SK8682003A3

SK8682003A3 - Prevodník priamočiareho vratného pohybu na jednosmerný otáčavý

Info

Publication number: SK8682003A3
Application number: SK868-2003A
Authority: SK
Inventors: Vladimír Sejna
Original assignee: Segment, S. R. O.
Priority date: 2003-07-07
Filing date: 2003-07-07
Publication date: 2005-03-04
Also published as: WO2005003595A1

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka prevodníka priamočiareho vratného pohybu na jednosmerný otáčavý alebo naopak otáčavého jednosmerného pohybu na priamočiary vratný. Prevodníky takéhoto typu dosiaľ známe ako kľukové hriadele sú bežne osadzované k spaľovacím motorom alebo k rôznym strojným mechanizmom napríklad strojárskych výrobných zariadeniach, energetike, kompresorovej technike a pod. Vynález spadá s hľadiska výroby do oblasti strojárenstva a z hľadiska použitia spadá do oblasti najmä automobilového priemyslu alebo kompresorovej techniky.

Doterajší stav techniky

V súčasnosti sa na prevod priamočiareho vratného pohybu na otáčavý pohyb vo všeobecnosti používajú kľukové hriadele alebo kulisové mechanizmy. Typickým príkladom zariadenia vyvodzujúcim priamočiary vratný pohyb je piest klasického spaľovacieho motora. Prevodníkom pohybu je kľukový hriadeľ pripojený k piestu ojnicou. Na druhej strane najmä v zariadeniach pre strojársku výrobu sú známe a používané kulisové mechanizmy meniace jeden druh pohybu na iný druh pohybu. Založené sú zvyčajne na pevnej alebo rotujúcej doske opatrenej drážkovou štrbinou a v nej sa pohybujúcim kameňom spriahnutým s výstupným pohybovým členom. Všeobecnou nevýhodou týchto prevodníkov pohybu z ponímania ich statických vlastností je ich objemnosť a hmotnosť. Z dynamických charakteristík je pre niektoré aplikácie nevýhodná kolmá os kľukového hriadeľa vzhľadom na os pohybu piesta, čím je obmedzené ich vzájomné priestorové usporiadanie. Ďalšou ich nevýhodou sú veľké straty výkonu trením a vyvažovanie dynamických síl.

V ilustratívnom príklade opisovanom v CS AO 253022 sú známe aj kulisové usporiadania napríklad v prevodovkách motocyklov, kde

7?

sa mení priamočiary pohyb presuvnej riadiacej vidlice na pootáčavý pohyb otočnej valcovej kulisy, ktorá je na svojom plášti opatrená vodiacimi neuzavretými drážkami, do ktorých zapadajú výstupky vidlice.

Z CS patentu 238367 a CS AO 255943 je zas známy guličkový skrutkový prevod priamočiareho vratného pohybu na rotačný alebo naopak, ktorý je zložený z matice a vretena, medzi ktorými sú v závitových chodoch matice a vretena so zhodnými stúpaniami uložené guličky, ktoré sú spätne vedené členmi vytvorenými na vretene. Tento typ prevodníka však nie je vhodný pre rýchlo sa meniaci smer priamočiareho vratného pohybu. Pre tento prevodník je typické, že pri zmene priamočiareho vratného pohybu nastáva aj zmena smeru rotácie vretena, čo pre niektoré aplikácie nie je vhodné.

Z patentového spisu SK 279488 je známy ozubený mechanizmus na zmenu priamočiareho vratného pohybu na otáčavý jednosmerný. Ozubený mechanizmus je tvorený ozubeným hrebeňom s obojstranným ozubením, dvoma ozubenými segmentmi a troma synchronizačnými ozubenými kolesami. Nevýhodou tohto mechanizmu sa javí byť hlučnosť vzhľadom na to, že sa jedná o ozubený mechanizmus a jeho rozmernosť vzhľadom na usporiadanie ozubeného hrebeňa a za ním radených ozubených segmentov a a synchronizačných kolies.

Preto na odstránenie vyššie uvedených mechanizmov a zariadení vznikla požiadavka na vytvorenie takého prevodníka priamočiareho vratného pohybu na jednosmerný otáčavý, ktorý by zabezpečil minimálny zastavaný objem pri taktiež minimálnej jeho hmotnosti a hlučnosti. Výsledkom tohto úsilia je ďalej opisovaný prevodník priamočiareho vratného pohybu na jednosmerný otáčavý a naopak v predloženom vynáleze.

Podstata vynálezu

Vyššie uvedené nedostatky sú odstránené prevodníkom priamočiareho vratného pohybu na jednosmerný otáčavý podľa tohto vynálezu, ktorého podstata je založená na tom, že pozostáva z valca s aspoň jednou axiálnou drážkou v jeho stene a kĺzne uloženého piesta vo ·-» J valci. Piest môže byť delený a je opatrený aspoň jedným výstupkom zapadajúcim do axiálnej drážky. Toto vzájomné usporiadanie axiálnej drážky na valci a výstupku na pieste zamedzuje rotácii piesta. Piest je kĺzne nasunutý na valcovom segmente axiálne otočné uloženom v telese prevodníka. Valcový segment na jednej svojej časti obsahuje cez svoj priemer aspoň jednu elipsovitú drážku tak, že aspoň jeden kameň zapadá do elipsovitej drážky a vybrania vo výstupku.

Konštrukčné variácie prevodníka priamočiareho vratného pohybu na jednosmerný otáčavý alebo naopak podľa vynálezu sú dané aj tým, že valcový segment je v axiálnom smere priebežne dutý. Potom je možné elipsovitú drážku umiestniť na vnútornú stenu valcového segmentu, čo by však vyžadovalo umiestnenie ďalšieho výstupku vychádzajúceho z vnútornej strany čela piesta. V opačnom prípade je výstupok situovaný na vonkajšej stene valcového segmentu. Priečne tvary elipsovitej drážky nie sú striktne určené, výhodné však je, ak je drážka zaoblená napríklad polkruhovým zaoblením. V tomto prípade kameňom je gulička a vybranie je polgulové.

Valcový segment v svojej druhej časti obsahuje záberové prostriedky na prívod alebo odvod krútiaceho momentu. Záberovými prostriedkami môže byť napríklad jemné drážkovanie hriadeľa alebo drážka pre pero alebo klin alebo n-hran. Na takto uspôsobený hriadeľ je možné potom uchytiť napríklad koleso ozubeného prevodu alebo remenicu ku klinovému treciemu prevodu.

V závislosti na požiadavky kladené na tento prevodník priamočiareho vratného pohybu na jednosmerný otáčavý alebo naopak je určovaný aj sklon elipsovitej drážky umiestnenej na valcovom segmente. Tento sklon elipsovitej drážky od axiálnej osi je 30°až 50°. Vo výhodnom uskutočnení je to sklon 45°.

Z hľadiska ďalšej funkčnosti prevodníka priamočiareho vratného pohybu na jednosmerný otáčavý alebo naopak je možné dutý valcový segment opatriť prívodom alebo vývodom tlakového plynného alebo vzdušného média, čo je možné využiť pri konštrukcii vzduchového agregátu vďaka usmerneného tlaku plynného alebo vzdušného média pod piestom. Možno tak skonštruovať zároveň aj dvojčinný kompresor.

Výhody prevodníka priamočiareho vratného pohybu na jednosmerný otáčavý a naopak podľa vynálezu sú zjavné z jeho účinkov, ktorými sa prejavuje navonok. Účinky teda spočívajú najmä v tom, že prevodník zaberá v konštrukcii zariadení minimálny objem. Valce nie je nutné umiestňovať len v osi ktorá je daná uložením kľukového hriadeľa. Pri spárovaní dvoch alebo viac výkonových jednotiek nevzniká efekt spätnej rotácie okolo spoločnej osi.

Z hľadiska konštrukcie je prevodník ideálny pre agregát s kompresorom.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Prevodník priamočiareho vratného pohybu na jednosmerný otáčavý alebo naopak podľa vynálezu bude bližšie objasnený na konkrétnych realizáciách zobrazených na výkresoch, kde obr. 1 znázorňuje v dvoch bočných pohľadoch usporiadanie celého prevodníka. Obr. 2 znázorňuje konštrukciu valca. Na obr. 3 je znázornená konštrukcia deleného piesta. Napokon na obr. 4 je znázornená konštrukcia otočného segmentu.

Príklady uskutočnenia

Rozumie sa, že jednotlivé uskutočnenia prevodníka priamočiareho vratného pohybu na jednosmerný otáčavý a naopak podľa vynálezu sú predstavované pre ilustráciu a nie ako obmedzenia technických riešení. Odborníci znalí stavom techniky nájdu alebo budú schopní zistiť s použitím nie viac ako rutinného experimentovania mnoho ekvivalentov k špecifickým uskutočneniam prevodníka podľa vynálezu, ktoré tu budú špeciálne opísané. Aj takéto ekvivalenty budú obsiahnuté v rozsahu nasledujúcich patentových nárokov.

Pre odborníkov znalých stavom techniky nemôže robiť problém dimenzovanie takého prevodníka a vhodná voľba jeho materiálov a konštrukčných usporiadaní, preto tieto znaky neboli detailne riešené.

Príklad 1

V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia predmetu vynálezu je opísaná základná konštrukcia prevodníka priamočiareho vratného pohybu na jednosmerný otáčavý pre spaľovací motor automobilu ako je to znázornené na obr. 1. Pozostáva z valca 1 s jednou axiálnou drážkou 2 v jeho stene ako je to znázornené na obr. 2 a kĺzne uloženého piesta 3 vo valci 1.. Piest 3 je na svojom otvorenom konci na vonkajšom plášti opatrený jedným výstupkom 4 zapadajúcim do axiálnej drážky 2 ako je to znázornené na obr. 3. Piest 3 je kĺzne nasunutý na valcovom segmente 5 pomocou ložísk otočné uloženom v telese 6 prevodníka. Valcový segment 5 obsahuje cez celý svoj priemer jednu elipsovitú drážku 7 v priereze kruhového tvaru ako je to znázornené na obr. 4 tak, že aspoň kameň 8, ktorým je gulička zapadá do elipsovitej drážky 7 a do polguľového vybrania 9 vo výstupku 4. Valcový segment 5 môže byť vytvorený ako plné teleso. Vo výhodnom uskutočnení elipsovitá drážka 7 umiestnená na valcovom segmente 5 má od axiálnej osi sklon 45°. Valcový segment 5 obsahuje záberové prostriedky 10 na prívod alebo odvod krútiaceho momentu. Záberovými prostriedkami 10 môže byť napríklad axiálne drážkovanie hriadeľa. Na takto uspôsobený hriadeľ je možné potom uchytiť napríklad koleso ozubeného prevodu.

Príklad 2

V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia predmetu vynálezu je opísaná aplikačná konštrukcia prevodníka jednosmerného otáčavého pohybu na priamočiary vratný pre dvojčinný vzduchový kompresor. Táto zostava prevodníka pozostáva z usporiadaní dostatočne opísaných v príklade 1. Konštrukčný rozdiel je v tom, že valcový segment 5 je v axiálnom smere priebežne dutý. Potom obsahuje prívod alebo vývod 11 tlakového vzdušného média z dutého valcového segmentu 5. Vo variantnom uskutočnení záberovými prostriedkami 10 môže byť drážka pre pero alebo klin. Na takto uspôsobený hriadeľ je možné potom uchytiť napríklad remenicu ku klinovému treciemu prevodu.

Na dosiahnutie vyšších technických účinkov prevodníka priamočiareho vratného pohybu na jednosmerný otáčavý alebo naopak je možné valcový segment 5 opatriť viacerými elipsovitými drážkami 7 a viacerými výstupkami 4 na pieste 3. Vo variantnom uskutočnení môžu byť elipsovité drážky 7 situované aj na vnútornej stene piesta 3 s príslušným usporiadaním výstupku 4 vychádzajúcim z vnútornej strany čela piesta 3.

Funkcia prevodníka priamočiareho vratného pohybu na jednosmerný otáčavý alebo naopak skonštruovaného podľa tohoto vynálezu zrejmým spôsobom vyplýva zo znázornení na obr. 1 až 4. Napríklad v spaľovacom motore sa tlak vzniknutý pri expanzii prenáša deleným piestom 3 cez kamene 8 na elipsovité drážky 7 otočného segmentu 5. Vzhľadom na to, že piest 3 je zabezpečený proti vlastnej rotácii, otočný segment 5 sa jednosmerne roztoči.

Priemyselná využiteľnosť

Prevodník priamočiareho vratného pohybu na jednosmerný otáčavý alebo naopak podľa vynálezu nachádza uplatnenie v automobilovom priemysle, strojných zariadeniach v strojárskej výrobe a v konštrukciách kompresorov.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Prevodník priamočiareho vratného pohybu na jednosmerný otáčavý alebo naopak, vyznačujúci sa tým, že pozostáva z valca (1) s aspoň jednou axiálnou drážkou (2) v jeho stene a kĺzne uloženého piesta (3) vo valci (1), kde piest (3) je opatrený aspoň jedným výstupkom (4) zapadajúcim do axiálnej drážky (2), pričom piest (3) je kĺzne nasunutý na valcovom segmente (5) otočné uloženom v telese (6); valcový segment (5) obsahuje cez svoj priemer aspoň jednu elipsovitú drážku (7) tak, že aspoň jeden kameň (8) zapadá do elipsovitej drážky (7) a vybrania (9) vo výstupku (4).
2. Prevodník priamočiareho vratného pohybu na jednosmerný otáčavý alebo naopak podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že valcový segment (5) je v axiálnom smere priebežne dutý.
3. Prevodník priamočiareho vratného pohybu na jednosmerný otáčavý alebo naopak podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že elipsovitá drážka (7) na vonkajšej alebo vnútornej stene valcového segmentu (5) je zaoblená, kameňom (8) je gulička a vybranie (9) je polguľové.
4. Prevodník priamočiareho vratného pohybu na jednosmerný otáčavý alebo naopak podľa nároku 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že valcový segment (5) obsahuje záberové prostriedky (10) na prívod alebo odvod krútiaceho momentu.
5. Prevodník priamočiareho vratného pohybu na jednosmerný otáčavý alebo naopak podľa nároku 4, vyznačujúci sa tým, že záberovými prostriedkami (10) je ozubený alebo trecí prevod.
6. Prevodník priamočiareho vratného pohybu na jednosmerný otáčavý alebo naopak podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že elipsovitá drážka (7) umiestnená na valcovom segmente (5) má od axiálnej osí sklon 30° až 50°.
7. Prevodník priamočiareho vratného pohybu na jednosmerný otáčavý alebo naopak podľa nároku 6, vyznačujúci sa tým, že elipsovitá drážka (7) umiestnená na valcovom segmente (5) má od axiálnej osi sklon 45°.
8. Prevodník priamočiareho vratného pohybu na jednosmerný otáčavý alebo naopak podľa nároku 1a 3, vyznačujúci sa tým, že obsahuje prívod alebo vývod (11) tlakového plynného alebo vzdušného média z dutého valcového segmentu (5).
9. Prevodník priamočiareho vratného pohybu na jednosmerný otáčavý alebo naopak podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že piest (3) je delený.