeget.

Az impulzusnyomaték-hajtóműnek all energiagyűjtő tagból, a 13 hajtásátadó részegységből, valamint a II energiagyüjtő tag és a 13 hajtásátadó-részegység közé illesztett 12 forgástengelyből, továbbá a 12 forgástengely és a 11 energiagyüjtő tag között elhelyezett 2 forgásirány korlátozó szerkezetből álló 1 hajtó mechanizmusa van.

Ennél a változatnál all energiagyűjtő tag egy 11a lendkerék, amely a 1 lb kerékagyat, az abból kinyúló 1 ld távtartó tagokat és a 1 ld távtartó tagok végéhez csatlakozó nagy inerciájú 1 le gyűrűt tartalmazza. A 13 hajtásátadó részegység - amint az az 1. ábrán jól szemlélhető

- a 13a belső hajtásátadó tagot, a 13b külső hajtásátadó tagot és a 13c ágyazó elemet foglalja magában.

A 13a belső hajtásátadó tag végén található a 13e erő bevezető zóna, amelynek 13le középpontjához csatlakozik a 3 meghajtóegység 31 összekötő szerve. Itt kell megjegyeznünk, hogy a 3 meghajtóegység lehet villamos motor, pneumatikus vagy hidraulikus munkahenger, sőt akár emberi erőforrás is. A lényeges csupán az, hogy alkalmas legyen alternáló mozgás megvalósítására.

A 13 hajtásátadó-részegység és az 5 hordozó test csatlakoztatására a 13d kapcsoló tag szolgál, amely itt egy tengelycsap. A 13d kapcsoló tag egyfelől az 5 hordozó testhez van helytállóan hozzáerősítve, másfelől a 13 hajtásátadó-részegység 13a belső hajtásátadótagja, és 13b külső hajtásátadótagja közötti - hüvelyként kiképzett, és forgást megengedő csapágyazással ellátott - 13c ágyazó elemen van keresztülvezetve.

A 3. ábra mutatja, hogy a 12 forgástengely a 13 hajtásátadó-részegység 13b külső hajtásátadótagjaihoz van elmozdulásmentesen hozzáerősítve, másfelől ez a 12 forgástengely az 1 hajtómechanizmus 11 energiagyűjtő tagjának 1 le fészkén van átfüzve. A11 energiagyüjtő tag 1 le fészkénél helyezkedik el a 2 forgásirány korlátozó szerkezet, amely itt egy racsnis szabadonfutó, és feladata, hogy a 11 energiagyűjtő tagnak a 6 egyik mozgásirányú forgását meggátolja, míg a 7 másik mozgásirányú elfordulását lehetővé tegye. Az is magától értetődik, hogy a 2 forgásirány korlátozó szerkezet nemcsak szabadonfutó lehet, hanem bármilyen más megoldás is, amely az egyirányú szabad mozgás kívánalmainak feltételeit kielégíti. Mindenképpen előnyös azonban a finom osztású racsnis szabadonfutó használata.

Lehetséges továbbá olyan megoldás is, amelynél az egyik irányú forgás teljesen ki van zárva, a másik irányú forgás fordulatszáma vagy az elfordulás mértékének a szöge pedig bizonyos mértékig le van korlátozva.

Visszatérve most az 1. ábrára, azon az is szemlélhető, hogy az impulzusnyomaték-hajtómüvek a 4 mozgatandó tömeg 4a tömegközépponti szimmetriatengelyére középpontosan szimmetrikusan helyezkednek el. Az 1 hajtómechanizmus 12 forgástengely és a 13 hajtásátadó részegység 13d kapcsoló tagjának 131d hossztengely pedig egymással párhuzamos helyzetű. Itt kell megjegyezni azt is, hogy egy 4 mozgatandó tömeg nemcsak kettő darab impulzusnyomaték-hajtóművel lehet felszerelve, hanem többel is. Természetesen akkor ezen impulzusnyomaték-hajtóművek mindegyikének ki kell elégítenie az adott feltételeket.

Létezhet továbbá olyan speciális eset is, amikor a 4 mozgatandó tömeg 4a tömegközépponti szimmetriatengelyében helyezkedik el az 1 hajtó mechanizmus, ekkor pedig egyetlen impulzusnyomaté- hajtómű is elegendő.

Ugyancsak szemlélhető, hogy a 11c fészek és a 13c ágyazó elem „T1 ” távolsága, valamint a 13c ágyazó elem és a 13e erő bevezető zóna 131 e középpontjának „T2” távolsága egymással megegyezik. Ez a méretazonosság az optimális működés feltétele, bár bizonyos határok között az ettől való eltérés csak a rendszer hatásfokát csökkenti, de a működést még nem akadályozza.

A működés szempontjából további lényeges szempont, hogy a 11c fészek és a 13c ágyazó elem közötti „TI” távolság célszerűen egyezzen meg a 1 la lendkerék 1 le gyűrűjének méreteiből számítható „R” redukált sugár értékével.

Szintén az 1. ábra mutatja azt is, hogy az 5 hordozó test a 8 fékező részegységekkel is fel van szerelve, amelyek 8a dörzsfelülete - az impulzusnyomaték-hajtómű mozgása során időszakosan érintkezésbe kerül a 11 energiagyűjtő taggal és annak mozgását lefékezi.

A találmány szerinti impulzusnyomaték-hajtómű működése során a 3 meghajtóegység bekapcsolásakor a 31 összekötő szerv mozgásba jön, és - az 1. ábrán rajzolt állapotot nézve - fölfelé indul. Az elmozduló 31 összekötő szerv erőt fejt ki a 13 hajtásátadó részegység 13a belső hajtásátadó tagjának 13e erő bevezető zónájára, és a 13d kapcsoló tag 131 d hossztengelye körül forgatva azt is elmozdítja.

A 13 hajtásátadó-részegység 13a belső hajtásátadó tagjának elfordulásával a 13b külső hajtásátadó tag is

HU 213 979 Β elfordul, magával ragadva az 1 hajtómechanizmusnak a forgástengelyre felfűzött 11 energiagyüjtő tagját. Bár a 11 energiagyüjtő tag most - elmozdulása közben impulzust kap, de a 2 forgásirány korlátozó szerkezet meggátolja, hogy forgásba jöjjön, mert az ennél a kiviteli alaknál úgy van beállítva, hogy a 6 egyik mozgásirányban ne engedje meg all energiagyüjtő tag elfordulását.

Amikor a 3 meghajtóegység 31 összekötő szerve eléri holtponti helyzetét, akkor egyrészt felütközik, másrészt a 13 hajtásátadó részegység elfordulása is megszűnik. Ekkor a 12 forgástengelyre felfűzött 11 energiagyüjtő tag a 13 hajtásátadó részegységből rá ható külső gyorsító erő következtében - 2 forgásirány korlátozó szerkezet által megszabott mértékben - a túlpörög a 6 egyik mozgásiránnyal ellentétes 7 másik mozgásirányba.

Ezalatt a 31 összekötő szerv alternáló mozgása során lényegesen lassabban lefelé mozdul el, és így az 1 hajtómechanizmus 13 hajtásátadó részegységét is az előzővel ellentétes értelmű forgásra kényszeríti a 13d kapcsoló tag ld hossztengelye körül. Ekkor a külső impulzus hatására az előző mozgásütemben csak a 13d kapcsoló tag körül elforduló 11 energiagyüjtő tag - mivel ebbe a 7 másik mozgásirányban elfordulása már nincsen teljesen gátolva a 2 forgásirány-korlátozó szerkezet által - a 12 forgástengely körül továbbfordul a 7 másik mozgásirányban, növelve a 11 energiagyüjtő tag ezen irányú forgásának szögsebességét.

A most előre mozgó 13 hajtásátadó-részegység elérve eredeti kiinduló helyzetét a lassabb mozgás következtében ütközés nélkül leáll, míg a forgó 11 energiagyüjtő tag az 5 hordozó testből kinyúló 8 fékező részegység 8a dörzsfelületéhezér, ahol lefékeződik, és energiáját átadj a a 4 mozgatandó tömegnek. Ezen kapott energiacsomag hatására pedig a 4 mozgatandó tömeg meghatározott irányban továbbmozdul.

A ciklus végeredményeképpen a 13 hajtásátadó részegység ismét kiinduló helyzetébe kerül vissza, miközben a 11 energiagyűjtő tag újra megáll. Ekkor indulhat a következő ciklus, amelynek lefolyása az előzőekben leírtakkal megegyezik.

A találmány szerinti impulzusnyomaték hajtómű jól alkalmazható egy adott test mozgásállapotát megváltoztatására. Használható továbbá mozgást generáló játékszereknél, ahol a nagy gyorsulás nem követelmény.

Claims (8)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Impulzusnyomaték-hajtómü, amely mozgatandó tömeghez csatlakoztatott meghajtó egységet és a meghajtó egységhez kapcsolódó hajtómechanizmust tartalmaz, a hajtómechanizmusnak forgástengelye, és a forgástengelyre ráfüzött, forgástest alakú energiagyüjtő tagja van, az energiagyüjtő tag pedig a forgástengely és a mozgatandó tömeg között elhelyezkedő hajtásátadó részegység útján van a mozgatandó tömegei összeköttetésben, azzal jellemezve, hogy a hajtómechanizmus (1) energiagyüjtő tagja (11) és forgástengelye (12) közé forgásirány korlátozó szerkezet (2) van beiktatva, a hajtásátadó részegységnek (13) belső hajtásátadó tagja (13a), külső hajtásátadó tagja (13b) és e kettő által közrefogott ágyazó eleme (13c), valamint az ágyazó elemhez (13c) elfordulást megengedő módon csatlakoztatott, és a mozgatandó tömeghez (4) hozzáerősített kapcsoló tagja (13d) van, a hajtó mechanizmus (1) forgástengelye (12) és a hajtásátadó részegység (13) kapcsoló tagjának (13d) hossztengelye (13ld) pedig egymással párhuzamos.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti impulzusnyomaték-hajtómű, azzaljellemezve, hogy a forgásirány-korlátozó szerkezet (2) az energiagyüjtő tag (11) egyirányú forgását megengedő szabadonfutó részegység.
3. 3. Az 1. vagy a 2. igénypont szerinti impulzusnyomaték-hajtómű, azzaljellemezve, hogy az energiagyűjtő tag (11) fészket (1 le) magában foglaló kerékaggyal (1 lb) és kerékagyból (11b) kinyúló távtartó tagokkal (1 ld), valamint a távtartó tagok (11 d) által hordozott gyűrűvel (Ile) rendelkező lendkerék (11a).
4. 4. A 3. igénypont szerinti impulzusnyomaték-hajtómű, azzal jellemezve, hogy a hajtómechanizmus (1) forgástengelye (12) és a hajtásátadó részegység (13) kapcsoló tagja (13d) közötti távolság a lendkerék (11a) redukált sugarának (R) legalább 0,005-szorosa, de legfeljebb 2-szerese közé esik.
5. 5. Az 1—4. igénypontok bármelyike szerinti impulzusnyomaték-hajtómű, azzal jellemezve, hogy a hajtásátadó részegység (13) belső hajtásátadó tagjának (13a) a meghajtó egységhez (3) történő csatlakoztatásra szolgáló erő bevezető zónája (13e) van, az erő bevezető zóna (13e) középpontja (13le) és a kapcsoló tag (13d) távolsága (T2) pedig azonos a kapcsoló tag (13d) és a hajtómechanizmus (1) forgástengelye (12) közötti távolsággal (TI).
6. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti impulzusnyomaték-hajtómű, azzal jellemezve, hogy a mozgatandó tömeg (4) legalább két darab hajtómechanizmussal (1) van felszerelve, a hajtásátadó részegységek (13) kapcsoló tengelyei (13d) pedig egymással és a mozgatandó tömeg (4) tömegközépponti szimmetriatengelyével (4a) párhuzamosan, tömegközépponti szimmetriatengelyen (4a) átmenő hosszanti fősikra szimmetrikusan vannak elrendezve.
7. 7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti impulzusnyomaték-hajtómű, azzal jellemezve, hogy a energiagyűjtő tag (11) és a mozgatandó tömeg (4) közé fékező részegység (8) van beszerelve.
8. 8. A 7. igénypont szerinti impulzusnyomaték-hajtómü, azzal jellemezve, hogy a fékező részegység (8) a