SK892021A3 - Transforming bearing - Google Patents
Transforming bearing Download PDFInfo
- Publication number
- SK892021A3 SK892021A3 SK89-2021A SK892021A SK892021A3 SK 892021 A3 SK892021 A3 SK 892021A3 SK 892021 A SK892021 A SK 892021A SK 892021 A3 SK892021 A3 SK 892021A3
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- bearing
- plate
- output shaft
- transformation
- movement
- Prior art date
Links
Landscapes
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
Transformačné ložisko je menič lineárneho kmitavého pohybu na rotačný alebo aj náhrada kľukového hriadeľa. Pohyb piesta (14) motora na rotačný pohyb výstupného hriadeľa (4) sa zmení prostredníctvom ramena (16) na ložiskovom domci (17) a ložiska (1) s vloženým upraveným valcovým telesom (2), v ktorom je šikmo vsunuté ložisko (7) a výstupný hriadeľ (4). Vonkajší krúžok ložiska (1) je nalisovaný v ložiskovom domci (17) s jedným alebo množstvom ramien (16) do kruhu v tvare taniera (5). Uhlovo vychýlené ložisko (1) zmení axiálnu silu pôsobiacu od piesta cez ojnicu (10) a obvod taniera (5) na silu radiálnu, roztáčajúcu výstupný hriadeľ (4). Množina piestov (14) prenáša v poradí cyklický pohyb na tanier (5), ktorý sa netočí, ale osciluje medzi úvratmi v tvare sínusoidy. Piesty (14) sú pripojené s ojnicou (10) k obvodu taniera (5). Stredné osi jednotlivých piestov (14) sú uložené paralelne vedľa seba do kruhu. Ojnicové ložisko má funkciu guľového čapu (11).The transformation bearing is a converter of linear oscillating motion into a rotary one or a replacement for the crankshaft. The movement of the piston (14) of the engine to the rotational movement of the output shaft (4) is changed by means of the arm (16) on the bearing housing (17) and the bearing (1) with an inserted modified cylindrical body (2) in which the bearing (7) is inserted obliquely. and output shaft (4). The outer ring of the bearing (1) is pressed in the bearing housing (17) with one or more arms (16) into a circle in the shape of a plate (5). The angularly deviated bearing (1) changes the axial force acting from the piston through the connecting rod (10) and the circumference of the plate (5) into a radial force that rotates the output shaft (4). A set of pistons (14) in turn transmits a cyclic movement to the plate (5), which does not rotate, but oscillates between dead ends in the form of a sinusoid. The pistons (14) are connected with the connecting rod (10) to the circumference of the plate (5). The central axes of individual pistons (14) are placed parallel to each other in a circle. The connecting rod bearing has the function of a ball pin (11).
Description
Oblasť technikyThe field of technology
Mechanika strojovMechanics of machines
Doterajší stav technikyCurrent state of the art
V mechanizmoch napríklad v spaľovacích motoroch sa na premenu lineárneho vratného pohybu z piestov motora na rotačný pohyb používa zalomený kľukový hriadeľ.In mechanisms, for example, in internal combustion engines, a bent crankshaft is used to convert linear reciprocating motion from engine pistons into rotary motion.
Podstata vynálezuThe essence of the invention
Podstatu vysvetlím na práci piesta a kľukového hriadeľa spaľovacieho motora. Predmetom návrhu mechanizmu je rovnako ako pri kľukovom hriadeli meniť lineárny vratný, cyklický, či kmitavý pohyb piesta motora na rotačný pohyb výstupného hriadeľa a predkladaný návrh použiť ako alternatívne riešenie. Navrhovaný mechanizmus sa skladá z týchto prvkov:I will explain the essence on the work of the piston and crankshaft of an internal combustion engine. The object of the design of the mechanism is to change the linear reciprocating, cyclic, or oscillating movement of the engine piston to the rotary movement of the output shaft, just as in the case of the crankshaft, and to use the proposed design as an alternative solution. The proposed mechanism consists of the following elements:
1. ) z páky, čiže ramena spojeného s ložiskovým domcom,1. ) from the lever, i.e. the arm connected to the bearing housing,
2. ) z ložiska, ktorého vonkajší krúžok je uložený v ložiskovom domci a vo vnútornom krúžku ložiska je2. ) from the bearing, the outer ring of which is stored in the bearing housing and the inner ring of the bearing is
3. ) prostredníctvom vloženého upraveného valcového telesa pripojený výstupný hriadeľ.3. ) connected output shaft through an inserted modified cylindrical body.
Vnútorný krúžok ložiska je spojený s výstupným hriadeľom prostredníctvom vloženého, upraveného valcového telesa tak, že ich osi medzi sebou zvierajú určitý uhol. To znamená, že upravené valcové teleso je nasadené na hriadeli zámerne krivo. Zostavu mechanizmu zloženú z troch častí - z ramena, z ložiska v ložiskovom domci a z vloženého upraveného valcového telesa, kde os ložiska a os pripojeného výstupného hriadeľa sú rôznobežné, budeme nazývať transformačné ložisko. Úlohou transformačného ložiska je premieňať kmitavý lineárny pohyb na rotačný. Prenos z lineárneho vratného - kmitavého pohybu piesta vo valci spaľovacieho motora na výsledný rotačný pohyb výstupného hriadeľa sa bude vykonávať cez ojnicu piesta a transformačné ložisko. Transformačné ložisko je jednoduché valivé alebo klzné radiálne ložisko. Pri použití valivého radiálneho ložiska je vhodné použiť jednosmerné ložisko, čo však nie je podmienkou. Mechanizmus transformačného ložiska môže byť alternatívne zložený aj z dvoch ložísk, pričom ložisko s menším priemerom bude vložené v ložisku s väčším priemerom prostredníctvom upraveného valcového telesa. V takom prípade jedno ložisko budeme nazývať vnútorné a druhé ložisko bude vonkajšie. Ak budú v mechanizme použité dve ložiská, tak vnútorné ložisko bude jednosmerné. Jednosmerné ložisko tiež nazývané voľnobežka, bude valivé a to guličkové alebo valčekové a konštrukčne samostrediace. Ložiská uložíme nasledovne: Do vnútorného otvoru vonkajšieho ložiska nalisujeme upravené valcové teleso, v ktorom je šikmo pod určitým uhlom k strednej osi ložiska vyvŕtaný otvor pre výstupný hriadeľ. Pri transformačnom ložisku a jeho alternatíve s jediným ložiskom do vyvŕtaného otvoru v upravenom valcovom telese nalisujeme iba výstupný hriadeľ. Pri alternatíve s dvoma ložiskami v mechanizme vložíme naviac do šikmého otvoru upraveného valcového telesa ďalšie ložisko, ktoré pomenujeme vnútorné ložisko. Výstupný hriadeľ potom nalisujeme až do vnútorného ložiska. V prípade, že pri práci mechanizmu transformačného ložiska chceme dosiahnuť bezpodmienečne ako výsledný pohyb iba jediný smer otáčania výstupného hriadeľa, tak musíme použiť obidve jednosmerné ložiská. Na vonkajší krúžok vonkajšieho ložiska v ložiskovom domci nalisujeme rameno, na ktoré bude pôsobiť striedavo sila z lineárneho vratného pohybu piesta. Lineárna sila bude pôsobiť axiálne na samotné radiálne ložisko, čiže z boku, ale z toho dôvodu, že je vplyvom šikmo uloženého výstupného hriadeľa toto ložisko v naklonenej rovine a je namáhané torzne, tak sa táto sila snaží ložisko zdeformovať. Táto torzná sila sa však vplyvom naklonenej roviny a malého odporu ložiska v radiálnom smere zmení na radiálnu silu, ktorá vplyvom bočného vektora sily roztočí vnútorný krúžok ložiska a aj výstupný hriadeľ. Ak vytvoríme na vonkajšom krúžku vonkajšieho ložiska nielen jedno rameno, ale naviac množinu ramien pospájame ich rovnomerne do kruhu 360°, napríklad 3 x 120° alebo alternatívne 12 x 30°, až po nekonečný počet ramien v tvare do kruhu, tak nám vznikne súvislý kotúč, ktorý pripomína tanier, v strede ktorého je vložené vonkajšie ložisko. Pretože kruhový otvor pre výstupný hriadeľ je vo vnútornom krúžku vonkajšieho ložiska sklonený pod určitým uhlom prostredníctvom vloženého upraveného valcového telesa, tak po pripojení mechanizmu na hriadeľ sa z bočného pohľadu javí samotný tanier šikmo ako naklonená rovina. Pri bočnom pohľade môžeme najvyššiu polohu bodu nakloneného taniera nad rovinou označiť za horný úvrat a najnižšiu polohu bodu taniera pod rovinou za dolný úvrat. Úvrat horný a dolný sú na tanieri pri pohľade zhora navzájom pootočené o 180°. Každý úvrat znamená pri pôsobení na páku ramena aj mŕtvu polohu transformačného ložiska a podobne, ako je to aj u kľukového hriadeľa. Preto, ak by sme pôsobili silouThe inner ring of the bearing is connected to the output shaft through an inserted, modified cylindrical body so that their axes make a certain angle between them. This means that the modified cylindrical body is mounted on the shaft deliberately crooked. The mechanism assembly consisting of three parts - from the arm, from the bearing in the bearing house and from the inserted modified cylindrical body, where the axis of the bearing and the axis of the connected output shaft are different, will be called a transformation bearing. The task of the transformation bearing is to convert oscillating linear motion into rotary motion. The transfer from the linear reciprocating - oscillating movement of the piston in the cylinder of the combustion engine to the resulting rotary movement of the output shaft will be carried out through the connecting rod of the piston and the transformation bearing. A transformation bearing is a simple rolling or sliding radial bearing. When using a rolling radial bearing, it is advisable to use a one-way bearing, but this is not a condition. The transformation bearing mechanism can alternatively be composed of two bearings, whereby the bearing with a smaller diameter will be inserted in the bearing with a larger diameter by means of a modified cylindrical body. In this case, we will call one bearing internal and the other bearing external. If two bearings are used in the mechanism, the inner bearing will be unidirectional. A one-way bearing, also called a freewheel, will be rolling, either ball or roller and structurally self-centering. We place the bearings as follows: We press a modified cylindrical body into the inner hole of the outer bearing, in which a hole for the output shaft is drilled obliquely at a certain angle to the central axis of the bearing. With the transformation bearing and its alternative with a single bearing, we press only the output shaft into the drilled hole in the modified cylindrical body. In the alternative with two bearings in the mechanism, we insert another bearing, which we call the inner bearing, into the slanted opening of the modified cylindrical body. We then press the output shaft into the inner bearing. If, during the operation of the transformation bearing mechanism, we want to achieve unconditionally only one direction of rotation of the output shaft as the resulting movement, then we must use both one-way bearings. On the outer ring of the outer bearing in the bearing house, we press the shoulder, which will be alternately affected by the force from the linear reciprocating movement of the piston. The linear force will act axially on the radial bearing itself, i.e. from the side, but due to the fact that due to the slanted output shaft, this bearing is in an inclined plane and is stressed torsionally, so this force tries to deform the bearing. However, due to the inclined plane and the small resistance of the bearing in the radial direction, this torsional force turns into a radial force, which, due to the lateral force vector, spins the inner ring of the bearing and also the output shaft. If we create not only one shoulder on the outer ring of the outer bearing, but also a set of shoulders, we connect them evenly in a 360° circle, for example 3 x 120° or alternatively 12 x 30°, up to an infinite number of arms in the shape of a circle, so we get a continuous disc , which resembles a plate in the center of which an external bearing is inserted. Since the circular hole for the output shaft is inclined at a certain angle in the inner ring of the outer bearing by means of an inserted modified cylindrical body, after connecting the mechanism to the shaft, the plate itself appears obliquely as an inclined plane from the side view. When viewed from the side, we can designate the highest position of the point of the tilted plate above the plane as the upper dead center and the lowest position of the point of the plate below the plane as the lower dead center. The upper and lower dead ends are rotated 180° from each other on the plate when viewed from above. Every dead center also means the dead position of the transformation bearing when acting on the arm lever, and so on, as is the case with the crankshaft. Therefore, if we were to act with force
SK 89-2021 A3 na tanier výlučne v úvratoch transformačného ložiska, tak transformačné ložisko v mŕtvej polohe sa nechce otáčať a tanier sa nechce naklápať v tvare sínusoidy. Ak však budeme pôsobiť na bod taniera lineárnou silou mimo ktorýkoľvek úvrat, tanier sa začne nakláňať a vzniká sila, t. j. bočný vektor, ktorý začne točiť vnútorným krúžkom ložiska a výstupný hriadeľ sa bude pohybovať priepustným smerom jednosmerného ložiska. Vonkajšie ložisko umožňuje pri pôsobení lineárnej sily na rameno a uhle naklonenej roviny roztáčanie celého mechanizmu. Na prekonanie mŕtvej polohy pri alternatíve s jedným ramenom na vonkajšom ložisku je vhodné používať aj zotrvačník alebo tvarované rameno na ložiskovom domci alebo rotujúci bežec po obvode taniera, ktorý rotuje súčasne s výstupným hriadeľom a eliminuje mŕtvu polohu v úvratoch mechanicky vytvoreným bočným vektorom sily, ktorý pomáha prekonať mŕtvu polohu. Problém s mŕtvou polohou transformačného ložiska vznikne pri striedavom pôsobení lineárnej sily aspoň v troch bodoch taniera čiže 3 x 120°, tak ako pri troch zalomeniach kľukového hriadeľa.SK 89-2021 A3 to the plate exclusively in the dead ends of the transformation bearing, so the transformation bearing in the dead position does not want to rotate and the plate does not want to tilt in the shape of a sinusoid. However, if we act on a point of the plate with a linear force outside any dead center, the plate starts to tilt and a force is created, i.e. j. a side vector that will start to rotate the inner ring of the bearing and the output shaft will move in the direction of the one-way bearing. The outer bearing enables the rotation of the entire mechanism when a linear force is applied to the arm and the angle of the inclined plane. To overcome the dead position in the alternative with one arm on the outer bearing, it is also convenient to use a flywheel or a shaped arm on the bearing housing or a rotating runner around the circumference of the plate, which rotates simultaneously with the output shaft and eliminates the dead position in the dead centers by a mechanically created lateral force vector that helps overcome the dead position. The problem with the dead position of the transformation bearing will arise when the linear force is applied alternately in at least three points of the plate, i.e. 3 x 120°, as in the case of three turns of the crankshaft.
Keď prestane pôsobiť lineárna sila od piesta motora na páku ramena - taniera, sa transformačné ložisko pri použití jedného ložiska zastaví a tiež výstupný hriadeľ a zotrvačník. Pri alternatíve transformačného ložiska s dvoma ložiskami t. j. vonkajšieho a vnútorného ložiska v mechanizme, však voľnobežka vnútorného ložiska umožní zotrvačnosti dokončiť pohyb zotrvačníka a výstupného hriadeľa. Voľnobežka naviac odfiltruje aj kolísavé otáčky transformačného ložiska oproti otáčkam zotrvačníka. Lineárna sila a výkyvný pohyb na páke ramena pri naklonenej rovine taniera vplyvom transformačného ložiska spôsobuje, že naklonená rovina taniera osciluje ako sínusoida. Osciluje tak, že každý bod po obvode taniera postupne bod za bodom od nula do 360° pri každom otočení hriadeľa vystrieda postupne všetky body sínusoidy, t. j. od horného úvratu až po dolný úvrat a späť v dĺžke rovnajúcej sa zdvihu piesta motora.When the linear force from the engine piston to the arm-plate lever ceases, the transformation bearing stops when one bearing is used, and so does the output shaft and flywheel. In the alternative of the transformation bearing with two bearings t. j. outer and inner bearing in the mechanism, however, the freewheel of the inner bearing will allow inertia to complete the movement of the flywheel and output shaft. In addition, the freewheel also filters out fluctuating revolutions of the transformation bearing compared to the revolutions of the flywheel. The linear force and oscillating movement on the arm lever at the inclined plate plane due to the transformation bearing causes the inclined plate plane to oscillate like a sinusoid. It oscillates in such a way that each point around the circumference of the plate successively replaces all points of the sinusoid, point by point from zero to 360°, with each rotation of the shaft, i.e. j. from top dead center to bottom dead center and back in a length equal to the stroke of the engine piston.
Cyklický pohyb piestov v motore sa mení na „jednosmerný rotačný pohyb. Ak by sme nepoužili jednosmerné ložisko, tak pri tlaku na páku ramena transformačného ložiska z úvratu čiže z mŕtvej polohy páky by sa výstupný hriadeľ mohol začať otáčať ktorýmkoľvek smerom t. j. vpravo alebo vľavo, ale pri použití jednosmerného ložiska to bude iba jedným smerom. Smer otáčania mechanizmu bude daný externým impulzom, ako je v spaľovacom motore od štartéra. Samotný tanier sa neotáča, iba osciluje ako naklonená rovina, lebo je kĺbom uchytený minimálne v jednom ľubovoľnom bode na obvode taniera a iba sa vlní v tvare sínusoidy. Tiež pre názornosť môžeme takéto vlnenie opísať tak, ako keby sme hodili na podlahu jednoduchý disk či tanier, ktorý keď dopadne šikmo na hranu taniera, tak sa bude vlniť až do zastavenia na svojej vonkajšej hrane v tvare sínusoidy. Na vlniaci sa, čiže oscilujúci tanier transformačného ložiska môžeme pripojiť potom jeden až niekoľko ojníc piestov do kruhu vedľa seba ako pri hviezdicovom motore. Pri klasickom spaľovacom motore je hviezdica radiálna, ale pri transformačnom ložisku bude hviezdicové uloženie piestov axiálne. Ba dokonca môžeme uložiť piesty z oboch strán oscilujúceho taniera ako v motore s piestami proti sebe typu boxer. Toto usporiadanie motora nie je radové ale valcového tvaru. Namiesto niekoľkokrát zalomeného hriadeľa je navrhované riešenie iba vo forme taniera v naklonenej rovine. Ojnice piestov však budú upravené tak, že ak piestny čap je otočný v jednej osi x, tak hlavné ojničné ložisko každej ojnice musí byt otočné v dvoch osiach (x, y). Vtedy funguje ojničné ložisko ako guľový čap či kĺb, ako kardan. Piestny čap ojnice podobne ako u klasického motora zostane otočný vo svojom ložisku iba v jednej osi x a piest s ojnicou môžeme zabezpečiť podporne jednoduchým klzným vedením piesta vo valci tak, aby sa ojnica nemohla skrížiť. Alternatívne je možné ku každému piestu vytvoriť aj také spojenie ojníc, že pri pieste a protipieste pri type boxer spojíme tieto dva piesty jedinou párovou ojnicou a k oscilujúcemu tanieru transformačného ložiska v strede ojnice túto pripojíme k tanieru prostredníctvom kĺbového uloženia. Ak nepoužijeme transformačné ložisko v spaľovacom motore, ale išlo by len o jednoduchú premenu kmitavého pohybu na rotačný pohyb, tak na premenu takéhoto cyklického posuvného či výkyvného pohybu na rotačný pohyb úplne postačuje iba jedno rameno, jeden kĺb, klasický kardan.The cyclic movement of the pistons in the engine turns into a "one-way rotary movement. If we did not use a one-way bearing, when pressure was applied to the lever of the arm of the transformation bearing from dead center, i.e. from the dead position of the lever, the output shaft could start to rotate in any direction, i.e. j. right or left, but when using a one-way bearing, it will only be in one direction. The direction of rotation of the mechanism will be given by an external impulse, such as in an internal combustion engine from the starter. The plate itself does not rotate, it only oscillates as an inclined plane, because it is attached by a joint to at least one arbitrary point on the circumference of the plate and only waves in the shape of a sinusoid. Also, for the sake of clarity, we can describe such undulations as if we were to throw a simple disc or plate on the floor, which, when it lands obliquely on the edge of the plate, will undulate until it stops on its outer edge in the shape of a sinusoid. We can then connect one to several connecting rods of the pistons to the undulating, or oscillating, plate of the transformation bearing in a circle next to each other, as in the case of a radial engine. With a classic internal combustion engine, the star is radial, but with a transformation bearing, the star bearing of the pistons will be axial. We can even store pistons from both sides of the oscillating plate as in an engine with opposite pistons of the boxer type. This arrangement of the engine is not in-line but cylindrical. Instead of a shaft bent several times, the proposed solution is only in the form of a plate in an inclined plane. However, the connecting rods of the pistons will be adjusted so that if the piston pin is rotatable in one x-axis, then the main connecting rod bearing of each connecting rod must be rotatable in two axes (x, y). Then the connecting rod bearing works like a ball pin or joint, like a cardan. Similar to a classic engine, the connecting rod piston pin remains rotatable in its bearing only in one x-axis, and the piston with the connecting rod can be supported by simply sliding the piston in the cylinder so that the connecting rod cannot cross. Alternatively, it is possible to create such a connection of connecting rods for each piston that, in the case of the piston and counterpiston of the boxer type, we connect these two pistons with a single paired connecting rod and connect it to the oscillating plate of the transformation bearing in the center of the connecting rod by means of an articulated bearing. If we do not use the transformation bearing in the internal combustion engine, but it would only be a simple conversion of an oscillating movement into a rotary movement, then only one arm, one joint, a classic gimbal is completely sufficient to convert such a cyclic sliding or swinging movement into a rotary movement.
Výhodou transformačného ložiska je, že môžeme rameno ľubovoľne predĺžiť a pôsobiť na rameno značne veľkou pákou a zväčšovať silu na roztočenie hriadeľa. V prípade, že viac ramien po obvode taniera pôsobí silou na transformačné ložisko postupne v celom kruhu 360° a tanier osciluje medzi horným a dolným úvratom, tak aj výstupný hriadeľ bude otočný v plnom zábere 360°. Ak však výkyvný kmitavý pohyb v prípade jedného ramena na vonkajšom ložisku bude obmedzený a vykonávaný iba v malom čiastočnom uhle a tanier nebude oscilovať po dráhe plného zdvihu piesta t. j. v celom rozsahu po krajných úvrat, tak vtedy bude samotný cyklus taniera skrátený a budeme potrebovať iba viac kratších kmitov ramena, aby sa dosiahlo jedno otočenie výstupného hriadeľa, čo je výhodou takejto variability transformačného ložiska, lebo rotačný pohyb výstupného hriadeľa dosiahneme aj súčtom rôznych a dokonca aj nepravidelných dĺžok kmitov ramena. Tanier bude aspoň v jednom bode svojho obvodu ukotvený kĺbovým čapom, aby nemal snahu sa aj otáčať, ale iba oscilovať, rovnako ako iba osciluje bod na tanieri otočený o 180°. Ostatné body obvodu taniera opisujú pri kĺbovom ukotvení počas sínusoidy stojacu osmičku v dĺžke medzi úvratmi čo je rovné dĺžke zdvihu piesta. Keďže tanier osciluje v tvare sínusoidy, všetky body na obvode taniera robia oblúk podľa veľkosti polomeruThe advantage of the transformation bearing is that we can extend the arm at will and act on the arm with a considerably large lever and increase the force to spin the shaft. In the event that several arms around the circumference of the plate exert force on the transformation bearing gradually in a full circle of 360° and the plate oscillates between the upper and lower dead center, the output shaft will also be rotatable in a full range of 360°. However, if the oscillating oscillating movement in the case of one arm on the outer bearing will be limited and performed only in a small partial angle and the plate will not oscillate along the path of the full stroke of the piston t. j. in the entire range up to the extreme dead center, so then the cycle of the plate itself will be shortened and we will only need more shorter oscillations of the arm to achieve one rotation of the output shaft, which is an advantage of such variability of the transformation bearing, because the rotational movement of the output shaft can also be achieved by the sum of different and even also of irregular arm oscillation lengths. The plate will be anchored in at least one point of its circumference with a joint pin, so that it does not try to rotate, but only oscillates, just as a point on the plate rotated by 180° only oscillates. The other points of the plate's circumference describe a figure of eight during the sinusoidal joint anchoring in the length between dead ends, which is equal to the length of the piston stroke. Since the plate oscillates in the shape of a sinusoid, all points on the plate's circumference make an arc according to the size of the radius
SK 89-2021 A3 taniera a uhla sklonu taniera resp. ramena na vonkajšom ložisku, pričom rameno môže byť predĺžené a vysunuté z taniera a môže byť väčšie ako tanier a to pre dosiahnutie väčšej sily na tanieri. Výhodou transformačného ložiska je uplatnenie v strojoch, kde použitie kľukového hriadeľa a motorovej skrine na uloženie kľukového hriadeľa môže byť finančne nákladné. Výhodou transformačného ložiska môže byť aj jeho nenáročnosť na presnosť z dôvodu použitia guľových čapov. Pri jednoduchých strojoch a riešení premeny lineárnej sily na rotačnú cez transformačné ložisko nemusíme použiť ani guľové čapy. Tie môžeme nahradiť dokonca jednoduchými hrotmi, vidlicami, lineárnymi vedeniami, ktoré sa budú opierať o tanier. Naklonenie taniera transformačného ložiska môžeme podľa potreby variantne upraviť, nastavovať v troch bodoch a dosiahnuť zmenu sklonu upraveného valcového telesa, čiže šikmosti taniera transformačného ložiska a tak meniť podľa potreby veľkosť bočného vektora na ložisku. Namiesto vloženého valcového upraveného telesa s konkrétnym uhlom sklonu otvoru pre výstupný hriadeľ môžeme použiť ako alternatívu tri nastaviteľné skrutky alebo podložky, ktoré nám dovolia variabilne zmeniť uhol sklonu taniera podľa momentálnej potreby. Pre nastavenie uhla sklonu taniera nemusí byť podmienkou jeho nastavenie iba pred začiatkom pohybu transformačného ložiska, ale je možné zmenu uhla dosiahnuť technickým riešením aj plynulo počas chodu mechanizmu. Väčší uhol naklonenia roviny taniera je vhodný pri rozbehu mechanizmu, kedy je potrebný väčší záber. V ďalšom cykle na udržanie otáčok postačuje menší uhol sklonu roviny taniera.SK 89-2021 A3 plate and angle of inclination of the plate or arms on the outer bearing, whereby the arm can be extended and extended from the plate and can be larger than the plate to achieve more force on the plate. The advantage of the transformation bearing is the application in machines, where the use of a crankshaft and an engine housing to store the crankshaft can be financially expensive. The advantage of the transformation bearing can also be its undemanding accuracy due to the use of ball pins. In the case of simple machines and solutions for converting linear force into rotary force through a transformation bearing, we don't even need to use ball studs. We can even replace them with simple spikes, forks, linear lines that will rest on the plate. The tilting of the plate of the transformation bearing can be varied as needed, set at three points and achieve a change in the inclination of the adjusted cylindrical body, i.e. the inclination of the plate of the transformation bearing and thus change the size of the side vector on the bearing as needed. Instead of an inserted cylindrical modified body with a specific angle of inclination of the opening for the output shaft, we can use as an alternative three adjustable screws or washers, which allow us to variably change the angle of inclination of the plate according to the current need. In order to adjust the angle of inclination of the plate, it is not necessary to set it only before the beginning of the movement of the transformation bearing, but it is possible to achieve a change in the angle with a technical solution even during the operation of the mechanism. A larger angle of inclination of the plane of the plate is suitable during the start-up of the mechanism, when a larger reach is required. In the next cycle, a smaller angle of inclination of the plate plane is sufficient to maintain the revolutions.
Táto alternatíva neplatí pre spaľovací motor, kde obvykle nemeníme zdvih piestov pre daný kompresný pomer.This alternative does not apply to an internal combustion engine, where we usually do not change the stroke of the pistons for a given compression ratio.
Prehľad obrázkov na výkresochOverview of images on drawings
Obrázok č. 1 transformačné ložisko v zostave s jedným valivým ložiskomImage no. 1 transformation bearing in an assembly with one rolling bearing
Obrázok č. 2 transformačné ložisko v zostave s klzným ložiskomImage no. 2 transformation bearing in assembly with sliding bearing
Obrázok č. 3 transformačné ložisko v zostave s dvoma valivými ložiskami (voľnobežkami)Image no. 3 transformation bearings in an assembly with two rolling bearings (freewheels)
Obrázok č. 4 transformačné ložisko v názornej zostave pre spaľovací motorImage no. 4 transformation bearing in an illustrative assembly for an internal combustion engine
Obrázok č. 5 transformačné ložisko pre jednoduchý prevod pohybu z dvoch pák - ramien na rotačný pohyb Obrázok č. 6 transformačné ložisko pre jednoduchý prevod pohybu z jednej páky - ramena na rotačný pohyb Obrázok č. 7 transformačné ložisko - sínusoidaImage no. 5 transformation bearing for easy transfer of movement from two levers - arms to rotary movement Image no. 6 transformation bearing for simple transfer of movement from one lever - arms to rotary movement Image no. 7 transformation bearing - sinusoid
Obrázok č. 8 transformačné ložisko v zostave s piestamiImage no. 8 transformation bearing in assembly with pistons
Obrázok č. 9 transformačné ložisko s ramenom v tvare písmena „S“Image no. 9 transformation bearing with "S" shaped arm
Obrázok č. 10 transformačné ložisko s rotujúcim bežcomImage no. 10 transformation bearing with rotating runner
Obrázok č. 11 upravené valcové telesoImage no. 11 modified cylindrical body
Obrázok č. 12 vektoryImage no. 12 vectors
Príklady uskutočnenia vynálezuExamples of implementation of the invention
Na obrázku číslo č. 1 sú znázornené z bočného pohľadu dve ramená 16 pripojené k ložiskovému domcu 17, čo je z bočného pohľadu totožné aj s množinou ramien 16 pospájaných v tvare do kruhu, kde množstvo ramien 16 vytvára celý tanier 5. Do ložiskového domca 17 je vlisované ložisko 1. Do vnútorného krúžku ložiska 1 je nalisované upravené valcové teleso 2 so šikmo vyvŕtaným otvorom pre vloženie výstupného hriadeľa 4. Stredná os šikmo vyvŕtaného otvoru a stredná os upraveného valcového telesa 2 sa pretínajú v spoločnom priesečníku a zvierajú požadovaný uhol. Optimálna veľkosť uhla môže byť od 5° do 45° podľa toho, akou silou chceme pôsobiť na ramená 16 resp. obvod taniera 5. Dĺžka ramien 16 je totožná s polomerom taniera 5, ale môže byť aj väčšia, ak potrebujeme zvýšiť lineárnu silu na transformačné ložisko 8.In the picture, number no. 1 shows a side view of two arms 16 connected to a bearing housing 17, which is also identical from a side view to a set of arms 16 connected in the shape of a circle, where the number of arms 16 forms the entire plate 5. Bearing 1 is pressed into the bearing housing 17. A modified cylindrical body 2 with an obliquely drilled hole for inserting the output shaft 4 is pressed into the inner ring of the bearing 1. The central axis of the obliquely drilled hole and the central axis of the modified cylindrical body 2 intersect at a common intersection and form the required angle. The optimal size of the angle can be from 5° to 45° depending on the force we want to exert on the arms 16 or the circumference of the plate 5. The length of the arms 16 is identical to the radius of the plate 5, but it can be larger if we need to increase the linear force on the transformation bearing 8.
Lineárna sila, ktorá pôsobí na obvod taniera 5, sa myslí v tomto prípade z pohľadu pohybu piesta 14 vo valci spaľovacieho motora, čo je naznačené na obrázku č. 4 a č. 8, ktorý vykonáva vratný kmitavý pohyb a aj z pohľadu osi výstupného hriadeľa 4, s ktorou je sila rovnobežná a je silou v axiálnom smere. Sila, ktorá tlačí na obvod taniera 5, spôsobuje iba jeho vlnenie medzi úvratmi, resp. jeho osciláciu v tvare sínusoidy, pričom sa samotný tanier 5 neotáča ale iba natáča. Bočný vektor, ktorý vznikne z axiálnej sily vplyvom naklonenia ložiska 1, roztočí vnútorný krúžok ložiska 1 v radiálnom smere a spolu s upraveným valcovým telesom 2 sa otáča aj výstupný hriadeľ 4 a zotrvačník 6. Ak prestane lineárna sila pôsobiť na tanier, zastaví sa jeho oscilácia a zastaví sa aj otáčania výstupného hriadeľ 4 a zotrvačníka 6. Pre zaručenie jediného smeru otáčania výstupného hriadeľa 4 použijeme jednosmerné ložisko. Na výstupnom hriadeli 4 je nasadený krúžok 3, ktorý bude v ďalších príkladoch uskutočnenia nahradený vnútorným ložiskom 7. V tomto Príklade uskutočnenia obr. č. 1 je zobrazené valivé ložisko a v Príklade uskutočnenia obr. č. 2 je použité klzné ložisko, ktoré je preThe linear force that acts on the circumference of the plate 5 is meant in this case from the point of view of the movement of the piston 14 in the cylinder of the combustion engine, which is indicated in figure no. 4 and no. 8, which performs a reciprocating oscillating movement and also from the point of view of the axis of the output shaft 4, with which the force is parallel and is a force in the axial direction. The force that presses on the circumference of the plate 5 only causes it to wave between dead ends, or its oscillation in the form of a sinusoid, while the plate 5 itself does not rotate but only rotates. The lateral vector, which arises from the axial force due to the tilting of the bearing 1, spins the inner ring of the bearing 1 in the radial direction, and together with the modified cylindrical body 2, the output shaft 4 and the flywheel 6 also rotate. If the linear force stops acting on the plate, its oscillation stops and the rotation of the output shaft 4 and the flywheel 6 will also stop. To guarantee the only direction of rotation of the output shaft 4, we will use a one-way bearing. A ring 3 is mounted on the output shaft 4, which will be replaced by an internal bearing 7 in other embodiments. In this embodiment fig. no. 1 shows a rolling bearing, and in the Example embodiment fig. no. 2 is used plain bearing which is for
SK 89-2021 A3 spaľovací motor z hľadiska namáhania únosnejšie. Všetky funkcie jednotlivých častí transformačného ložiska 8 zostávajú totožné s Príkladom uskutočnenia obrázok č. 1. Súhrn všetkých častí transformačného ložiska 8 sú umiestnené na tomto obrázku číslo 1 v bubline so vzťahovou značkou 8.SK 89-2021 A3 combustion engine more bearable in terms of stress. All the functions of the individual parts of the transformation bearing 8 remain identical to the Example of implementation figure no. 1. Summary of all parts of the transformation bearing 8 are located in this picture number 1 in the bubble with the reference number 8.
Na rozdiel od Príkladov uskutočnenia podľa obrázku č. 1 a 2 s jedným valivým či klzným ložiskom, tak v Príklade uskutočnenia obr. č. 3 je mechanizmus transformačného ložiska 8 zložený z dvoch ložísk. Vonkajšie ložisko 1 je valivé a je vložené do ložiskového domca 17. Vo vnútornom krúžku vonkajšieho ložiska 1 je nalisované upravené valcové teleso 2, v ktorom je vložené ďalšie valivé ložisko označené ako vnútorné ložisko 7 a zaisťovací medzikrúžok 3. Do vnútorného ložiska 7 je nalisovaný výstupný hriadeľ 4. Vnútorné ložisko 7 je jednosmerné ložisko. Veľkou výhodou tejto alternatívy je, že akonáhle prestane pôsobiť lineárna sila na tanier 5, ktorý z toho dôvodu prestane oscilovať, tak jednosmerné vnútorné ložisko 7 umožňuje výstupnému hriadeľu 4 točiť sa zotrvačnosťou aj naďalej až do jeho zastavenia.Unlike the Examples according to figure no. 1 and 2 with one rolling or sliding bearing, so in the example embodiment fig. no. 3 is the mechanism of the transformation bearing 8 composed of two bearings. The outer bearing 1 is rolling and is inserted into the bearing house 17. In the inner ring of the outer bearing 1, a modified cylindrical body 2 is pressed, in which another rolling bearing marked as inner bearing 7 and locking intermediate ring 3 are inserted. Into the inner bearing 7 is pressed an output shaft 4. The inner bearing 7 is a one-way bearing. The great advantage of this alternative is that as soon as the linear force stops acting on the plate 5, which therefore stops oscillating, the unidirectional internal bearing 7 allows the output shaft 4 to continue rotating by inertia until it stops.
V takom prípade je prechod po zastavenie otáčok výstupného hriadeľa 4 a prípadne aj vloženého zotrvačníka 6 plynulejší a bez rázov. Obidve ložiská 1 a 7 môžu byť voľnobežky, čiže jednosmerné a aj samostrediace, ale vnútorné ložisko 7 však musí byť jednosmerné. Keď bude v transformačnom ložisku 8 vonkajšie ložisko 1 jednosmerné, bude zaručený jednosmerný smer točenia výstupného hriadeľa 4.In this case, the transition to stopping the revolutions of the output shaft 4 and possibly also the inserted flywheel 6 is smoother and without shocks. Both bearings 1 and 7 can be freewheels, i.e. one-way and self-centering, but the inner bearing 7 must be one-way. When the outer bearing 1 is unidirectional in the transformation bearing 8, the unidirectional rotation direction of the output shaft 4 will be guaranteed.
V Príklade uskutočnenia podľa obrázka č. 4 sú znázornené pripojenia piestov spaľovacieho motora na transformačné ložisko 8.In the Example of implementation according to picture no. 4 shows the connections of the combustion engine pistons to the transformation bearing 8.
V Príklade uskutočnenia obrázok č. 5 je zobrazené transformačné ložisko 8 ovládané dvoma ramenami 16 cez guľový čap 11, ktorý je otočný v dvoch osiach x a y. Na obrázku je naznačené uloženie zotrvačníka 6 výstupného hriadeľa 4 v ložiskách 12.In the Example of implementation, picture no. 5 shows a transformation bearing 8 controlled by two arms 16 through a ball pin 11 which is rotatable in two axes x and y. The figure shows the placement of the flywheel 6 of the output shaft 4 in the bearings 12.
V Príklade uskutočnenia obrázok č. 6 je zobrazené transformačné ložisko 8 ovládané iba jedným ramenom 16 cez guľový čap 11, ktorý je otočný v dvoch osiach x a y. Pri jednej páke môže byť na ložiskový domec 17 namiesto taniera 5 pripojené priamo jednoduché dlhé rameno 16 na prenos lineárneho pohybu.In the Example of implementation, picture no. 6 shows a transformation bearing 8 controlled by only one arm 16 via a ball pin 11 which is rotatable in two axes x and y. In the case of one lever, a simple long arm 16 can be directly connected to the bearing housing 17 instead of the plate 5 to transmit linear motion.
V tomto Príklade uskutočnenia obr. č. 7 sú použité v mechanizme transformačného ložiska 8 dve ložiská, vonkajšie ložisko 1 a vnútorné ložisko 7 a naznačená oscilácia, či vlnenie taniera 5 v tvare sínusoidy medzi úvratmi do + a do -.In this example embodiment fig. no. 7, two bearings are used in the transformation bearing mechanism 8, the outer bearing 1 and the inner bearing 7, and the indicated oscillation or undulation of the plate 5 in the form of a sinusoid between dead ends do + and do -.
V tomto Príklade uskutočnenia obr. č. 8 sú naznačené piesty 14 v rôznych polohách pri práci motora aj s naznačením konštrukcie valcov 9 typu boxer.In this example embodiment fig. no. 8 shows the pistons 14 in different positions during engine operation, also with an indication of the construction of the boxer-type cylinders 9.
V tomto Príklade uskutočnenia obr. č. 9 je transformačné ložisko 8 s ramenom 16 na ložiskovom domci 17 v tvare písmena „S“. Sila na rameno „S“ 20 spôsobuje v jednej osi výkyvný pohyb taniera 5 do oblúka v bode polomeru taniera 5 a zároveň v inej kolmej osi na ramene 16 v dĺžke jeho polomeru v tom istom bode polomeru taniera 5 spôsobuje krútenie taniera 5 a prekonávanie jeho mŕtvej polohy.In this example embodiment fig. no. 9 is a transformation bearing 8 with a shoulder 16 on a bearing house 17 in the shape of the letter "S". The force on the arm "S" 20 causes in one axis swinging movement of the plate 5 into an arc at the point of the radius of the plate 5 and at the same time in another perpendicular axis on the arm 16 in the length of its radius at the same point of the radius of the plate 5 causes the plate 5 to twist and overcome its dead center position.
V tomto Príklade uskutočnenia obr. č. 10 je transformačné ložisko 8 s rotujúcim bežcom 18, kde rotujúci bežec 18 je spojený pevne s rotujúcim výstupným hriadeľom 4.In this example embodiment fig. no. 10 is a transformation bearing 8 with a rotating runner 18, where the rotating runner 18 is connected firmly to the rotating output shaft 4.
V tejto alternatíve môže byť v konštrukcii použité iba jedno ložisko 1. Konštrukcia s dvomi ložiskami 1 a 7 sa v tomto príklade nedá použiť, lebo zotrvačný pohyb výstupného hriadeľa 4 nie je umožnený. Lineárna sila pôsobí na rameno 16 v ložiskovom domci 17, ktoré sa spolu s ložiskom 1 naklápa do oblúku a otáča výstupný hriadeľ 4 a zároveň koliesko 19 rotujúceho bežca 18 beží po povrchu taniera 5, ale vždy iba tesne pred horným úvratom taniera 5 a doslova hrnie pred sebou nepretržite mŕtvu polohu nakloneného taniera 5 pri jeho oscilácii dookola celých 360°. Koliesko 19 rotujúceho bežca beží po povrchu taniera 5 a pretože je položené nižšie ako horný úvrat oscilujúceho taniera 5 preto tlačí mŕtvu polohu neustále pred sebou.In this alternative, only one bearing 1 can be used in the construction. The construction with two bearings 1 and 7 cannot be used in this example, because the inertial movement of the output shaft 4 is not allowed. The linear force acts on the arm 16 in the bearing house 17, which, together with the bearing 1, tilts into an arc and turns the output shaft 4, and at the same time the wheel 19 of the rotating runner 18 runs on the surface of the plate 5, but always only just before the top dead center of the plate 5 and literally pours continuously in front of him the dead position of the inclined plate 5 during its oscillation around the entire 360°. The wheel 19 of the rotating runner runs on the surface of the plate 5 and because it is placed lower than the top dead center of the oscillating plate 5 it therefore pushes the dead position constantly in front of it.
V tomto Príklade uskutočnenia obr. č. 11 je zobrazené detailnejšie valcové teleso 2 v zostave transformačného ložiska 8. Podstata transformačného ložiska spočíva práve v úprave valcového telesa, v ktorom je pod určitým uhlom k strednej osi valcového telesa vytvorený otvor pre výstupný hriadeľ. Ak by bol otvor pre výstupný hriadeľ 4 rovnobežný so strednou osou upraveného valcového telesa 2 nevznikala by žiadna radiálna sila na ložisku 1 a k premene lineárneho pohybu na rotačný pohyb výstupného hriadeľa 4.In this example embodiment fig. no. 11 shows a more detailed view of the cylindrical body 2 in the transformation bearing assembly 8. The essence of the transformation bearing lies precisely in the adjustment of the cylindrical body, in which an opening for the output shaft is created at a certain angle to the central axis of the cylindrical body. If the opening for the output shaft 4 were parallel to the central axis of the modified cylindrical body 2, no radial force would arise on the bearing 1 and to convert the linear movement into the rotational movement of the output shaft 4.
V Príklade uskutočnenia obr. č. 12 je znázornený meniaci sa bočný radiálny vektor Fr, ktorý výsledkom pôsobenia lineárnej sily F, ktorou tlačíme na rameno 16, či tanier 5 a opačnej sily -F ktorá je reakciou mechanizmu transformačného ložiska. Ak je tanier v mŕtvej polohe tieto sily sú vyrovnané a F = -F. Akonáhle sa začne tanier 5 natáčať a rastie uhol natočenia sínusoidy rastie aj bočný vektor Fr, ktorý spôsobuje roztočenie výstupného hriadeľa 4.In the example embodiment fig. no. 12 shows the changing lateral radial vector Fr, which is the result of the action of the linear force F, with which we press the shoulder 16, or plate 5, and the opposite force -F, which is the reaction of the transformation bearing mechanism. If the plate is in the dead position, these forces are balanced and F = -F. As soon as the plate 5 starts to rotate and the rotation angle of the sinusoid grows, the side vector Fr also grows, which causes the output shaft 4 to spin.
Priemyselná využiteľnosťIndustrial applicability
- V mechanizmoch na premenu výkyvného pohybu alebo lineárneho vratného pohybu na rotačný pohyb.- In mechanisms for converting oscillating motion or linear reciprocating motion into rotary motion.
SK 89-2021 A3SK 89-2021 A3
- V spaľovacích motoroch ako náhrada kľukového hriadeľa.- In internal combustion engines as a crankshaft replacement.
- Elektromotor, kde ako zdroj lineárneho pohybu slúžia minimálne tri elektromagnety, u ktorých vytvoríme správnym časovaním zopínania elektromagnetov silu pôsobiacu v mechanizme transformačného ložiska na rovnomerne rozdelené body oscilujúceho taniera na roztáčanie výstupného hriadeľa- An electric motor, where at least three electromagnets serve as a source of linear movement, in which we create a force acting in the transformation bearing mechanism on evenly distributed points of the oscillating plate to rotate the output shaft by timing the switching of the electromagnets correctly
SK 89-2021 A3SK 89-2021 A3
Zoznam vzťahových značiekList of relationship tags
- vonkajšie ložisko- external bearing
- upravené valcové teleso- modified cylindrical body
- medzikrúžok- intermediate ring
- výstupný hriadeľ- output shaft
- tanier- a plate
- zotrvačník- flywheel
- vnútorné ložisko- internal bearing
- transformačné ložisko- transformation bearing
- valec motora- engine cylinder
- ojnica- connecting rod
- guľový čap- ball pin
- ložisko- bearing
- piestny čap- piston pin
- piest- piston
- krúžok- a ring
- rameno- shoulder
- ložiskový domec- bearing house
- rotujúci bežec- rotating runner
- koliesko- wheel
- rameno S ., 2., 3., 4., 5., - fázy pohybu piesta vo valci motora k obr. 8- arm S., 2nd, 3rd, 4th, 5th, - piston movement phases in the engine cylinder to fig. 8
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SK89-2021A SK892021A3 (en) | 2021-12-19 | 2021-12-19 | Transforming bearing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SK89-2021A SK892021A3 (en) | 2021-12-19 | 2021-12-19 | Transforming bearing |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SK892021A3 true SK892021A3 (en) | 2023-07-12 |
Family
ID=87072668
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SK89-2021A SK892021A3 (en) | 2021-12-19 | 2021-12-19 | Transforming bearing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SK (1) | SK892021A3 (en) |
-
2021
- 2021-12-19 SK SK89-2021A patent/SK892021A3/en not_active Application Discontinuation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5035678A (en) | Energy-storing bicycle sprocket drive system | |
| US9841049B2 (en) | Load transfer point offset of rocking journal wristpins in uniflow-scavenged, opposed-piston engines with phased crankshafts | |
| US5027756A (en) | Nutating spider crank reciprocating piston machine | |
| SK892021A3 (en) | Transforming bearing | |
| CA2495393C (en) | Linear into rotary or vice versa motion convertor | |
| SK1892021U1 (en) | Transforming bearing | |
| US5967016A (en) | Anti-backlash sprag | |
| CN100453850C (en) | Converter for converting linear motion into rotary motion or vice versa | |
| JP4602436B2 (en) | Variable stroke type mirror cycle engine | |
| US6290622B1 (en) | Mechanical force generator | |
| RU2094631C1 (en) | Piston internal combustion engine | |
| KR101242679B1 (en) | Crank apparatus having power transferring device | |
| KR100763377B1 (en) | Dual capacity compressor | |
| JPS5986746A (en) | Rotary motion/reciprocating motion converting device | |
| JP7658568B2 (en) | Rotational motion to reciprocating motion converter | |
| AU703504B2 (en) | Wobble plate engine | |
| JPH1089002A (en) | Crank mechanism such as reciprocating piston mechanism | |
| JPH0331501A (en) | Engine with no connecting rod | |
| RU2812540C1 (en) | Multi-piston engine | |
| WO2003002893A1 (en) | Swash plate devices | |
| RU2739826C1 (en) | Combined vibration isolator | |
| RU2267674C1 (en) | Balanced device for converting rotation into reciprocation | |
| WO2014174383A1 (en) | Compact non-vibrating endothermic engine | |
| JP2014070589A (en) | Internal combustion engine | |
| SU1153151A1 (en) | Mechanism with swinging washer for driving piston machines (versions) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FC9A | Refused patent application |