NO772045L - Drivutvekslingsanordning. - Google Patents

Description

Drivutvekslingsanordning

Denne oppfinnelse vedrører mekaniske drivanordninger med variable hastigheter, særlig en drivanordning for to hastigheter som drives fra en reverserbar motor.

I varmepumpedrift er det meget ønskelig at kompressorens slagvolum (displacement) blir redusert for oppnåelse av best rau-.lig årsdriftsfaktor for varmepumpen regnet for den nordlige hemis-fære. Denne ønskede fordel følger av konflikten mellom den til-trengte reduksjon i kapasitetsbalansetemperaturen (oppvarming)

for unngåelse av ytterligere bruk av motstandsvarme på den ene side og unngåelse av utilbørlig belastning av varmevekslere med overskytende kapasitet under oppvarming når dagene er milde og under kjøling sommerstid.

Konvensjonelle to-speed-motorer er begrenset til 50% ka-pasitetsreduksjon., hvilket på grunn av feedback-effektene' for fordamper-kompressorenhetens kapasitet tilveiebringer utilstrekke-lig kapasitetskontroll med en betydelig omkostningsøkning ved bruk av en slik to-hastighets-motor.. Det er derfor behov for en forbedret drivanordning for oppnåelse av den nevnte fordel uten utgifter som er forbundet med bruken av konvensjonelle to-hastighets-motorer.

I samsvar med oppfinnelsen er det tilveiebragt en forbedret drivanordning som tilfredsstiller de nevnte behov når anordningen kan benyttes med en standard motor av reverserbar type på en slik måte at en dreven aksel, såsom akselen for en varmepumpes kompressor, kan drives med to hastigheter i den samme retning ba-re ved dreining av den reveirserbare motors drivaksel i motsatte retninger. Når drivanordningen ifølge oppfinnelsen benyttes sammen med en varmepumpekompressor, kan kompressorens slagvolum således reduseres for økning av pumpens driftsfaktor under unngåelse av for stor belastning under oppvarming på milde dager og kjøling om sommeren.

For å oppnå ovennevnte har man ifølge oppfinnelsen tilveiebragt tannhjulsinnretninger som forbinder drivende og,drevne aksler og en sådan gearinnretning eller tannhjulsinnretning omfatter et solhjul på drivakselen, et ringtannhjul på den drevne aksel og et eller flere planethjul som forbinder solhjulet og ringhjulet med hverandre. Hvert planethjul bæres av en planethjulbærer som er dreibart anordnet på en drivaksel. En frihjulskobling mellom planetbæreren og drivakselen låser disse to ele-menter sammen når drivakselen roterer i en retning. Således låses solhjulet, ringhjulet og planethjulet sammen, slik at den drevne aksel tvinges til å rotere i en første retning med et første turtall eller hastighet, dvs. rotasjonsturtallet for den drevne aksel.

En sperre låser planetbæreren til en fast støtte når . drivakselen roterer i den motsatte retning og derved hindrer rotasjon av planethjulene om drivakselens akse, men tillater rotasjon av. planethjulene om deres egne akser. Dette tvinger ringtannhjulet og dermed drivakselen til å rotere i den første retning med en annen hastighet som er bestemt ved tannforhoidet på solhjulet og ringhjulet..

Denne oppfinnelse tilveiebringer en enkel og robust konstruksjon som lett kan kobles inn mellom den drivendé og den drevne aksel. Konstruksjonen er anvendelig til et stort antall anvendelser og er billig i fremstilling og lett å vedlikeholde.

Hovedhensikten med oppfinnelsen er således å tilveiebringe en forbedret drivanordning til å forbinde en drivaksel med en dreven aksel,hvor den drevne aksel kan rotere i samme retning med to forskjellige turtall ved at den drivende aksel roterer i innbyrdes motsatte retninger for derved å tillate maksimal kontroll av den drevne aksel uten bruk åv en komplisert konstruksjon til å forbinde disse aksler med hverandre.

En annen hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe en drivanordning av den nevnte type, hvor solhjulet, ringhjulet og planethjulene brukes til å forbinde de to aksler, hvor planethjulet låser solhjulet og ringhjulet med hverandre når den drivende aksel roterer i en retning og planethjulet forbinder solhjulet og ringhjulet dreibart, når drivakselen roterer i den motsatte retning for derved å tilveiebringe en forbindelse mellom akslene som er enkel og robust og billig å fremstille og vedlikeholde og som allikevel tillater at den drevne aksel kan rotere i samme retning, men med to forskjellige hastigheter når driften skjer under an-vendelse av en konvensjonell reverserbar motor.

Enda en hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe et drivsystem omfattende drivende og drevne aksler, hvor en reverserbar motor er koblet til drivakselen, og innretninger av den nevnte type for forbindelse av akslene for tilveiebringelse av en konstruksjon som kan benyttes på flere områder for tilveiebringelse av en to-hastighets kontroll for en produserende maskin.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere nedenfor ved hjelp

av et eksempel og under henvisning til tegningen, hvor:

Fig. 1 viser skjematisk et snitt gjennom en to-hastighets-anordning ifølge oppfinnelsen, fig. 2 viser et snitt tatt langs linjen 2-2 på fig. 1, og fig. 3 er et snitt langs linjen 3-3 på fig. 1.

To-hastighets-drivanordningen ifølge oppfinnelsen er under ett betegnet med 10 og omfatter en drivaksel 12, en dreven, aksel 14 som er koaksial med drivakselen 12, og en innretning 16 som forbinder de to aksler. Akselen 12 er koblet til en reverserbar motor 18, slik at den kan rotere i begge retninger. En fast bæreramme 19, som kan være en stator som utgjør en del av motoren 18 og i forhold til hvilken drivakselen 12 roterer, har en ende-forsenkning 21 i nærheten av drivakselens 12 ene ende 22. Den drevne aksel 14 kan i dette tilfelle være akselen i en varmepumpekompressor og er dreibart lagret i et bærelager 17.

Innretningen 16 omfatter et solhjul 20 som er stivt forbundet med drivakselens 12 endeparti 22. Solhjulet 20 er koaksialt med drivakselens 12 rotasjonsakse.

En planethjulbærer 24 er roterbart "lagret på akselens 12 endeparti 22 og omfatter en innerdel 26 og en ytterdel 28, hvilke deler er forbundet stivt med hverandre ved hjelp av et antall nagler 30, og hvor delen 26 er anordnet dreibart i forsenkningen 21 i bærerammen 19. En sperre eller brems 23 er anordnet mellom delens 26 sylindriske ytterflate og den tilsvarende innerflate av

forsenkningen for begrensning av delens 26 rotasjonsbevégelse og

dermed planetbærerens 24 bevegelse til rotasjon i urviserens retning i forhold til bærerammen 19 når betraktet på fig. 2 og 3.

Ved den viste utførelse finnes det fire nagler 30 som er jevnt fordelt rundt akselens 12 akse. Hvilke som helst andre innretninger kan benyttes til fastgjøring av solhjulet 20 på akselen 12, såsom festedelen 31, skruen 32 og kilen 41, mens planethjulbæ-reren 24 har begrenset bevegelse i enderetningen ved klaringen mellom delene 26 og 28 og tannhjulets 20 flanker. Festedelen 31 er fast forbundet med akselens 12 ende 22, f.eks. ved hjelp av en skrue 32.

Et par planettannhjul 34 er dreibart lagret ved hjelp av. aksler 36 på planetbæreren 24 mellom delene 26 og 28. Planethjulene 34 er anordnet diametralt overfor hverandre, som vist på fig. 2 og er i inngrep med solhjulet 20 , som vist på fig. 2. Akslene 36 er lagret i delene 26 og 38..

En frihjulskobling 38 er anbragt i en sirkulær forsenk-ning 39 i planetbæreren 24 (fig. 1 og 3) og er koblet til drivakselen 12. Koblingen 38 tillater at planetbæreren 24 kan rotere i retning motsatt urviseren i forhold til drivakselen 12, men for-hindrer at bæreren 24 roterer i den motsatte retning i forhold til akselen 12.

Et ringtannhjul 40 er stivt forbundet med den drevne aksel 14 og er i inngrep med planethjulene 34, som fremgår av fig.

2. Ringhjulet 40 er anordnet koaksialt med solhjulet 20.

Når anordningen er i drift, roterer motoren 18 i den ene eller den andre retning. Det antas at motoren driver akselen 12 i urviserens retning når man betrakter fig. 2 og 3,og planethjul-bæreren 24 drives da i urviserens retning med et lavt turtall til koblingen 38 forbinder planetbæreren 24 med drivakselen 12. Planetbæreren låses så til drivakselen og planethjulene 34 roterer som en enhet med solhjulet 20 i urviserens retning når man betrakter fig. 2 og 3. Derved tvinges ringtannhjulet 40 til å rotere i urviserens retning og det er ingen, relativ bevegelse mellom solhjulet, planethjulene og ringtannhjulet ettersom de er i det ve-sentlige låst sammen og roterer sammen med drivakselens 12 turtall. Den drevne aksel 14 dreies sammen med ringtannhjulet 40 og driver en varmepumpekompressor eller eventuelt en annen innretning som er koblet til akselen.

Når akselen 12 dreies i retning mot urviseren ved hjelp av den reverserbare motor 18, drives planetbæreren 2 4 i retning mot urviseren til bremsen 2 3 låser planetbæreren til bærerammen 19. Planetbæreren kan ikke lenger rotere mot urviserens retning og planethjulenes 34 aksler 36 blir stående fast selv om planethjulene 34 roterer på akslene 36 i urviserens retning når man betrakter fig. 2 og 3, idet solhjulet 20 tvinger dem til å rotere. Denne rotasjon av planethjulene tvinger ringtannhjulet 40 og dermed den drevne aksel 14 til å rotere med urviseren med et turtall som er likt motorens turtall gange antall tenner på solhjulet 20 og dividert med antall tenner på ringtannhjulet 40. Uansett i hvilken retning drivakselen 12 roterer,, vil den drevne aksel 14 alltid rotere i deri samme retning. Den drevne aksels turtall vil selvfølgelig være større når akselen 12 roterer i urviserens retning.

Istedenfor koblingen 38 mellom drivakselen 12 og planetbæreren 24 kan en frihjulskobling benyttes til sammenkobling av solhjulet og planetbæreren. Virkemåten er den samme og koblings-valget er en sak av hensiktsmessig konstruksjon.

Følgende fordeler er oppnådd med anordningen ifølge oppfinnelsen like overfor tidligere kjente anordninger: 1. Når anordningen 10 benyttes til å drive en varmepum-- pekompressor,kan den drevne aksels 14 turtall reduseres, hvilket igjen reduserer toppbelastningen på motoren 18 for en bestemt kom-pressorkapasitet under drift på en mild dag eller ved kjøling. Dette reduserer behovet for det nødvendige motordreiémoment og ytelse. Det som spares på motorsiden kan oppveie utgiftene til tannhjulene, koblingene og de ekstra lågere for anordningen 10. 2. Forholdet mellom de to driftshastigheter for anordningen 10 kan velges etter som det måtte passe for oppnåelse av den beste ytelse i vedkommende årssesong. 3.. Motorens virkningsgrad ved høyt turtall (kald dag) er større enten for en to-hastighets motordrift eller en konvensjonell drift med en hastighet, fordi den mindre motor ikke drives med for liten belastning og heller ikke reduseres ytelsen ved motorens polomkobling. 4. Påliteligheten er ikke redusert ved at det benyttes servopåvirkere som det ikke er mulig å komme til, slik tilfelle er med to-hastighets drivanordninger med standard koblinger og bremser.

Claims (16)

1. Drivutvekslingsanordning omfattende en reverserbar motor som har en drivaksel og en dreven aksel, hvor et første tannhjul er festet på drivakselen og et annet tannhjul på den drevne aksel og i avstand fra det første tannhjul, karakterisert ved at et tredje tannhjul forbinder det første og det andre tannhjul med hverandre idet det tredje tannhjul er roterbart i forhold til det første og det andre tannhjul, innretninger sammenkoblet med det tredje tannhjul for å hindre dreining av sistnevn-te i forhold til det første og det andre tannhjul når drivakselen roterer i en retning for derved å låse tannhjulene sammen og tvinge drivakselen til å rotere med et første turtall, og innretninger koblet til det tredje tannhjul for å tillate det tredje tann hjul å rotere om en fast akse i forhold til det første og det andre tannhjul når drivakselen roterer i den motsatte retning for derved å tvinge den drevne aksel til å rotere med et annet turtall som er forskjellig fra det første .turtall.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at det første tannhjul er et solhjul og det andre tannhjul er et ringhjul eller en tannkrans som er koaksial med solhjulet, og det tredje tannhjul er et planettannhjul som er i' inngrep med solhju^ let og ringhjulet.

3. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at innretningen som hindrer dreiebevegélsen av det tredje tannhjul, er en frihjulskobling koblet til drivakselen.

4. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter en fast bæredel, hvor drivakselen er roterbar i forhold til bæredelen, og hvor innretninger som tillater dreining av det tredje tannhjul omfatter en sperre eller brems sammenkoblet med det tredje tannhjul og med bæredelen og som'kan påvirkes til å hindre dreining av det tredje tannhjul i den motsatte retning i forhold til bæredelen.

5. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at anordningen omfatter en bærer som er dreibart festet på akselen, at det tredje tannhjul er dreibart på bæreren, og at hindre-innrétningen omfatter en frihjulskobling koblet til bæreren og til drivakselen for å forbinde dem med hverandre når drivakselen roterer i den nevnte ene retning.

6. Anordning ifølge krav 5, karakterisert ved at anordningen omfatter en fast bæredel, hvor drivakselen er ro- . terbar i forhold til bæredelen, og at innretningen som tillater rotasjon omfatter en brems koblet til bæredelen og til bæreren for å forbinde disse med hverandre når drivakselen roterer i den motsatte retning.

7. Anordning ifølge krav 5, karakterisert ved at bæreren har. en ytre omkrets og omfatter et par adskilte deler,/ hvor det tredje tannhjul befinner seg mellom delene og er roterbart anbragt på disse i nærheten av den ytre omkrets av bæreren.

8. Drivanordning omfattende en reverserbar motor med en bæ-f redel og en drivaksel roterbar i forhold til bæredelen samt en dreven aksel, karakterisert ved at anordningen omfatter drivinnretninger som bærer akselen roterbart om en akse som er koaksial med aksen for rotasjon av drivakselen, et solhjul ) - som er festet ved den ene ende av drivakselen, et ringtannhjul som er festet til den drevne aksel og omgir solhjulet, en planetA hjulbærer som er dreibart festet på drivakselen ved akselens ene ende, to planettannhjul som er roterbart anbragt på planetbæreren/ og er plassert diametralt overfor hverandre på samme, hvilke pla-l nethjul er i inngrep med solhjulet dg ringhjulet, en frihjulskobling koblet til drivakselen og planetbæreren og som kan betjenes for å hindre rotasjon av planethjulene i forhold til solhjulet og/ ringtannhjulet når drivakselen roterer i en retning for derved å låse tannhjulene sammen og for å tvinge den drevne aksel til å ro-I tere med et første turtall, og en sperre eller brems koblet til bæredelen og planetbæreren for å tillate rotasjon av planethjulene om de respektive, faste akser i forhold til solhjulet og ringhjulet når drivakselen roterer i den motsatte retning for derved å tvinge den drevne aksel til å rotere med et annet turtall som er forskjellig fra det første.

9. Drivanordning med en drivaksel og en dreven aksel som er koaksial médr.dr±vakselen,. innretninger for sammenkobling av aksle-^ ne for å tillate rotasjon av den drevne aksel i samme retning med to forskjellige turtall som følge av rotasjonen av drivakselen\ i henholdsvis motsatte retninger, karakterisert ved at innretningen omfatter et første tannhjul som er innrettet til å festes på drivakselen for rotasjon med samme, et annet tannhjul innrettet til å festes til den drevne aksel og som er i avstand fra det første tannhjul, et tredje tannhjul som kobler det første og det andre tannhjul sammen med det tredje tannhjul som er roterbart i forhold til det første og det andre tannhjul, innretninger sammenkoblet med det tredje tannhjul og innrettet til å kobles til drivakselen for å hindre rotasjon av det tredje tannhjul i forhold til det første og det andre tannhjul når drivakselen roterer i en retning for derved å låse tannhjulene sammen og tvinge den drevne aksel til å rotere i en første retning med et førs-te turtall, og innretninger koblet til det tredje tannhjul og innrettet til å kobles til en fast bæredel for å tillate rotasjon av det tredje tannhjul om en fast akse i forhold til det første og det andre tannhjul når drivakselen roterer i den motsatte retning for derved å tvinge den drevne aksel til å rotere i nevn te første retning med én annen hastighet som er forskjellig fra den første.

10. Anordning ifølge krav 9, karakterisert ved at det første tannhjul er et solhjul, det andre tannhjul er et ringhjul eller en tannkrans som er konsentrisk med solhjulet og det tredje tannhjul er et planethjul i inngrep med solhjulet og ringhjulet.

11. Anordning ifølge krav 9, karakterisert ved at hindreinnretningen omfatter en frihjulskobling sammenkoblet med drivakselen.

12. Anordning ifølge krav 9, karakterisert ved i at den omfatter en fast bæredel, hvor drivakselen er roterbar i ' forhold til bæredelen, og innretningen som tillater rotasjon omfatter en brems koblet med det tredje tannhjul og bæredelen og kan påvirkes til å hindre dreining av det tredje tannhjul i den motsatte retning i forhold til bæredelen.

13. Anordning, ifølge krav 9, karakterisert ved at den omfatter en bærer anordnet dreibart på akselen, at det tredje tannhjul er dreibart på bæreren, at hindreinnretningen omfatter en frihjulskobling koblet til bæreren og drivakselen for å Srbinde dem med hverandre når drivakselen roterer i den nevnte ene retning.

14. Anordning ifølge krav 13, karakterisert ved at den omfatter en fast støttedel, hvor drivakselen er roterbar i forhold til støttedelen, og hvor innretningen som tillater rotasjon omfatter en brems som er koblet til støttedelen og bæreren for å forbinde disse med hverandre når drivakselen roterer i den motsatte retning.

15. Anordning ifølge krav 13, karakterisert ved at bæreren har en ytre omkrets og omfatter to adskilte deler, hvor det tredje tannhjul befinner seg mellom de nevnte deler og er roterbart anbragt på disse i nærheten av den ytre omkrets av bæreren.

16. Anordning med reverserbar motor med en bæredel og en drivaksel roterbar i forhold til bæredelen samt en dreven aksel som er koaksial med drivakselen, karakterisert ved at den omfatter en innretning for sammenkobling av akslene for å tillate rotasjon av den drevne aksel i samme retning med to forskjellige hastigheter som følge av rotasjonen av drivakselen i henholdsvis motsatte retninger, og at innretningen omfatter et solhjul innrettet til å festes på den ene ende av drivakselen, et ringtannhjul innrettet til å féstes på den drevne aksel og som omgir solhjulet, en planethjulbærer innrettet til å anordnes roterbart på drivakselen ved dennes ene ende, et par planettannhjul som er roterbart anbragt på planethjulbæreten på diametralt ad skilte steder på samme, hvilke planethjul er i inngrep med solhjulet og ringhjulet, en frihjulskobling koblet til planetbæreren og innrettet til å kobles til drivakselen, hvilken kobling er påvirk-bar for å hindre rotasjon av planethjulene i forhold til solhjulet og ringhjulet når drivakselen roterer i en retning for derved å låse tannhjulene sammen og tvinge den drevne aksel til å rotere i en første retning ved en første hastighet samt en sperre eller brems koblet til planetbæreren og innrettet til å kobles til bæredelen for å tillate rotasjon av planethjulene om sine respektive faste akser i forhold til solhjulet og ringhjulet når drivakselen/ roterer i den motsatte retning for derved å tvinge drivakselen til å rotere i nevnte første retning med en annen hastighet som er forskjellig fra den .første.