RU2813755C1 - Converter of reciprocating motion into unidirectional rotary motion - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to mechanical engineering, namely to motion conversion devices. Converter of reciprocating motion into unidirectional rotary motion comprises a housing, a fixed rack with teeth cut on both sides, having a slot, two ratchet mechanisms, roller guides, and gear wheels.

EFFECT: wider field of application is achieved.

1 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к преобразователям возвратно-поступательного движения во вращательное однонаправленное, и может применяться в качестве устройства, приводящего в однонаправленное вращательное движение ротор электрического генератора.The invention relates to the field of mechanical engineering, namely to converters of reciprocating motion into unidirectional rotational motion, and can be used as a device that drives the rotor of an electric generator into unidirectional rotational motion.

Известен преобразователь возвратно-поступательного движения в однонаправленное вращательное (патент Российской Федерации на изобретение RU 2784494 C1, кл. F16H 19/04, опубл. 28.11.2022), состоящий из рейки, находящейся в зацеплении с двумя цилиндрическими шестернями, жестко закрепленными на двух параллельных валах, левые концы валов соединены с ведущими гипоидными шестернями прямого хода посредством обгонных муфт прямого хода, способных передавать вращение с валов на ведущие гипоидные шестерни прямого хода только при прямом ходе рейки, правые концы валов соединены с ведущими гипоидными шестернями обратного хода посредством обгонных муфт обратного хода, способных передавать вращение с валов на ведущие гипоидные шестерни обратного хода только при обратном ходе рейки, ведущие гипоидные шестерни прямого и обратного хода находятся в зацеплении с ведомым гипоидным колесом, жестко закрепленным на ведомом валу, причем оси валов не пересекаются с осью ведомого вала, а расположены со смещением осей под углом скрещивания 90 градусов.A known converter of reciprocating motion into unidirectional rotational motion (patent of the Russian Federation for the invention RU 2784494 C1, class F16H 19/04, publ. November 28, 2022), consisting of a rack meshed with two spur gears rigidly mounted on two parallel shafts, the left ends of the shafts are connected to the driving forward hypoid gears by means of forward overrunning clutches capable of transmitting rotation from the shafts to the driving forward hypoid gears only when the rack moves forward, the right ends of the shafts are connected to the driving reverse hypoid gears by means of reverse overrunning clutches , capable of transmitting rotation from the shafts to the driving hypoid reverse gears only when the rack is reversed, the driving hypoid gears of the forward and reverse motion are meshed with a driven hypoid wheel rigidly mounted on the driven shaft, and the axes of the shafts do not intersect with the axis of the driven shaft, and located with offset axes at a crossing angle of 90 degrees.

Недостатком данного преобразователя является отсутствие прижимного устройства рейки к цилиндрическим шестерням.The disadvantage of this converter is the absence of a clamping device for the rack to the spur gears.

Другим недостатком устройства является сложность изготовления гипоидных шестерен.Another disadvantage of the device is the difficulty of manufacturing hypoid gears.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является преобразователь возвратно-поступательного движения в однонаправленное вращательное (патент Российской Федерации на изобретение RU 2272948 C2, кл. F16H 19/04, опубл. 27.03.2006), содержащий рейку, шестерни, выходной вал, две обгонные муфты и упоры. Сочлененная с рейкой шестерня соприкасается торцами с двумя обгонными муфтами, поочередно контактирующими с коническими шестернями. Конические шестерни ограничены в перемещении по валу упорами и сочленены с конической шестерней, фиксированной на выходном валу. Рейка с шестерней и обгонными муфтами расположены между двумя коническими шестернями.The closest The proposed invention is a converter of reciprocating motion into unidirectional rotational motion (patent of the Russian Federation for the invention RU 2272948 C2, class F16H 19/04, published 03/27/2006), containing a rack, gears, an output shaft, two overrunning clutches and stops. The gear articulated with the rack is in contact with its ends with two overrunning clutches, which alternately contact the bevel gears. The bevel gears are limited in their movement along the shaft by stops and are articulated with a bevel gear fixed on the output shaft. The rack with pinion and overrunning clutches are located between two bevel gears.

Недостатком данного устройства является отсутствие прижимного устройства рейки к шестерне.The disadvantage of this device is the absence of a rack-to-gear clamping device.

Решаемая задача - преобразование возвратно-поступательного движения во вращательное однонаправленное.The problem being solved is the transformation of reciprocating motion into unidirectional rotational motion.

Технический результат - расширение области применения, возможность движения механизма в широком диапазоне в любую сторону вдоль неподвижно закрепленной зубчатой рейки.The technical result is an expansion of the scope of application, the ability to move the mechanism in a wide range in any direction along a fixedly fixed gear rack.

Технический результат достигается тем, что преобразователь возвратно-поступательного движения в однонаправленное вращательное содержит корпус с шестернями и имеющую прорезь под центральный вал неподвижную рейку с нарезанными с двух сторон зубьями, на двух валах малые зубчатые колеса, находящиеся в зацеплении с рейкой, также на двух валах с малыми зубчатыми колесами расположены жестко зафиксированные зубчатые колеса храпового механизма и свободно вращающиеся относительно вала, содержащие собачки, большие зубчатые колеса, находящиеся в зацеплении с центральной шестерней, жестко соединенной с центральным валом, внутри корпуса расположены четыре роликовые направляющие конструкции, содержащие вал и жестко закрепленную на нем шестерню.The technical result is achieved in that the converter of reciprocating motion into unidirectional rotational motion contains a housing with gears and a stationary rack having a slot for the central shaft with teeth cut on both sides, small gears on two shafts that mesh with the rack, also on two shafts with small gears there are rigidly fixed gears of a ratchet mechanism and freely rotating relative to the shaft, containing pawls, large gears meshed with a central gear rigidly connected to the central shaft, inside the housing there are four roller guide structures containing a shaft and a rigidly fixed there's a gear on it.

Преобразователь, содержащий кинематически связанные между собой зубчатую рейку, два храповых механизма, зубчатые колеса, образует систему, в которой при возвратно-поступательном движении центральный вал вращается только в одну сторону.The converter, containing a kinematically interconnected gear rack, two ratchet mechanisms, and gears, forms a system in which, during reciprocating motion, the central shaft rotates only in one direction.

По сравнению с известными аналогами, использование храповых механизмов позволяет реализовать преобразователь возвратно-поступательного движения в однонаправленное вращательное, что позволяет использовать устройство в качестве, например, привода ротора электрических генераторов поплавковых волновых электростанций.Compared to known analogues, the use of ratchet mechanisms makes it possible to implement a converter of reciprocating motion into unidirectional rotational motion, which allows the device to be used as, for example, a rotor drive for electric generators of float wave power plants.

Преобразователь возвратно-поступательного движения в однонаправленное вращательное содержит корпус с зубчатыми колесами и имеющую прорезь под центральный вал неподвижную рейку с нарезанными с двух сторон зубьями, на двух валах малые зубчатые колеса, находящиеся в зацеплении с рейкой, также на двух валах с малыми зубчатыми колесами расположены жестко зафиксированные зубчатые колеса храпового механизма и свободно вращающиеся относительно вала, содержащие собачки, большие зубчатые колеса, находящиеся в зацеплении с центральным зубчатым колесом, жестко соединенной с центральным валом, внутри корпуса расположены четыре роликовые направляющие конструкции, содержащие вал и жестко закрепленную на нем шестерню.The converter of reciprocating motion into unidirectional rotational motion contains a housing with gear wheels and a stationary rack having a slot for the central shaft with teeth cut on both sides; small gears are located on two shafts that mesh with the rack; also located on two shafts with small gears rigidly fixed gear wheels of the ratchet mechanism and freely rotating relative to the shaft, containing pawls, large gear wheels meshed with a central gear wheel, rigidly connected to the central shaft; inside the housing there are four roller guide structures containing a shaft and a gear rigidly fixed to it.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен преобразователь возвратно-поступательного движения в однонаправленное вращательное. Преобразователь представляет собой зубчатый механизм, состоящий из жестко закрепленной на центральном валу 1 зубчатые колеса 2, по обе стороны от которой размещены свободно вращающиеся относительно собственных валов большие зубчатые колеса 3, 4, находящиеся с ней в непосредственном взаимодействии. На боковых валах 5, 6, находится пара жестко закрепленных малых зубчатых колес 7, 8, взаимодействующих с зубчатой рейкой 9, закрепленной на неподвижной оси 10, которая в свою очередь закреплена на ножке 11 храповых механизмов, состоящих из жестко закрепленных зубчатых колес 12, 13 и собачек на пружинах 14, 15, 16, 17. Фиксацию рейки в поперечном направлении обеспечивают четыре направляющие конструкции, состоящие из зубчатых колес 18, 19, 20, 21 жестко закрепленных на валах специфической формы 22, 23, 24, 25. Корпус механизма 26 закреплен при помощи боковые крепежей 27, 28.The essence of the proposed invention is illustrated by the drawing, where in FIG. 1 shows a converter of reciprocating motion into unidirectional rotational motion. The converter is a gear mechanism consisting of gears 2 rigidly fixed on the central shaft 1, on both sides of which there are large gears 3, 4 freely rotating relative to their own shafts, which are in direct interaction with it. On the side shafts 5, 6, there is a pair of rigidly fixed small gears 7, 8, interacting with a gear rack 9, mounted on a fixed axis 10, which in turn is fixed on the leg 11 of ratcheting mechanisms, consisting of rigidly fixed gears 12, 13 and pawls on springs 14, 15, 16, 17. Fixation of the rack in the transverse direction is ensured by four guide structures consisting of gears 18, 19, 20, 21 rigidly mounted on shafts of a specific shape 22, 23, 24, 25. Mechanism body 26 secured using side fasteners 27, 28.

На фиг. 2 изображено устройство центрального вала. На центральном вале 1 находятся центральное зубчатое колесо 2, жестко зафиксированное относительно него при помощи шпонки 3. На вал насаживаются дополнительные детали 4, необходимые для сборки и фиксации рейки, а также шайба 5, крепящая вал к корпусу.In fig. Figure 2 shows the structure of the central shaft. On the central shaft 1 there is a central gear 2, rigidly fixed relative to it using a key 3. Additional parts 4 necessary for assembling and fixing the rack, as well as a washer 5 securing the shaft to the body, are mounted on the shaft.

На фиг. 3 изображено устройство боковых валов без больших зубчатых колес и храповых механизмов. Помимо большого зубчатого колеса и храповика на боковом вале 1 находятся жестко зафиксированное при помощи шпонки 2 малое зубчатое колесо 3, шпонка 4 для фиксации зубчатого колеса храпового механизма, а также дополнительные детали 5 и шайбы 6, насаживающиеся на вал.In fig. Figure 3 shows the arrangement of side shafts without large gears and ratchet mechanisms. In addition to the large gear and ratchet, on the side shaft 1 there is a small gear 3 rigidly fixed with a key 2, a key 4 for fixing the gear of the ratcheting mechanism, as well as additional parts 5 and washers 6 that fit onto the shaft.

На фиг. 4 изображено устройство больших зубчатых колес и храповых механизмов, находящихся на боковых валах. Большое зубчатое колесо 1 бокового вала имеет выступы, на которых находятся собачки 2 и пружины 3, прижимающие их к зубчатому колесу храпового механизма 4.In fig. Figure 4 shows the structure of large gears and ratchet mechanisms located on the side shafts. The large gear wheel 1 of the side shaft has projections on which there are pawls 2 and springs 3, pressing them against the gear wheel of the ratchet mechanism 4.

На фиг. 5 изображено устройство направляющих конструкций. Направляющая конструкция состоит из вала специфической формы 1, частично являющегося корпусом данной конструкции. Корпус также образует большая дополнительная деталь 2. Малая дополнительная деталь используется для монтажа конструкции 3. Внутри конструкции находится зубчатое колесо 4, жестко зафиксированное при помощи шпонки 5. Слева и справа находятся шайбы 6, с помощью которых данная конструкция крепится к корпусу изобретения.In fig. Figure 5 shows the arrangement of guide structures. The guide structure consists of a shaft of a specific shape 1, which is partially the body of this design. The body also forms a large additional part 2. A small additional part is used to mount the structure 3. Inside the structure there is a gear 4, rigidly fixed with a key 5. To the left and right there are washers 6, with the help of which this structure is attached to the body of the invention.

На фиг. 6 изображено устройство боковых крепежей. Боковой крепеж состоит из стержня 1 и четырех шайб 2.In fig. 6 shows the arrangement of side fasteners. The side fastener consists of a rod 1 and four washers 2.

Существуют два режима работы устройства.There are two modes of operation of the device.

При движении сверху вниз относительно рейки малые зубчатые колеса начинают вращаться: правое по часовой стрелке, а левое - против. Вместе с ними таким же образом вращаются зубчатые колеса храпового механизма. Левое зубчатое колесо храпового механизма блокируется двумя собачками. Следовательно, вращательный момент зубчатого колеса храпового механизма передается на большое зубчатое колесо, и с него вращательный момент передается на центральное зубчатое колесо. Происходит вращение центрального вала по часовой стрелке. В это же время с другой стороны правое зубчатое колесо храпового механизма вращается по часовой стрелке, собачки за нее не зацепляются, и вращательный момент от зубчатого колеса не передается большому зубчатому колесу. Следовательно, вращательный момент ему передает центральное зубчатое колесо, и большое зубчатое колесо вращается против часовой стрелки.When moving from top to bottom relative to the rack, small gears begin to rotate: the right one clockwise, and the left one counterclockwise. Together with them, the gear wheels of the ratchet mechanism rotate in the same way. The left gear wheel of the ratchet mechanism is blocked by two pawls. Therefore, the torque of the ratchet gear is transmitted to the large gear, and from there the torque is transmitted to the center gear. The central shaft rotates clockwise. At the same time, on the other side, the right gear wheel of the ratchet mechanism rotates clockwise, the pawls do not engage with it, and the torque from the gear wheel is not transmitted to the large gear wheel. Consequently, the torque is transmitted to it by the central gear, and the large gear rotates counterclockwise.

При движении снизу-вверх относительно рейки малые зубчатые колеса начинают вращаться: левое по часовой стрелке, а правое - против. Вместе с ними таким же образом вращаются зубчатые колеса храпового механизма. Правое зубчатое колесо храпового механизма блокируется двумя собачками. Следовательно, вращательный момент зубчатого колеса храпового механизма передается на большое зубчатое колесо и с нее вращательный момент передается на центральное зубчатое колесо. Происходит вращение центрального вала по часовой стрелке. В это же время левое зубчатое колесо храпового механизма вращается по часовой стрелке, собачки за нее не зацепляются, и вращательный момент от зубчатого колеса не передается большому зубчатому колесу. Следовательно, вращательный момент ему передает центральное зубчатое колесо, и большое зубчатое колесо вращается против часовой стрелки.When moving from bottom to top relative to the rack, small gears begin to rotate: the left one clockwise, and the right one counterclockwise. Together with them, the gear wheels of the ratchet mechanism rotate in the same way. The right gear wheel of the ratchet mechanism is blocked by two pawls. Therefore, the torque of the ratchet gear is transmitted to the large gear and from there the torque is transmitted to the center gear. The central shaft rotates clockwise. At the same time, the left gear wheel of the ratchet mechanism rotates clockwise, the pawls do not engage with it, and the torque from the gear wheel is not transmitted to the large gear wheel. Consequently, the torque is transmitted to it by the central gear, and the large gear rotates counterclockwise.

Claims (6)

Преобразователь возвратно-поступательного движения в однонаправленное вращательное, содержащийConverter of reciprocating motion into unidirectional rotational motion, containing - корпус с шестернями и - housing with gears and - имеющую прорезь под центральный вал неподвижную рейку с нарезанными с двух сторон зубьями, - a fixed rack with a slot for the central shaft with teeth cut on both sides, - на двух валах малые зубчатые колеса, находящиеся в зацеплении с рейкой, - on two shafts there are small gears that mesh with the rack, - также на двух валах с малыми зубчатыми колесами расположены жестко зафиксированные зубчатые колеса храпового механизма и свободно вращающиеся относительно вала, содержащие собачки, большие зубчатые колеса, находящиеся в зацеплении с центральной шестерней, жестко соединенной с центральным валом, - also on two shafts with small gears there are rigidly fixed gears of a ratcheting mechanism and freely rotating relative to the shaft, containing pawls, large gears meshed with a central gear rigidly connected to the central shaft, - внутри корпуса расположены четыре роликовые направляющие конструкции, содержащие вал и жестко закрепленную на нем шестерню.- inside the housing there are four roller guide structures containing a shaft and a gear rigidly fixed to it.