Силовий ступеневий перемикач з акумулятором енергії

Реферат: Винахід стосується силового ступеневого перемикача з акумулятором енергії, за допомогою якого ведений вал здійснює стрибкоподібний рух. Згідно з винаходом окрім власне енергоакумулюючої пружини чи енергоакумулюючих пружин передбачено принаймні ще одну додаткову пружину, яка після задіювання акумулятора енергії сприймає або віддає енергію, завдяки чому можна оптимізувати характеристику крутного моменту. UA 106498 C2 (12) UA 106498 C2 UA 106498 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується силового ступеневого перемикача з акумулятором енергії для перетворення безперервного обертального руху ведучого валу у стрибкоподібний швидкий обертальний рух веденого валу. Вже відомі численні силові перемикачі, які дозволяють здійснювати стрибкоподібний обертальний рух веденого валу за рахунок того, що одну або кілька натягнутих енергоакумулюючих пружин вивільняють стрибками. Такі енергоакумулюючі пружини можуть бути як пружинами розтягнення, так і пружинами стискання. Принцип при цьому залишається одним: обертальний ведучий вал натягує пружину чи пружини до максимальної точки, після чого вони стрибкоподібно вивільнюються, приводячи в рух ведений вал. Такий акумулятор енергії відомий із опису DE 10 2006 008 338. Згідно з правилами природи у таких акумуляторах енергії при сприянні характеристики пружини крутний момент на початку вивільнення попередньо натягнутих пружин є найбільшим; він зменшується аж до досягнення кінцевого положення. Однак у певних випадках цей заданий режим крутного моменту, залежний від характеристики пружин та від наявної кінематики, а також обумовлена цим швидкість веденого валу є небажаними. Це особливо стосується випадків, коли потрібно задіяти один за одним більшу кількість перемикаючих елементів або інших деталей силового ступеневого перемикача в абсолютно конкретній послідовності. Тому в таких випадках застосування потрібен акумулятор енергії, який би дозволяв доцільно узгоджувати режим стрибкоподібного веденого руху з певними конкретними вимогами. Крім того, із DE-AS 25 02 810 вже відомо, що акумулятор енергії вищезгаданого типу передбачає ще й наявність додаткового акумулятора енергії. При цьому окрім власне енергоакумулюючих пружин передбачено додаткову пружину, яка при задіюванні акумулятора енергії напружується колінчастим шарнірним з'єднанням. При цьому уповільнення задіяного акумулятора енергії в першій частині процесу руху забезпечується завдяки тому, що натягується ця додаткова пружина, тоді як наприкінці процесу руку, коли власне енергоакумулююча пружина вже значною мірою вивільнилася, додаткова пружина також вивільняється, внаслідок чого еластичність пружин додається. Таке відоме рішення було свого часу прийняте, щоб уповільнити задіювання акумулятора енергії, особливо для того, щоб мати змогу замість звичного перемінного струму з частотою 50 Гц вмикати перемінний струм з 16 2/3 1 Гц, не прискорюючи занадто весь процес перемикання. Цей відомий акумулятор енергії до того ж має складну будову, зокрема внаслідок роликової напрямної та додаткового колінчастого важелю для задіювання додаткових енергоакумулюючих пружин. Крім того, він був передбачений винятково для акумулятора енергії, у якого обертальний рух ведучого валу перетворюють спочатку у поздовжній рух, при якому енергоакумулюючі пружини натягуються, а після їх вивільнення швидкий поздовжній рух знову перетворюється у обертальний рух веденого валу. Для прямого перетворення безперервного обертального руху у швидкий відоме рішення не є придатним. Задача винаходу полягає у створенні силового ступеневого перемикача з акумулятором енергії, в якому акумулятор енергії окрім власне енергоакумулюючої пружини або пружин мав би інші засоби для пристосування обертального руху до веденого валу. Цю задачу вирішено за допомогою винаходу. Особливо вигідною у цьому винаході є його проста конструкція. За допомогою дискового кулачка, з'єднаного з веденим валом, з'єднувальний пристрій отримує відхилення, внаслідок чого - в залежності від даного положення дискового кулачка -додаткова пружина натягується або вивільнюється. Завдяки енергії, отриманій або відданій через додаткову пружину, обертальний рух веденого валу уповільнюється чи прискорюється доцільно і згідно з потребою, тоді як власне енергоакумулююча пружина вивільнюється. Далі винахід пояснюється більш детально на прикладах з використанням креслень. Фіг. 1 Схематично зображує перший силовий ступеневий перемикач з акумулятороменергії згідно з винаходом в перспективі; Фіг. 2 Зображує другу форму виконання силового ступеневого перемикача згідно з винаходом; Фіг. 3 Показує схематичне зображення пружин різних типів в рамках винаходу. Конструктивні частини під цифрами 1-12 вже відомі із вищезгаданого опису DE 10 2006 008 338 ВЗ, але наведені тут ще раз заради розуміння загальної функції. На фіг. 1 показано опорну плиту 1, на якій встановлено весь акумулятор енергії та механізм передачі силового ступеневого перемикача. Далі показано ведучий вал 2, який з'єднаний з зубчастим колесом 3 і приводить його в безперервний рух. Зубчасте колесо 3 в свою чергу рухає ведучий елемент 4 за допомогою його зубчастого зчеплення 5. Ведучий елемент 4 має симетричні упори, які відповідають привідному кривошипу 6 і можуть привести його в 1 UA 106498 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 обертальний рух. Зверху на привідному кривошипі 6 встановлено з можливістю обертання головку 7 привідної штанги, на якій знаходиться привідна штанга. Прикріплено привідний кривошип 6 до веденого валу 8, який орієнтований вертикально вниз. Відповідні деталі, які забезпечують задіювання контактів, тут не зображені. Навколо привідної штанги передбачено трубну пружину 9. Трубна пружина 9 одним кінцем шарнірно з'єднана з кронштейном 10 підшипника; за допомогою вертикального болта 11 кришки підшипника вона може коливатися по горизонталі. Навкруг трубної пружини 9 або навіть в ній концентрично встановлені одна або кілька натискних пружин. Тут зображено лише одну натискну пружину 12. Принцип роботи відомого на даний момент акумулятора енергії є наступним. На початку кожного перемикання, тобто при кожному задіюванні силового ступеневого перемикача, електропривод через ведучий вал 2 повертає зубчасте колесо 3. Цей обертальний рух через зубчасте зчеплення 5 переноситься на ведучий елемент 4. Згідно з напрямком обертання, яке залежить від того, в якому напрямку - «вище» чи «нижче» - має здійснюватися наступне силове перемикання, один з симетричних упорів ведучого елемента 4 потрапляє на упор привідного кривошипу 6 і передає йому обертальний рух. При цьому одночасно рухається головка 7 привідної штанги; привідна штанга відхиляється, і натискна пружина 12 натягується. Після обертання привідного кривошипу привідна штанга досягає свого нового кінцевого положення; натискна пружина 12 є максимально натягнутою. Після перетинання мертвої точки обертальний рух привідного кривошипу 6, а відтак і веденого валу 8 швидко досягає свого кінця, оскільки натискна пружина 12 стрибкоподібно вивільнюється. Нарешті, такий швидкий обертальний рух приводить до швидкого перемикання між окремими контактами в силовому ступеневому перемикачі. Згідно з винаходом на привідний кривошип 6 жорстким з'єднанням встановлюють дисковий кулачок 1 з профілем 14 на торці. Якщо дивитися зверху, то цей профіль має відхилення від круглої форми. Він може бути вільно обраним в широких межах і може мати різну конструкцію в залежності від напрямку. Крім того, передбачено з'єднувальний елемент 15, який на одному кінці має ролик 16, що ходить по торцевому профілю 14 дискового кулачка 13. З'єднувальний елемент 15 може коливатися навколо обертової осі 17; на його іншому кінці встановлено обертальну головку 18 напрямної штанги, яка в додатковій трубній пружині своїм іншим кінцем спирається з можливістю обертання на додатковий кронштейн 19 підшипника за допомогою додаткового болта 20 кришки підшипника. На обох сторонах напрямної штанги знаходяться пружинні контропори 21, 22, між якими встановлено додаткову пружину 23. Також при цьому знову зафіксованою є одна з контропор 22, тоді як інша контропора 21 є рухомою. Принцип роботи цього додаткового пристрою є наступним. Після перетинання мертвої точки привідний кривошип 6, а відтак і ведений вал 8 починають швидко обертатися, оскільки, як було згадано, натискна пружина 12 стрибкоподібно вивільнюється. Разом з веденим валом 8 обертається також дисковий кулачок 13. Внаслідок цього починає коливатися ролик 16, що бігає по його контуру, а відтак і весь з'єднувальний елемент 15. Це додатково натягує або розвантажує пружину 23. Вона зменшує або збільшує енергію натискної пружини 12, гальмуючи або прискорюючи обертальний рух дискового кулачка 13, а відтак і веденого валу 8. При подальшому обертанні веденого валу 8 ролик 16 потрапляє в іншу позицію, у якій пружина 23 вивільнюється і додає свою накопичену попередньо енергію до вже зниженої енергії натискної пружини 12. Загалом таким чином забезпечується пристосований до наявних кінематичних вимог швидкий рух веденого валу 8 зі значно покращеним крутним моментом. Фіг. 2 зображує іншу форму виконання винаходу. Тут з'єднувальний елемент 15 також коливається навколо обертової осі 17 і до нього приєднано головку 18 напрямної штанги, жорстко з'єднаної з пружинною контропорою 24. Між нею та кронштейном 19 підшипника встановлено пружину 25. При такій формі виконання напрямок руху пружини 25 є протилежним до того, що має місце при формі виконання, зображеній на фіг. 1. Пружина 25 фіксується на кронштейні 19 підшипника і натягується за допомогою пружинної контропори 24. Згідно з цим показані на фіг. 1 та 2 пружини 23 чи 25 виконані як натискні пружини. В рамках винаходу можна застосовувати також і пружини розтягнення. Це схематично зображено на фіг. 3. Лише шляхом розміщення у просторі обертової осі 17 з'єднувального елемента 15 та положення ролика 16, що бігає по профілю 14 дискового кулачка 13, можна застосовувати у з'єднувальному елементі 15 різні види пружин. Фіг. 3а зображує пружину розтягнення 26, яка може бути розгорнута. Фіг. 3b зображує натискну пружину 23, 25, яка може бути стиснута. 2 UA 106498 C2 5 10 В рамках винаходу можливе концентричне встановлення двох або більше таких пружин 23, 25 чи 26. Крім того, в рамках винаходу можливою є така форма виконання, як прямолінійнонапрямний механізм. Незалежно від конкретної конструкції акумулятора енергії суть винаходу загалом полягає в тому, щоб за допомогою енергоакумулюючої пружини після задіювання веденого валу 8 він стрибкоподібно обертався, а на цей ведений вал 8 був прикріплений дисковий кулачок 13, на торці якого є профіль 14, і за його допомогою додаткові пружини 23, 25 або 26 згідно з потребою вивільнюються або натягуються, таким чином шляхом віддачі або сприймання енергії впливаючи на швидкість обертального руху. Наприкінці стрибкоподібного руху можна шляхом натягнення додаткових пружин 23, 25 або 26 поглинати надмірну енергію, відтак доцільним чином досягаючи м'якого гальмування. Як вже було згадано, можливим є надходження енергії або в результаті розтягнення пружини 26, або шляхом стискання пружин 23, 25. 15 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 25 30 Силовий ступеневий перемикач з акумулятором енергії, в якому акумулятор енергії має ведений елемент, що безперервно розтягується ведучим валом, а також ведений механізм, причому ведучий елемент механічно з'єднаний з принаймні однією енергоакумулюючою пружиною, яка навантажується при розтягненні ведучого елемента, і причому ведений механізм після навантаження принаймні одної енергоакумулюючої пружини вивільнюється і приводить у стрибкоподібний обертальний рух ведений вал, який відрізняється тим, що на веденому валу (8) прикріплено дисковий кулачок (13) з виконаним на торці профілем (14), який має відхилення від круглої форми, і має принаймні одну додаткову пружину (23, 25, 26), яка зафіксована на одному кінці, а іншим кінцем шарнірно з'єднана зі з'єднувальним елементом (15), встановленим з можливістю обертання навколо обертової осі (17), причому на з'єднувальному елементі (15) встановлена головка (18) напрямної штанги, яка шарнірно з'єднана з кронштейном (19) підшипника, на обох кінцях напрямна штанга має контропори (21, 22), між якими встановлена принаймні одна додаткова пружина (23, 25, 26), при цьому з'єднувальний елемент (15) на вільному кінці має ролик (16), який бігає по профілю (14) таким чином, що при обертанні дискового кулачка (13) навантажується або вивільнюється принаймні одна додаткова пружина (23, 25, 26) залежно від профілю (14). 3 UA 106498 C2 4 UA 106498 C2 Комп’ютерна верстка С. Чулій Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5