SE459825B - Automatiskt verkande utvaexlingsanordning - Google Patents

Description

459 825 2' anordningen måste uppvisa en betydande bredd för att medge vikternas rörelser.

Syftet med föreliggande iippfixuling är att vid en anordning av inlednings- vis angiven typ eliminera ovannämnda nackdelar och därigenom fiirbättra anord- ningens effektivitet, nedbringa vibrationerna i densanma, förbättra dess säkerhetsfaktor och reducera dess bredd. Detta åstadkonmes enligt föreliggande uppfinning i huvudsak genom att anordnjngen erhållit de kännetecken, går av efterföljande patentkrav 1.

Genom att de rotationsaxlar kring vilka vikterna roterar förlöper i rät vinkel eller i huvudsak rät vinkel i förhållande till rotorns rotationsaxel kommer den vid vikternas rotation kring sina rotationsaxlar av vikterna alst- rade kraften att lmlminera två gånger per varv. som fram- Uppfinningen skall nedan beskrivas närmare med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka figur 1 med en sidovy visar en anordning enligt uppfinningen, varvid vissa partier av derma anordning visas i snitt; figur 2 visar en vy utefter linjen II-II i figur 1; figur 3 visar med en sidovy ett alternativt utförande av en anordning enligt uppfinningen; figur 4 visar ett snitt genom den i figur 3 visade anordningen; figur 5 visar med en sidovy ett andra alternativ av anordningen uppfinningen. och enligt Den i figur 1 schematiskt illustrerade och automatiskt verkande utväxlings- anordningen åstadkommer företrädesvis kontinuerligt varierande hastighetsför- hållanden mellan en drivande axel l och en driven axel 2. Detta åstadkommas via en rotor 3, som roteras av den drivande axeln l kring en rotationsaxel 4 och som uppvisar vikter S, vilka är excentriskt lagrade i förhållande till rotationsaxlar 6 kring vilka de är anordnade att rotera. Vikterna 4 kretsar vid rotorns 3 rotation kring rotorns 3 rotationsaxel 4 och vikternas S rota- tionsrörelser kring sina rotationsaxlar 6 overföres till den drivna axeln 2 via en kuggväxel 7.

Vid utförandet enligt figur 1 är den drivande axeln l roterbart lagrad i ett lager 8, som är anordnat i ett stativ 9. Den drivande axelns l rotations- axel 10 och rotorns 3 rotationsaxel 4 förlöper i detta fall koncentriskt i för- hållande till varandra och med rotationsaxlar avses de imaginära linjer kring vilka axeln l resp. rotorn 3 roterar.

Rotorn 3 uppvisar en hylsa ll, vilken via kilorgan 12 är fastkilad på den drivande axeln l, varigenom hylsan ll tvångsmässigt medföljer axelns 1 rotation.

På hylsan 11 är fyra radiellt utåtriktade armar anordnade och dessa förlöper med rät vinkel i förhållande till varandra, varigenom de tillsammans bildar 3' 459 825 ett symmetriskt kors. Vid ytteränden av varje arm 13 är anordnat ett kugghjul 14, som ingår i kuggväxeln 7 och denna kuggväxel 7 är i detta fall utformad som en konisk kuggväxel.

På armens 13 ytterände är utanför kugghjulet 14 anordnat en vikt 5 och denna är vridfast förbunden med kugghjulet 14 eller utförd i ett stycke med detta. Vikten 5 och kugghjulet 14 är anordnade på en lagerhylsa 15 (se figur 4), vilken är roterbart lagrad på armen 13. Lagerhylsan 15, vikten 5 och kugghjulet 14 hålles på plats med hjälp av en mutter 16, som är fastskruvad vid ett gängat ändparti 17 av armen 13. Alternativt kan armen 13 vara roterbart lagrad i hyl- san 11, varvid kugghjulet 14 och vikten 5 kan vara ovridbart lagrade på armen 13.

Vikternas 5 rotationsaxlar 6 förlöper i rät vinkel -¿ i förhållande till rotorns 3 rotationsaxel 4 eller i huvudsak i rät vinkel i förhållande till ro- torns 3 rotationsaxel 4 eftersom mindre avvikelser från rät vinkel inte spo- lierar vikternas 5 funktion. Genom dena orientering av vikternas 5 rotations- axlar i förhållande till rotorns 3 rotationsaxel 4 konnær den vid vikternas 5 rotation kring sina rotationsaxlar 6 av vikterna 5 alstrade kraften att kul- minera två gånger per varv.

Vïd de visade utföringsalternativen roterar sålunda varje vikt 5 så, att viktens 5 i förhållande till dess rotationsaxel 6 excentriskt belägna delar Sa under varje rotationsvarv två gånger avlägsnar sig från och närmar sig till en pukt P, i vilken viktens 5 rotationsaxel 6 eller en förlängning därav och ro- torns 3 rotationsaxel 4 skär varandra.

Detta har åskådliggjorts på ritningarna på följande sätt: Under rotorns 3 och vikternas S rotation kommer en genom vikternas 5 ro- tationsaxel 6 förlöpande och längs vikterna 5 sig sträckande centrumlinje C att momentant förlöpa parallellt med rotorns 3 rotationsaxel 4 två gånger per varv. Som framgår av figur 3 konner vikten 5 därvid att den ena gången befinna sig i ett läge A riktad åt vänster ut från dess rotationsaxel 6 (vikten visas heldragen i detta läge) och den andra gången i ett läge B riktad åt höger ut från rotationsaxeln 6 (vikten visas punktstreckad i detta läge). Vikten 5 kommer också att momentant befinna sig i ett läge D vid vilket linjen C för- löper vinkelrät i förhållande till rotorns 3 rotationsaxel 4 (vikten visas streckad i detta läge). I det förstnämnda läget A är en punkt ytterst på vikten 5 och linjen C hetecknad med P1, i det andra läget B är samma punkt betecknad med P2 och i det tredje läget D är punkten betecknad med P3. Punkterna Pl, P2 och P3 återges också i figur 1 där vikterna också visas i lägena A, B och D.

Härvid framgår att när vikten exempelvis roterar enligt pil E i figur 1 (från läge D till läge A) förflyttar sig punktens fria läge P3 till Pl och avståndet P3P mellan punkten P3 och punkten P ökar till ett avstånd P1P mellan punkten 459 825 4' P1 och punkten P. Detta upprepas när vikten 5 roterar från läget D (eller ett motsvarande läge F, se figur 4) till läget B.

Kugghjulet 14 står i kuggingrepp med ett i lcuggväxeln 7 ingående kugghjiil 18 i form av ett kronhjul, som är lagrat på en lagerhylsa 19, som i sin tur är roterbart lagrad på en förlängning 20 av den drivande axeln 1. Denna konstruktion medger att man utnyttjar befintliga delar för att lagra kugghjulet 18, dock utan att rotationsrörelsen av den drivande axeln 1 överförs på kugghjulet 18 eller tvärtom. Kugghjulet 18 är i detta fall sarrmaxibyggt med den drivna axeln 2, vilken är utformad till en remskiva Zl för en (ej visad) drivrern. Enheten 18, 19, 20 hålles på plats med hjälp av en mutter 21, som är fastskruvad på en gängad del 21 av förlängningen 20. Kugghjulet 18 och den drivna axeln 2 kan alternativt bestå av två separata delar, vilka är vridfast förbundna med varandra och om det finns en remskiva 21 kan denna också vara en separat del, som är vridfast förbunden med den drivna axeln 2.

Vid det i figurerna 3 och 4 visade utförandet är många delar identiska eller likartade med det i figurerna 1 och 2 visade utförandet och dessa delar har därför bibehållit de i figurerna 1 och 2 gällande beteckningarna. Utförandet enligt figurerna 4 och 5 skiljer sig från det tidigare beskrivna utförandet genom att kugghjxilen 14 i kuggväxeln 7 påverkas av den drivande axeln 1 via ett kugghjul 22 istället för att pâverkas via armarna 13. Sålunda är på den drivande axeln 1 fastkilad en hylsa 23, varigenom hylsan 23 roterar tillsanmans med axeln 1. Hylsan 23 driver kugghjulet 22, som är utformat som ett kronhjul, vil- ket antingen är framställt i ett stycke med hylsan 23 eller är vridfast för- bunden med denna. Kugghjulet 22 står i kuggingrepp med kuggväxelns 7 kugghjul 14 och armarna 13 är i detta fall lagrade i ett lager 24, som är roterbart lagrat på hylsan 23, varigenom armarna 13 kan rotera i förhållande till hylsan 23. I övrigt överensstämmer detta utförande med utförandet enligt figurerna 1 och 2.

Vid utförandet enligt figur 5 är kuggväxelns 7 kugghjul 18 inte stxmxt för- bunden med den drivna axeln 2 utan mellan kugghjmxlet 18 och axeln 2 är placerat ett fjäderorgan 25 för fjädrande kraftöverföring från kugghjulet 18 till axeln 2.

Det fjädrande organet 25, t.ex. en spiralfjäder trädd på den drivande axelns 1 förlängning 20, kan från kugghjulet 18 utgående vibrationer dämpas så att dessa inte överföres till den drivna axeln 2 eller i var je fall inte överföres i full utsträckning. n De ovan beskrivna anordningarna fungerar på följande sätt: I ett inledande skede bringar den drivande axeln 1 rotorn 3 att rotera kring sin rotationsaxel 4. Samtidigt roterar vikterna 5 kring sina rotations- axlar 6, men kuggväxelns 7 drivna kugghjul 18 står stilla om den drivna axeln 2 är belastad eller bromsad. När rotationshastigheten på den drivande axeln 1 ökat 3 459 825 till en viss gräns och rotationshastigheten på vikterna 5 ökat i motsvarande om- fattning konmer kugghjulen 14, på grund av vikternas ökade tröghet och rotations- hastighet, att utöva ett vridande moxnent på det drivna kugghjulet 18, så att detta och därmed den drivna axeln 2 börjar rotera. Vikternas 5 tröghet och cent- rifugalkraft kulminerar två gånger per varv och när rotationshastigheten på den drivande axeln l ökar så ökar kugghjiilen 14 successivt sitt vridande mornent på det drivna lcugghjulet 18, vilket innebär att det drivna kugghjulets 18 och därmed också den drivna axelns 2 rotationshastighet ökas successivt. Detta fortgår tills rotationshastigheten på den drivande axeln 1 ökat till en viss högre gräns och rotorn 3 uppnått en sådan rotationshastighet att vikterna 5 inte längre kan rotera kring sina rotationsaxlar 6 utan dessa ställer sig i lägena D eller F (se figur 3). I och med att vikterna S inte längre kan ro- tera kring sina rotationsaxlar 6 roterar den drivande axeln l och drivna axeln 2 med samma hastighet.

Nar belastningen på den drivna axeln 2 blir så hög att den drivande och drivna axeln 1, 2 inte längre kan bibehålla sanlna rotationshastigheter börjar vikterna S och deras kugghjul 14 åter att rotera. Härvid överförs steglöst den kraft som behövs för att den drivna axeln 2 skall rotera.

Gemensamt för de tre visade utförandena av uppfinningsföreluâlet är att när den i förhållande till vikternas S rotationsaxlar 6 excentriskt belägna delen Sa hos en av vikterna 5 har ett visst läge inom ett rotationsvarv intar de övriga vikternas 5 delar Sa motsvarande lägen inom sina rotationsvarv. Detta innebär att när den excentriska delen Sa under ett rotationsvarv kring rotationsaxeln 6 t.ex. befinner sig i läget A (se figur 3) befinner de övriga vikternas 5 excent- riska delar 5a i motsvarande lägen A inom sina rotationsvarv.

Gemensamt för de tre visade utförandena är också att samtliga vikters 5 ro- tationsaxlar befinner sig i ett gemensamt plan H (se figur 4) eller i huvudsak i ett gemensamt plan H, som förlöper i rät eller i huvudsak i rät vinkel i för- hållande till rotorns 3 rotationsaxel. Det är visserligen tänkbart att anordna vikterna 5 så att deras rotationsaxlar 6 ligger i olika sådana plan men en sådan konstruktion blir Inindre kompakt. vikterna 5 är länrpligen så anordnade i förhållande till sina rotationsaxlar 6 att de roterar i ett plan K (se figur 4), som förlöper i rät eller i huvudsak rät vinkel 1 förhållande till vikcernas 5 rotationsaxlar 6. Det är dock möjligt att-anordna och/eller utforma vikterna 5 så, att de roterar i plan med olika lägen.

I det visade utförandet består vikterna 5 av i huvudsak plana excenter- skivor men andra former på vikter 5 är givetvis användbara. Vidare kan varje vikt S vara så utförd att längden på dess excentriska del Sa kan varieras.

Claims (9)

459 825 6- Härigenom kan man variera vikternas 5 v-ridxnornent och detta kan eventuellt ske automatiskt. För erhållande av ett kompakt utförande är vikterna 5 placerade omedelbart intill kugghjulen 14 och därmed omedelbart utanför kugghjulet 18 och i ut- förandet enligt figur 3 och 4 omedelbart utanför kugghjiilen 18 och 22. Uppfinningsförfarandet är inte begränsat till de tre visade utförandena utan det kan variera inom gränserna hos efterföljande patentkrav. Som exempel på ytterligare, ej visade utföringsforzner kan nämnas en rotor med endast en vikt, två, tre, fem eller ett annat läznpligt* antal vikter och därtill hörande armar eller motsvarande hållare. I ovan beskrivna utförande förlöper samtliga vikter i sanma riktning ut från sin rotationsaxel inom sina rotationsvarv. Det är dock tänkbart att anord- na vikterna så, att de inte är riktade på exakt sarrrna sätt utan de kan vara vinkelförskjutna i förhållande till varandra inom sina rotationsvarv. Istället för att en centrumlinje hos alla vikterna samtidigt vid rotation exemplvis pas- serar planet H kan vikterna sålunda vara så vinkelförslcjma att deras centrum- linjer vid rotation inte passerar planet H samtidigt. Den beskrivna utväædingsanordningen är exempelvis med fördel användbar som mekanisk, friktionsfri automatväxel för fordon, som variator för industri- naaskiner, som friktionsfri koppling, som utmattnings- och/eller lângtidsbroms, som alternativ till differentialer (en växel för varje hjul), som anordning för allhjulsdrift på fordon, som fördelningsbroms för f jäderbelastade kabelupp- rullare eller som andra anordningar inom olika områden. Pa tentkrav :

1. l. Automatiskt verkande utväxlingsanordning, vid vilken varierande hastig- hetsförhållanden mellan en drivande axel (l) och en driven axel (2) åstadkonmes via en rotor (3), som roteras av den drivande axeln (1) kring en rotationsaxel (4) och som uppvisar vikter (5), vilka är excentriskt lagrade i-förhållaride till rotationsaxlar (6) kring vilka de är anordnade att rotera, varvid vikterna (5) genom rotorns (3) rotation kretsar kring rotorns (3) rotationsaxel (4) och varvid vikternas (5) rotationsrörelser kring sina rotationsaxlar (6) överföras till den drivna axeln (2) viaenlcuggväxel (7), kännetecknad av att den rotationsaxel (6), kring vilken varje vikt (5) roterar, förlöper i rät vinkel ( eó) .eller i huvudsak rät vinkel (sß) i förhållande till rotorns (3) rotationsaxel (4), varigenom den vid vikternas (5) rotation lcring sina ro- tationsaxlar (6) av vikterna (5) alstrade kraften kulminerar två gånger per VafV .

2. Utväxlingsanordxiing enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a d a v 7 459 825 att i förhållande till rotationsaxeln (6) till varje vikt (5) excentriskt be- lägna delar hos vikten (5) två gånger under varje varv avlägsnar sig från och närmar sig till en purxkt (P) i vilken viktens rotationsaxel eller en för- längning därav (6) och rotorns (3) rotationsaxel (4) skär varandra.

3. Utväxlingsanordrairmg enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k - n a d a v att samtliga vikters (S) rotationsaxlar (6) befinner sig i ett gemensamt plan (H) eller i huvudsak i ett gemensamt plan (H), som förlöper i rät eller i huvudsak rät_vinkel i förhållande till rotorns (3) rotations- axel (4).

4. Utväxlingsanordrzing enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e - t e c k n a d a v att vikterna (5) är så anordnade i förhållande till sina rotationsaxlar (6) att de roterar i plan (K), som förlöper i rät eller i hu- vudsak rät vinkel i förhållande till vikternas (S) rotationsaxel (6).

5. Utväxlingsanordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e - t e c k n a d a v att kuggväxeln (7) är en konisk kuggväxel uppvisande med vikterna (5) vridfast förbundna och med vikternas (S) rotationsaxlar (6) cent- rerade kugghjul (14) som står i kuggingrepp med ett drivet, med den drivna axeln (2) samverkande och med rotorns (3) rotationsaxel (4) centrerat kugg- hjul (18).

6. Utväxlingsanordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e - t e c k n a d a v att rotorn (3) uppvisar ett med den drivande axeln (1) vrid- fast förbundet och med rotorns (3) rotationsaxel (4) centrerat kugghjul (22), som står i kuggingrepp med kugghjul (14), som är vridfast förbundna med vik- terna (5) och centrerade med vikternas (5) rotationsaxlar (6).

7. Utväxlingsanordrfing enligt patentkrav 5 eller 6, k ä n n e t e c k - n a d a v att vikterna (5) är anordnade omedelbart intill de med dessa vrid- fast förbundna kugghjæilen (14).

8. Utväxlingsanordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e - t e c k n a d a v att längden på en excentrisk del (Sa) hos varje vikt (5) är varierbar.

9. Utväxlingsanordzïing enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e - t e c k n a d a v att mellan kuggväxeln (7) och den drivna axeln (2) är anord- nat ett f jäderörgan (25) för fjädrande överföring av drivkraft från kuggväxeln (7) till den drivna axeln (z). ' lO. Utväxlingsanordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e - t e c k n a d a v att vikterna (5) är så anordnade att när en i förhållande till vikternas ( 5) rotationsaxlar (6) excentriskt belägna del (Sa) hos en av vikterna (5) befinner sig i ett visst läge (exempelvis läge A) inom ett rotations- varv befinner de övriga vikternas (5) excentriska delar (Sa) i motsvarande lägen inom sina rotationsvanr .