用於傳遞旋轉運動的方法和裝置的製作方法

2023-04-28 17:47:46

專利名稱：用於傳遞旋轉運動的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於傳遞旋轉運動的裝置，所述用於傳遞旋轉運 動的裝置包括運動傳遞構件，該運動傳遞構件用於將驅動機構繞旋 轉軸的旋轉運動轉換成被驅動機構繞旋轉軸的旋轉運動。本發明還涉及對所述發明裝置的使用，其中，被驅動機構適於操 作變壓器中的轉換開關或有載調壓開關的觸點。另外，本發明還涉及一種驅動才幾構的方法。
背景技術：
在某些應用中，需要在確定的方向上實現短時期、高強度的旋 轉運動。在某些情形中，如果可用的驅動源具有相應的運動特性， 上述是不成問題的。然而，情況並非總是如此。有可能發生這樣的情況可用的驅動源類型是既可以在一個方向上執行旋轉運動，也 可以在另 一個方向上執行旋轉運動。還有一些情況，其中所包括的驅動源並不能在所需的短時間內 立即獲得需要的強大扭矩。就可用的驅動源而言，還有可能同時出 現上述兩個問題。這種情形的一個例子發生在操作用於控制變壓器電壓的有載調 壓開關中的轉換開關時。在這種情形中，有利的是所述操作運動總 是發生在相同的旋轉方向，並發生相對短的時期內。通常，用於這 種轉換開關的驅動源採用操作選擇器開關的傳動軸的形式，即，當 電壓要發生變化時設置連接到變壓器的繞組中的新的抽頭點上的機 構。所述選擇器開關的傳動軸根據變壓器的電壓是增大還是減小而 在不同的方向上旋轉。從WO 89/08924中已知一種運動傳遞機構，其能夠將一個方向旋轉運動。所述不定向運動通過特別設計的彈簧和與該彈簧直接協 作的元件實現，該元件積累能量並進行旋轉運動。從WO 2006/004527還已知一種運動傳遞機構，其能夠將一個方 向或另一個方向的旋轉運動轉換成不定向運動，除其它之外，還特 別通過齒輪機構和軸將旋轉運動傳遞到彈性單元形式的儲能系統 中。當帶有鎖定裝置的所述彈性單元被釋放時，運動傳遞到終軸。 選擇器開關和轉換開關都被變壓器油包圍。SE 0501712-5描述了一種運動傳遞^L構，該運動傳遞^4勾將交 替的旋轉運動經由線性平移運動轉換成不定向旋轉運動。同樣在該 運動傳遞機構中，所述旋轉運動被傳遞到彈性單元形式的儲能系統 中。發明內容根據本發明的第 一 方面，試圖提供一種用於傳遞旋轉運動的改 進的裝置以及與其相連的機械儲能系統。根據本發明的第二方面，試圖提供 一 種對用於傳遞旋轉運動的 裝置的改進的使用。根據本發明的第三方面，試圖提供一種用於傳遞旋轉運動的改 進的方法。根據本發明的第一方面，提供一種如權利要求書中第1項所述 的裝置。權利要求書中第2至10項清楚地描述了實施方式。根據本發明的第二方面，提供根據權利要求中第ll項所述的對 所述裝置的使用。根據本發明的第三方面，本發明還涉及一種如權利要求書中第 12項和相關的從屬權利要求13至16中所述的操作所述裝置的方法， 該方法包括用於執行所述裝置的每項功能的方法步驟。


本發明的實施方式通過以下參考附圖對優選實施方式的詳細描 述加以解釋，該實施方式僅是示例性的。圖1是示意性地示出根據本發明的一種實施方式的旋轉運動的傳遞的框圖；圖2a-2d示意性地示出了能量積累構件及與其相連的中間機構 的操作模式；圖3詳細示出了所述能量積累構件和所述中間機構的一種實施 方式。
具體實施方式
搡作構件的機械聯接的框圖。輸入傳動軸la經由運動轉換構件4連接到旋轉軸3a上。所述輸 入傳動軸la具有當其被操作時可以在一個方向或另一個方向上旋轉 的特性。所述運動轉換構件4被設計成無論所述輸入傳動軸la在哪 個方向上旋轉，所述運動轉換構件4總是在同一方向上傳遞旋轉運 動給旋轉軸3a。用於所述輸入傳動軸la的驅動源是操作變壓器中的 轉換選擇器開關(未示出)的傳動軸，即，當電壓要發生改變時設置連接到變壓器的繞組中的新的抽頭點的機構。所述轉換選擇器開 關的輸入傳動軸1 a根據變壓器的電壓是增大還是減小而在不同的方 向上旋轉。旋轉軸3a的輸出連接到中間機構3,並且連接到相關聯 的能量積累構件5以及帶有傳動軸2a的被驅動機構2上。所述機構 2又驅動所述轉換開關的觸點(這裡未示出)。這些可以是在WO 2006/004527中所更加詳細描述的類型。所述運動轉換構件4例如可以是專利申請WO 2006/004527中描 述的類型，也可以是專利申請WO 2006/050552中描述的類型。當旋轉軸3a轉動時，其經由中間機構3將能量輸送到機械能量 積累構件5中。在所述旋轉軸運動了確定角度之後，積累的能量被 釋放到中間機構，該中間機構快速且有力地旋轉所述傳動軸2a並由7驅動機構2,所述旋轉運動影響在上述WO 2006/004527中詳細描述的轉換開關的組成元件。在所述運動轉換構 件4和旋轉軸3a之間可以設置變速機構(未示出)，使得旋轉軸3a在所述傳動軸2a上設置有自由輪6，所述自由輪的作用是允許 所述中間機構在一個方向上旋轉且阻止其在另一個方向上旋轉，從 而確保傳動不能反向進行。所述自由輪可以是任何傳統類型，即， 可以是在一個方向上傳遞扭矩而在另一個方向上自由迴轉的棘輪機 構形式。根據本發明的一種實施方式，所述中間機構3包括凸輪形狀的 驅動摩擦輪30,機械能量積累構件5被設計成拉伸/壓縮彈性單元51, 下面將參考附圖2a-2d和圖3對其詳細描述。附圖2a至2d示意性地示出了所述拉伸/壓縮彈性單元51與所述 驅動摩擦輪30協作的操作模式。所述驅動摩擦輪被設計成具有最大 半徑R和最小半徑r。所述拉伸/壓縮彈性單元51的端部連接到固定 的軛形件52和可動的軛形件53上。所述可動的軛形件53設有與所 述驅動摩擦輪30的周緣接觸的滾動裝置54。所述可動的軛形件53 能夠沿徑向且平行於所述驅動摩擦輪的平面運動。這使得彈性力的 方向垂直於所述驅動摩擦輪的旋轉軸線的方向，從而基本上吸收徑 向力。當所述驅動摩擦輪繞其軸線旋轉一周時，所述可動的軛形件 53運動相應於R-r的行程長度。所述驅動摩擦輪的旋轉方向由箭頭a 所示。在圖2a中，所述驅動摩擦輪處於設在所述可動的軛形件上的滾 動裝置54與所述驅動摩擦輪的周緣相接觸的位置上，在該接觸位置， 所述驅動摩擦輪顯示其最大半徑R。在該位置，所述彈性單元51具 有最大機械能。這構成所述被驅動機構2的驅動運動的起始位置。圖2b示出了一位置，在該位置處存儲在所述彈性單元中的機械 能經由驅動輥54向所述驅動摩擦輪施加加速運動。所述驅動摩擦輪 從半徑R處的起始位置起被驅動轉過大約90°。圖2c示出了當驅動輥到達所述驅動摩擦輪的最小直徑r處時驅 動摩擦輪的位置。在這個位置，存儲在彈性單元中的機械能的預期 部分已經傳輸到所述驅動摩擦輪。在這個位置，所述驅動摩擦輪運 動了大約2/3圈，或從圖2a中的位置起240°。在這個位置，所述彈 性單元還具有一定的預應力，從而確保所述驅動輥抵接所述驅動摩 擦輪。當所述驅動摩擦輪通過圖2c所示的位置時，從所述彈性單元不 會再傳輸能量。由於所述驅動摩擦輪的半徑在增大，這意味著設在 可動的軛形件上的輥子在通過圖2c所示的位置之後的過程中壓縮所 述彈性單元，由此接收機械能。這種能量來自於所述驅動摩擦輪及 與其機械連接的部件的機械運動扭矩。這使得所述驅動摩擦輪得以 制動。圖2d示出了一位置，在該位置所述驅動摩擦輪將其動能傳輸到 所述彈性單元並且制動在停止位置，在該停止位置，所述驅動摩擦 輪的速度是零。由於所述自由輪的接合，所述驅動摩擦輪也不能改 變其旋轉方向。在這個位置，所述驅動摩擦輪在下一次操作之前處於等待狀態。 當所述輸入軸la經由所述運動轉換構件4和旋轉軸3a向所述驅動 摩擦輪傳遞驅動運動時，該驅動摩擦輪被初始啟動。當所述驅動摩 擦輪旋轉到圖2a所示的起始位置時，所述彈性單元再次具有最大機 械能，從而能夠完成完整的一圏。當所述驅動摩擦輪到達圖2a所示的位置時，所述驅動摩擦輪在 其最大半徑R處與所述驅動輥接觸，通過所述被驅動機構2，新的 驅動運動自發開始。從而不需要單獨的釋放構件來使所述驅動摩擦 專侖開始驅動運動。可以認識到，在本發明的範圍內可以通過適當地改變凸輪形狀 的尺寸來影響上述的不同過程，所述不同過程即，所述驅動摩擦輪 由所述彈性單元驅動，通過從所述驅動摩擦輪傳輸到所述彈性單元 的動能對所述驅動摩擦輪的制動，以及將所述彈性單元拉伸到其初始位置。通過改變所述驅動摩擦輪的形狀，從而實現了對所述驅動 摩擦輪的加速和減速過程的影響。優選地，所述驅動摩擦輪的形狀適合加載並因此在短暫的加速過程之後向所述4皮驅動機構2傳遞均勻的速度。同樣，由於驅動摩擦輪的剩餘動能自動回到所述彈性單元並且 能量平衡意味著驅動摩擦輪由於與所述彈性單元初始存儲的機械能 無關的任何摩擦損失總是旋轉少於 一 圏，因此不需要為所述驅動摩 擦輪設置單獨的制動裝置。這帶來相當多的優點，特別是在測試和調節所述驅動系統時，由於在例如所述被驅動機構2與連續的轉換 開關脫離的情況下，也能夠自動控制所述過程。依舊在測試位置， 當所述被驅動機構與所述驅動摩擦輪脫離時，將會出現受控運動模式。當所述驅動摩擦輪在圖2a和圖2c所述的位置之間運動時，所述 彈性單元51釋放能量，當所述驅動摩擦輪在圖2c和圖2d所述的位 置之間運動時，所述彈性單元51存儲能量。圖3示出了所述彈性單元的一種替代實施方式。平行設置的兩 個引導件55a和55b的端部分別固定在連接件56a和56b上。兩個 彈簧51a和51b分別沿對應的引導件延伸設置。所述彈簧固定到連 接件56a上，從而用作固定的軛形件。各個彈簧的另一端固定到公 共的可動軛形件53上，所述可動的軛形件53又設置成平行於所述 引導件運動。輥54與軛形件53連接並與所述驅動摩擦輪30接觸。 在這種情形下，當所述輥54與所述驅動摩擦輪在所述摩擦輪的最大 半徑R處接觸時，所述彈簧被拉伸到最大位置，此時彈性單元具有 最大機械能。根據一種實施方式，所述驅動摩擦輪的最大半徑在80mm到120 mm之間，優選為105 mm,所述驅動摩擦輪的最小半徑在50 mm到 80mm之間，優選為60 mm。所述最大半徑R和最小半徑r之間的 差在30 mm到60 mm之間，4尤選為45 mm。根據一種實施方式，所述滾動裝置抵接所述驅動摩擦輪的力在1000 N到1500 N之間，所述驅動摩擦輪的旋轉速度適於在0到25 rad/s之間變化。在這種情形下所述摩擦輪從開始到停止的時間是0.2秒。在附圖中，所述滾動裝置被設計成球軸承輥，該球軸承輥具有 較小的摩擦並與所述驅動摩擦輪的周緣具有較大的接觸面積。根據 本發明的一種實施方式，所述輥是滾針軸承。替代地，所述滾動裝 置可以被設計成可轉動地布置在球軸承罩內的球形體。為使抵靠在 所述驅動摩擦輪周緣上的表面壓力最小，在這種情形下適於使所述 摩擦輪的橫截面具有相應的圓形截面形狀。所述裝置適於被變壓器油包圍，變壓器油用於潤滑和冷卻包含 在所述裝置中的機械部件。用於傳遞驅動運動的方法概括起來包括以下操作步驟a) 在所述滾動裝置54從所述驅動摩擦輪的最大半徑R處運動 到其最小半徑r處時，所述滾動裝置54傳遞旋轉運動到所述驅動摩 "l察l侖30並將所述旋轉運動傳遞給所述傳動軸2a和#皮驅動糹幾構2;b) 當所述驅動摩擦輪的動能傳遞到拉伸/壓縮彈性單元51時， 所述驅動摩擦輪30的旋轉運動被制動到0;c) 所述驅動摩擦輪30藉助於自由輪6保持固定，所述自由輪6 通過棘輪機構防止所述驅動摩擦輪改變旋轉方向；d) 當所述滾動裝置從所述驅動摩擦輪的固定位置運動到所述驅 動摩擦輪的最大半徑R處時，所述輸入軸la經由旋轉軸3a傳遞旋 轉運動給所述驅動摩擦輪30,並從此位置起所述操作步驟a)隨即 開始。本發明的範圍不能由給出的實施方式限定，而是還包括對本領 域的技術人員來說顯而易見的實施方式。例如，所述裝置可以浸沒 在具有與變壓器油相似特性的電介質流體中。
權利要求
1.一種用於經由運動傳遞構件將旋轉運動傳遞到繞傳動軸(2a)被驅動的機構(2)的裝置，所述運動傳遞構件包括中間機構(3)，其連接到旋轉軸(3a)上並能夠繞所述旋轉軸旋轉；機械能量積累構件(5)，其以彈性裝置的形式並且能夠從所述旋轉軸(3a)接收能量；以及經由所述傳動軸(2a)將積累在所述彈性裝置中的機械能傳輸到被驅動機構(2)的部件，其特徵在於，所述中間機構(3)包括與所述能量積累構件(5)相互作用的凸輪形狀的驅動摩擦輪(30)。
2. 根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述能量積累構 件(5)的彈性裝置包括連接到固定的軛形件(52)和可動的軛形件(53)上的拉伸/壓縮彈性單元(51),所述可動的軛形件(53)設 有與所述驅動摩擦輪(30)的周緣接觸的滾動裝置(54)。
3. 根據權利要求2所述的裝置，其特徵在於，所述可動的軛形 件(53)能夠沿徑向並且平行於所述驅動摩擦輪(30)的平面運動 相應於R-r的行程長度，所述拉伸/壓縮彈性單元(51)能夠在所述 可動的輒形件(53)從最小半徑r的位置運動到最大半徑R的位置 的過程中從所述驅動摩擦輪接收能量，所述拉伸/壓縮彈性單元(51)能夠在所述可動的軛形件(53) 從最大半徑R的位置運動到最小半徑r的位置的過程中釋放能量給 所述驅動摩擦輪。
4. 根據權利要求1至3中任一項所述的裝置，其特徵在於，自 由輪(6)能夠允許所述驅動摩擦輪(30)在一個方向上旋轉運動。
5. 根據權利要求1至4所述的裝置，其特徵在於，所述旋轉軸 (3a)能夠被輸入傳動軸Ua)的交替旋轉運動驅動，所述裝置包括用於將所述傳動軸(la)的交替旋轉運動轉換成所述旋轉軸(3a) 的不定向旋轉運動的運動轉換構件(4)。
6. 根據權利要求1至5所述的裝置，其特徵在於，所述驅動摩擦輪(30)的最大半徑R和最小半徑r之間的角度在220。到270°之 間，優選240°。
7. 根據權利要求2至6所述的裝置，其特徵在於，所述滾動裝 置(54)能夠與所述驅動摩擦輪接觸，其接觸的彈性力在1000N到 1500 N之間。
8. 根據權利要求1至7所述的裝置，其特徵在於，所述中間機 構(3)和所述能量積累構件(5)構成一體的部件。
9. 根據權利要求1至8所述的裝置，其特徵在於，所述輸入傳 動軸(la)和所述傳動軸(2a)平行。
10. 根據權利要求1至9所述的裝置，其特徵在於，所述被驅動 機構(2)與用於變壓器或反應器中的有載調壓開關的觸點的操作部 件機械連接。
11. 一種對根據權利要求1至10中任意項的用於將旋轉運動從 驅動機構傳遞到被驅動機構的裝置的應用，其中，所述被驅動機構 能夠操作變壓器或反應器中的有載調壓開關的觸點。
12. —種向才幾構(2)傳遞41轉運動的方法，所述才幾構(2)由 傳動軸(2a)驅動，該方法通過將來自旋轉軸(3a)的機械能傳輸 到彈性裝置形式的機械能量積累構件(5)並且將所述彈性裝置中積 累的機械能傳輸到傳動軸(2a)從中間機構(3)向機構(2)傳遞 旋轉運動，所述中間機構(3)連接到旋轉軸(3a)上並能夠繞所述 旋轉軸旋轉，其特徵在於，所述機械能經由所述中間機構(3)傳輸 到所述能量積累構件以及從所述能量積累構件經由所述中間機構(3)傳輸，所述中間機構(3)被設計成旋轉的凸輪形狀的驅動摩 擦輪(30),所述驅動摩擦輪驅動滾動裝置(54)或者被所述滾動 裝置(54)驅動，所述滾動裝置(54)與被設計成拉伸/壓縮彈性單 元(51)的彈性裝置的可動端機械連接。
13. 根據權利要求12所述的傳遞驅動運動的方法，其特徵在於， 所述方法包括以下操作步驟a)在所述滾動裝置從所述驅動摩擦輪的最大半徑R運動到其最小半徑r時，所述滾動裝置(54)傳遞旋轉運動給所述驅動摩擦輪(30) 並將所述旋轉運動傳遞給所述傳動軸(2a)和所述被驅動機構(2);b )當所述驅動摩擦輪的動能被傳遞給所述拉伸/壓縮彈性單元 (51)時，所述驅動摩擦輪(30)的旋轉運動被制動到O;c)所述驅動摩擦輪(30)藉助於自由輪(6)保持固定，所述自 由輪(6)通過棘輪機構防止所述驅動摩擦輪改變旋轉方向；d)當所述滾動裝置從所述驅動摩擦輪的固定位置運動到所述驅 動摩擦輪的最大半徑R處時，所述旋轉軸(3a)傳遞旋轉運動給所 述驅動摩擦輪，並從此位置起所述操作步驟a)隨即開始。
14. 根據權利要求12至13所述的傳遞驅動運動的方法，其特 徵在於，所述旋轉軸(3a )經由運動傳遞構件(4 )被輸入傳動軸(la) 驅動並將所述輸入傳動軸(la)的交替旋轉運動轉換成不定向旋轉 運動。
15. 根據權利要求13至14所述的傳遞驅動運動的方法，其特 徵在於，所述操作步驟a)到b)發生在長度大約為0.2秒的時間間隔內。
16. 根據權利要求12至15所述的傳遞驅動運動的方法，其特 徵在於，所述被驅動機構(2)操作變壓器或反應器中的有載調壓開 關的觸點。
全文摘要
本發明公開了一種用於傳遞旋轉運動的裝置及方法。所述裝置包括運動傳遞構件，該運動傳遞構件用於將輸入傳動軸(1a)的交替旋轉運動轉換成繞傳動軸(2a)被驅動的被驅動機構(2)的不定向旋轉運動。所述運動傳遞構件包括可以繞旋轉軸(3a)旋轉的中間機構(3)。機械能量積累構件(5)與所述被驅動機構機械連接。所述中間機構(3)包括採用驅動摩擦輪(30)形式的凸輪盤，機械能量積累構件(5)包括拉伸/壓縮彈性單元(51)。
文檔編號H01H9/00GK101410917SQ200780011068
公開日2009年4月15日 申請日期2007年3月27日 優先權日2006年3月28日
發明者M·約翰森 申請人:Abb技術有限公司