專利名稱：基于行星鏈傳動的運動轉換器和基于鏈傳動的運動轉換方式的制作方法
基于行星鏈傳動的運動轉換器和基于鏈傳動的運動轉換方
式發明物，包括機械轉換器和轉換方式，屬于機械制造領域，具體是指裝置運動鏈主導環的往復直線運動轉換成此裝置從動環的單向轉動，以及某些主導環直線往復運動累積的機理和方式。發明物旨在同時一起解決這些任務。行星鏈是發明的實質，其中(1)鏈是主導環，(2)拉鏈器引導(直接引導)鏈條往復運動，和(或)傳動架通過其上安裝的形成可移動的封閉鏈條回路的游星鏈輪啟動鏈條；(3)鏈條的獨立部分轉速各不相同——原則上，所有這些對于機器和機械理論都是全新的。為了將往復循環擺動運動轉化成間斷單向運動，可使用單向離合器，其在技術層面上用于防止從從動環返回到主導環的意外旋轉傳動。在技術層面，發明物在某些特征上，即功能和結構上具有相似性。在運動轉化功能特征上比較相似的是結合使用了單向離合器的齒輪齒條傳動。相對于申報的發明物，其具有較少的功能，這可在以下描述中見到。活塞推動器中的曲柄連桿裝置是被更加廣泛使用的類似功能裝置。這種裝置的主要缺點是·在平均工作沖程中，喪失從主導模塊，具體是從活塞傳導過來的作用力的一部分，使得效率降低。·存在死點，使這個力在其附近徹底喪失并會導致楔住。活塞沖程長度的基本局限性(其長度不能超過曲柄的兩倍)是這種裝置的結構缺陷，其導致效率降低。從往復循環擺動運動到單向轉動的轉化，也能用帶主導搖桿和驅動曲柄的鉸接四桿裝置(包括輪椅的手動傳動)實現。曲柄連桿結構存在的不足，此種結構也有。在運動累積功能上更加類似的機器是行星齒輪傳動裝置。但是，此種方案只適用于循環轉動累積，而不是直線運動累積。在結構上更加類似的是傳統的鏈傳動，但借助此傳動，運動只是傳遞，而不是轉化或累加。所申請的解決方案的目的也可表述為創建將裝置的傳動鏈主導環的往復直線運動轉化成此裝置從動環的單向旋轉以及在一個從動環上累積一些主導環的往復直線運動的機理和方式。所申請方式的實質在于，通過嚙合星形鏈將直線運動轉化成環形，即將鏈傳動的鏈從此傳動的過渡輔助元件變成其主導環。此發明的技術成果，就是累積一些同時完成的手動或機械往復直線運動，且其方向和軌跡形狀無基本局限性，例如，活塞推動器的活塞運動，以及將累積的往復直線運動轉化成單向轉動，且空程時也無損耗。上述成果的實現得力于借助單向離合器將往復直線運動轉化成單向運動，同時起碼一個運作的鏈傳動的起碼一個(鏈路的)主導元件的直線往復運動轉化成此種鏈傳動的至少一個運作鏈輪的往復轉動，繼而，通過起碼一個單向離合器轉化成至少一個執行元件的單向旋轉。發明物能強化肌肉傳動時的動力供給，這得力于清除了非生產性、輔助性的無效運動的需要，也得力于可以增加有益載荷和附帶肌肉在工作生產運動中的力量，使得機器傳動的效率提高，包括與曲柄連桿傳動相比，且在一定條件下，與渦輪傳動相比。因此可用于多種裝置，包括以肌肉傳送力量的裝置，如·運輸裝置——2、3、4輪或更多6-8輪·航行設備的螺旋葉片推進器，·保健和運動練習器、發電機、泵等；用于機器的能量和運動來源，如·化學領域——燃燒、氧化——無論是外部燃燒還是內部燃燒，·物理領域——核裂變等。在呈現了所申請的發明物的裝置之一中，主導鏈2的運動得力于固定在其上的結構元件6，以下稱“拉鏈器”。在呈現了申請發明物的另外的一個裝置中，主導鏈2的運動得力于結構元件4，以下稱為“傳動架”，通過一對鏈輪5與主導鏈2連接，以下稱“游星鏈輪”，其軸心固定在傳動架4上；鏈輪5和主導鏈2在主導鏈2回路的外部嚙合，即在與運作的鏈輪10嚙合的反面； 這樣就構成了活動的主導鏈2封閉回路，而且在不同的區段它的速度也不相同，而鏈傳動， 即整個鏈和全部與其嚙合的鏈輪如此閉合，以下稱為“行星鏈傳動”。在呈現了申請發明物的另外的一個裝置中，主導鏈2的運動起碼需要兩個傳動架 4.在呈現了申請發明物的另外的一個裝置中，一個拉鏈器6起碼拉動2個主導鏈2.在呈現了申請發明物的另外的一個裝置中，主導鏈2的運動借助兩對同軸鏈輪 14、16和15、17傳遞到輔助鏈13，并最后通過輔助鏈13傳送到執行元件7。同時，上述兩對輪的每一對通過單向離合器9彼此連接，鏈輪14、15在主導鏈2的回路的不同的面與其嚙合，而單向離合器9的朝向是相同的。在呈現了申請發明物的另外的一個裝置中，主導鏈2的運動借助兩對同軸鏈輪 14、16和15、17傳遞到輔助鏈13，并最后通過輔助鏈13傳送到執行元件7。同時上述兩對輪的每一對通過單向離合器9彼此連接，鏈輪16、17在輔助鏈13的回路的不同的面與其嚙合，而單向離合器9的朝向是相反的。申請方案可用圖紙的以下圖形說明圖形1呈現了從技術層面已知的鏈傳送傳動圖；圖形2呈現了申請發明物最簡單的基本實現方案的傳動圖；圖形3呈現了從技術層面已知的齒條傳送傳動圖；圖形4呈現了輪椅手驅動圖——作為申請發明物實現基本方案的應用實例；圖形5呈現了行星鏈傳送傳動圖形6呈現了輪椅手驅動圖——作為行星鏈傳送的應用實例；圖形7呈現了由同一拉鏈器弓I導的兩個主導鏈的傳動圖，其可避免空程；圖形8呈現的傳動圖與圖形7中的類似，但是齒條傳動，這是為了演示申請方式實現的可能性，不僅是用鏈，還可用齒輪嚙合；圖形9呈現的傳動圖與圖形7中的類似，但使用由2個活塞推進器引導的拉鏈器， 這是為了演示申請的方式的優勢，包括，無結構限制——無論是推進器數量還是其活塞的沖程長度；圖形10呈現了用于避免空程的輔助鏈示意圖，還有朝向相同的單向離合器；圖形11呈現了輪椅手驅動圖，輪椅有一條用于避免空程的輔助鏈，還有朝向相反的單向離合器；圖形12呈現了雙傳動架行星鏈傳送傳動圖；圖形13呈現的齒條傳送圖在功能上與圖形12的圖相似，看得出，齒條傳送的使用與結構的限制相關；圖形14呈現的是圖形12中傳送圖的變形，有按照不平行軌道移動的傳送架；圖形15呈現的是圖形12中傳送圖的變形，有不平移運動的傳送架；圖形16呈現了被拉鏈器和傳動架共同引導的主導鏈示意圖；圖形17呈現了被四沖程雙缸內燃機活塞帶動的雙傳動架裝置圖，即功能上代替了曲柄連桿結構的裝置；圖形18呈現了被活塞推動器氣缸帶動的三重(3個組成部分)傳動架裝置圖，活塞固定在裝置機身上，不可動，即此圖為功能上代替了曲柄連桿結構的裝置圖；圖形19呈現了三傳動架裝置圖，其中兩個可交替，或穩固地連接在支柱上，即完全停滯，或穩固地連接在活塞推動器的連桿上，使得可以逐級地調節執行元件的速度，功能上等于傳導箱，作為對借助活塞速度進行均勻調整的補充；圖形20呈現了這種借助2個閘門的速度箱的結構處理的最簡單方案圖；圖形21呈現了基于行星鏈傳送的航行裝置肌肉傳送圖。申請方案的實質在于為了將直線運動轉化成環形，使用星形鏈嚙合代替齒條齒輪嚙合，使得擴大累加轉換器的功能，減小其外形尺寸，并提高其結構靈活性；首次鏈傳動的鏈條是它的主導環，而非過渡環；首次使用動態、活動的行星閉合物理性開放鏈路；在轉換器示意圖中含有輔助鏈，傳動經過2個單向離合器傳到它，這能避免空程。下列裝置方案圖解說明了發明物實現的可能性和它的使用優勢——對于發明物沒有限制。在圖形1中，為了與裝置的申請方案進行比較，繪制了從技術層面已知的鏈傳動傳送圖，其中(1)轉動由鏈2和主導鏈輪Z傳遞到所有其余鏈輪；(2)主導鏈輪引動自與之相固定的軸；(3)所有鏈輪的軸線相對于傳送圖支柱1或裝置機身(在這里支柱1和裝置機身是同樣的)是不動的。
圖形2演示了所申請的發明物的基本和最簡單的裝置方案的傳送圖，其中(1)鏈2是主導，而所有鏈輪——從動；(2)拉鏈器6的運動引起鏈2往復運動，即順向和逆向運動；在圖形2中，拉鏈器6 如同滑塊，沿直線平移，但原則上拉鏈器6可以不走直線也可以不平移，下面有介紹；(3)傳導通過單向離合器9時，運作的鏈輪10的往復旋轉、搖擺運動轉化成執行裝置主導環的間歇單向旋轉；執行裝置主導環沒有在圖形2中出現。為了進行比較，在圖形3中呈現了功能相似的使用齒條齒輪嚙合代替星形鏈嚙合的轉換器，即沒有跨出技術層面的范疇。圖形2、3中展示的每個結構方案具有自己的優點和不足。其中哪個更有優勢，取決于解決哪個具體的技術問題。圖形4給出了一個圖形2 中申請發明物基本方案的使用實例，也就是輪椅的傳動。在這里，執行裝置的從動環，也就是輪椅1的推動器——運作輪7，在往左邊手驅動時，拉鏈器6隨箭頭指向運動時，逆時針旋轉，在拉鏈器6返程、空程時由于慣性繼續旋轉。拉鏈器6的導桿安裝在輪椅扶手1上，而運作鏈輪10和單向離合器9安裝在同軸運作輪7上。這樣使用申請的發明物，讓輪椅使用者以賽跑者的速度運動，因為限制性因素不是運作輪7的運動方式，而是使用者的體力。在圖形5中呈現了行星鏈傳動發明物的方案，區別于圖形2中的基本方案，主導鏈 2是斷開的，它的末端穩固地連接著支柱1，而拉鏈器6被傳動架4代替；主導鏈2在2-1段上的速度為零，在2-2段上的速度正好等于傳動架4速度的兩倍。在圖形6中，呈現了應用于輪椅的行星鏈傳送方案，由此，在保證圖形4中拉鏈器6 的速度和輪椅其他元件的設計參數的條件下，使用者運動的速度比圖形4上的方案快2倍。在圖形7中呈現的發明物方案，其優于圖形2中的基本方案之處在于，對于被申請的發明物啟動的裝置具有雙執行元件的情況，例如，有超過一個推進器的火車機車，通過加倍圖形2上的基本轉化裝置就能杜絕空程。此時，從連桿8傳導到兩個主導環2的拉鏈器 6，固定到等同主導鏈的相互對面的鏈段；在圖形7呈現的裝置中，拉鏈器6-2固定在主導鏈2-2的鏈部上段，而另一個拉鏈器6-1固定到主導鏈2-1下段。活塞11在氣缸12中沖程的容許長度在這里不取決于輪7的直徑，其能增加活塞沖程的長度和以此提高機器的效率。在這里，R是軌道路基。為了保證火車機車的回動，在這個方案中，代替一個單向離合器9可以安裝2個方向相反的同軸離合器，其中每一個通過與自己相連的離合器和牽引輪7 連接，對于此處圖形7中未作呈現。同時搭接兩個連接離合器的不可能性應在結構上被保證。在圖形8中呈現的裝置方案，是圖形7中兩個運行的星形鏈嚙合被齒條嚙合代替， 類似的方案可見圖形3，但是，區別于圖形3的方案，在一個機械轉換器中，雙倍或雙重嚙合將這個方案帶出了技術層面。在圖形9中呈現的裝置方案，是圖形7中活塞推動器連桿8被兩個活塞11引動的位置。活塞11和氣缸12的數量在原則上不被限制。此發明物方案適合于內燃四沖程發動機；用數字1-4表明在燃燒室內完成同相運作周期時燃燒室的次序。在圖形10、11中展示的是該項發明避免空程的裝置，該裝置只有一個單一的執行環節，就拿輪椅的驅動裝置來說，就和圖7不同，這里的主導鏈2的運動，通過輔助鏈13傳導到與運行鏈輪10同軸的執行環7上，為此兩個從動的運行鏈輪14、15需與主導鏈2嚙合，替代一個運行鏈輪10。該鏈輪轉動傳導到作為輔助鏈13主導環的同軸鏈輪16、17上。同時，14、15，或16、17的其中一對鏈輪要安裝在其中一個鏈的回路相反的兩面可以安裝在主導鏈2上，也可以安裝在輔助鏈13上，而這一對被安裝的鏈輪做反向旋轉。如果是14、15 這一對鏈輪安裝在主導鏈2回路上的對立兩面，則如
圖10所示，單向離合器9朝向相同；如果安裝16、17這一對鏈輪在輔助鏈13回路的對立兩面，則如圖11所示，單向離合器9朝向相反。輔助鏈13可同時為變速器變速使用，這不跨出技術層面的范疇。在圖形12中展示的是所申請的發明物適用于帶有多個傳動架的主導鏈2引導單個從動環(運行鏈輪10)的驅動方案，傳動架的數量原則上不受限制；圖12展示的是帶有兩個傳動架的主導鏈。在其與運行鏈輪10嚙合的區段2-3上，主導鏈2的速度是所有傳動架累計速度的2倍。為了與圖形12進行比較，在圖形13中呈現了功能上與圖形12類似的齒條嚙合累加轉換器方案，就是說，沒有跨出技術層面范疇。其齒條安裝在滑塊上，該滑塊是一系列連續滑塊的最后一個。但是，這里的主導滑塊只能做彼此間的平行移動，因此造成結構限制。在圖形14、15中呈現了所申請的發明物的圖形12中的修改方案，演示其與圖形13 中的方案的相對優勢，包括結構上的自由度，原因是傳動架4沒必要彼此間平行移動，并且它們中的每一個沒必要直線移動，也沒必要平行移動。在圖形15中的方案里，中心間距的合計長度是可變的，這可能需要具備緊輪27。在圖形16中所展示的是拉鏈器6和傳動架4的運動累積方案。在全制動時，使拉鏈器6及主導鏈2的2-2區段被鎖定，并且鎖定方式自由，主導鏈2的2-3區段上的速度相當于傳動架4雙倍的速度；在傳動架4全制動的情況下，游星鏈輪5變成支承型鏈輪3，而這時主導鏈2的2-3區段的速度和拉鏈器6相同；在兩個主導元件(拉鏈器6和傳動架4) 同時運行的情況下，2-3區段的速度相當于拉鏈器6的速度和傳動架4雙倍速度的總和。這類肌肉傳動的交通裝置比自行車驅動輪子裝置和螺旋槳和劃槳傳動航行裝置更有優越性。在圖形17中展示的是所申請的發明物適用于雙缸四沖程內燃發動機的方案。這里主導鏈2的運行區段在與14、15鏈輪的嚙合區域上主導鏈2的速度比雙重傳動架4的速度快4倍，比活塞11的速度快4倍，因此在運行鏈輪10和曲軸的角速度相同的情況下，與曲柄連桿裝置相比，可使用更方便穩定的運行方式。與曲柄連桿裝置相比，該發動機方案的其他優勢如下·能在活塞11全部工作沖程中均勻把應力傳送到主導鏈2的運行區段；·結構不受活塞長度的限制；· 一個汽缸內置兩個燃燒室可減少汽缸12的數量。在圖形18中展示的是所申請的轉換器適用于蒸汽機驅動的方案，原則上動力和電力裝置可代替汽輪機。這里展示的還有·游星鏈輪尺碼可以不同；·固定活塞11時，可由活塞式發動機汽缸12來引動傳動架，本申請書不包含桿身中的氣閥蒸汽分流器和桿身、活塞中的蒸汽管道的結構方案。 汽缸12和主導鏈2的運行區段的速度比例可通過傳動架里的游星鏈輪的對數進行調節；其數量不受限制的原則，在主導鏈和傳動架斷開的位置圖形上繪制了。在圖形19中展示的是帶有三個傳動架的轉換器的使用方案示意圖，其中的兩個傳動架4-2和4-3可全制動，于是主導鏈2的運行區段2-1將以發動機活塞雙倍的速度運動。如果全制動的只有傳動架4-3，而傳動架4-2將與傳動架4-1，顯然也與連桿固定在一起，則主導鏈2的運行區段速度比活塞速度多4倍。如果傳動架4-3與4-2固定在一起，因此也以活塞的速度啟動，那么主導鏈2的運行區段速度是活塞速度的6倍。也就是說，此方案實現的除了其他功能之外，還有變速箱的功能。圖形20所展示的是使用兩個活門18的變速箱結構的最簡化方案。在圖形21中展示的是所申請的發明物適用于肌肉驅動的葉狀推進器即螺旋槳19 的航行裝置方案，與劃槳驅動相比，它的優勢在于(1)不用船槳就能穿過狹窄的通道；(2)槳手可面向正前方；(3)螺旋槳驅動19可無空程不間斷運行。這里是兩種錐形嚙合20、21以及鏈輪23J4與鏈路25的鏈傳動，跨過船舷將運動傳導到螺旋槳19上，而柱形齒形嚙合沈則可操縱螺旋槳19的拐彎。
權利要求
1.往復直線運動轉換成單向旋轉運動的裝置， 包括鏈傳動和單向離合器兩部分；鏈子本身是鏈傳動的主導元件；至少有一個鏈輪是被主動元件帶動的從動元件；通過一個拉鏈器或至少一個傳動架運動或前兩者同時運轉，主導鏈可做回轉運動(即往復運動)；一個鏈輪往復旋轉(擺動運動)通過一個單向離合器或者通過兩個單向離合器和一個輔助鏈傳動到執行裝置的主導環上，轉換成單向旋轉。
2.同上述第1項裝置，并且 推力器和主導鏈直接牢固地串聯。
3.同上述第1項裝置，并且同時借助一對鏈輪，傳動架與主導鏈連接，這一對鏈輪的軸心應牢固地固定在傳動架上；這里的鏈輪可稱之為游星鏈輪，它們的軸心相對機體是可以移動的，鏈輪在回路外側與主導鏈O)嚙合，也就是在相對運作鏈輪的反面。這樣每一個傳動架都構成一個主導鏈可移動的閉合狀態，構成其回路環線，從而將鏈傳動轉換為行星鏈傳動，而其個別的部分， 即個別的支路，運動速度不一樣。
4.用星形鏈嚙合和單向離合器，將直線往復擺動運動轉換為單向旋轉的方法至少一個鏈傳動回路的至少一個主導元件(傳動架或拉鏈器)的直線往復運動，轉換為這個鏈傳動上的至少一個運作鏈輪的間歇性轉動，然后用至少一個單向離合器，或直接或通過輔助鏈轉換為至少一個執行元件的單向轉動。
5.同上述第4項方法，并且主導鏈主動元件是與運行鏈路牢固地連接在一起的拉鏈器。
6.同上述第4項方法，并且鏈傳動主動元件是傳動架，可在傳動架上面固定一對可移動的游星鏈輪；該鏈輪在主導鏈回路外側(即相對運作鏈輪的反面)與主導鏈嚙合，這樣鏈輪構成了主導鏈環線的可移動的閉合狀態。
7.同上述第4項方法，并且 至少兩個主動元件引動主導鏈。
8.同上述第4項方法，并且至少兩個主導鏈與一個拉鏈器牢固地連接在一起。
9.同上述第4項方法，并且運動通過輔助鏈，從主導鏈傳導到執行元件上； 運動通過兩對同軸心鏈輪，傳導到輔助鏈上；這兩對同軸心鏈輪通過單向離合器彼此間相互連連接；將鏈輪分別放在主導鏈回路的相反的兩邊，與主導鏈嚙合，而單向離合器朝向相同。
10.同上述第4項方法，并且運動通過輔助鏈，從主導鏈傳導到執行元件上； 運動通過兩對同軸心鏈輪，傳導到輔助鏈上；這兩對同軸心鏈輪的每一對鏈輪通過單向離合器彼此間相互連接； 將鏈輪分別放在輔助鏈回路的相反的兩邊，與輔助鏈嚙合，而單向離合器朝向相反。
全文摘要
本發明屬于機械工程領域，即直線往復運動累積及將該累積的運動轉換為單向轉動的方式和機理范圍內。本發明的本質核心是行星鏈傳動，其中(1)鏈路作為主導環，(2)由攜帶可移動的游星鏈輪的傳動架引導該鏈路運動，而(3)鏈路的個別的鏈段運動速度不一樣。
文檔編號F16H9/26GK102439332SQ201080030282
公開日2012年5月2日 申請日期2010年7月2日 優先權日2009年7月3日
發明者馬肯·亞歷山大·斯羅莫諾維奇 申請人:馬肯·亞歷山大·斯羅莫諾維奇