устройство передачи вращательного движения

Формула изобретения

1. Устройство передачи вращательного движения в дивертерном переключателе, содержащее передающий движение элемент для преобразования переменного вращательного движения ведущего вала (1а) в однонаправленное вращательное движение корпуса (2), ведомого относительно ведомого вала (2а), при этом передающий движение элемент содержит промежуточный корпус (3), выполненный с возможностью вращения относительно промежуточного вала (3а), механический элемент (17) накопления энергии, соединенный с ведомым корпусом (2), причем элемент (17) накопления энергии выполнен с возможностью приема энергии от промежуточного вала (3а), и средство для передачи механической энергии, накопленной в элементе накопления энергии, к ведомому корпусу (2), отличающееся тем, что передающий движение элемент преобразования переменного вращательного движения ведущего вала (1а) в однонаправленное вращательное движение ведомого вала (2а) содержит промежуточный элемент (101) движения, соединенный с ведущим валом (1а) посредством кривошипно-шатунного механизма (100), чтобы преобразовывать переменное вращательное движение в переменное линейное движение, при этом указанный элемент (101) движения имеет зацепляющее средство (102) для преобразования линейного движения в однонаправленное вращательное движение промежуточного вала (3а) через приводные элементы (103), причем элемент (101) движения выполнен с возможностью дополнительного перемещения относительно переданного вращательного движения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что приводные элементы (103) содержат вал (108), который через зубчатые колеса (109а, 109b) находится в обусловленном приводном соединении с промежуточным валом (3а).

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что промежуточный элемент (101) движения содержит каретку (104), а зацепляющее средство (102) содержит первую предохранительную собачку (114) и вторую предохранительную собачку (115), выполненные с возможностью при возвратно-поступательном движении каретки поочередного зацепления с дисками (105, 106) с крюками, прикрепленными к валу (108), таким образом передавая однонаправленное вращательное движение валу (108).

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что кривошипно-шатунный механизм (100) содержит кривошипно-шатунный диск (100а), прикрепленный к ведущему валу (1а), с соединительным шатуном (107), несимметрично шарнирно соединенным посредством кривошипно-шатунного штифта (100b), причем соединительный шатун соединен с кареткой (104) цапфами.

5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что каретка (104) выполнена между верхним диском (105) с крюками и нижним диском (106) с крюками.

6. Устройство по п.3, отличающееся тем, что верхний диск (105) с крюками и нижний диск (106) с крюками, соответственно, обеспечены диаметрально прикрепленными крюками (105а, 105b) и (106а, 106b), соответственно, при этом диски с крюками своими крюками смещены на 90° относительно друг друга.

7. Устройство по п.3, отличающееся тем, что первая собачка (114) и вторая собачка (115) каретки (104) шарнирно соединены на каретке (104) на одном из своих концов посредством штифтов (114а, 115а), а на своих других концах обеспечены бегунками (114с, 115b).

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что кривошипно-шатунный механизм (100) содержит кривошипно-шатунный диск (100а), прикрепленный к ведущему валу (1а), с соединительным шатуном (107), несимметрично шарнирно соединенным посредством кривошипно-шатунного штифта (100b), причем соединительный шатун соединен с кареткой (104) цапфами.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что каретка (104) выполнена между верхним диском (105) с крюками и нижним диском (106) с крюками.

10. Устройство по п.8, отличающееся тем, что верхний диск (105) с крюками и нижний диск (106) с крюками, соответственно, обеспечены диаметрально прикрепленными крюками (105а, 105b) и (106а, 106b), соответственно, при этом диски с крюками своими крюками смещены на 90° относительно друг друга.

11. Устройство по п.8, отличающееся тем, что первая собачка (114) и вторая собачка (115) каретки (104) шарнирно соединены на каретке (104) на одном из своих концов посредством штифтов (114а, 115а), а на своих других концах обеспечены бегунками (114с, 115b).

12. Устройство по любому из пп.1-11, отличающееся тем, что, по меньшей мере, 10% вращательного движения ведущего вала (1а) способствует линейному дополнительному перемещению элемента движения.

13. Устройство по любому из пп.1-11, отличающееся тем, что промежуточный корпус (103) образует выполненную за одно целое часть элемента (17) накопления энергии.

14. Устройство по любому из пп.1-11, отличающееся тем, что ведущий вал (1а) и ведомый вал (2а) параллельны друг другу.

15. Применение устройства передачи вращательного движения в дивертерном переключателе по п.1 для управления трансформатором, реактором или конденсатором.

Описание изобретения к патенту

Область техники

Настоящее изобретение относится к устройству передачи вращательного движения, содержащему передающий движение элемент для преобразования движения ведущего корпуса, вращающегося относительно оси вращения, во вращательное движение корпуса, ведомого относительно оси вращения.

Изобретение дополнительно относится к применению устройства согласно изобретению, в котором ведомый корпус приспособлен для управления контактами дивертерного переключателя.

Уровень техники

В конкретных областях имеется необходимость достижения короткого мощного вращательного движения в определенном направлении. В конкретных случаях может быть совершенно непроблематичным, если доступный источник привода имеет соответствующую характеристику движения. Однако это не всегда является фактом. Может произойти так, что доступный источник привода является источником такого типа, который выполняет вращательное движение в одном и также другом направлениях.

Имеются также ситуации, когда включенный источник привода сразу не достигает требуемого мощного вращающего момента во время необходимого короткого периода. Может также случиться, что оба из этих недостатков происходят одновременно, поскольку доступный источник привода занят.

Одним примером такой ситуации является управление дивертерным переключателем в переключателе ответвлений, находящемся под нагрузкой, для управления напряжением трансформатора. В этом случае может быть выгодно, чтобы рабочее движение всегда происходило в одном направлении, и оно должно происходить в относительно короткий промежуток времени. Обычно источник привода для такого дивертерного переключателя является ведущим валом, который управляет переключателем селектора, то есть механизмом, который устанавливает связи с новыми точками сигнала в обмотке трансформатора, когда должно иметь место изменение напряжения. Ведущий вал дивертерного переключателя вращается в различных направлениях в зависимости от того, является ли это вопросом увеличения или уменьшения напряжения трансформатора.

Из публикации WO 89/08924 известен передающий движение механизм, преобразующий вращательное движение в одном или другом направлении в однонаправленное движение, одновременно концентрируя вращательное движение относительно времени. Однонаправленное движение имеет место в соответствии со специальной конструкцией пружины и элемента, непосредственно взаимодействующего с ней, который накапливает энергию и концентрирует вращательное движение.

Из документа SE 0401712-5 известен передающий движение механизм, преобразующий вращательное движение в одном или другом направлении в однонаправленное движение, которое, среди прочего, через механизм зубчатого колеса и валы передает вращательное движение в энергосберегающую систему в форме элемента подвески. Когда элемент подвески с устройством захвата освобожден, движение передается конечному валу. Дивертерный переключатель селектора и весь приводной комплект окружены трансформаторным маслом.

Этот механизм зависит от механического возврата вращательного импульса от элемента подвески к предохранительным собачкам зубчатых колес, чтобы обеспечивать то, что они будут входить в зацепление друг с другом. В экстремальных температурных режимах, например при очень низких температурах масла (-40°С), вязкость масла является относительно высокой, и возвращенный вращательный импульс может стать слишком слабым, чтобы обеспечивать то, что храповой механизм будет входить в положение захвата.

Настоящее изобретение стремится обеспечить улучшенное устройство передачи вращательного движения, в котором функция передачи обеспечена также в экстремальных температурных режимах.

Краткое описание изобретения

Согласно первому объекту настоящего изобретения создано устройство передачи вращательного движения в дивертерном переключателе, как указано в пункте 1 формулы изобретения.

Изобретение основано, между прочим, на реализации такого преобразования переменного вращательного движения в однонаправленное вращательное движение, которое имеет место через линейное поступательное движение.

Соответствующие варианты осуществления изобретения согласно первому объекту раскрыты в последующих зависимых пунктах 2-10 формулы изобретения.

Согласно второму объекту настоящего изобретения разработано применение указанного устройства, как это определено в пункте 11 формулы изобретения.

Вариант осуществления настоящего изобретения, только посредством примера, будет объясняться более подробно в соответствии со следующим подробным описанием его предпочтительных вариантов осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - вид в продольном разрезе устройства согласно документу SE 0401712-5;

Фиг.2 - устройство торможения части 16 с фиг. 1;

Фиг.3 - часть механического однонаправляющего устройства согласно варианту осуществления изобретения;

Фиг.4 - часть устройства с фиг. 3 с установленной на нем кареткой;

Фиг.5 - подробный вид части каретки; и

Фиг.6a-6f - схематичная последовательность движений.

Фиг.1 иллюстрирует устройство согласно документу SE 0401712-5, патенту SE 527506. Здесь ведущий корпус 1 содержит входной ведущий вал 1a, ведущий шкив 1b, соединенный с ним, цилиндрическое зубчатое колесо 4, ведущий штифт 1c и вал 1d, жестко соединенный с зубчатым колесом 4. Цилиндрическое зубчатое колесо 4 находится в зацеплении с ведущим шкивом 1b посредством ведущего штифта 1c. Промежуточный корпус 3 содержит промежуточный вал 3a и несущий элемент 15. Ведомый корпус 2 содержит ведомый вал 2a и барабан 16.

Зубчатое колесо 4 находится в зацеплении с зубчатым колесом 5, которое, в свою очередь, находится в зацеплении с зубчатым колесом 6. Через храповой механизм 12 с предохранительной собачкой 14 зубчатое колесо 5 соединено с валом 10, который жестко соединен с зубчатым колесом 7, и через соответствующий храповой механизм 13 зубчатое колесо 6 соединено с валом 11, который жестко соединен с зубчатым колесом 8. Каждый храповой механизм 12, 13 выполнен с возможностью передачи вращательного движения в направлении по часовой стрелке от нижнего зубчатого колеса к соответствующему верхнему зубчатому колесу и к колесу свободного хода, то есть обеспечения относительного вращения в случае вращательного движения в направлении против часовой стрелки соответствующего нижнего зубчатого колеса. Каждое из двух верхних зубчатых колес 7, 8 находится в приводном соединении с зубчатым колесом 9 для передачи вращательного движения промежуточному валу 3.

Таким образом, промежуточный вал 3a всегда вращается в одном и том же направлении независимо от того, вращается ли входной ведущий вал 1a в направлении по часовой стрелке или против часовой стрелки.

Аккумулятор энергии, который соединяет промежуточный вал 3a с ведомым валом 2a, содержит пружину 17 кручения плоского типа винтовой пружины. Эту пружину поддерживает на одном конце крепежное средство на барабане 16, жестко соединенное с ведомым валом 2a. Другой конец винтовой пружины входит в контакт с несущим элементом 15, жестко соединенным с промежуточным валом 3a. Фиксатор 19 сконструирован для обеспечения барабану 16 и, следовательно, ведомому валу 2a противоположного вращения. Фиксатор выполнен с возможностью его освобождения посредством расцепляющего механизма 20 с обеспечением возможности вращения барабана 16 и ведомого вала.

Во время действия, когда промежуточный вал 3a вращается по часовой стрелке, несущий элемент 15 сопровождает вал в этом движении, и, с помощью его контакта с пружиной 17, он будет натягивать пружину, чтобы достигнуть необходимого накопления энергии. Винтовая пружина в аккумуляторе энергии всегда натянута в одном и том же направлении вращения. Расцепляющий механизм выполнен с возможностью высвобождения фиксатора после заданного вращательного движения, обычно менее, чем на 360°, предпочтительно приблизительно на 310°. Пружинный механизм приводит к стабильному соотношению времени. Принимая во внимание то, что время вращения вала 3s может обычно составлять приблизительно 5 секунд, вращение ведомого вала происходит за период приблизительно 0,2 секунды.

Барабан 16, соединенный с ведомым валом 2a, обеспечен устройством торможения вращения барабана в конечном положении, то есть почти после одного поворота, посредством чего энергия, расходуемая на торможение, передается к несущему элементу 15, который соединен с промежуточным валом 3a. Это устройство схематично показано на фиг. 2, где показано устройство непосредственно перед тем, как фиксатор освобождается, чтобы обеспечить вращение барабана 16. Барабан 16 обеспечен внешним выступом 24, выполненным на внешней стороне, и внутренним выступом 25, выполненным на внутренней стороне. Согласно чертежу внешний выступ входит в контакт с фиксатором 19. В несущем элементе 15 установлена тормозная пружина 26. Несущий элемент 15 имеет секторообразное углубление 27, которое обеспечивает тормозную пружину 26 сгибанием наружу и, следовательно, натяжением.

Когда барабан 16 освобождается для вращения с помощью освобождения фиксатора 19, барабан будет вращаться на высокой скорости в направлении по часовой стрелке на чертеже, пока внутренний выступ барабана 16 не столкнется с тормозной пружиной 26.

Когда выступ 25 сталкивается с тормозной пружиной 26, это приводит к сгибанию тормозной пружины в направлении по часовой стрелке на чертеже и к вращательному движению, передаваемому несущему элементу 15. Когда несущий элемент вращается вперед, это приводит к тому, что винтовая пружина 17 (см. фиг. 1) оказывается снова растянутой. Это вызывает передачу избыточной энергии от барабана 16 к винтовой пружине 17, подлежащей использованию для следующего рабочего удара.

Таким образом, барабан 16 вызывает вращение несущего элемента 15 вместе с ним, пока не будет завершен поворот на 360°, посредством чего внешний выступ 24 барабана упрется в фиксатор 19. Если вращательное движение передается к несущему элементу 15 с помощью упругого ограничителя через тормозную пружину согласно вышеизложенному, то импульс движения также передается несущему элементу, причем этот импульс распространяется назад в приводной системе к ведущим валам 10 и 11 соответственно, и на соответствующие зубчатые колеса 5 и 6, соответственно. В зависимости от действия, кинетический момент передает вращательный импульс последнему ведомому зубчатому колесу, и этот импульс обеспечивает то, что соответствующая собачка 14, 13 снова прочно зацепляется в храповом механизме 12 и 13 соответственно.

В экстремальных рабочих состояниях, когда температура масла является очень низкой, например при -40°C, и, таким образом, имеет относительно высокую вязкость, обеспечивается то, что вращательный импульс становится слишком слабым, чтобы обеспечивать зацепление в храповом механизме.

Одна цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы обеспечить улучшенную систему для однонаправленного движения от входного ведущего вала и передачу к промежуточному валу 3, который, между прочим, для своего назначения отцеплен от следующей последовательности и, следовательно, не зависит от экстремальных рабочих состояний.

Подробное описание изобретения

Фиг. 3 показывает вид части приводной системы согласно варианту осуществления изобретения, в которой ведущий вал 1a дивертерного переключателя вращается в различных направлениях в зависимости от того, является ли это вопросом увеличения или уменьшения напряжения трансформатора. Выходной промежуточный вал 3a соединен с промежуточным корпусом 3 (фиг. 1) и связанным элементом накопления энергии (не показан), так же как ведомый корпус 2 с ведомым валом 2a (фиг. 1).

Для преобразования переменного вращательного движения ведущего вала 1a в однонаправленное вращательное движение ведомого вала 2a промежуточный элемент 101 движения (фиг. 3 и 4) соединен с ведущим валом 1a через кривошипно-шатунный механизм 100. Таким образом, переменное вращательное движение ведущего вала 1a преобразовывается в переменное линейное движение элемента 101 движения. Этот элемент, в свою очередь, обеспечен интервенционным средством 102 для преобразования линейного движения в однонаправленное вращательное движение промежуточного вала 3a через приводной элемент 103.

Кривошипно-шатунный механизм 100 состоит из кривошипно-шатунного диска 100a, соединенного с ведущим валом 1a, причем кривошипно-шатунный диск соединен с кривошипно-шатунным штифтом 107. Кривошипно-шатунный штифт соединен с промежуточным элементом 101 движения через штифт 112 вала, элемент 101 которого содержит подвижную каретку 104, обеспеченную зацепляющим средством 102.

Зацепляющее средство 102 содержит первую собачку 114 и вторую собачку 115, которые выполнены с возможностью преобразования линейного движения каретки 104 в однонаправленное вращательное движение приводного элемента 103 с помощью поочередного зацепления приводного элемента 103. Этот элемент содержит вал 108, обеспеченный дисками 105, 106 с крюками, и зубчатое колесо 109a, прикрепленное к валу, причем зубчатое колесо находится в обусловленном приводном соединении с зубчатым колесом 109b, прикрепленным к промежуточному валу 3a.

Таким образом, согласно варианту осуществления изобретения вращательное движение от ведущего вала 1a передается к выходному валу 108 приводного элемента 103 через подвижную каретку 4 (фиг. 4), которая выполнена между верхним диском 105 с крюками и нижним диском 106 с крюками. Каждый из дисков 105 и 106 с крюками обеспечен по диагонали прикрепленными выступающими крюками 105a, 105b и 106a, 106b соответственно (не показаны). Диски с крюками прикреплены к валу 108, но расположены под углом 90° друг относительно друга, как показано на фиг. 3. Вал 108 прикреплен к зубчатому колесу 109a, которое входит в зацепление с зубчатым колесом 109b. Как показано на фиг. 3, зубчатые колеса находятся в непосредственном зацеплении друг с другом, хотя они могут точно так же соединяться друг с другом с возможностью привода через цепной механизм (не показан).

На фиг. 5 детально показана часть каретки 104. Каретка обеспечена верхней и нижней закрывающими пластинами 110, выполненными параллельно, причем верхняя пластина на чертеже удалена. Соединительный шатун 107 обеспечен на одном конце кольцеобразным фитингом 111, соответствующим кривошипно-шатунному штифту 100b, а на своем другом конце подвижно шарнирно присоединен к штифту 112 вала, закрепленному между закрывающими пластинами 110. Закрывающие пластины 110 сконструированы с прорезью 113 шириной, приспособленной к диаметру вала 108.

На каждой стороне и параллельно прорези, и между закрывающими пластинами выполнены первая собачка 114 и вторая собачка 115. Каждая собачка шарнирно соединена вокруг штифтов 114a и 115a соответственно, выполненных между закрывающими пластинами с отличием, заключающимся в том, что штифт 114a первой собачки выполнен у отверстия прорези 113, тогда как штифт 115a второй собачки выполнен у внутреннего конца прорези 113, которая показана на фиг. 5. На своих внутренних шарнирно соединенных концах собачки выполнены с бегунками 114b и 115b соответственно, функционирующими вокруг штифтов 114c и 115c вала соответственно (115c не показан), выполненных перпендикулярно плоскости соответствующей закрывающей пластины, в которой бегунок 114b выполнен снаружи верхней закрывающей пластины 110, тогда как нижний бегунок 115b выполнен снаружи нижней закрывающей пластины 110. Углубления 116 и 117 обеспечены в верхней и нижней закрывающих пластинах 110, чтобы обеспечивать вращение соответствующей собачки вокруг соответствующего штифта 114a и 115a, параллельного плоскости закрывающей пластины, и в направлении от прорези 113. Плоские пружины 118 и 119 выполнены так, чтобы упруго надавливать на соответствующую собачку 114, 115 в направлении внутрь к прорези 113.

Поскольку собачки 114, 115 симметрично выполнены в каретке 104, понятно, что они могут изменять места с сохраненной функцией так, чтобы верхняя собачка 114 была прикреплена со своим штифтом 114a у внутреннего конца прорези, если нижняя собачка 115 прикреплена со своим штифтом 115a у отверстия прорези. Зубчатые колеса 109a и 109b имеют такое передаточное число, что, когда зубчатое колесо 109a проходит один поворот, зубчатое колесо 109b и выходной промежуточный вал 3a проходят четыре поворота.

Ведущий вал 1a, который механически соединен с устройством электродвигателя (не показано), выполняет, во время каждого действия, движение половины оборота (180°) в любом направлении. С помощью вращения ведущего вала 1a линейное возвратно-поступательное движение между опорными роликами 120a, b, c, d передается каретке 104 при помощи кривошипно-шатунного механизма 100. Во время возвратно-поступательного движения назад или вперед либо бегунок 114b или 115b зацепляется с одним из крюков 114a или 114b верхнего диска с крюками, либо, в качестве альтернативы, крюков 115a или 115b нижнего диска с крюками, в зависимости от того, который крюк находится в положении. Противоположный крюк на противоположной стороне, который не находится в зацеплении, затем нажимает на соответствующий бегунок в углубление 116 или 117.

На каждую половину поворота, завершенного ведущим валом 1a, вал 108 с зубчатым колесом 109a поворачивается на 90°, все время в одном и том же направлении, независимо от направления вращения ведущего вала 1a. Из-за передаточного числа с зубчатым колесом 109b вращение на один полный поворот (360°) передается выходному промежуточному валу 3a.

Далее будет описан режим работы, со ссылкой на фиг. 6a-6f, которые схематично показывают последовательность движений.

Согласно фиг. 6a-6f верхний диск 105 с крюками показан полностью, тогда как нижний диск 106 с крюками обозначен только контурами.

Согласно фиг. 6a кривошипно-шатунный механизм находится в своем заднем положении, а собачка 115 находится в зацеплении со своим бегунком 115b в нижнем диске 106 с крюками.

Согласно фиг. 6b кривошипно-шатунный механизм повернут по часовой стрелке, а первая собачка 114 со своим бегунком 114b находится в зацеплении с крюком 105a и передает против часовой стрелки вращательное движение диску 105 с крюками (и валу 108).

Согласно фиг. 6c кривошипно-шатунный механизм повернут дополнительно в направлении по часовой стрелке, а собачка 115 со своим бегунком 115b достигла предельного положения, в котором она находится в процессе того, чтобы быть вжатой, с плоской пружиной 119, в диск 106 крюка для зацепления со своим крюком 106a.

Согласно фиг. 6d кривошипно-шатунный механизм повернут дополнительно в направлении по часовой стрелке, а собачка 115 вжата в свое самое внутреннее положение в направлении к прорези 113.

Согласно фиг. 6e кривошипно-шатунный механизм повернут дополнительно в направлении по часовой стрелке в свое отдаленное положение (108° от начального положения), а собачка 114 завершила движение диска 105 с крюками в крюке 105a.

Согласно фиг. 6f кривошипно-шатунный механизм начал вращение против часовой стрелки, а собачка 115 приводит в действие нижний диск 106 с крюками (справа на чертеже) через крюк 106a и таким образом передает длительное вращение против часовой стрелки валу 108.

Когда кривошипно-шатунный механизм достиг своего начального положения (согласно фиг. 6a), цикл повторяется, так что ведущий вал 1a снова поворачивается на 180° в любом направлении.

Очевидно, что однонаправленное вращательное движение передается валу 108 и промежуточному валу 3a, соединенному с валом 108 через зубчатые колеса 109a и 109b, независимо от направления ведущего вала 1a. Более того, дополнительное перемещение относительно движения привода вала 108 передается каретке 104 элемента 101 движения, причем дополнительное перемещение представлено на чертеже промежуточным положением каретки на фиг. 6a - 6b, в котором собачка 114 только входит в приводное зацепление с верхним диском 105 с крюками через крюк 105a в положении согласно фиг. 6b. Соответствующее дополнительное перемещение каретки происходит, когда каретка выходит из положения согласно фиг. 6e, пока вторая собачка не войдет в зацепление с нижним диском 106 с крюками через крюк 106a. Из-за этого дополнительного перемещения обеспечено, что вращательное движение ведущего вала 1a всегда преобразовывается в необходимое вращательное движение промежуточного вала 3a и элемента накопления энергии и затем передается к ведомому корпусу 2 через ведомый вал 2a. В зависимости от режима работы элемента накопления энергии колесо свободного хода (не показанное) можно выполнять в приводной системе от приводных элементов 103 к ведущему валу 2a, чтобы обеспечивать возможность вращения только в одном направлении, таким образом обеспечивая, что движение привода не изменяется.

В зависимости от состава элемента накопления энергии промежуточный вал 3a и связанный промежуточный корпус, в рамках изобретения, могут образовывать объединенный узел.

Согласно объекту изобретения также предлагается применение устройства передачи вращательного движения дивертерного переключателя, чтобы управлять трансформатором, реактором или конденсатором.