JP2005533216A - 容積型回転スクリュー装置および容積型スクリュー装置における運動変換方法 - Google Patents
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Abstract
Description
Pf/Pm=(Nm+1)/Nm
内部包絡面を持つ知られている装置において、作動室の数量はNmに等しく、各作動室の軸上間隔はPmに等しく、これに対して、外部包絡面を持つ知られている装置において、作動室の数量はNm+1に等しく、各作動室の軸上間隔はPfに等しい。
γ=πNm/(Nm-1)
この角度は(クランクにヒンジで取り付けられたオス部材が遊星運動の工程中に旋回運動を行う)同期リンクのクランクシャフトの周回角度に等しく、ポジティブな機械的エネルギーが独立した自由度を持つ運動学的クランクチャンネルを介して受け入れられる時である。
γ=π/(Nm-1)
・独立した自由度を持つ駆動部材の1周回当たりの角度サイクルの数量を増加させることに失敗する、運動を組織する不完全な工程による限られた技術的潜在能力
・同様のスクリュー装置の限られた特定のパワー
・限られた効率
・装置の固定本体にかかる反力の存在
k1ω1+k2ω2+ω3=0
ここで、ω1,ω2は上記共役になった要素のそれらの要素の軸についての角速度を表す。
ω3は同期結合のリンクの角速度を表す。
k1,k2は定結合係数を表す。
これらを使用して、共役になった要素の回転の角速度の値は以下の関係から定義される。
(z-1)ω1-zω2+ω0=0
ここで、ω1は部材の軸の周囲での部材の角速度であり、これの包絡面は曲面の形を有する。
ω2は部材の軸の周囲での部材の回転の角速度を表し、これの包絡面は、上記曲面で形成された表面の系列の内部または外部包絡面の形状を有する。
ω0は遊星運動を行っている部材の軸の軌道公転の角速度を表す。
zは整数(z>1)を表す。
Z38/Z40=2
Z44/Z46=3
各ギヤ46には、Eに等しい長さだけ各ギヤ46の軸46'から中心がずれたクランクシャフト48が設けられている。平行なクランクシャフト48はメス部材20内の枢軸リンク内に設置されている。
Z50/Z52=3/2
Z50/Z52=3/2
内部リングギヤ56は4×Eに等しい内径を有し、オス部材10の外部ギヤ54は3×Eに等しい外径を有する。
k1ω1+k2ω2+ω3=0
ここで、ω1,ω2は上記共役になった部材のそれらの部材の軸についての角速度を表す。
ω3は同期結合のリンクの角速度を表す。
k1,k2は定結合係数を表す。
これらを使用して、共役になった部材の回転の角速度の値は以下の関係から定義される。
(Z-1)ω1-Zω2+ω0=0
ここで、ω1は部材の軸についての部材の角速度であり、部材の包絡面は曲面の形態を有する。
ω2は部材の軸についての部材の回転の角速度であり、部材の包絡面は上記曲面で形成された表面系の内部または外部包絡面の形状を有する。
ω0は遊星運動を行っている部材の軸の軌道公転の角速度である。
ZはZ>1である整数である。
ω2=ω0/3=ω/3
Ψ=θ/Nm=90°
ω3は同期結合リンクの回転速度である。
k1,k2は定結合係数である。
ω0はメス軸Xfについて回転するオス軸Xmの公転運動の角速度である。
Zは上記オス表面およびメス表面の内部および外部包絡面の交点A1,A2,A3などの数であり、1より大きいいずれかの整数とすることができる。
ω2=ω/3-(2/3)ω=-ω/3
そして、Ofについての周回の角度は以下のものに等しい(図22における角度Ψはオス中心Omを横切る軸Xmについての周辺周回または旋回を表し、角度θはメス中心Ofを横切る固定軸Xfについてのメス部材20の周回角度を表す)。
Ψ=-θ/Nm
オス要素の中心Omは円における自身の軌道運動速度ω0=+ωおよび角度θを保持し、メス部材20は速度ω1=-ωを与えられる。このことは、この場合に3角度オス部材の頂点A1,A2およびA3がハイポトロコイドを描き、かつ同時に、角速度-ωでメス部材の中心Ofについて回転するメス部材エピトロコイドに沿って滑動することを示す。
1)θ=45°、k=-5、k1=-5およびk2=-3、およびメス中心Ofについてのオス部材軸の公転のγ=90°に等しい角度サイクル、
2)θ=135°、k=-1、k1=-1およびk2=-1/3、およびオス部材のオス中心Omについてのメス部材軸の旋回のγ=90°に等しい角度サイクルを得る。
11 作動室
12,112 オス表面
14,114,514,614,714 オスプロファイル
20,120,600,700,800 メス部材
22,122 メス表面
24,124,624,724,824 メスプロファイル
30 主本体
31,131 伝達手段
32,34,48,59 クランク機構
36,38,40,44,54,56,150,152 ギヤ
42,48 シャフト
50,52 同期装置
58 反転機
60 滑動体
E 長さ
X,Xm,Xf 軸
Om,Of 中心
Claims (22)
- 主軸X、オス部材(10;110;500;600;700)および前記オス部材を取り囲むメス部材(20;120;600;700;800)からなる2つの部材を有する本体(30)を含む容積型の回転スクリュー装置であって、前記オス部材(10;110;500;600;700)の外部表面はオス表面(12;112)を形成し、前記メス部材の内部表面はメス表面(22;122)を形成し、前記オス(12;112)およびメス(22;122)表面は、平行かつ長さEにより間隔を開けられたそれぞれの軸XmおよびXfを有する螺旋表面であり、前記オス(12;112)およびメス(22;122)表面は、前記オス(12;112)およびメス(22;122)表面の線形接触(A1,A2,A3)ならびに前記オス部材(10;110;500;600;700)および前記メス部材(20;120;600;700;800)の相対変位の形成により少なくとも1つの作動室(11)を規定し、前記オス(12;112)およびメス(22;122)表面は、機構の断面における見かけプロファイルにより前記軸XmおよびXfについてさらに規定され、前記オス表面(12;112)の前記プロファイルは、前記オス軸Xm上に位置する中心Omに関した対称の次数Nmを有するオスプロファイル(14;114;514;614;714)を規定し、前記メス表面(22;122)の前記プロファイルは、前記メス軸Xf上に位置する中心Ofに関した対称の次数Nfを有するメスプロファイル(24;124;624;724;824)を規定し、前記回転スクリュー装置は、前記主軸Xと前記軸(Xm,Xf)の1つとの間に偏心性Eを発生するクランク状機構(32;34;48;59)を含む主同期結合をさらに有し、
前記オス部材(10;110;500;600;700)および前記メス部材(20;120;600;700;800)の第1の部材は前記本体(30)内にヒンジ結合され、かつ、回転運動に従って自身の固定軸(Xm;Xf)について自身上で回転することができることと、
前記クランク状機構(32;34;48;59)は、第2の部材の前記軸(Xf;Xm)が、半径として前記長さEを有する軌道公転運動に従って前記第1の部材の固定軸(Xm;Xf)について公転することを可能にするために、前記オス部材(10;110;500;600;700)および前記メス部材(20;120;600;700;800)の前記第2の部材に接続されていることと、
前記回転スクリュー装置は、前記オス表面(12;112)と前記メス表面(22;122)が一体に噛み合うように、前記旋回運動と前記軌道公転運動を他方に関して一方を同期する主同期装置(34,40,36,38;44,46,48;54,56,58;)を含むことと、を特徴とする回転スクリュー装置。 - 前記クランク機関(32;59)または前記第1の部材(10;110;500;600;700;20;120;600;700;800)に接続された回転伝達手段(31;131)をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の回転スクリュー装置。
- 前記回転伝達手段(131)は2チャンネル回転手段(131)であることを特徴とする請求項2に記載の回転スクリュー装置。
- 前記オス(12;112)およびメス(22;122)表面は機械的に接触させられ、前記第1(10;110;500;600;700)と第2(20;120;600;700;800)の部材の間の運動の伝達を可能にする運動学的な対偶を形成することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の回転スクリュー装置。
- 前記本体に連結され、かつ、前記第2の部材(20;120;600;700;800;10;110;500;600;700)が前記第2の部材の軸について回転することを可能にする追加の同期装置(50,52)をさらに含むことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の回転スクリュー装置。
- 前記追加の同期装置は遊星ギヤ伝達装置(50,52)を含むことを特徴とする請求項5に記載の回転スクリュー装置。
- 前記クランク機関(32;34;48;59)、および前記オス(10;110;500;600;700)またはメス(20;120;600;700;800)部材の1つに接続された回転電圧手段(31;131)をさらに含むことを特徴とする請求項5または請求項6に記載の回転スクリュー装置。
- 前記同期装置は、両部材(10;500;600;700;20;600;700;800)を一体化する運動学的な結合機構(40,36,38;44,46,48)をさらに含み、前記運動学的な結合は前記本体(30)にヒンジ結合された少なくとも1つの結合機関(36;46)を含むことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の回転スクリュー装置。
- 前記運動学的な結合機構はギヤ伝達装置(40,36,38;44,46,48)を含むことを特徴とする請求項8に記載の回転スクリュー装置。
- 前記同期装置は遊星ギヤ伝達装置(54,56)を含むことを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の回転スクリュー装置。
- 前記同期装置は反転機(58)を含むことを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の回転スクリュー装置。
- 前記同期装置は溝材機構(59,60,61)を含むことを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の回転スクリュー装置。
- 前記オスおよびメス部材と同一直線上に配置された少なくとも1つの追加のオスおよびメス部材(500;600;700;600;700;800)をさらに含むことを特徴とする請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の回転スクリュー装置。
- 前記オスおよびメス部材(500;600;700;600;700;800)の表面が追加的作動室(11)を形成するように機械的接触状態にある方法で、前記両部材の内部または前記両部材を取り囲んで配置された少なくとも1つの第3の部材をさらに含むことを特徴とする請求項1から請求項13のいずれか一項に記載の回転スクリュー装置。
- 前記メスの対称の次数NfはNm-1に等しいことを特徴とする請求項1から請求項14のいずれか一項に記載の回転スクリュー装置。
- 前記メスの対称の次数NfはNm+1に等しいことを特徴とする請求項1から請求項14のいずれか一項に記載の回転スクリュー装置。
- 前記オスおよびメス表面は円筒形表面に退入することができることを特徴とする請求項1から請求項16のいずれか一項に記載の回転スクリュー装置。
- 容積スクリュー装置における運動を変換する方法であって、
(a)オスおよびメス部材の形になったスクリュー共役要素と、前記容積スクリュー装置の作動室における機械エネルギーおよび作動物質エネルギーの変換されたポジティブな流れの支援を伴う同期結合のリンクとの相互接続された運動を生成する工程と、
(b)オスまたはメス部材を、1つがもう1つの部材の固定中心軸を基準とした独立した自由度である機械的回転の2つの自由度を持つ遊星運動へと駆動する工程と、
(c)前記装置の機械的回転の独立した自由度を介して変換の前記ポジティブなエネルギー流を伝達する工程と、を含む方法。 - 回転運動の第2の独立した自由度を持つオスおよびメス部材ならびに同期結合のリンクの差動的に接続された運動の生成、および2つの独立した自由度を介した2つの流れの形になった変換のポジティブなエネルギー流の伝達を提供する請求項18に記載の方法。
- 回転運動の第3の少なくとも1つの依存自由度はオスおよびメス部材ならびに同期結合のリンクの運動を変換する工程において生成することができ、前記装置の内部の変換のポジティブなエネルギー流の一部は単体当たりの独立した自由度の数が減少する前記装置の機械的回転の追加の依存自由度を介した運動を変換する際に使用することができる請求項18または請求項19に記載の方法。
- 前記各部材の角速度は、等式
k1ω1+k2ω2+ω3=0
により決定され、
ここで、ω1,ω2は上記共役になった要素の軸についてのそれらの要素の角速度を表し、
ω3は前記同期結合のリンクの角速度を表し、
k1,k2は定結合係数を表し、
これらを使用して、共役になった要素の回転の角速度の値は式
(z-1)ω1-zω2+ω0=0
から定義され、ここで、ω1は部材の軸の周囲での部材の角速度であり、この部材の包絡面は曲面の形状を有し、
ω2は部材の軸の周囲での部材の回転の角速度を表し、この部材の包絡面は前記曲面で形成された表面の系列の内部または外部包絡面の形状を有し、
ω0は遊星運動を行っている前記部材の軸の軌道公転の角速度を表し、
zは整数(z>1)を表す請求項18から請求項20のいずれか一項に記載の方法。 - 前記3つの運動、すなわち、前記共役になった要素の固定軸についての前記共役になった要素の1つの回転、同期結合のリンクとともに遊星運動を行っている前記部材の軸の公転、および可動軸を備えた前記部材の旋回のいずれか2つは互いの間で同期することができる請求項18から請求項21のいずれか一項に記載の方法。
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