TWI728864B - 偏心位移運轉動力系統(三) - Google Patents

Abstract

一種偏心位移運轉動力系統，包含一基座單元、一樞設於該基座單元上的轉動單元，及多個安裝於該轉動單元上的作動位移單元。該轉動單元包括一轉輪、多個設置於該轉輪外且分別界定出一內空間的箱殼，及多個間隔環繞設置於該轉輪且分別延伸至該等內空間的軸架。每一個作動位移單元包括一能在該軸架上來回移動的質量模組，及二套設於個別的軸架且分別位於該質量模組相反兩側的彈性件。該等質量模組在能維持穩定潤滑效能的狀態下分別沿所述軸架來回移動，形成偏心而使該轉動單元轉動，以帶動連接之負載。

Description

偏心位移運轉動力系統(三)

本發明是有關於一種動力系統，特別是指一種偏心位移運轉動力系統。

藉由位能轉換為動能，是許多動力系統使用的基本原理，透過轉換系統所轉換而成的動能，即能用於推動後端負載。另外，偏心運轉是一種利用重心分布而使整體機構運轉的模式，相對於同軸旋轉而言，能產生額外的扭矩，得以在整體旋轉時針對局部提高動能。因此，若能結合偏心運轉的機制，應用於位能與動能相互轉換的動力系統，應能進一步優化動力系統的性能。

因此，本發明之目的，即在提供一種能利用整體偏心狀態而運轉的偏心位移運轉動力系統。

於是，本發明偏心位移運轉動力系統，包含一基座單元、一樞設於該基座單元上的轉動單元，及多個安裝於該轉動單元的作 動位移單元。

該轉動單元包括一能相對於該基座單元以一橫向延伸之轉軸轉動的轉輪、多個環繞設置於該轉輪外且分別界定出一用以盛裝潤滑油之內空間的箱殼，及多個自該轉輪以遠離該轉軸之方向延伸以遠離該轉軸之方向延伸且分別穿設至該等內空間中的軸架。

該等作動位移單元分別安裝於該等軸架上且位於該等內空間中，每一個作動位移單元包括一套設於個別的軸架且能在該軸架上來回移動的質量模組，及二套設於個別的軸架上且分別位於該質量模組相反兩側，且用以在受到該質量模組所施加之外力時產生使該質量模組反向移動之恢復力的彈性件。

該質量模組具有一質量體，及二沿個別之軸架的軸向設置於該質量體相反兩端的油封活塞，該質量體是呈環狀而與個別的軸架間隔，且與對應的該等油封活塞共同界定出一儲油空間，該質量體具有一徑向貫穿而與個別的儲油空間連通的加油孔，及一可開啟地封閉該加油孔的封蓋。該等質量模組分別在該等軸架上來回移動時，形成整體偏心而使該轉動單元轉動。

本發明之功效在於：在該等內空間中的該等質量模組因受到重力或其他外力而在該等軸架上來回移動時，會使該轉動單元與該等作動位移單元的整體形成偏心，該轉動單元的該轉輪也會因而旋轉，由於盛裝於該等儲油空間內之潤滑油不易耗損，且能穩定 在每一個質量體與個別之軸架間提供良好的潤滑效果，確保該等質量模組能持續分別在該等軸架上穩定運作，藉此產生可帶動額外連接之負載運轉的動能。

1:基座單元

2:轉動單元

21:轉輪

22:箱殼

220:內空間

221:維護門

222:視窗

23:軸架

24:外環架

3:作動位移單元

3a、3b、3c:作動位移單元

300:儲油空間

32:質量模組

322:質量體

323:配重塊

324:油封活塞

325:加油孔

326:封蓋

329:貫孔

33:彈性件

331:寬徑端

332:窄徑端

333:漸變段

339:橡膠部

5:輔助單元

51:驅動模組

52:控制器

53:電磁閥

54:儲氣筒

55:空壓機

58:轉子固定座

580:配線孔

59:旋轉接頭

591:定子

592:轉子

599:氣孔

61:導線

62:電源線

63:氣壓線

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一前視的示意圖，說明本發明偏心位移運轉動力系統的一第一實施例；圖2是一局部剖視圖，說明該第一實施例之多個作動位移單元的其中之一；圖3是一俯視的示意圖，說明該作動位移單元之一彈性件因受到外力而壓縮時的情況；圖4是一側視的示意圖，說明該第一實施例之一輔助單元；圖5是一局部放大的示意圖，輔助圖4說明該輔助單元的配置；圖6是一示意圖，說明該第一實施例藉由該等作動位移單元之質量模組產生偏心而運轉的情況，並以參考角度呈現運作的循環；圖7是一前視的示意圖，說明本發明偏心位移運轉動力系統的一第二實施例； 圖8是一局部剖視圖，說明該第二實施例的其中一個作動位移單元；及圖9是一示意圖，配合圖8說明該作動位移單元運作的情況。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1，為本發明偏心位移運轉動力系統的一第一實施例，該第一實施例包含一基座單元1、一樞設於該基座單元1上的轉動單元2、六個安裝於該轉動單元2的作動位移單元3，及一安裝於該轉動單元2且連接於該等作動位移單元3的輔助單元5。

該基座單元1較佳是設置於平穩的地點，藉此穩定支撐該實施例的該轉動單元2、該等作動位移單元3，以及該輔助單元5，避免因晃動而影響整體運轉。而因應不同規模的建置，亦可設置地基而進一步確保穩固性。

同時參閱圖1與圖2，該轉動單元2包括一能相對於該基座單元1以一橫向延伸之轉軸轉動的轉輪21、六個環繞設置於該轉輪21外且分別界定出一內空間220的箱殼22、六個自該轉輪21以遠離該轉軸之方向延伸且分別穿設至該等內空間220中的軸架23，及一環繞連接於該等箱殼22徑向外側的外環架24。每一個箱殼22較 佳可採用多個能相互組裝的殼片組合而成，並具有二個可各自開啟的維護門221，及一以透明材質所製成且位置位於遠離該轉輪21之一側的視窗222。另外，該外環架24自外部環繞固定該等箱殼22，藉此強化該轉動單元2的整體結構，提高運轉時的穩定性。

其中，該等軸架23較佳是彼此等角間隔而環繞該轉軸設置，以該等軸架23為六個的情況而言，相鄰的二個軸架23之間即是相對於位於中央之該轉軸而間隔60度。要特別說明的是，該等軸架23的數量主要是配合該等作動位移單元3的數量，因此亦可配合需求而設置少於六個的五個，或者設置大於六個的七個以上，而無論單數或者雙數，只要可配合該第一實施例的整體尺寸即可，並不以本實施例中所述的六個為限。

該等作動位移單元3分別安裝於該等軸架23上，每一個作動位移單元3包括一套設於個別的軸架23且能在該軸架23上來回移動的質量模組32，及二套設於個別的軸架23上且分別位於該質量模組32相反兩側的彈性件33。其中，每一個質量模組32具有一質量體322、四個可拆卸地附掛於該質量體322的配重塊323，及二沿個別之軸架23的軸向設置於該質量體322相反兩端的油封活塞324。利用該質量體322及該等配重塊323可自由選擇設置的特性，即可藉此調整該等質量模組32的質量，也由於該等維護門221的位置是對應該質量體322，因此在需要重新調整時，得以直接開 啟任一個維護門221而針對該等配重塊323的配置重新調整。每一個質量體322是呈環狀而與個別的軸架23間隔，且與對應的該等油封活塞324共同界定出一儲油空間300。每一個質量體322具有一徑向貫穿而與個別的儲油空間300連通的加油孔325，及一可開啟地封閉該加油孔325的封蓋326。經由該加油孔325可將潤滑油灌注於該儲油空間300，在以該封蓋326封閉後，該儲油空間300所儲存的潤滑油可確保該質量體322與對應之該軸架23間的潤滑度，確保該質量體322能自由地於對應之該軸架23上來回移動。

每一個彈性件33具有一頂抵於個別之質量模組32的寬徑端331、一位於該寬徑端331之相反端且徑寬小於該寬徑端331的窄徑端332，及一銜接於該寬徑端331與該窄徑端332之間，且徑寬呈現連續漸變的漸變段333。利用該等彈性件33所呈現之兩端徑寬不同的型態，每一個彈性件33在受到壓縮時，徑寬較小的部分得以如圖3所示地逐圈收合於徑寬相對較大的部分中，在逐圈收合的情況下，即可減少每一個彈性件33受到壓縮時佔據的軸向空間，也藉此使頂抵於兩個彈性件33之間的單一個質量模組32具有更大的移動範圍。

參閱圖4並配合圖1與圖2，該輔助單元5包括多個分別連動於該等質量模組32且用以補償該等質量模組32之作動的驅動模組51，及一資訊連接於該等驅動模組51且用以控制該等驅動模組 51之運作的控制器52。每一個驅動模組51是選自能以工作流體驅動的氣壓缸、油壓缸，或能以電腦程式控制啟閉時機的磁電推動器，特別較佳是選用氣壓缸，配合多個由該控制器52控制的電磁閥53，可針對該等質量模組32各自補償。在該等驅動模組51為氣壓缸的情況下，為了避免因漏氣、氣壓不足等等情況影響到補償效果，可額外設置多個連通於該等驅動模組51的儲氣筒54，以儲存足夠的空氣量，並配合一連接於該等儲氣筒54的空壓機55，以在需要對該等驅動模組51補充氣量時，提供將該等儲氣筒54所儲存之氣體供應至該等驅動模組51的動力。另外，選用該等電磁閥53來控制該等驅動模組51的啟閉，並且採用直流電源(DC)供電，還具有能縮短控制的反應時間而提高反應速度的優點，有利於該分別針對該等質量模組32的位置及時補償。

參閱圖4與圖5並配合圖2，由於該等驅動模組51必須隨著該轉輪21一同轉動，為了避免導引氣體的管路在轉動時相互糾纏，該輔助單元5是藉由一旋轉接頭59來配置該等驅動模組51的氣體流路。該旋轉接頭59包括一適用於連接氣體源的定子591，及一安裝於該轉輪21且能相對於該定子591轉動，並具有多個用以輸出氣體之氣孔599的轉子592。其中，該旋轉接頭59是利用一轉子固定座58配置於該轉輪21的轉軸上，該轉子固定座58概呈環狀並具有多個徑向貫通的配線孔580，可供電連接於該等電磁閥53的導線 61配設。另外，該控制器52是透過一電源線62連接於該旋轉接頭59，且透過一連接於該定子591的氣壓線63傳輸由該儲氣筒54輸出的氣體。用以將氣體導引至該等驅動模組51的管路，只要安裝於該轉子592的該等氣孔599上，即可在該轉輪21轉動時，使得配置之管路與該轉子592一同配合該等驅動模組51旋轉，並能在所述管路不相互糾纏的情況下，對該等驅動模組51穩定供應所需的氣體。

參閱圖6，由於每一個質量模組32都能沿個別的軸架23以垂直該轉軸的方向來回移動，當任一個質量模組32受到外力時，該等作動位移單元3即會因失去原有平衡而形成偏心，隨著該等質量模組32各自自由移動的情況下，以如圖6所呈現的運轉情況而言，由於其中二個作動位移單元3b、3c的該等質量模組32會因受到重力而以相對遠離該轉輪21的方向移動，所形成的偏心即會使得該轉輪21以順時鐘方向轉動。由於該等彈性件33在受到該質量模組32壓縮時，會產生使該質量模組32反向移動之彈性恢復力，因此該等彈性件33能提供緩衝作用，還能優化該等質量模組32分別沿該等軸架23移動的靈活性。

續參閱圖6並配合圖2，為了確保該等質量模組32能長時間分別在該等軸架23上順暢移動，必須提供可因應長時間使用且降低維護頻率的潤滑機制，除了確保該等作動位移單元3的正常運作，也減少維護而須停機暫停運作的頻率。其中，由於該等作動位 移單元3運作所需的潤滑油是盛裝於該等儲油空間300中，在該等儲油空間300中直接盛裝適當量的潤滑油，不但能減少潤滑油因該等質量模組32作動所造成的逸失、消耗，還能隨著運轉機制而自然對該等軸架23施給潤滑，藉此確保該等作動位移單元3的正常運作，也降低關機而執行人為維護的頻率。要另外說明的是，每一個箱殼22的視窗222能觀察個別的內空間200，確認是否有潤滑油自對應的該儲油空間300溢漏，以利於即時在需要維修時停止運轉排除可能的故障，確保本第一實施例的正常運作。

以下以單一個作動位移單元3相對於與該轉輪21一同轉動的情況，並採用定義0~360度為一圈，且0度為最高、180度為最低的方式說明，以利於呈現所述作動位移單元3的位置以及作動循環。首先，當任一個作動位移單元3隨著該轉輪21轉動至最高點，也就是位於0度的位置時，對應之該質量模組32在該等軸架23上則因重力而下落，移動到最靠近該轉輪21的位置，隨著該轉輪21持續轉動，也就是自位於0度的位置逐漸轉動至位於180度的過程中，該質量模組32會逐漸遠離該轉輪21，呈現連續性的行程，直到當每一個作動位移單元3隨著該轉輪21轉動至最低點，也就是位於180度的位置時，對應之該質量模組32在該等軸架23上則同樣因受到重力，將會移動到最遠離該轉輪21的位置。該質量模組32自位於180度之位置移動至270度之位置的過程中，該質量模組32會 因向心力而逐漸朝向該轉輪21的方向移動，直到在位於270度移動至0度(360度)之最高位置的過程中，該質量模組32則會因重力而逐漸回歸到最靠近該轉輪21的位置，完成一個完整的循環。

按照上述的完整運轉行程，在每一個作動位移單元3皆維持相同行程的情況下，即可持續造成整體偏心，使該轉動單元2持續藉此運轉。因此，該輔助單元5的功能，即是在該等作動位移單元3的該等質量模組32因其他影響而未能維持運轉規律時提供補償，就該控制器52(繪示於圖4)的具體控制而言，主要是在每一個作動位移單元3接近轉動至最高點時，使得對應的該二個驅動模組51帶動該質量模組32往該轉輪21移動，確保所述作動位移單元3在轉動至最高點時，該質量模組32也能確實移動至最靠近該轉輪21的位置；反之，每一個作動位移單元3接近轉動至最低點時，對應的該二個驅動模組51則會推動該質量模組32，確保所述作動位移單元3轉動至最低點時，該質量模組32也能確實移動至最遠離該轉輪21的位置。

要特別說明的是，任一個作動位移單元3在最高點與最低點之間的行程，對應的該二個驅動模組51皆是關閉而不干涉作動，使對應的該質量模組32能隨著重力及伴隨產生的離心力、向心力而自由移動，藉此確實讓重力位能自由轉換，避免不當的干涉而使整體的能量傳遞造成阻礙，甚至產生不必要的消耗。

參閱圖7與圖8，為本發明偏心位移運轉動力系統的一第二實施例，本第二實施例與該第一實施例的差別在於：每一個作動位移單元3的其中一個彈性件33具有二個分別連接於該質量模組32與該轉輪21的橡膠部339。利用所述橡膠部339材質的自身彈性，可如圖9所示地，藉由該等橡膠部339相互撞擊，產生使對應之該質量模組32回彈的恢復力。另外，藉由該等橡膠部339與另一側為壓縮彈簧之該彈性件33的差異，可就單一個作動位移單元3提供其他重心偏移的機制，以優化整體的運轉，除此之外，本第二實施例可達成與該第一實施例完全相同的功效。

綜上所述，本發明偏心位移運轉動力系統，能利用該等作動位移單元3因受到重力所產生的移動模式而形成偏心，藉此在潤滑油儲存於該等儲油空間300而能確保穩定潤滑的情況下，使該轉動單元2穩定轉動，進而帶動額外連接的後端負載運轉，達成利用偏心運轉而將位能、動能有效轉換的目的。因此，確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1:基座單元

2:轉動單元

21:轉輪

22:箱殼

220:內空間

23:軸架

24:外環架

5:輔助單元

51:驅動模組

53:電磁閥

54:儲氣筒

55:空壓機

59:旋轉接頭

Claims (8)

1. 一種偏心位移運轉動力系統，包含：一基座單元；一轉動單元，樞設於該基座單元上，並包括一能相對於該基座單元以一橫向延伸之轉軸轉動的轉輪、多個環繞設置於該轉輪外且分別界定出一內空間的箱殼，及多個自該轉輪以遠離該轉軸之方向延伸且分別穿設至該等內空間中的軸架；及多個作動位移單元，分別安裝於該等軸架上且位於該等內空間中，每一個作動位移單元包括一套設於個別的軸架且能在該軸架上來回移動的質量模組，及二套設於個別的軸架上且分別位於該質量模組相反兩側，且用以在受到該質量模組所施加之外力時產生使該質量模組反向移動之恢復力的彈性件，該質量模組具有一質量體，及二沿個別之軸架的軸向設置於該質量體相反兩端的油封活塞，該質量體是呈環狀而與個別的軸架間隔，且與對應的該等油封活塞共同界定出一儲油空間，該質量體具有一徑向貫穿而與個別的儲油空間連通的加油孔，及一可開啟地封閉該加油孔的封蓋，該等質量模組分別在該等軸架上來回移動時，形成整體偏心而使該轉動單元轉動；及一輔助單元，安裝於該轉動單元且連接於該等作動位移單元，並包括多個分別連動於該等質量模組且用以補償該等質量模組之作動的驅動模組，及一資訊連接於 該等驅動模組且用以控制該等驅動模組之運作的控制器。
2. 如請求項1所述的偏心位移運轉動力系統，其中，該輔助單元的每一個驅動模組是選自氣壓缸、油壓缸，或磁電推動器。
3. 如請求項1所述的偏心位移運轉動力系統，其中，每一個作動位移單元的該質量模組還具有至少一可拆卸地附掛於該質量體的配重塊。
4. 如請求項3所述的偏心位移運轉動力系統，其中，該轉動單元的每一個箱殼具有至少一個位置對應該質量體，且用以開啟而調整該至少一配重塊的維護門。
5. 如請求項1所述的偏心位移運轉動力系統，其中，每一個作動位移單元的至少其中一個彈性件為壓縮彈簧，並具有一頂抵於個別之質量模組的寬徑端、一位於該寬徑端之相反端且徑寬小於該寬徑端的窄徑端，及一銜接於該寬徑端與該窄徑端之間，且徑寬呈現連續漸變的漸變段。
6. 如請求項1所述的偏心位移運轉動力系統，其中，該轉動單元還包括一環繞連接於該等箱殼徑向外側的外環架。
7. 如請求項1所述的偏心位移運轉動力系統，其中，該轉動單元的每一個箱殼具有一以透明材質所製成且位於遠離該轉輪之一側的視窗。
8. 如請求項1至7任一項所述的偏心位移運轉動力系統，其中，每一個作動位移單元的其中一個彈性件具有二個分別連接於該質量模組與該轉輪的橡膠部。

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