ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ИЛИ ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ПРИВОДНАЯ СИСТЕМА, ДВИГАТЕЛЬ И НАСОС ДЛЯ НЕЕ
HYDRAULIC OR PNEUMATIC DRIVE SYSTEM, MOTOR AND PUMP THEREFOR

Область техники
Изобретение относится к гидравлической или пневматической приводной системе. Изобретение также относится к двигателю и насосу для такой системы.
Уровень техники
Известны системы гидравлической передачи или гидропривода. Такие системы могут быть сложными или приводить к плохой эффективности передачи. Кроме того, для определенных устройств или машин, в которых необходима передача движущей силы, например в велосипеде, не известна никакая удовлетворительная гидравлическая система.
Обычная система передач велосипеда содержит цепь и шестерни. С ними связаны различные затруднения. Например, они должны быть смазанными, что притягивает грязь, причем смазочный материал и грязь часто попадают на велосипедиста. Кроме того, цепь может соскакивать с шестерен. Хотя были предприняты попытки реализации гидравлических систем в велосипедах, эти попытки привели к сложным, тяжелым системам.
Цель настоящего изобретения состоит в устранении вышеупомянутых затруднений.
Раскрытие изобретения
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предложена гидравлическая или пневматическая приводная система, содержащая: а) систему выработки и передачи давления, использующую текучую среду; b) гидро- или пневмодвигатель, содержащий: средство в виде первого цилиндра; поршневое средство, причем средство в виде первого цилиндра и первый конец поршневого средства, расположенный в средстве в виде первого цилиндра, образуют первую камеру, а система выработки и передачи давления соединена со средством в виде первого цилиндра для выработки попеременного потока текучей среды в первую камеру и из нее, что, таким образом, вызывает возвратно-поступательное перемещение поршневого средства; средство преобразования перемещения, содержащее нелинейную часть, простирающуюся непрерывно и круговым образом вокруг центральной оси, и средство соединения, причем нелинейная часть и средство соединения расположены с возможностью относительного поворота вокруг центральной оси и один элемент из нелинейной части и средства соединения связан с поршневым средством и жестко размещен относительно него; причем средство соединения и нелинейная часть выполнены с возможностью взаимодействия, посредством чего возвратно-поступательное перемещение поршневого средства вызывает относительное поворотное движение другого элемента из нелинейной части и средства соединения относительно указанной центральной оси.
Гидравлический двигатель эффективно преобразует возвратно-поступательное перемещение в поворотное перемещение в двигателе. В предпочтительном варианте реализации другой элемент из средства соединения и нелинейной части способен иметь функциональную связь с объектом, подлежащим повороту. В велосипеде поворотное перемещение, вызванное нажатием на педали, может быть передано в заднюю часть велосипеда для управления поворотом заднего колеса. Это улучшает обычную систему из цепи и шестеренок, поскольку устраняет необходимость в цепи и шестеренках. Велосипедисты не будут страдать от попадания грязи на их ноги. Поскольку система закрыта, грязь не воздействует на эффективность передачи. Кроме того, при использовании такого гидравлического двигателя переднее колесо велосипеда может быть ведомым вместо или в дополнение к заднему колесу. Это может улучшить тягу при движении на повороте. Преимущество гидравлического двигателя состоит в большей эффективности по сравнению с механической системой.
Гидро- или пневмодвигатель может дополнительно содержать средство в виде второго цилиндра, причем средство в виде второго цилиндра и второй конец поршневого средства, расположенного в средстве в виде второго цилиндра, образуют вторую камеру, причем система выработки и передачи давления расположена с возможностью попеременной подачи потока текучей среды во вторую камеру и из нее, приводя тем самым к дальнейшему возвратно-поступательному перемещению поршневого средства.
Система выработки и передачи давления может содержать: гидро- или пневмонасос для подачи сжатой текучей среды и систему передачи текучей среды, функционально связывающую первую и вторую камеры для текучей среды с гидро- или пневмонасосом и размещенную с обеспечением возможности потока текучей среды к первой и второй камерам. Система передачи текучей среды может содержать пару линий передачи текучей среды, каждая из которых имеет один конец, соединенный с уплотнением с соответствующей одной камерой из первой и второй камер для текучей среды, и другой конец, соединенный с уплотнением с гидро- или пневмонасосом. В этом случае текучая среда может течь в соответствующую первую и вторую камеру и из них через одну и ту же линию передачи.
Система передачи текучей среды может содержать средства управления для селективного разрешения или предотвращения потока текучей среды в первую и вторую камеры через их соответствующие входные отверстия и из первой и второй камер через их соответствующие выходные отверстия для принуждения к возвратно-поступательному перемещению поршневого средства.
Система передачи текучей среды может содержать способный к повышению давления резервуар для текучей среды, причем каждая из первой и второй камер соединена со способным к повышению давления резервуаром для текучей среды посредством соответствующего одного из входных отверстий.
Способный к повышению давления резервуар для текучей среды может быть связан с гидро- или пневмонасосом, причем при работе гидро- или пневмонасоса происходит повышение давления в способном к повышению давления резервуаре для текучей среды. В этом случае работа гидро- или пневмонасоса повышает давление в способном к повышению давления резервуаре для текучей среды.
Средства управления могут содержать пусковые средства, соединенные с поршневыми средствами, посредством чего перемещение одного конца из первого и второго концов поршневого средства на заранее определенное расстояние в соответствующую камеру из первой и второй камер вынуждает пусковые средства приводить в действие средства управления для управления потоком текучей среды, вызывая, посредством этого, перемещение одного из первого и второго концов в одну из первой и второй камер. Таким же образом, перемещение одного из первого и второго концов поршневого средства на заранее определенное расстояние в одну из первой и второй камер вынуждает пусковые средства приводить в действие средства управления для управления потоком текучей среды, вызывая, посредством этого, перемещение одного из первого и второго концов в одну из первой и второй камер.
Средства управления обладают первым и вторым состояниями и пусковое средство выполнено с возможностью изменения состояния средств управления, причем в первом состоянии: поток текучей среды из первой камеры через ее выходное устройство закрыт, поток текучей среды во вторую камеру через ее входное отверстие закрыт, поток текучей среды из второй камеры через ее выходное отверстие разрешен, поток текучей среды в первую камеру через ее входное отверстие разрешен; и во втором состоянии: поток текучей среды из второй камеры через ее входное отверстие закрыт, поток текучей среды в первую камеру через ее входное отверстие закрыт, поток текучей среды из первой камеры через ее выходное отверстие разрешен, поток текучей среды во вторую камеру через ее входное отверстие разрешен.
Поршневые средства могут иметь ось, ориентированную вдоль указанной центральной оси, и возвратно-поступательное перемещение происходит вдоль указанной центральной оси. В соответствии с этим нелинейная часть и поршневые средства могут быть выполнены коаксиальными.
В варианте реализации приводная система может дополнительно содержать средство в виде муфты, коаксиальное с поршневым средством, причем другой элемент из нелинейной части и средства соединения связан со средством в виде муфты и жестко расположен относительно его, причем возвратно-поступательное перемещение поршневого средства вызывает относительное поворотное перемещение средства в виде муфты и поршневого средства вокруг центральной оси.
Средство в виде муфты может иметь по существу цилиндрическую внутреннюю поверхность, а нелинейная часть размещена на указанной поверхности, причем средство соединения выступает из поршневого средства для зацепления с нелинейной частью. Средство в виде муфты и нелинейная часть могут быть выполнены как целое. Средство в виде муфты может, в качестве дополнения или альтернативы, быть образовано с первым и вторым цилиндрическими средствами.
В качестве альтернативы средство соединения может выступать во внутреннем направлении из средства в виде муфты, а нелинейная часть может быть связана с поршневым средством и размещена вокруг поршневого средства. В этом случае нелинейная часть может быть выполнена вместе с корпусом поршневого средства.
В другом варианте реализации поршневое средство связано с ведущим валом, размещенным коаксиально с поршневым средством, так что поворот поршневого средства вызывает соответствующий поворот ведущего вала и разрешено возвратно-поступательное перемещение поршневого средства относительно ведущего вала на центральной оси. В этом случае другой элемент из средства соединения и нелинейной части предпочтительно закреплен относительно внешней рамы машины или транспортного средства.
Поршневое средство имеет проходящий через него осевой канал, причем ведущий вал закреплен с уплотнением в апертуре на конце первого цилиндрического средства и проходит дальше в указанный осевой канал, причем ведущий вал и осевой канал выполнены вместе с возможностью такой связи ведущего вала и поршневого средства.
Другой элемент из средства соединения и нелинейной части может быть связан с транспортным средством и жестко размещен относительно рамы транспортного средства, а конец ведущего вала, вытянутый от первого цилиндрического средства, выполнен с возможностью связи с колесом транспортного средства, посредством чего поворот ведущего вала вызывает соответствующий поворот колеса.
Гидро- или пневмодвигатель может дополнительно содержать вытянутый во внешнем направлении кронштейн, выполненный с возможностью прикрепления к раме транспортного средства, что тем самым определяет расположение другого элемента из средства соединения и нелинейной части относительно рамы. Например, кронштейн может быть выполнен с возможностью прикрепления к накладке рамы велосипеда посредством болта.
Один элемент из средства соединения и нелинейной части может быть связан с транспортным средством и жестко размещен относительно его, а средство в виде муфты может быть функционально связано с колесом транспортного средства, посредством чего поворотное перемещение средства в виде муфты вызывает поворотное перемещение колеса. В этом случае указанный один элемент может быть связан посредством поршневого средства, с тем элементом, с которым этот элемент непосредственно связан.
Приводная система может содержать средство поддержки, ограничивающее перемещение средства соединения возвратно-поступательным перемещением, параллельным центральной оси. Например, средство поддержки может быть выполнено в виде поддерживающей муфты, содержащей щель, вытянутую параллельно центральной оси, в которой часть средства соединения, например, подшипник, может выполнять возвратно-поступательное перемещение.
Приводная система может содержать средство ограничения перемещения, предотвращающее поворотное перемещение другого элемента из нелинейной части и средства соединения вокруг центральной оси, предотвращающее возвратно-поступательное перемещение первого элемента из средства соединения и нелинейной части и разрешающее возвратно-поступательное перемещение второго элемента из средства соединения и нелинейной части.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложена гидравлическая или пневматическая приводная система, содержащая: а) систему передачи текучей среды; b) гидро- или пневмонасос, содержащий: ведущий вал, выполняющий поворот вокруг своей оси; поршневое средство; средство преобразования перемещения, содержащее нелинейную часть, вытянутую непрерывно и круговым образом вокруг центральной оси, и средство соединения, причем нелинейная часть и средство соединения расположены с возможностью относительного поворота вокруг центральной оси, причем средство соединения и нелинейная часть выполнены с возможностью взаимодействия таким образом, что относительный поворот вызывает относительное возвратно-поступательное перемещение вдоль центральной оси, причем один элемент из нелинейной части и средства соединения связан с ведущим валом, посредством чего поворот ведущего вала вызывает поворот этого одного элемента вокруг центральной оси; средство в виде первого цилиндра, причем средство в виде первого цилиндра и первый конец поршневого средства, размещенный в средстве в виде первого цилиндра, образуют первую камеру, и система передачи текучей среды связана со средством в виде первого цилиндра для разрешения попеременного потока текучей среды в первую камеру и из нее, причем поршневое средство расположено с возможностью возвратно-поступательного перемещения по центральной оси или параллельно ей для принуждения прохождения текучей среды в первую камеру и из нее; причем поршневое средство связано с другим элементом из нелинейной части и средства соединения таким образом, что поворот одного элемента из нелинейной части и средства соединения вызывает возвратно-поступательное перемещение поршневого средства в средстве в виде первого цилиндра.
Гидро- или пневмонасос может дополнительно содержать средство в виде второго цилиндра, причем средство в виде второго цилиндра и второй конец поршневого средства, размещенного в средстве в виде второго цилиндра, образуют вторую камеру, причем система передачи текучей среды функционально связана со средством в виде второго цилиндра для разрешения попеременного потока текучей среды во вторую камеру и из нее, причем при использовании возвратно-поступательное перемещение поршневого средства вызывает поток текучей среды во вторую камеру и из нее.
Ось поршневого средства может быть ориентирована вдоль указанной центральной оси, ось ведущего вала ориентирована вдоль центральной оси, а возвратно-поступательное перемещение происходит вдоль указанной центральной оси. Предпочтительно круговое поперечное сечение поршневого средства.
Один элемент из средства соединения и нелинейной части может быть связан с поршневым средством, причем поршневое средство связано с ведущим валом таким образом, что поворот ведущего вала вызывает соответствующее поворотное перемещение поршневого средства вокруг его оси, и разрешено относительное возвратно-поступательное перемещение поршневого средства на ведущем вале, причем поворотное перемещение ведущего вала вызывает поворотное перемещение поршневого средства и, таким образом, одного элемента из средства соединения и нелинейной части, что вызывает возвратно-поступательное перемещение поршневого средства на ведущем вале.
Поршневое средство может содержать проходящий через него канал, причем ведущий вал с уплотнением проходит через апертуру в конце средства в виде первого цилиндра и проходит в указанный канал, причем ведущий вал и канал вместе выполнены с возможностью такой связи ведущего вала и поршневого средства.
Один элемент из нелинейной части и средства соединения может быть связан с поршневым средством, причем другой элемент из нелинейной части и средства соединения связан с рамой машины или транспортного средства.
Нелинейная часть может быть размещена в средстве в виде муфты, имеющем цилиндрическую внутреннюю поверхность с центральной осью в качестве его центральной оси и простирающейся вокруг поршневого средства.
Приводная система может дополнительно содержать гидро- или пневмодвигатель, причем система передачи текучей среды функционально связана с гидро- или пневмодвигателем для подачи текучей среды к гидро- или пневмодвигателю и управления, таким образом, гидро- или пневмодвигателем. Гидро- или пневмодвигатель может быть гидро- или пневмодвигателем, описанным выше в пункте b) в соответствии с первым аспектом изобретения и его дополнительными функциями.
Гидро- или пневмонасос может дополнительно содержать средство ограничения перемещения, предотвращающее поворотное перемещение другого элемента из нелинейной части и средства соединения вокруг центральной оси, предотвращающее возвратно-поступательное перемещение первого элемента из средства соединения и нелинейной части и разрешающее возвратно-поступательное перемещение второго элемента из средства соединения и нелинейной части.
Предпочтительно размещение гидро- или пневмонасоса в оболочке каретки такой машины или транспортного средства.
Может быть предложено управляемая педалями машина или транспортное средство, содержащее систему передачи, описанную выше в соответствии со вторым аспектом, причем первый конец ведущего вала и второй конец ведущего вала вытянуты от соответствующих концов поршневого средства, причем концы ведущего вала функционально связаны с первым концом соответствующих шатунов, причем второй конец каждого шатуна функционально связан с соответствующей педалью.
Ведущий вал может быть функционально связан с двигателем. Двигатель может быть выполнен электрическим или представлять собой двигатель внутреннего сгорания.
Может быть предложен мотоцикл или другое транспортное средство с двигателем, содержащие систему привода согласно первому или второму аспектам.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предложен гидро- или пневмодвигатель для гидравлической или пневматической приводной системы, содержащей: поршневое средство; средство в виде первого цилиндра, причем средство в виде первого цилиндра и первый конец поршневого средства, размещенного в средстве в виде первого цилиндра, образуют первую камеру, и причем система выработки и передачи давления связана со средством в виде первого цилиндра, вызывая чередующийся поток текучей среды в первую камеру и из нее, вызывая тем самым возвратно-поступательное перемещение поршневого средства; средство преобразования перемещения, содержащее нелинейную часть, вытянутую непрерывно и круговым образом вокруг центральной оси, и средство соединения, причем нелинейная часть и средство соединения расположены с возможностью относительного поворота вокруг центральной оси и один элемент из средства соединения и нелинейной части жестко связан с поршневым средством, причем средство соединения и нелинейная часть выполнены с возможностью взаимодействия, посредством чего возвратно-поступательное перемещение поршневого средства вызывает относительное поворотное перемещение другого элемента из нелинейной части и средства соединения относительно указанной центральной оси; средство в виде муфты, прикрепленное с возможностью поворота относительно поршневого средства и коаксиальное с ним, причем другой элемент из нелинейной части и средства соединения жестко связан со средством в виде муфты, причем возвратно-поступательное перемещение поршневого средства вызывает относительное поворотное перемещение средства в виде муфты вокруг центральной оси.
Гидро- или пневмодвигатель может дополнительно содержать средство ограничения перемещения, предотвращающее поворотное перемещение одного элемента из нелинейной части и средства соединения вокруг центральной оси, предотвращающее возвратно-поступательное перемещение другого элемента из средства соединения и нелинейной части, и разрешающее возвратно-поступательное перемещение другого элемента из средства соединения и нелинейной части, и средство в виде муфты.
Нелинейная часть может быть соединена со средством в виде муфты и размещена на по существу цилиндрической внутренней поверхности средства в виде муфты. В этом случае средство соединения выступает из поршневого средства для взаимодействия с нелинейной частью.
В качестве альтернативы нелинейная часть может быть связана с поршневым средством и простирается вокруг поршневого средства коаксиально с ним. В этом случае средство соединения выступает из по существу цилиндрической внутренней поверхности средства в виде муфты для взаимодействия с нелинейной частью.
Гидро- или пневмодвигатель может дополнительно содержать средство в виде второго цилиндра, причем средство в виде второго цилиндра и второй конец поршневого средства, размещенный в средстве в виде второго цилиндра, образуют вторую камеру, причем средство в виде второй камеры функционально связано с системой выработки и передачи текучей среды для организации попеременного потока текучей среды в средство в виде второй камеры и из него, что далее вызывает возвратно-поступательное перемещение поршневого средства.
Внешняя круговая поверхность средства в виде муфты может быть выполнена с возможностью связи с объектом, выполняющим поворот.
Поршневое средство может быть связано с рамой транспортного средства для предотвращения его перемещения. В этом случае наружная поверхность средства в виде муфты выполнена с возможностью связи с колесом транспортного средства.
Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения предложен гидро- или пневмонасос, содержащий: ведущий вал, выполняющий поворот вокруг своей оси; поршневое средство; средство в виде муфты, установленное с возможностью вращения вокруг поршневого средства и коаксиальное с ним; средство преобразования перемещения, содержащее нелинейную часть, простирающуюся непрерывно и круговым образом вокруг центральной оси, и средство соединения, причем нелинейная часть и средство соединения расположены с возможностью относительного поворота вокруг центральной оси, причем средство соединения и нелинейная часть выполнены с возможностью взаимодействия таким образом, что относительный поворот вызывает относительное возвратно-поступательное перемещение вдоль центральной оси, причем один элемент из нелинейной части и средства соединения связан со средством в виде муфты, посредством чего поворот средства в виде муфты вызывает поворот указанного элемента вокруг центральной оси; средство в виде первого цилиндра, причем средство в виде первого цилиндра и первый конец поршневого средства, размещенный в средстве в виде первого цилиндра, образуют первую камеру, а система передачи текучей среды связана со средством в виде первого цилиндра для разрешения попеременного потока текучей среды в первую камеру и из нее, причем поршневое средство расположено с возможностью возвратно-поступательного перемещения на центральной оси или параллельно ей и возвратно-поступательное перемещение поршневого средства вызывает потоку текучей среды в первую камеру и из нее; причем поршневое средство связано с другим элементом из нелинейной части и средства соединения, посредством чего поворот средства в виде муфты вызывает возвратно-поступательное перемещение поршневого средства.
Гидро- или пневмонасос может дополнительно содержать средство ограничения перемещения, предотвращающее поворотное перемещение другого элемента из нелинейной части и средства соединения вокруг центральной оси, и предотвращающее возвратно-поступательное перемещение одного элемента из средства соединения и нелинейной части.
Гидро- или пневмонасос может дополнительно содержать средство в виде второго цилиндра, причем средство в виде второго цилиндра и второй конец поршневого средства, размещенный в средстве в виде второго цилиндра, образуют вторую камеру, а система передачи текучей среды связана со средством в виде второго цилиндра для разрешения попеременного потока текучей среды во вторую камеру и из нее, причем возвратно-поступательное перемещение поршневого средства вызывает поток текучей среды во вторую камеру и из нее.
Другой элемент из нелинейной части и средства соединения может быть связан с поршневым средством, причем поршневое средство также связано с рамой машины или транспортного средства для предотвращения поворота вокруг указанной центральной оси.
Нелинейная часть может быть размещена в средстве в виде муфты, имеющем цилиндрическую внутреннюю поверхность, имеющую центральную ось в качестве ее центральной оси и простирающуюся вокруг поршневого средства.
Приводная система может дополнительно содержать гидро- или пневмодвигатель, причем система передачи текучей среды соединена с гидро- или пневмодвигателем для подачи текучей среды к нему для управления, таким образом, гидро- или пневмодвигателем.
Согласно пятому аспекту настоящего изобретения предложен способ подгонки гидро- или пневмонасоса системы гидропривода к велосипеду, причем гидро- или пневмонасос содержит ведущий вал, проходящий через него и выполненный с возможностью размещения в оболочке каретки, включающий: закрепление насоса для текучей среды в оболочке каретки и функциональное связывание по меньшей мере двух линий передачи текучей среды, проходящих к задней и/или передней втулкам; и функциональное связывание первого конца каждого шатуна из пары шатунов к соответствующему концу ведущего вала и присоединение педали к каждому второму концу шатунов.
Система гидропривода может представлять собой описанную выше систему гидропривода или содержать описанные выше гидро- или пневмонасос или гидро- или пневмодвигатель.
В описанных выше системах привода, гидро- и пневмодвигателях и гидро- и пневмонасосах нелинейная соединительная часть предпочтительно представляет собой нелинейную канавку, а средство соединения содержит выступ для зацепления с нелинейной канавкой. При относительном повороте нелинейной канавки и выступа вокруг центральной оси выступ плотно прилегает к поверхности канавки, вызывая относительное возвратно-поступательное перемещение вдоль центральной оси. Наоборот, при относительном возвратно-поступательном перемещении нелинейной канавки и выступа вдоль оси, выступ плотно прилегает к поверхности канавки, вызывая относительное поворотное перемещение. В некоторых вариантах реализации гидро- или пневмонасос может быть в состоянии работать обратным образом в качестве гидро- или пневмодвигателя и наоборот. В некоторых вариантах реализации это не возможно; в частности путь нелинейной канавки может быть разработан для использования в гидро- или пневмонасосе или гидро- или пневмодвигателе, и предотвращать или препятствовать его использованию в другом качестве.
Выступ может содержать подшипник и средства для сохранения подшипника частично в канавке. Это с пользой приводит к низкому уровню трения между выступающей частью и канавкой.
Согласно шестому аспекту настоящего изобретения предложен гидравлический или пневматический двигатель, содержащий: средства в виде первого и второго цилиндров, соответственно образующие первую и вторую камеры, причем каждое содержит по меньшей мере одну апертуру, функционально соединенную с системой управления текучей средой, управляющей входным и выходным потоками текучей среды в первую и вторую камеры; двусторонний поршень, имеющий первый конец и второй конец, причем поршень способен выполнять возвратно-поступательное перемещение таким образом, что первый конец и второй конец выполняют перемещение в первую и вторую камеры и из них для поочередного увеличения и уменьшения объема первой и второй камер, соответственно; средства управления для разрешения или предотвращения прохождения потока текучей среды в первую и вторую камеры через соответствующие входные отверстия к ним и из первой и второй камер посредством соответствующих выходных отверстий из них, чтобы обеспечить возможность возвратно-поступательного перемещения поршня.
По меньшей мере одна апертура может представлять собой, для каждой из первой и второй камер, входное отверстие для входного потока текучей среды и выходное отверстие для выходного потока текучей среды, причем каждое входное отверстие и выходное отверстие функционально связаны с соответствующей линией передачи текучей среды.
Система управления текучей средой может содержать способный к повышению давления резервуар для текучей среды, связанный с гидравлическим насосом, посредством чего работа гидравлического насоса повышает давление в способном к повышению давления резервуаре для текучей среды.
Средства управления могут содержать пусковые средства, связанные с поршневым средством, посредством чего перемещение одного конца из первого и второго концов поршневого средства на, по меньшей мере, заранее определенное расстояние в соответствующую одну камеру из первой и второй камер вынуждает пусковые средства включать средства управления для управления потоком текучей среды, вынуждая тем самым другой элемент из первого и второго концов выполнять перемещение в одну или другую из первой и второй камер.
Пусковые средства могут содержать: элемент, вытянутый по существу, параллельно оси поршневого средства, вдоль которой поршневое средство выполняет возвратно-поступательное перемещение, и расположенный с возможностью возвратно-поступательного перемещения параллельно к указанной оси; средство, связывающее поршневое средство и элемент, причем при использовании первый конец поршневого средства выполняет перемещение на по меньшей мере заранее определенное расстояние в первую камеру, поршневое средство перемещает элемент в первом направлении, параллельном к указанной оси, и когда, при использовании, поршневое средство выполняет перемещение по меньшей мере на заранее определенное расстояние во вторую камеру, поршневое средство перемещает элемент во втором направлении, причем перемещение элемента в первом направление за пределы указанного заранее определенного расстояния приводит в действие средства управления для управления потоком текучей среды, чтобы вынудить поршневое средство выполнять перемещение в противоположном направлении.
Средства соединения могут содержать: первую и вторую отстоящие друг от друга лопасти, вытянутые от элемента; выступ, вытянутый от поршневого средства между первой и второй лопастями, причем поршневое средство перемещает элемент в первом направлении посредством воздействия выступа на первую лопасть, а поршневое средство перемещает элемент во втором направлении посредством воздействия выступа на вторую лопасть.
Средства управления могут содержать первый и второй элемент в виде поворотной заслонки, форма и размещение которых выполнены с возможностью управления потоком текучей среды в первую и вторую камеры, соответственно, причем перемещение элемента связано с первым и вторым элементами в виде заслонки для оперативного поворота для управления потоком текучей среды.
Управление потоком текучей среды может включать выбор между первым и вторым состояниями, причем в первом состоянии: поток текучей среды из первой камеры через ее входное отверстие закрыт, поток текучей среды во вторую камеру через ее входное отверстие закрыт, поток текучей среды из второй камеры через ее выходное отверстие разрешен; поток текучей среды в первую камеру через ее входное отверстие разрешен; и во втором состоянии: поток текучей среды из второй камеры через ее входное отверстие закрыт, поток текучей среды в первую камеру через ее входное отверстие закрыт, поток текучей среды из первой камеры через ее выходное отверстие разрешен; поток текучей среды во вторую камеру через ее входное отверстие разрешен.
Также может быть предложена описанная выше система или описанный выше гидро- или пневмодвигатель, дополнительно имеющий особенности гидро- или пневмодвигателя согласно шестому аспекту. В частности, система передачи текучей среды может быть выполнена с возможностью использования при регулировании потока текучей среды к гидро- или пневмодвигателю, управляя, таким образом, скоростью поворота, вырабатываемого двигателем.
Варианты реализации настоящего изобретения могут быть выполнены в транспортных средствах или машинах, в которых существует потребность в системе передачи движущей силы. В частности, варианты реализации могут быть выполнены при необходимости увеличения или уменьшения вращающего момента.
Краткое описание чертежей
Для лучшего понимания настоящего изобретения варианты реализации будут теперь описаны только в виде примеров со ссылками на сопровождающие фигуры, на которых:
На фиг. 1А схематически показана диаграмма системы передачи гидропривода согласно общему варианту реализации настоящего изобретения;
На фиг. 1В схематически показана диаграмма системы передачи гидропривода согласно альтернативному варианту реализации, содержащей систему передачи давления;
На фиг. 2 в разобранном состоянии показан перспективный вид гидравлического насоса для велосипеда согласно определенному варианту реализации настоящего изобретения;
На фиг. 3 в разобранном состоянии показан вид сбоку гидравлического насоса, показанного на фиг. 2;
На фиг. 4 показан вид в разрезе гидравлического насоса, показанного на фиг. 2 и 3;
На фиг. 5 показан перспективный вид поршня гидравлического насоса;
На фиг. 6 в собранном состоянии показан перспективный вид гидравлического насоса, показанного на фиг. 2 и 3, с присоединенными шатунами;
На фиг. 7 в разобранном состоянии показан перспективный вид гидравлического двигателя для управления поворотом колеса велосипеда;
На фиг. 8 в собранном состоянии показан перспективный вид гидравлического двигателя, показанного на фиг. 7;
На фиг. 9 показан вид в разрезе гидравлического двигателя;
На фиг. 10 показан перспективный вид с торца гидравлического двигателя;
На фиг. 11 в разобранном состоянии показан перспективный вид гидравлического насоса для мотоцикла согласно определенному варианту реализации настоящего изобретения;
На фиг. 12 в разобранном состоянии показан вид сбоку гидравлического насоса, показанного на фиг. 11;
На фиг. 13 в собранном состоянии показан перспективный вид гидравлического насоса, показанного на фиг. 11;
На фиг. 14 показан перспективный вид втулки колеса мотоцикла, содержащего двигатель согласно варианту реализации настоящего изобретения;
На фиг. 15 показан перспективный вид втулки с частями, удаленными для показа частей двигателя;
На фиг. 16 показан другой перспективный вид двигателя;
На фиг. 17 показан вид сбоку втулки в разрезе;
На фиг. 18 показан другой вид сбоку втулки в разрезе;
На фиг. 19 показан перспективный вид частей двигателя, содержащего шестерню и элемент заслонки;
На фиг. 20 показан перспективный вид других частей двигателя;
На фиг. 21 показан перспективный вид некоторых из указанных других частей;
На фиг. 22 в разобранном состоянии показан перспективный вид гидравлического двигателя для тяжелого оборудования;
На фиг. 23 показан вид сбоку гидравлического двигателя, показанного на фиг. 22;
На фиг. 24 в собранном состоянии показан вид сбоку частей гидравлического двигателя, показанного на фиг. 22 и 23;
На фиг. 25 показан перспективный вид гидро- или пневмонасоса согласно с другим вариантом реализации настоящего изобретения;
На фиг. 26 показан вид сбоку гидро- или пневмонасоса, показанного на фиг. 25;
На фиг. 27 в разобранном состоянии показан перспективный вид гидро- или пневмонасоса, показанного на фиг. 25 и 26;
На фиг. 28 в разобранном состоянии показан вид сбоку гидро- или пневмонасоса, показанного на фиг. 25 и 27;
На фиг. 29 в собранном состоянии показан вид в разрезе гидро- или пневмонасоса, показанного на фиг. 25 и 28;
На фиг. 30 показан вид сбоку агрегата втулки согласно варианту реализации настоящего изобретения и, в частности, для использования с гидро- или пневмонасосом, показанным на фиг. 25 и 29;
На фиг. 31 показан перспективный вид агрегата втулки, показанного на фиг. 30;
На фиг. 32 в разобранном виде показан перспективный вид агрегата втулки;
На фиг. 33 в разобранном виде показан вид сбоку агрегата втулки;
На фиг. 34 показан вид в разрезе агрегата втулки;
На фиг. 35 показан перспективный вид гидро- или пневмодвигателя согласно другому варианту реализации настоящего изобретения;
На фиг. 36 показан вид сбоку гидро- или пневмодвигателя согласно фиг. 35;
На фиг. 37 показан перспективный вид части гидро- или пневмодвигателя, показанного на фиг. 35 и 36, причем предпочтительно выполнение этой части из одной заготовки;
На фиг. 38 в разобранном виде показан перспективный вид гидро- или пневмодвигателя;
На фиг. 39 показан вид концевого участка гидро- или пневмодвигателя;
На фиг. 40 в разобранном виде показан вид гидро- или пневмодвигателя;
На фиг. 41 и 42 показаны перспективные виды частей гидро- или пневмодвигателя.
Подробное описание вариантов реализации изобретения
Аналогичные части обычно обозначены одинаковыми позиционными обозначениями по всему тексту.
В последующем описании гидропривод или системы передачи согласно с вариантами реализации настоящего изобретения будут сначала описаны в целом со ссылками на фиг. 1А или фиг. 1 В. Затем будут описаны системы гидропривода в соответствии с определенными вариантами реализации, причем некоторые из них обладают особенностями систем, описанных со ссылками на фиг. 1А или фиг. 1В.
Определенная терминология будет использована в последующем описании только для удобства и ссылок без цели ограничения. Например, термин «цилиндр» или «цилиндрическая часть» здесь использован при упоминании корпуса, ограничивающего по меньшей мере одну камеру, подходящую для содержания текучей среды, в которую может простираться с уплотнением конец поршня. Хотя цилиндры или цилиндрические части, показанные на фигурах, могут иметь круговое или кольцевое поперечное сечение, это не существенно, если контекст этого не диктует. Термин «текучая среда» охватывает и жидкости и газы. В контексте гидравлических систем этот термин должен быть рассмотрен как по существу несжимаемый текучий материал, такой как жидкость или гель, например, масло. В контексте пневматических систем этот термин должен быть рассмотрен как газ, обычно инертный газ, такой как азот или воздух.
Термин «транспортное средство» имеет отношение к любому транспортному средству, содержащему систему передачи движущей силы, включая, например, велосипеды, трехколесные велосипеды, мотоциклы, автомобили, тяжелые грузовики и тяжелое оборудование. Термин «тяжелое оборудование» относится к транспортным средствам с тяжелыми условиями эксплуатации, в частности, к транспортным средствам, специально разработанным для выполнения задач строительства, и наиболее часто, к средствам, выполняющим земляные работы. Такие транспортные средства иногда называют тяжелыми транспортными средствами или тяжелой гидравлической техникой, куда входят, неисчерпывающим образом, бульдозеры, землеройные устройства, подъемные краны, погрузчики, дорожные катки и тракторы.
Система гидропередачи содержит гидравлический насос 10, гидравлический двигатель 12 и систему передачи текучей среды, соединяющую насос 10 и двигатель 12. В качестве текучей среды предпочтительно масло, хотя подходят альтернативные по существу несжимаемые текучие среды. Система уплотнена, то есть выход текучей среды из системы и вход воздуха или загрязняющих веществ извне предотвращены.
В вариантах реализации настоящего изобретения, кроме описанных со ссылками на фиг. 25-34, насос 10 представляет собой насос возвратно-поступательного действия с прямым вытеснением, содержащим первый двусторонний поршень 16 и первый цилиндр 18. Первый цилиндр 18 содержит цилиндрическую внешнюю муфту, закрытую на каждом конце первой и второй крышками 20а, 20b. Первая и вторая крышки 20а, 20b первого цилиндра 18 и первый поршень 16 имеют проходящие через них и расположенные соосно апертуры (не показанные на фиг. 1А или 1В), через которые проходит первый способный к выполнению поворота ведущий вал 24. Первый поршень 16 и первый ведущий вал 24 коаксиальны. Первый поршень 16 способен выполнять возвратно-поступательное перемещение в первом цилиндре 18 в продольном направлении относительно первого ведущего вала 24 для поочередного оказания сжимающего усилия на текучую среду в первой камере 22а между первым концом 16а первого поршня 16 и первой крышкой 20а, и во второй камере 22b, определенной между вторым концом 16b первого поршня 16 и второй крышкой 20b. Периферийные края первого и второго концов 16а, 16b первого поршня 16 размещены заподлицо с внутренней поверхностью внешней муфты таким образом, что первая и вторая камеры 22а, 22b уплотнены по месту соединения первого поршня 16 и внешней муфты. Концы 24а, 24b первого поворотного ведущего вала 24 вытянуты соответственно от апертур на первой и второй крышках 20а, 20b. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения только один из концов может вытянут таким образом. Первый ведущий вал 24, первый поршень 16 и первый элемент соединения (не показан) вместе выполнены с возможностью взаимодействия таким образом, что поворотное перемещение первого ведущего вала 24 вызывает периодически повторяющееся возвратно-поступательное перемещение первого поршня 16, как будет описано более подробно ниже.
Двигатель 12 имеет ту же общую конструкцию, что насос прямого вытеснения. Двигатель 12 содержит второй двусторонний поршень 26 и второй цилиндр 28. Второй цилиндр 28 содержит внешнюю муфту, закрытую на каждом конце первой и второй крышками 30а, 30b. Первая и вторая крышки 30а, 30b второго цилиндра 28 и второй поршень 26 имеют расположенные соосно апертуры (не показанные на фиг. 1А или 1В), через которые проходит второй способный к выполнению поворота ведущий вал 32. Второй поршень 26 и второй ведущий вал коаксиальны. Второй поршень 26 способен выполнять возвратно-поступательное перемещение во втором цилиндре 28 в продольном направлении относительно второго ведущего вала 32 для поочередного оказания сжимающего усилия на текучую среду в первой камере 34а, определенной между первым концом 26а второго поршня 26 и первой крышкой 30а, и во второй камере 34b, определенной между вторым концом 26b второго поршня 26 и второй крышкой 30b. Периферийные кольцевые края первого и второго концов 26а, 26b второго поршня 26 размещены заподлицо с внутренней поверхностью внешней муфты таким образом, что первая и вторая камеры 34а, 34b уплотнены по месту соединения второго поршня 26 и внешней муфты. Концы 32а, 32b второго поворотного ведущего вала 32 вытянуты соответственно от апертур на первой и второй крышках 30а, 30b. В различных вариантах реализации настоящего изобретения только один из концов 32а, 32b может быть вытянут таким образом. Второй ведущий вал 32, второй поршень 26 и второй элемент соединения (не показан) вместе выполнены с возможностью взаимодействия таким образом, что возвратно-поступательное перемещение второго поршня 26 вызывает поворотное перемещение второго ведущего вала 32, как будет также описано более подробно ниже.
Первый вал 24 способен выполнять поворот посредством любых соответствующих средств, вызывающих возвратно-поступательное перемещение поршня 16. Например, первый вал 24 способен быть поворотным образом управляем электродвигателем, двигателем внутреннего сгорания, ветряной мельницей, воздействием человека, причем такое воздействие включает работу присоединенного узла из кривошипа и педали, или выполнено иным образом. Второй вал 32 может быть использован для привода любого устройства или машины, для которой поворотный вал (второй вал 32) представляет собой соответствующее устройство привода. Например, второй вал 32 может быть связан с колесом для поворота колеса.
На фиг. 1А система передачи давления просто содержит первую и вторую линии 38а, 38b передачи текучей среды. Один конец первой линии 38а соединен с уплотнением с первой крышкой 20а насоса 10 в ее апертуре, а другой конец первой линии 38а соединен с уплотнением с первой крышкой 30а двигателя 12 в ее апертуре таким образом, что первая камера 22а насоса 10 и первая камера 34а двигателя 12 связаны по текучей среде. Один конец второй линии 38b соединен с уплотнением со второй крышкой 20b насоса 10 в ее апертуре, а другой конец второй линии 38b соединен с уплотнением со второй крышкой 30b двигателя в ее апертуре таким образом, что вторая камера 22b насоса 10 и вторая камера 34b двигателя 12 связаны по текучей среде.
Хотя это не показано на фиг. 1А и 1В, каждый насос 10 и двигатель 12 содержат устройство преобразования перемещения для преобразования возвратно-поступательного перемещения в поворотное перемещение или наоборот. Согласно с вариантами реализации настоящего изобретения это устройство содержит непрерывную нелинейную часть в форме канавки и средство соединения в виде выступа. Канавка проходит круговым образом вокруг оси, так что расстояние до канавки до оси по существу постоянно. Канавка частично проходит в продольном направлении вдоль его оси. Выступ зацеплен с канавкой. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения выступ может представлять собой просто шарикоподшипник. Один элемент из выступа и канавки может быть жестко размещен, а другой элемент способен выполнять относительный поворот вокруг оси канавки. Например, при жестком размещении выступа относительно канавки и возможности поворота канавки вокруг его оси выступ вынуждает канавку выполнять возвратно-поступательное перемещение на его оси для разрешения выполнения поворота. В другом примере выступ может выполнять возвратно-поступательное перемещение параллельно оси канавки, что требует поворотного перемещения канавки, а выступ нажимает на поверхностную часть канавки, вынуждая канавку выполнять поворот вокруг его оси.
При использовании поворот первого ведущего вала 24 вызывает возвратно-поступательное перемещение первого поршня 16. При перемещении первого поршня 16 к первой крышке 20а происходит уменьшение объема первой камеры 22а и увеличение давления в ней, так что текучая среда течет из первой камеры 22а в первую линию 38а. Текучую среду из первой линии 38а затем нагнетают в первую камеру 34а двигателя 12, вынуждая второй поршень 26 выполнять перемещение ко второй крышке 30b двигателя 12. Одновременно происходит увеличение объема второй камеры 22b первого поршня 16 и уменьшение объема второй камеры 34b второго поршня 26, так что текучая среда втекает во вторую камеру 22b первого поршня 16 от второй линии 38b передачи. При перемещении первого поршня 16 ко второй крышке 20b происходит уменьшение объема второй камеры 22b и увеличение давления в ней, так что текучая среда течет из второй камеры 22b во вторую линию 38b. Текучую среду из второй линии 38b затем нагнетают во вторую камеру 34b двигателя 12, вынуждая второй поршень 26 выполнять перемещение к первой крышке 30а двигателя 12. Одновременно происходит увеличение объема первой камеры 22а первого поршня 16 и уменьшение объема первой камеры 34а второго поршня 26, так что текучая среда втекает во вторую камеру 22b первого поршня 16. Таким образом, при возвратно-поступательном перемещении первого поршня 16 второй поршень 26 также выполняет возвратно-поступательное перемещение, управляя, таким образом, вторым ведущим валом 32.
Следует отметить, что количество текучей среды, вытесняемой из первой и второй камер 22а, 22b насоса 10 при возвратно-поступательном перемещении поршня 16, не должно превысить количество, которое могут получить первая и вторая камеры 34а, 34b, и система гидропередачи выполнена соответственно. В предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения количество текучей среды, вытесняемой из первой и второй камер 22а, 22b насоса 10 при каждом возвратно-поступательном перемещении первого поршня 16, по существу равно количеству текучей среды, необходимой для перемещения второго поршня 26 на необходимое расстояние возвратно-поступательным образом, чтобы второй поршень 26 приводил к повороту второго ведущего вала 32.
На фиг. 1В система регулировки текучей среды обеспечивает возможность возвратно-поступательного перемещения первого поршня 16 для привода возвратно-поступательного перемещения второго поршня 26 независимо от количества текучей среды, вытесняемой из первой и второй камер 22а, 22b насоса 10 во время возвратно-поступательного перемещения, относительно количества текучей среды, необходимого для привода возвратно-поступательного перемещения второго поршня 26. Система содержит резервуар 36 для сжатой текучей среды, от первой до седьмой линии 38а-38g передачи текучей среды, и от первого до восьмого клапанов 40a-40h.
Один конец первой линии 38а передачи текучей среды соединен с уплотнением с первой крышкой 24а первого цилиндра 18 в ее апертуре. Другой конец первой линии 38а передачи соединен с резервуаром 36 для сжатой текучей среды. Таким образом, первая камера 22а первого цилиндра 18 и внутренность резервуара 36 для сжатой текучей среды соединены так, чтобы быть связанными по текучей среде. Первый одноходовой клапан 40а размещен в первой линии 38а передачи, разрешая прохождение потока текучей среды из первой камеры 22а насоса 10 к резервуару 36 для сжатой текучей среды и предотвращая поток текучей среды в противоположном направлении.
Один конец второй линии 38b передачи текучей среды соединен с уплотнением со второй крышкой 24b первого цилиндра 18 в ее апертуре. Другой конец второй линии 38b передачи соединен с уплотнением с резервуаром 36 для сжатой текучей среды. Таким образом, вторая камера 22b первого цилиндра 18 и внутренность резервуара 36 для сжатой текучей среды соединены для выполнения соединения по текучей среде. Второй одноходовой 40b клапан расположен во второй линии 38b передачи, разрешая прохождение потока текучей среды из второй камеры 22b насоса 10 в резервуар 36 для сжатой текучей среды и предотвращая поток текучей среды в противоположном направлении.
Один конец третьей линии 38с передачи соединен с уплотнением с первой крышкой 30а второго цилиндра 28 двигателя 12 в ее апертуре.
Другой конец третьей линии 38с передачи соединен с уплотнением с резервуаром 36 для сжатой текучей среды. Таким образом, третья линия 38с передачи соединяет первую камеру 34а двигателя 12 и внутренность резервуара 36 для сжатой текучей среды для выполнения соединения по текучей среде. Третий одноходовой клапан 40 с расположен в третьей линии 38с передачи, разрешая прохождение потока текучей среды из резервуара 36 для сжатой текучей среды в первую камеру 34а и предотвращая поток текучей среды в противоположном направлении.
Один конец четвертой линии 38d передачи соединен с уплотнением со второй крышкой 30b второго цилиндра 28 двигателя 12 в ее апертуре. Другой конец четвертой линии 38d передачи соединен с уплотнением с резервуаром 36 для сжатой текучей среды. Таким образом, четвертая линия 38d передачи соединяет вторую камеру 34b второго цилиндра 28 и внутренность резервуара 36 для сжатой текучей среды для выполнения соединения по текучей среде. Четвертый одноходовой клапан 40d расположен в четвертой линии 38d передачи, разрешая прохождение потока текучей среды из резервуара 36 для сжатой текучей среды в первую камеру 34а двигателя 12 и предотвращая поток текучей среды в противоположном направлении.
Первый конец пятой линии 38е передачи соединен с уплотнением с первой линией 38а передачи в секции первой линии 38а передачи между одноходовым клапаном 40а в первой линии 38а передачи и первой камерой 22а насоса 10. Второй конец пятой линии 38е передачи соединен с уплотнением с первой камерой 34а двигателя 12 посредством дополнительной апертуры на первой крышке 30а второго цилиндра 28.
Первый конец шестой линии 38f передачи соединен с уплотнением со второй линией 38b передачи в секции второй линии 38b передачи между одноходовым клапаном 40b во второй линии 38b передачи и второй камерой 22b насоса 10. Второй конец шестой линии 38f передачи соединен с уплотнением со второй камерой 34b двигателя 12 посредством дополнительной апертуры на второй крышке 30b второго цилиндра 28.
Первый конец седьмой линии 38g передачи текучей среды соединен с уплотнением с пятой линией 38е передачи в секции между первой и второй концами пятой линии 38е передачи. Второй конец седьмой линии 38g передачи текучей среды соединен с уплотнением с шестой линией 38f передачи в секции между первой и второй концами шестой линии 38f передачи.
Пятый одноходовой клапан 40е расположен в пятой линии 38е передачи между первым концом пятой линии 38е передачи и первым концом пятой линии 38е передачи. Этот клапан 40е разрешает прохождение потока текучей среды из внутренней части пятой линии 38е передачи к внутренней части первой линии 38а передачи, и предотвращает поток текучей среды в противоположном направлении.
Шестой одноходовой клапан 40f расположен в шестой линии 38f передачи между вторым концом шестой линии 38f передачи и первым концом шестой линии 38f передачи. Этот клапан 40f разрешает прохождение потока текучей среды из внутренней части шестой линии 38f передачи к внутренней части второй линии 38b передачи, и предотвращает поток текучей среды в противоположном направлении.
Седьмой одноходовой клапан 40g расположен в пятой линии 38е передачи между дополнительной апертурой первой камеры 34а двигателя 12 и первым концом седьмой линии 38g передачи. Этот клапан разрешает прохождение потока текучей среды из первой камеры 34а в пятую линию 38е передачи и предотвращает поток текучей среды в противоположном направлении.
Восьмой одноходовой клапан 40h расположен в шестой линии передачи 38f между дополнительной апертурой второй камеры 34b двигателя 12 и вторым концом седьмой линии 38g передачи. Этот клапан 40h разрешает прохождение потока текучей среды из второй камеры 34b в шестую линию 38f передачи и предотвращает поток текучей среды в противоположном направлении.
В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения может иметь место резервуар текучей среды в седьмой линии 38g передачи.
Следует отметить, что обычный гидро- или пневмонасос может быть использован для привода двигателя 12. Кроме того, насос 10 может быть использован для привода обычного гидро- или пневмодвигателя. В вариантах реализации настоящего изобретения, содержащих систему передачи текучей среды, описанную со ссылками на фиг. 1В, источник сжатой текучей среды выполняет привод гидро- или пневмодвигателя 12, причем варианты реализации настоящего изобретения не ограничены использованием насоса 10 или обычного гидро- или пневмонасоса для повышения давления источника текучей среды. Кроме того, множество двигателей, каждый в согласии с вариантами реализации настоящего изобретения, может быть связано с источником сжатой текучей среды. Множество насосов может также быть использовано для повышения давления источника сжатой текучей среды для выполнения, таким образом, в конечном счете привода одного или большего количества двигателей. Кроме того, система передачи текучей среды может быть использована для регулировки частоты поворота гидро- или пневмодвигателя.
Двигатель 12 содержит устройство управления (не показано), выполняющее переключение между первым и вторым состояниями. В первом состоянии, при перемещении второго поршня 26 к первой крышке 30а второго цилиндра 28, разрешен поток текучей среды из первой камеры 34а в пятую линию 38е передачи, разрешен поток текучей среды во вторую камеру 34b из четвертой линии 38d передачи и закрыт поток текучей среды из второй камеры 34b в шестую линию 38f передачи. Также закрыт поток текучей среды из третьей линии 38с передачи в первую камеру 34а. Вследствие присутствия третьего клапана 40 с также закрыт поток текучей среды в третью линию 38 с передачи из первой камеры 34а. Поток текучей среды из резервуара 36 для сжатой текучей среды в четвертую линию 38d передачи и из четвертой линии 38d передачи во вторую камеру 34а необходим для перемещения поршня 26 к первой крышке 30а. Устройство выполнено так, что при достижении первым концом 16а поршня 16 его заранее определенного самого близкого к первой крышке 30а расстояния, четвертая и пятая линии 38d, 38е передачи, которые были открыты, закрываются, а третья и шестая линии 38с, 38f передачи, которые были закрыты, открываются, так что устройство управления находится в своем втором состоянии.
Во втором состоянии второй поршень 26 выполняет перемещение ко второй крышке 30b второго цилиндра 28. В этом состоянии разрешен поток текучей среды из второй камеры 34b в шестую линию 38f передачи, закрыт поток текучей среды из первой камеры 34а в пятую линию 38е передачи и разрешен поток текучей среды из третьей линии 38с передачи в первую камеру 34а. Вследствие наличия четвертого клапана 40d закрыт поток текучей среды из второй камеры 34b в четвертую линию 38d передачи. Поток текучей среды из резервуара 36 сжатой текучей среды в третью линию 38а передачи и из третьей линии передачи в первую камеру 34а необходим для перемещения поршня 26 ко второй крышке 30b. Устройство управления выполнено так, что при достижении вторым концом 16b поршня 16 его заранее определенного самого близкого ко второй крышке 30b расстояния, третья и шестая линии 38с, 38f передачи, которые были открыты, закрываются, а четвертая и пятая линии 38d, 38е передачи, которые были закрыты, открываются, так что происходит возвращение устройства управления в первое состояние.
При использовании происходит поворот первого вала 24, что вызывает периодически повторяемое возвратно-поступательное перемещение первого поршня 16 посредством передачи силы при соединения с нелинейной канавкой.
При перемещении первого поршня 16 к первой крышке 20а насоса 10 происходит увеличение давления в первой камере 22а. Текучую среду нагнетают из первой камеры 22а в первую линию 38а передачи и из этой линии через первый одноходовой клапан 40а в резервуар 36 сжатой текучей среды. Пятый одноходовой клапан 40е предотвращает поток текучей среды в пятую линию передачи 40е. Давление в первой линии 38а передачи превышает давление в пятой линии 38е передачи и, таким образом, поток текучей среды из пятой линии 38е передачи в первую линию 38а передачи по существу закрыт. По мере перемещения поршня 16 к первой крышке 20а происходит понижение давления во второй линии 38b передачи ниже давления в шестой линии 38f передачи. Текучая среда, таким образом, вытекает из шестой линии 40f передачи во вторую линию 38b передачи, при протекании текущей среды через шестой клапан 40f, и из второй линии 38b передачи во вторую камеру 22b насоса 10.
При перемещении первого поршня 16 ко второй крышке 20b насоса 10 система передачи текучей среды работает в смысле зеркального отображения. Таким образом, текучая среда в резервуаре 36 для сжатой текучей среды поддержана под давлением при возвратно-поступательном перемещении первого поршня 16.
Двигатель 12 работает при соответствующем повышении давления в резервуаре 36 сжатой текучей среды. При нахождении двигателя 12 в первом состоянии второй поршень 26 выполняет перемещение к первой крышке 30а двигателя 12. При достижении вторым поршнем 26 своего заранее определенного самого близкого к первой крышке 30а положения устройство управления переключает двигатель 12 во второе состояние. При нахождении двигателя 12 во втором состоянии второй поршень 26 выполняет перемещение ко второй крышке 30b двигателя 12. При достижении вторым поршнем 26 своего заранее определенного самого близкого ко второй крышке 30b положения устройство выполняет переключение в первое состояние. Второй поршень 26, второй ведущий вал 32 и устройство соединения (не показано) выполнены с возможностью взаимодействия, так что линейное возвратно-поступательное перемещение второго поршня 26 в продольном направлении относительно второго ведущего вала 32 вызывает поворот второго ведущего вала 32.
Таким образом, в конечном счете поворотное перемещение первого вала 24 вызывает линейное возвратно-поступательное перемещение первого поршня 16. Возвратно-поступательное перемещение первого поршня 16 вызывает возвратно-поступательное перемещение второго поршня 26 вследствие работы системы передачи текучей среды. Возвратно-поступательное перемещение второго поршня 26 вызывает поворотное перемещение второго вала 32.
Следует понимать, что в системе передачи отношение угловых скоростей первого вала 24 и второго вала 32 может быть выбрано посредством определения параметров системы. Например, это отношение зависит от относительного размера площадей поверхности первого и второго концов первого и второго поршней перпендикулярно к направлению перемещения соответствующего поршня. Система также приводит к увеличению поворотного момента, когда угловая скорость при повороте второго вала 32 меньше угловой скорости при повороте первого вала 24, и к уменьшению поворотного момента, когда угловая скорость при повороте первого вала 24 приводит к более высокой угловой скорости второго вала 32.
Со ссылками на фиг. 2-6 и согласно с конкретным вариантом реализации настоящего изобретения описан гидравлический насос 110. Это насос предназначен для системы передачи гидропривода велосипеда. Гидравлический насос содержит первый поршень 116, первый цилиндр 118, способный к выполнению поворота ведущего вала 124, и устройство соединения.
Хотя велосипед не показан на фигурах, следует подразумевать, что насос 110 предназначен для размещения в оболочке каретки велосипеда. Оболочка каретки образует канал, перпендикулярный к общей плоскости велосипеда, посредством которого каретка обычно надежно расположена, так что концы способного к повороту вала привода вытянуты перпендикулярно относительно указанной плоскости. Шатуны могут быть прикреплены к концам ведущего вала. В обычном велосипеде и подседельная труба рамы и нижняя труба рамы и нижняя задняя вилка прикреплены к оболочке каретки. В настоящем варианте реализации изобретения насос 110 предназначен для размещения вместо обычной каретки. При таком размещении концы 124а, 124b способного к повороту ведущего вала 124, который часто называют «шпинделем» в данной области техники, вытянуты от оболочки каретки перпендикулярно общей плоскости велосипеда, и каждый конец выполнен с возможностью надежного прикрепления соответствующего имеющего подходящую конфигурацию шатуна 144а, 144b. Педаль (не показана) прикреплена к другому концу каждого шатуна 144а, 144b.
Оболочки каретки обычно выполнены одним размером из ряда стандартных размеров поперечных внутренних диаметров и длины, так что каретка соответствующего диаметра и подходящая для длины оболочки может быть закреплена в оболочке. Размеры оболочки, пригодной для принятия насоса 110, могут быть отличны от стандартных размеров с целью размещения насоса 110.
В альтернативном варианте реализации настоящего изобретения насос 110 выполнен с такими размерами, чтобы помещаться в обычной оболочке каретки стандартного размера. Это содействует модернизации системы гидропередачи к велосипедам, не предназначенным специально для использования с системой гидропередачи.
Первый цилиндр 118 содержит корпус 146 цилиндра и первую и вторую крышки 120а, 120b. Корпус 146 цилиндра имеет цилиндрическую внутреннюю поверхность 146а, образующую цилиндрическое пространство с круговым поперечным сечением, имеет внешнюю продольную поверхность с формой, предназначенной для размещения в оболочке каретки, и имеет первую и вторую кольцевые торцевые поверхности 148а, 148b. Каждая из первой и второй крышек 120а, 120b прикреплена к цилиндрическому корпусу 146 для закрытия соответствующего конца корпуса 146 цилиндра. Это достигнуто каждой крышкой 120а, 120b посредством наличия у нее периферийных апертур, которые соосны с соответствующими резьбовыми апертурами 150 в соответствующей кольцевой торцевой поверхности 148а, 148b корпуса 146 цилиндра. Каждая из первой и второй крышек 120а, 120b прикреплена с уплотнением к соответствующей торцевой поверхности 148а, 148b посредством винтов 152, проходящих через периферийные апертуры в резьбовые апертуры 150. Альтернативные способы прикрепления первой и второй крышек 120а, 120b к торцевым поверхностям 148а, 148b пригодны и очевидны для специалиста в данной области техники.
Каждая из первой и второй крышек 120а, 120b имеет соответствующее центральное отверстие 154а, 154b, проходящее через нее, то есть крышки выполнены кольцевыми. Первый ведущий вал 124 проходит через цилиндрическое пространство в корпусе 146 цилиндра. Концы 124а, 124b первого вала 124 проходят через отверстия 154а, 154b и присоединены к шатунам 144а, 144b. Первый вал 124 закреплен для предотвращения поперечного перемещения, но обеспечивает возможность поворота, а первая и вторая камеры 122а, 122b уплотнены по месту соединения между первым ведущим валом 124 и крышками 120а, 120b подшипниковым узлом и самосмазываемым кольцевым уплотнителем 156. Таким образом предотвращены выход текучей среды и попадание загрязняющих веществ.
Вследствие наличия подшипникового узла и кольцевого уплотнителя 156 трение между первым валом 124 и крышками 120а, 120b мало. Коммерчески доступны каретки с различными уплотняющими и подшипниковыми устройствами, причем следует иметь в виду, что специалист в данной области техники может приспособить варианты реализации настоящего изобретения к таким устройствам. Точное описание таких уплотняющих и подшипниковых устройств выходит за пределы настоящего описания.
Первый поршень 116 содержит канал 160, проходящий от первой торцевой поверхности 116а ко второй торцевой поверхности 116b. Поршень 116 выполнен по существу цилиндрическим и в осевом направлении прикреплен к первому ведущему валу 124, причем первый ведущий вал 124 проходит через канал 160, то есть таким образом, что цилиндрический поршень 116 и первый ведущий вал 124 коаксиальны. Первый поршень 116 и первый ведущий вал 124 зацеплены таким образом, что при повороте ведущего вала 124 поршень 116 выполняет поворот вместе с ним, и так, что поршень 116 способен скользить в продольном направлении возвратно-поступательным образом по первому ведущему валу 124.
Более подробно, первый вал 124 имеет по существу круговое поперечное сечение, но содержит множество распределенных по окружности выемок на своей периферийной поверхности. Подшипники 162 размещены в выемках и выступают из периферийной поверхности. Внутренняя поверхность канала 160 содержит множество канавок 164, вытянутых вдоль канала 160 параллельно к оси поршня 116. Выступающие подшипники 162 образуют наружный шлиц, а канавки 164 образуют внутренний шлиц, согласуемый с наружным шлицом. В соединения с этим, при размещении первого поршня 116 на первом ведущем вале 124 происходит перенос любого поворотного момента от первого ведущего вала 124 к поршню 116, а поршень способен выполнять перемещение в продольном направлении на первом ведущем валу 124. Полезно, что подшипники 162 обеспечивают перемещение с низким трением. Кольцевые уплотнители 166 предотвращают прохождение текучей среды с одной стороны поршня 116 на другую сторону через канал 160.
Показано, что из каждой выемки выступает один подшипник 162, но следует отметить, что может иметь место большее или меньшее количество подшипников. Кроме того, в настоящем варианте реализации изобретения две выемки размещены на определенном расстоянии друг от друга вокруг первого ведущего вала 124 и в каждой из них размещен подшипник, но может иметь место большее или меньшее количество выемок, соответствующее количеству канавок на внутренней поверхности поршня 116. В качестве альтернативы первый поршень 116 и первый ведущий вал могут быть зацеплены иным образом, происходит перенос подаваемого поворотного момента от первого ведущего вала 124 к первому поршню 116, и первый поршень 116 способен выполнять возвратно-поступательное перемещение в продольном направлении по первому ведущему валу 124. В качестве простой альтернативы это может быть достигнуто посредством первого ведущего вала 124 с квадратным или многоугольным поперечным сечением и поршневого канала 160 с соответствующим поперечным сечением.
Цилиндр 118 содержит первое и второе отверстия 168а, 168b, проходящие от цилиндрической внутренней поверхности 164а во внешнюю область. Соответствующая опора 170а, 170b подшипника, включая выступающую часть 172, проходит в каждое отверстие 168а, 168b. Каждая опора 170а, 170b подшипника выполнена с возможностью поддержки элемента соединения, который выполнен в форме соответствующего шарикоподшипника 174а, 174b, частично выступающего из конца выступающей части 172, так что подшипник выходит за пределы цилиндрической внутренней поверхности 164а цилиндрического корпуса 164, но опора 170а, 170b подшипника не вытянута таким образом. Каждая опора 170а, 170b подшипника прикреплена к цилиндрическому корпусу 164 посредством пары резьбовых апертур 175 в цилиндрическом корпусе 164 и винтов 176, которые выполняют зацепление в апертурах 175 для присоединения опор 170а, 170b подшипников к цилиндрическому корпусу 164. Первое и второе отверстия 168а, 168b и соответствующие опоры 170а, 170b подшипников размещены на диаметрально противоположных сторонах цилиндрического корпуса 164 и размещены центрально относительно длины корпуса. Это вызывает к выступанию шарикоподшипников 184 во внутреннем направлении в соответственно диаметрально противостоящих направлениях.
Как лучше всего видно на фиг. 5, первый поршень 116 обладает внешней цилиндрической поверхностью 116с, содержащей соединительную часть в виде непрерывной нелинейной канавки 178, непрерывно вытянутой вокруг цилиндрической поверхности 116с волнообразным образом. Форма поперечного сечения поршня 116 соответствует поперечному сечению внутреннего пространства цилиндра 118. При размещении поршня 116 в цилиндрическом корпусе 164 шарикоподшипники 174а, 174b попадают в нелинейную канавку 178 и вызывают продольное перемещение первого поршня 116 по первому валу 124. Поскольку первый поршень 116 выполняет поворот посредством поворота первого вала 124, соответствующая часть нелинейной канавки всегда контактирует с каждым шарикоподшипником, причем шарикоподшипники 174а, 174b вынуждают первый поршень 116 выполнять возвратно-поступательное перемещение по первому валу 124 для поворота первого поршня 116 и, таким образом, первого вала 124.
Следует отметить, что должен быть необходим один шарикоподшипник 174а, 174b или может быть большее их количество. Однако при выборе количества шарикоподшипников следует принимать во внимание форму нелинейной канавки 178, то есть количество впадин и пиков. При наличии лишь одного шарикоподшипника может быть только один пик и одна впадина. При наличии двух пиков и двух впадин могут быть один или два шарикоподшипника. При наличии трех пиков и трех впадин может быть один, два или три соответственно размещенных шарикоподшипников. Кроме того, элемент соединения не обязательно должен быть выполнен в виде шарикоподшипника; вместо этого зуб может выступать из внутренней поверхности корпуса цилиндра.
Первый и второй концы 116а, 116b, первая и вторая крышки 120а, 120b и цилиндрический корпус 164 вместе соответственно образуют первую и вторую камеры 122а, 122b. Каждая крышка 120а, 120b содержит апертуру 180а, 180b для входного потока и выходного потока текучей среды. Апертуры с уплотнением связаны с соплами 181а, 181b для соединения первой и второй линий передачи текучей среды способом, схематично показанным на фиг. 1А.
Что касается фиг. 7-10, то соответственно одному варианту реализации настоящего изобретения гидравлический двигатель 112 для системы гидропередачи, содержащей описанный выше насос 110, выполнен с возможностью прикрепления в задней части велосипеда для управления поворотным перемещением заднего колеса. Двигатель 112 содержит поршень 126, второй ведущий вал 132 и второй цилиндр 128.
Второй ведущий вал 132 содержит канал с круговым поперечным сечением, вытянутый в осевом направлении через него. Второй ведущий вал 132 также обладает торцевой частью 132а, выполненной с возможностью зацепления со втулкой с соответствующей конфигурацией (не показана) заднего велосипедного колеса. Торцевая часть 132а взаимодействует со втулкой таким образом, что поворотное перемещение второго вала 132 приводит к соответствующему угловому перемещению втулки и, таким образом, велосипедного колеса. Зацепление торцевой части 132а и втулки достигнуто посредством торцевой части, имеющей шлицевую поверхность, и втулки, содержащей углубление с соответствующей поверхностью. В других вариантах реализации настоящего изобретения второй вал 132 может содержать обычное приспособление обгонной муфты (не показано).
Большинство задних втулок при использовании выполнено с возможностью прикрепления к кассете звездочек. Форма втулок и кассет, как правило, согласована с одним из многих стандартов. В предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения торцевая часть 132а выполнена с возможностью зацепления с такой втулкой вместо кассеты.
Втулка при ее зацеплении со вторым ведущим валом 132 может быть закреплена на оси 183 эксцентрика, проходящей через осевой канал. Ось 183 эксцентрика может быть выполнена в виде обычного элемента и сама может быть закреплена в месте для посадки оси колеса в тех участках велосипеда, где соединены верхнее перо рамы и нижнее перо задней вилки. Ось 183 эксцентрика обеспечивает возможность свободного поворота на ней второго ведущего вала 132.
Второй поршень 126 выполнен по существу цилиндрическим, имеет канал 184, проходящий через него в осевом направлении, и установлен на втором ведущем вале 132 таким образом, что поворотное перемещение второго поршня 126 вокруг его центральной оси вызывает соответствующее поворотное перемещение второго ведущего вала 132, и разрешено относительное возвратно-поступательное продольное скользящее перемещение. Это может быть достигнуто таким же образом, как описанное выше зацепление между первым ведущим валом 124 и первым поршнем 116 в насосе 110, то есть при согласовании охватываемых и охватывающих шлицевых частей, обозначенных как 182 и 185 на фиг. 7.
Второй цилиндр 128 содержит корпус цилиндра 128а и первую и вторую крышки 130а, 130b, аналогично насосу 110.
Корпус цилиндра 128а содержит цилиндрическую внутреннюю поверхность, образующую цилиндрическое пространство, имеющее по существу круговое поперечное сечение. Цилиндрическое пространство закрыто первой и второй крышками 130а, 130b, жестко прикрепленными к первой кольцевой торцевой поверхности цилиндрического корпуса 128а. Первая крышка 130а выполнена как единое целое с корпусом цилиндра 128а.
Каждая из первой и второй крышек 130а, 130b имеет соответствующее проходящее через крышку центральное отверстие 186а, 186b. Второй ведущий вал 132 проходит через канал 184 во втором поршне 126 и отверстия 186а, 186b в первой и второй крышках 130а, 130b и затем заканчивается в торцевой части 132а. Другой конец второго ведущего вала 132 упирается торцом в кольцевой подшипниковый узел 188, причем этот подшипниковый узел прикреплен ко второй крышке 130а, разрешая поворот второго ведущего вала 132, предотвращая поперечное перемещение второго ведущего вала 132, и предотвращая выход текучей среды.
Корпус цилиндра 128а, первая и вторая крышки 130а, 130b и первый и второй концы второго поршня 126 образуют первую и вторую камеры 134а, 134b для текучей среды. Система передачи текучей среды связана с уплотнением с первой и второй камерами посредством пары апертур 187а, 187b, приводящих к каждой из этих камер 134а, 134b. Посредством этих апертур первая линия 138а соединена с уплотнением с первой камерой 134а, а вторая линия 138b соединена с уплотнением со второй камерой 134b для поочередной подачи текучей среды в каждую из этих камер и, таким образом, для привода возвратно-поступательного перемещения поршня 126.
Первое отверстие проходит от цилиндрического пространства в цилиндре 128 к внешней области. Опора 190 подшипника, аналогично опоре 170а подшипника, описанной как часть насоса 110, содержит выступающую часть 190а, которая удерживает шарикоподшипник 191 в корпусе цилиндра таким образом, что шарикоподшипник 191 выступает из цилиндрической внутренней поверхности.
Выступающая часть 190а обладает резьбовой периферийной поверхностью, которая зацеплена с соответствующей резьбовой поверхностью в корпусе 128 с цилиндра.
Как и первый поршень 116 в насосе 110, второй поршень 126 обладает внешней цилиндрической поверхностью 126с, включающей соединительную часть в виде непрерывной нелинейной канавки 193, вытянутой непрерывно вокруг цилиндрической поверхности 126с волнообразным образом. При размещении второго поршня 126 в цилиндрическом корпусе 191 шарикоподшипник 191 попадает в нелинейную канавку 193.
Цилиндр 128 связан с велосипедной рамой таким образом, что относительное перемещение цилиндра 128 и рамы предотвращено. С этой целью лопасть 192, жестко прикрепленная к внешней части цилиндра 128, содержит частично цилиндрическое углубление 192а, способное к выравниванию с накладкой на раму (не показана), имеющей место на велосипедной раме, обычно для прикрепления заднего механизма переключения передач. Болт (не показан) выполнен с возможностью прохождения через углубление для жесткого прикрепления к накладке на раму посредством винтового зацепления. В частности, жесткое прикрепление цилиндра 128 относительно рамы предотвращает осевой поворот второго цилиндра 128, что означает, что сила, передаваемая поверхностью канавки 193 к шарикоподшипнику 191, не может привести к повороту цилиндра 128.
Первая и вторая линии 138а, 138b передачи проходят внутри или вдоль одного или обеих нижних перьев задней втулки к втулке. В одном варианте реализации настоящего изобретения эти линии передачи выполнены как целое с одним нижним пером задней втулки или с каждым пером задней втулки.
Теперь будет описана работа системы передачи, содержащей насос 110 и двигатель 112. Водитель велосипеда нажимает на педали так, что первый вал 124 выполняет поворот, что вызывает поворот первого поршня 116. При повороте первого поршня 116 происходит немедленное изменение части нелинейной канавки 178, контактирующей с шарикоподшипником 174а, 174b, и, вследствие продольного изменения местоположения этой части, шарикоподшипник вынуждает поршень 116 выполнять возвратно-поступательное перемещение. Возвратно-поступательное перемещение первого поршня 116 вынуждает текучую среду вытекать поочередно из одной камеры из первой и второй камер 122а, 122b при уменьшении объема этой камеры и увеличения давления и быть всосанной в другую из камер 122а, 122b при уменьшении давления в ней. Способ, посредством которого это происходит, описан выше в соединения с работой системы гидропередачи, описанной со ссылками на фиг. 1А.
Таким образом, возвратно-поступательное перемещение первого поршня 116 приводит к периодически повторяемому возвратно-поступательному перемещению второго поршня 126 во втором цилиндре 128. При возвратно-поступательном перемещении второго поршня 126 шарикоподшипники 191 прилегают к поверхности канавки 193. Шарикоподшипник 191 вынуждает второй поршень 126 выполнять поворот для выполнения возвратно-поступательного перемещения. Поворот второго поршня 126 вызывает соответствующее поворотное перемещение второго ведущего вала 132, который управляет поворотом присоединенной втулки и колеса относительно оси эксцентрика 183.
В альтернативных вариантах реализации настоящего изобретения двигатель 112 может быть размещен и выполнен с возможностью управления передним колесом. Специалисту в данной области техники понятно, как двигатель 112 может быть модифицирован для достижения этого. В альтернативных вариантах реализации настоящего изобретения при работе насос 110 способен управлять парой двигателей, один из которых предназначен для управления поворотом переднего колеса и другой для управления поворотом заднего колеса. Для этого модифицирована система регулировки текучей среды.
В другом конкретном варианте реализации настоящего изобретения насос 210 системы передачи гидропривода выполнен как часть мотоцикла. В частности, система передачи может быть выполнена как часть скутера, который, как правило, представляет собой мотоцикл с открытой рамой и платформой для ступней водителя. Система содержит систему передачи текучей среды, описанную выше в общих чертах со ссылками на фиг. 1В.
Что касается фиг. 11-13, то насос 210 структурно и функционально аналогичен насосу 110 для велосипеда. Одно отличие состоит в том, что первый ведущий вал 224 поворотным образом управляем электродвигателем (не показан) или двигателем внутреннего сгорания, а не работой педалей. Конец 224а первого ведущего вала 224 выполнен с возможностью зацепления с таким двигателем. Кроме того, внешние поверхности цилиндрического корпуса 246 и первая и вторая крышки 220а, 220b показаны гофрированными для улучшения теплопередачи и эстетики.
Другое отличие состоит в том, что апертуры, образующие входные и выходные отверстия к первой и второй камерам для текучей среды, не доходят до сопел 191а, 191b, как в насосе 110. Вместо этого корпус цилиндра 246 обладает проходящими через него первым и вторым каналами. Первый канал проходит от первого отверстия в первую камеру 222а на первом ее конце до второго отверстия 203 около опоры подшипника. Второй канал проходит от первого отверстия 202b во вторую камеру 222b на первом ее конце до второго отверстия 203b около опоры 170 подшипника. Каждый канал выполнен в материале корпуса 246 цилиндра. Первое отверстие 202а, 202b каждого канала расположено в соответствующем кольцевом торце корпуса 246 цилиндра. Как и в случае описанного выше насоса 110, первая и вторая крышки 220а, 220b соответствующим образом с уплотнением присоединены к кольцевым торцевым поверхностям корпуса 246 цилиндра, для частичного образования первой и второй камер для текучей среды. Однако в настоящем варианте реализации настоящего изобретения первый и второй каналы соединены с уплотнением для выполнения соединения по текучей среде с соответствующей первой и второй камерой 234а, 234b посредством выемки 201а в соответствующей внутренней поверхности каждой крышки 220а, 220b. Часть каждой выемки 201а, 201b лежит над первым отверстием и выемка 201а, 201b также открыта в камеру.
Следует отметить, что насос 210 не должен быть размещен в скутере таким же образом, как насос 110 расположен в велосипеде, то есть первый ведущий вал 224 не должен быть вытянут перпендикулярно общей плоскости скутера.
Что касается фиг. 14-19, отражающих другой вариант реализации настоящего изобретения, то двигатель 212 для системы гидропередачи, содержащей насос 210, предназначен для использования в мотоцикле и работает используя правила, аналогичные правилам для двигателя 112 для велосипеда, но структурно отличен. Двигатель 212 содержит поршень 226, первую цилиндрическую часть 204а, вторую цилиндрическую часть 204b, средство в виде муфты в форме способного к повороту цилиндрического элемента 205 привода и цилиндрическую поддерживающую муфту 206.
Двигатель 212 образует часть втулки колеса и предназначен для закрепления на раме мотоцикла. Двигатель 212 содержит первую и вторую раздельные осевые части 207а, 207b, размещенные на той же самой оси, которые жестко зацеплены в соответственно размещенных выемках в раме.
Каждая из первой и второй цилиндрических частей 204а, 204b закрыта на одном своем конце соответственно первой и второй крышками 230а, 230b. Первая и вторая цилиндрические части 204а, 204b соответственно выполнены с возможностью получения с уплотнением первого и второго концов 226а, 226b второго поршня 226. Для обеспечения возможности возвратно-поступательного перемещения второго поршня 226 первая и вторая цилиндрические части 204а, 204b ориентированы таким образом, что их открытые концы обращены друг к другу. Второй поршень 226 обладает центральной осью, размещенной соосно с осью первой и второй осевых частей 207а, 207b. Первая и вторая осевые части жестко прикреплены к первой и второй цилиндрическим частям 204а, 204b таким образом, что указанные части оси 207а, 207b соответственно проходят от наружной поверхности первой и второй крышек 230а, 230b. Хотя это не обязательно, первая и вторая осевые части 207а, 207b и, соответственно, первая и вторая цилиндрические части 204а, 204b могут быть выполнены в виде одного целого.
Второй поршень 226 способен выполнять возвратно-поступательное перемещение в первую и вторую цилиндрические части 204а, 204b и из них для поочередного воздействия сжимающего усилия на текучую среду в первой камере 234а, образованной между первым концом 226а второго поршня 226 и первой крышкой 230а, и второй камерой 234b, образованной между вторым концом 226b второго поршня 226 и второй крышкой 230b. Каждый из концов 226а, 226b второго поршня имеет круговое внешнее поперечное сечение, которое входит с уплотнением во внутренности цилиндрических частей 204а, 204b соответствующей формы. Первый и второй кольцевые уплотнители 214а, 214b размещены в кольцевых круговым образом расположенных выемках в цилиндрических частях 204а, 204b для предотвращения выхода текучей среды из первой и второй камер для текучей среды 234а, 234b между внутренней поверхностью соответствующей цилиндрической части и соответствующим концом поршня. В других вариантах реализации настоящего изобретения поперечные сечения концов 22ба, 226b поршня выполнены не круговыми.
Двигатель 212 содержат пару лопастей 208а, 208b, проходящих в радиальном направлении от корпуса поршня. Каждая лопасть сохраняет подшипник 209а, 209b на своем конце. Поддерживающая муфта 206 установлена на круговых поверхностях первого и второго фланцев 211а, 211b, вытянутых во внешнем радиальном направлении от открытых концов цилиндрических частей 204а, 204b. Поддерживающая муфта 206 содержит пару удлиненных щелей 213а, 213b, проходящих параллельно оси поддерживающей муфты 206, через каждую из которых частично выступают шарикоподшипники 291а, 291b. Щели 213а, 213b ограничивают перемещение соответствующего шарикоподшипника 291а, 291b перемещением в щели 213а, 213b параллельно к оси второго поршня 226. Щели могут также служить для сохранения шарикоподшипников в определенном положении.
Цилиндрический приводной элемент 205 имеет круговое поперечное сечение, центральную ось, коаксиальную с осью первой и второй осевых частей 207а, 207b, и проходит вокруг поддерживающей муфты 206. Первый и второй размещенные на соответствующем расстоянии друг от друга кольцевые подшипниковые узлы 217а, 217b, коаксиальные с осью поршня 226, размещены между приводным элементом 205 и поддерживающей муфты 206 со щелями 213а, 213b, проходящими между ними. Эти подшипниковые узлы 217а, 217b размещены друг от друга на расстоянии, обеспечивающем возможность перемещения подшипников 291а, 291b в щелях 213а, 213b и прилегания к выступам 211 с, 211d, проходящим в радиальном направлении от первого и второго фланцев 211а, 211b. Подшипниковые узлы 217а, 217b предотвращают аксиальное или поперечное перемещение приводного элемента 205, но разрешают поворотное перемещение приводного элемента 205 с низким уровнем трения.
Приводной элемент 205 также содержит пару размещенных на определенном расстоянии друг от друга кольцевых, вытянутых в радиальном направлении буртиков 205а, 205b, к которым могут быть присоединены спицы. Колеса мотоцикла часто не содержат спиц; в качестве альтернативы приводной элемент 205 может быть иным образом соединен с ободом колеса.
Внутренняя поверхность приводного элемента 205 содержит нелинейную канавку 215, непрерывно вытянутую вокруг внутренней окружности приводного элемента 205 волнообразным образом. Каждый из первого и второго шарикоподшипников 291а, 291b выступает через соответствующую щель и проходит в нелинейную канавку 215. Возвратно-поступательное перемещение шарикоподшипников 291, 291b в щелях 213а, 213b требует поворота приводного элемента 205.
Защитный кожух 219а, 219b покрывает цилиндрические части 204а, 204b двигателя 212.
Двигатель 212 присоединен ко вторым концам первой и второй линий 38а, 38b передачи, схематично показанных на фиг. 1В, но иначе может включать для этого другие части системы передачи текучей среды и устройства управления.
Устройство управления, выше описанное в общих чертах со ссылками на фиг. 1В, содержит брусок 221 и первый и второй управляющие блоки 223а, 223b. Брусок 221 проходит в продольном направлении через апертуры в первом и втором кольцевых поддерживающих фланцах 223а, 223b и содержит первую зубчатую рейку 225b на одном конце и вторую зубчатую рейку 225b на другом конце.
Первый и второй управляющие блоки 223а, 223b содержат, соответственно, элемент 227а, 227b первой и второй заслонок, как лучше всего видно на фиг. 20, причем каждый элемент заслонки поворотным образом соединен с соответствующей одной из первой и второй шестерен 229а, 229b. Каждая шестерня из первой и второй шестерен 229а, 229b связана с соответствующей рейкой из первой и второй зубчатых реек 225а, 225b. Линейное перемещение первой и второй зубчатых реек 225а, 225b таким образом вызывает угловое перемещение первой и второй шестерен 229а, 229b. Первый и второй элементы 227а, 227b заслонки выполнены в форме способного к осевому повороту шпинделя, на конце которого установлена одна соответствующая шестерня из первой и второй шестерен 229а, 229b, причем первый и второй элементы выступают в радиальном направлении, и сдвинутых в угловом направлении первой, второй, третьей и четвертой выемок 233a-d в шпинделе.
Скользящее перемещение бруска 221 вызывает переходы устройства управления между первым и вторым состояниями. В первом состоянии первая зубчатая рейка 225а расположена таким образом, что первая шестерня 229а и, таким образом, первый элемент заслонки 277а, размещены в таком угловом положении, что элемент 227а заслонки блокирует поток текучей среды в пятой линии 38е передачи и разрешает прохождение потока текучей среды в третьей линии 38с передачи через вторую выемку 38е. В этом состоянии вторая шестерня 229b и, таким образом, второй элемент 227а заслонки размещены в таком угловом положении, что второй элемент 227а заслонки блокирует поток текучей среды в четвертой линии 38d передачи и разрешает прохождение потока в шестой линии передачи через третью выемку 233с.
При нахождении устройства управления во втором состоянии первая шестерня 229а и, таким образом, первый элемент 227а заслонки размещены в таком угловом положении, что первый элемент 227а заслонки разрешает прохождение потока в третьей линии 38с передачи и посредством первой выемки 233а блокирует поток текучей среды в линии передачи. В этом состоянии вторая шестерня 229b и, таким образом, второй шпиндель 231а размещены в таком угловом положении, что третий выступ 233с блокирует поток текучей среды в линии передачи, а четвертый выступ разрешает прохождение потока текучей среды в линии передачи.
Устройство управления выполняет переход между первым состоянием и вторым состоянием посредством скользящего перемещения бруска 221, который перемещает первую и вторую зубчатые рейки 225а, 225b. Первая и вторая толкательные части 235а, 235 жестко прикреплены к бруску 221, размещены на определенном расстоянии друг от друга и каждая из них размещена на пути возвратно-поступательного перемещения второй лопасти 208d. При перемещении второго поршня 226 поочередно в первую и вторую камеры для текучей среды, вторая лопасть 208b толкает, соответственно, первую и вторую толкательные части 235а, 235b, таким образом, вызывая скольжение бруска 221.
При работе насос 210 работает таким же образом, как описанный выше насос 110. Поворот ведущего вала 224 электродвигателем или двигателем внутреннего сгорания вызывает повышение давления в резервуаре 36 сжатой текучей среды.
Давление в резервуаре 224 сжатой текучей среды приводит в действие двигатель 210. Происходит поочередная подача текучей среды в первую и вторую камеру таким образом, что второй поршень 226 выполняет возвратно-поступательное перемещение согласно с описанием работы системы гидропередачи, приведенным со ссылками на фиг. 1В. Теперь будет подробно описана работа устройства управления. При первоначальном нахождении второго поршня 226 в состоянии покоя резервуар 36 сжатой текучей среды и устройство управления находятся во втором состоянии, поток текучей среды течет в первую цилиндрическую часть 204а, увеличивая, таким образом, размер первой камеры для текучей среды и перемещая второй поршень 226 во вторую цилиндрическую часть 204b. В заранее определенной точке этого перемещения вторая лопасть 208b упирается во вторую толкательную часть 235b и нажимает на толкательную часть. При перемещении толкательной части 235b брусок 221 выполняет соответствующее скольжение, что приводит к тому, что каждая из первой и второй зубчатых реек 225а, 225b вызывает угловое перемещение соответствующей одной шестерни из первой и второй шестерен 225а, 225b. После того, как вторая лопасть 208b нажала на толкательную часть 235b до такой степени, что устройство управления находится в первом состоянии, второй поршень 226 выполняет перемещение в обратном направлении, то есть в первую цилиндрическую часть 204а.
Затем, таким же образом, в другой заранее определенной точке перемещения, вторая лопасть 208b упирается в первую толкательную часть 235а и нажимает на первую толкательную часть 235а. При перемещении толкательной части 235а брусок 221 выполняет соответствующее скольжение, что приводит к тому, что каждая из первой и второй зубчатых реек 225а, 225b вызывает противоположное угловое перемещение соответствующей одной шестерни из первой и второй шестерен 225а, 229b. После того, как первая лопасть 208а нажала на толкательную часть 235а до такой степени, что устройство управления находится в первом состоянии, второй поршень 226 снова изменяет направление перемещения. Возвратно-поступательное перемещение второго поршня 226 и изменение между состояниями происходит до тех пор, пока есть давление в резервуаре 36 сжатой текучей среды.
Такое возвратно-поступательное перемещение вызывает соответствующее возвратно-поступательное перемещение подшипников 209а, 209b в их соответствующих щелях. Подшипники 209а, 209b передают силу к поверхности нелинейной канавки, вынуждая приводной элемент выполнять поворот вокруг поддерживающей муфты 206. Поскольку ось поддерживающей муфты 206 и второй поршень 226 те же самые, приводной элемент также выполняет поворот вокруг второго поршня 226 и также вокруг оси первой и второй осевых частей 207а, 207b.
В другом варианте реализации настоящего изобретения, теперь описанном со ссылками на фиг. 22-24, предусмотрен двигатель 312 для системы гидропередачи, предназначенный для использования с тяжелым оборудованием. Двигатель 310 представляет собой разновидность двигателя 210, описанного выше в связи с использованием в мотоцикле. Насос, имеющий те же самые характеристики и работающий тем же самым образом, может быть использован как уже описанный, как может быть использована и система передачи текучей среды.
По аналогии с двигателем 212 двигатель 312 содержит первую и вторую лопасти 208а, 208b, цилиндрическую поддерживающую муфту 311, содержащую удлиненные канавки, которая с функциональной точки зрения аналогична поддерживающей муфте двигателя для мотоцикла, поршень 226, нелинейную канавку 215 на внутренней цилиндрической поверхности приводного элемента 347, который с функциональной точки зрения аналогичен приводному элементу 205, и первую и вторую цилиндрические части 207а, 207.
Фланец 349 проходит круговым образом вокруг приводного элемента 347. Фланец 349 имеет множество проходящих через него апертур 349а, обеспечивающих возможность прикрепления болтами к коаксиально размещенному колесу для привода коаксиального поворотного перемещения.
Как можно видеть, линия 38а, 38b передачи текучей среды прикреплена с уплотнением к каждой из первой и второй цилиндрических частей 207а, 207b для подачи текучей среды к камерам для текучей среды и получения текучей среды из этих камер соответствующим переменным образом, чтобы вынуждать поршень 226 перемещаться возвратно-поступательно. Как можно видеть на фиг. 24, вторая оконечная пластина жестко связана с шасси тяжелого оборудования для предотвращения относительного перемещения, предотвращая, таким образом, поворотное перемещение поддерживающей муфты 311 с пластиной. В другом варианте реализации настоящего изобретения первая и вторая линии 38а передачи, 38b проходят по одной стороне двигателя 312 для простоты прикрепления к транспортному средству. Например, линия 38b может проходить вокруг двигателя 312.
Двигатель 312 соединен с гидро- или пневмонасосом, который обычно способен действовать посредством электродвигателя или двигателя внутреннего сгорания, через линии 38а, 38b передачи таким же образом, как двигатель 112 для велосипеда, как описано выше относительно этого двигателя 112 со ссылками на фиг. 1А. Работа двигателя 312 выполнена таким же образом, как в этом случае. Следует отметить, что каждая из камер для текучей среды двигателя 312 может быть функционально связана с системой выработки и передачи давления при использовании текучей среды, как описано со ссылками на фиг. 1В.
Теперь будет описан другой вариант реализации системы гидропередачи, содержащей гидравлический насос 410 и гидравлический двигатель 512. Гидравлический насос описан со ссылками на фиг. 25-29, а двигатель 512 со ссылками на фиг. 30-34. В отличие от предыдущих вариантов реализации, в этом варианте реализации насос и двигатель не содержат двусторонний поршень. Вместо этого имеет место множество поршней, которые действуют на текучую среду в соответствующем количестве камер для текучей среды в насосе, и соответствующее количество цилиндров в двигателе, в которых происходит воздействие на текучую среду. Каждая камера для текучей среды в насосе имеет связь по текучей среде с соответствующей камерой для текучей среды в двигателе через соответствующую одну линию передачи текучей среды.
Как и в предыдущих вариантах реализации настоящего изобретения следует иметь в виду, что двигатель 512 может быть использован при различной конструкции насоса, а насос может быть использован при различной конструкции двигателя. Другими словами, определенный описанный насос не существенен для двигателя и наоборот.
Устройства преобразования перемещения, описанные в связи с двигателем 512 и насосом 610, содержащие канавку и выступ, могут быть выполнены в различном виде, как описано в связи с другими вариантами реализации настоящего изобретения.
Система предназначена для использования в велосипеде, хотя следует понимать, что ее использование и использование ее разновидностей не ограничено использованием в велосипедах. Насос 410 содержит узлы типа поршень-цилиндр, содержащие первый, второй и третий поршни 401а-с возвратно-поступательного типа, соответственно связанные с первым, вторым и третьим цилиндрами 403а-с. Каждый из первого, второго и третьего цилиндров 403а-с содержит трубчатый корпус, переносимый диском 405, на котором установлены первый, второй и третий цилиндры 403а-с. Корпусы первого, второго и третьего цилиндров 403а-с выполнены как целое с диском 405, хотя в различных вариантах реализации настоящего изобретения они могут быть выполнены отдельно и закреплены посредством болтов или с помощью других обычных способов.
По меньшей мере часть каждого из корпусов первого, второго и третьего цилиндров 403а-с имеет по существу квадратное поперечное сечение, имея, таким образом, четыре боковых стенки, некоторые из которых показаны как 407а, 409а-с, 411а-с, 413а-с. Края четырех боковых стенок каждого из первого, второго и третьего цилиндров 403а-с образуют отверстие к соответствующему корпусу на одном конце. Первая стенка 407а из боковых стенок выполнена как целое с диском 405. Каждая стенка из первой боковой стенки 407а и второй из боковых стенок 409а-с, противостоящей первой боковой стенке 407а, имеет линейную щель 421а-с, 423а-с, проходящую от края при отверстии в соответствующую боковую стенку.
Каждый из первого, второго и третьего поршней 401 а-с содержит поршневой корпус 425а-с, головку поршня 427а-с на одном конце корпуса поршня и роликовый штифт 429а-с на другом конце корпуса поршня. Концы роликового штифта 429а-с выступают в поперечном направлении из корпуса поршня. Каждый из первого, второго и третьего поршней 401а-с выполнен с возможностью зацепления с соответствующим цилиндром 403а-с, причем роликовые штифты 429а-с выполняют зацепление в соответствующих щелях, 421а-с, 423а-с и в каждом поршневом корпусе 425а-с, а головка 427а-с поршня имеет форму, подходящую для возвратно-поступательного перемещения в соответствующем цилиндре 403а-с.
Каждый цилиндр 403а-с и связанная с ним головка 427а-с поршня образуют камеру для текучей среды. Каждый из поршневых корпусов 425а-с имеет круговым образом проходящую канавку, в которой расположено уплотнение 429а-с выступа для предотвращения выхода текучей среды из соответствующей камеры для текучей среды. Апертура имеет место в каждом корпусе цилиндра в конце корпуса цилиндра, удаленном от головки 427а-с поршня. Линия передачи 431b, 431с присоединена с уплотнением к каждой апертуре, чтобы обеспечить возможность входного и выходного потоков текучей среды. Дугообразный фланец 433 проходит от периферии диска 405, соседствующего с первым цилиндром 403а, причем конец корпуса первого цилиндра 403а представляет собой его часть. Апертура, размещенная в корпусе цилиндра первого цилиндра 403а, проходит через фланец 433 и обозначена как 435а. Хотя она не показана, дополнительная линия передачи на практике присоединена к апертуре 435а для обеспечения возможности потока текучей среды в камеру первого цилиндра 403а и из нее. Каждая из линий передачи 431b, 431с, проходящих от второго и третьего цилиндров 403b, 403с, проходит через соответствующее отверстие во фланце 433, что приводит к аккуратной конфигурации линий передачи.
Каждый цилиндр 403а-с расположен на диске 405 таким образом, что соответствующие щели 421а-с, 423а-с проходят в радиальном направлении относительно оси ведущего вала, который описан ниже. Третья стенка из боковых стенок 411а-с и четвертая стенка из боковых стенок 413а-с, которая обращена к третьей боковой стенке 411а-с, содержат выемки 435а-с, проходящие во внутреннем направлении от внешнего края соответствующей стенки.
Теперь описано устройство для привода возвратно-поступательного перемещения поршней 401а-с в цилиндре 403а-с. Через диск 405 проходит апертура 437 для вала, через которую проходит ведущий вал 439. Ведущий вал 439 несет на себе кулачковый диск 441, который установлен на ведущем вале 439 для выступа в радиальном направлении. Кулачковый диск 441 имеет примерную форму параллелограмма с округленными краями. Кулачковый диск 441 установлен на ведущем вале 439 и упирается в роликовый штифт 429а-с каждого поршня 401а-с во время каждого поворота кулачкового диска 441, нажимая тем самым на каждый поршень 401а-с дважды каждый раз при повороте кулачкового диска 441.
Форма кулачкового диска 441 предпочтительно, но не обязательно такова, что край кулачкового диска 441 все время поддерживает контакт с каждым роликовым штифтом 429а-с, или по меньшей мере, в течение большей части времени, для обеспечения низкой вибрации. Хотя в настоящем варианте реализации форма кулачкового диска 441 представляет собой приблизительно параллелограмм, другие формы кулачкового диска могут быть использованы в различных вариантах реализации настоящего изобретения, например овальная форма, эксцентриковый дисковый кулачок или кулачок в форме груши. Выбор формы кулачка может зависеть от конфигурации гидравлического двигателя, к которому присоединен насос. Для нажатия на поршни может быть установлено более одного кулачка.
Муфта 443 ведущего вала проходит от периферии апертуры 437 в диске 405. Ведущий вал 439 проходит через муфту 443 ведущего вала. Первый и второй подшипниковые узлы 445а, b размещены между ведущим валом 439 и муфтой 443 ведущего вала для обеспечения возможности свободного поворотного перемещения ведущего вала 439 в муфте 443 с предотвращением поперечного перемещения. Раздвигающий элемент 447 расположен между муфтой 443 ведущего вала и ведущим валом 439 для поддержки нужного расстояния между подшипниковыми узлами 445а, b.
Первая и вторая канавки 449а, b идут круговым образом вокруг ведущего вала 439. Первая канавка 449а расположена рядом с кулачковым диском 441 между первым концом 439а ведущего вала 439 и кулачковым диском 441. Вторая канавка 449b расположена напротив второго подшипникового узла 445b. Первое и второе пружинные кольца 451а, b соответственно размещены в первой и второй канавках 449а, b.
Как упомянуто выше, насос предназначен для использования в системе гидропередачи велосипеда. Ведущий вал 439, при использовании, проходит через оболочку каретки (не показана) велосипеда. Первый и второй концы 439а, b выходят за пределы оболочки; первый конец 439а ведущего вала 433 выходит за пределы кулачкового диска 433. Оба конца обладают квадратным поперечным сечением, обеспечивающим возможность прикрепления шатунов. Конфигурация частей для прикрепления шатунов известна в этой области техники.
Резьбовая гайка 453 прикреплена к концу ближнего конца 443а муфты 443 ведущего вала таким образом, что при установлении насоса в оболочке каретки не происходит его смещения.
При использовании поворот шатунов вызывает поворот ведущего вала 439. Поворот ведущего вала 439 вызывает поворот кулачкового диска. Поворот кулачкового диска вынуждает, в последовательном порядке, каждый из первого, второго и третьего поршней 401а-с проталкивать текучую среду из камеры для текучей среды в соответствующий цилиндр 403а-с и, таким образом, проталкивать текучую среду в соответствующие линии передачи 431b,с.
Гидро- или пневмодвигатель 512, предназначенный для использования с насосом 410, теперь описан со ссылками на фиг. 30-34. Первая, вторая и третья линии передачи от первого, второго и третьего цилиндров 403а-с проходит от насоса 410 для прикрепления с уплотнением к первому, второму и третьему соединительным устройствам 501а-с в гидро- или пневмодвигателе 512. Гидро- или пневмодвигатель 512 содержит первую и вторую оконечные части. Первая оконечная часть содержит торцевой диск 503а и первый, второй и третий цилиндры, все выполненные в виде одного целого из одного куска материала.
Торцевой диск 503а содержит проходящие через него первую, вторую и третью цилиндрические апертуры 505а-с, в которые ввинчены первое, второе и третье соединительные устройства 501 а-с. Первый, второй и третий цилиндры 507а-с проходят перпендикулярно от диска 503а вокруг периферии каждой из цилиндрических апертур 505а-с. Внутренняя часть первого, второго и третьего цилиндров 507а-с и первой, второй и третьей линий передачи имеет связь по текучей среде таким образом, что текучая среда способна течь вовнутрь и из каждого из первого, второго и третьего цилиндров 507а-с соответственно из первой, второй и третьей линий передачи через первый, второй и третий соединительные элементы 501а-с. Первый, второй и третий поршни 509а-с расположены с возможностью перемещения в соответствующем цилиндре 507а-с.
Каждая из первой, второй и третьих цилиндрических апертур 505а-с содержит круговую канавку, проходящую вокруг соответствующей внутренней ее поверхности. Основания каждой из первой, второй и третьих соединительных частей 501а-с выполнены с возможностью плотного прилегания к соответствующей цилиндрической апертуре 505а-с и зацепления с ней посредством стопорного кольца, размещенного в каждой канавке. Диск 503а также содержит три проходящих через него отверстия 521а-с, каждое из которых выполнено с возможностью получения болта 523а-с с конической головкой.
Вторая оконечная часть также содержит торцевой диск 503b с тремя проходящими через него отверстиями, каждое из которых выполнено с возможностью принятия болта 529а-с с конической головкой.
Гидро- или пневмодвигатель 512 дополнительно содержит жесткую раму 511, содержащую пару оконечных кольцевых частей 513а, b, соединенных первым, вторым и третьим мостовыми элементами 515а-с. В качестве альтернативы рама 511 может быть выполнена в виде цилиндрической труба, но сформирована как описано, для уменьшения веса. Каждый мостовой элемент содержит щель 517а-с. Каждая из первой и второй кольцевых оконечных частей 513а, b выполнена как целое с тремя вытянутыми во внутреннем направлении частями 519а-с, 535а-с с резьбовым гнездом, каждое из которых пространственно размещено так, чтобы быть соосным с отверстиями 521а-с в диске 503а. Таким образом, рама 511 прикреплена к торцевому диску 503а первой оконечной части посредством болтов 523а-с с конической головкой, которые проходят через отверстия 521а-с в гнездовые части 519а-с, выполняя соединения с ними посредством винтового зацепления. Точно так же рама 511 прикреплена к торцевому диску 503b второй оконечной части посредством болтов 529а-с с конической головкой, которые проходят через отверстия в этом торцевом диске в гнездовые части 535а-с, выполняя соединения с ними посредством винтового зацепления.
Гидро- или пневмодвигатель 512 дополнительно содержит жесткую приводную муфту 525. Муфта 525 содержит первую торцевую часть 527а, вторую торцевую часть 527b и средняя часть 527с, соединенные мостовыми частями 531а, b. Аналогично раме 511, приводная муфта 525 может быть выполнена по существу цилиндрической, но форма из настоящего варианта реализации предпочтительна для уменьшения веса. Приводная муфта 525 насажена на раму 511 и коаксиальна с ней. Приводная муфта 525 имеет ступенчатый конец с немного большим диаметром, чем у остальной части приводной муфты 525, предназначенный для принятия игольчатого подшипника 545а, 545b. Они расположены между приводной муфтой 525 и рамой 511 для обеспечения возможности свободного относительного поворота приводной муфты 525 и рамы 511. Средняя часть 527b содержит непрерывную канавку 533, вытянутую круговым образом вокруг ее внутренней поверхности. Эта канавка проходит в поперечном направлении, а также круговым образом по внутренней поверхности.
Каждая из первой и второй оконечных частей содержит три отверстия, пары которых соответственно соосны. Два из отверстий во второй оконечной части могут быть отмечены как 537а, b. Три рельса 539а-с проходят между парами отверстий 537а, b. Каждый рельс имеет соответствующий кронштейн 541а-с, имеющий проходящую через него на одном конце апертуру, через которую проходит рельс 539а-с. Каждый кронштейн 541а-с может, таким образом, выполнять возвратно-поступательное перемещение по соответствующему рельсу. Каждый кронштейн 541а-с выполнен с возможностью содержания подшипника 543а-с на другом своем конце. Каждый кронштейн 541а-с проходит от соответствующего рельса до соответствующей одной из щелей 517а-с в раме 511. Каждый подшипник проходит через щель 517а-с для зацепления в канавке 533 в приводной муфте 525. Канавка 533 и подшипники расположены так, что возвратно-поступательное перемещение кронштейна в соответствующей щели 517а-с вызывает поворот приводной муфты 525 вокруг рамы 511. Щели 517а-с служат для предотвращения поворотного перемещения кронштейнов относительно рамы 511.
Первый, второй и третий поршни 509а-с размещены, соответственно, в первом, втором и третьем цилиндрах 507а-с и могут выполнять в них возвратно-поступательное перемещение, подвергаясь воздействию сил, прилагаемых текучей средой. Каждый из первого, второго и третьего поршней 509а-с выполнен с возможностью, аналогично другим описанным здесь поршням, образования соответствующих камер для текучей среды в соответствующем цилиндре и также предотвращения выхода текучей среды из камер для текучей среды, например, посредством использования уплотнения. Поток текучей среды в камеру для текучей среды выталкивает соответствующий поршень из соответствующего цилиндра, а поток текучей среды в камеру для текучей среды втягивает соответствующий поршень в соответствующий цилиндр. Каждый из первого, второго и третьего поршней 509а-с присоединен к штырьку 547а-с коннектора, соединяющего поршень с соответствующим одним из кронштейнов 541а-с. Каждый штырек 547а-с соединителя соединяет соответствующий поршень с соответствующим кронштейном таким образом, что возвратно-поступательное перемещение поршня вызывает возвратно-поступательное перемещение кронштейна на соответствующем рельсе 539а-с.
Возвратно-поступательное перемещение каждого кронштейна вызывает возвратно-поступательное перемещение подшипника 541а-с, переносимого этим кронштейном в щели 517а-с, что вызывает поворот приводной муфты 525.
Поворот гидро- и пневмодвигателя 512 предназначен для получения в результате поворота велосипедного колеса. С этой целью внешняя приводная оболочка 549 расположена на приводной муфте 525 коаксиально с ней таким образом, что собранные узлы образуют втулку.
Втулка выполнена таким образом, что внешняя приводная оболочка 549 способна выполнять свободный поворот вокруг приводной муфты 525 при отсутствии приложенной мощности. Для этого предусмотрено устройство обгонной муфты. Устройство обгонной муфты содержит первый и второй дополнительный игольчатый подшипник 551а, размещенный между приводной муфтой 525 и внешней приводной оболочкой 549 для перемещения с низким трением.
Кольцевой пилообразный храповик 553 жестко прикреплен к приводной муфте 525. Внешняя приводная оболочка 549 имеет внутреннюю поверхность, содержащую множество размещенных на определенном расстоянии друг от друга выемок 555, выполненных с возможностью перемещения защелки (не показана), прикрепленной к оболочке 549. Устройство обгонной муфты и свободновращающиеся втулки известны в данной области техники, а подробности того, как устройство обгонной муфты может быть получено, очевидны специалисту.
Внешняя приводная оболочка 549 содержит пару размещенных на определенном расстоянии друг от друга и вытянутых в радиальном направлении фланцев 557а, b, выполненных с возможностью прикрепления велосипедных спиц (не показаны), причем спицы, в свою очередь, прикреплены к ободу колеса (не показан).
Первая и вторая кольцевые распорки 559а, b также предусмотрены и имеют размер, предотвращающий поперечное перемещение компонентов агрегата втулки.
При работе гидро- или пневмонасоса 510, описанного со ссылками на фиг. 25-29, происходит последовательная подача текучей среды к камерам для текучей среды в первом, втором и третьем цилиндрах 507а-с регулярным способом. После нагнетания текучей среды в определенную камеру до максимальной степени, следующей из конфигурации гидравлической системы, текучей среды позволяют выйти из камеры для текучей среды.
Нагнетание текучей среды в камеру для текучей среды вызывает перемещение соответствующего поршня 509а-с. В результате каждый кронштейн 541а-с выполняет перемещение вперед-назад возвратно-поступательным способом по соответствующему рельсу 539а-с. Возвратно-поступательное перемещение кронштейнов и, таким образом, подшипников 541а-с в канавке 533 вынуждает приводную муфту 525 выполнять поворот на раме 511 вокруг центральной оси. При повороте приводной муфты устройство обгонной муфты прилагает движущую силу к внешней приводной оболочке 549, тем самым приводя колесо в движение.
Следует иметь в виду, что может иметь место большее или меньшее трех количество узлов поршень/цилиндр на насосе 410 и гидро- или пневмодвигателе 512.
Описанные выше насос 410 и двигатель 512 были, в частности, разработаны для разрешения вопроса, имеющего отношение к некоторым из описанных здесь других вариантов реализации настоящего изобретения и состоящего в том, что колесо, присоединенное к некоторым конструкциям двигателя, совершало бы поворот в одном направлении, а затем в другом, а не исключительно в одном направлении. Различные способы решения этого затруднения очевидны для специалистов в данной области техники. Использование трех узлов поршень-цилиндр в каждом насосе 410 и двигателе 512 с последовательным приложением силы удачно разрешает это затруднение.
Теперь со ссылками на фиг. 35-42 будет описан другой вариант реализации настоящего изобретения. В этом варианте реализации предложен двигатель 610 для системы гидропередачи. Двигатель 610 представляет собой разновидность описанных выше двигателей 210 и 310. Насос, имеющий те же самые характеристики и работающий тем же образом, как уже описано, может быть использован с двигателем 610, как может быть использована и система передачи текучей среды. Последующее описание будет сосредоточено на различиях между двигателем согласно этому варианту реализации и уже описанными двигателями.
В этом варианте реализации настоящего изобретения первая и вторая линии 638а, 638b передачи текучей среды удобным образом соединены с гидро- или пневмодвигателями 612 с одной и той же стороны. Не показанная система труб соединяет первую линию 638а передачи, проходящую к камере для текучей среды первого цилиндра 607а, причем система труб проходит через внутреннюю часть гидро- или пневмодвигателя. Система труб функционально присоединена к трубчатой части 638с, ведущей ко второму цилиндру 607b. Вторая линия 638b передачи подает текучую среду к камере для текучей среды второго цилиндра 607b.
Кроме того, вариант реализации согласно фиг. 22-24 содержит вытянутые в радиальном направлении лопасти 208а, 208b, вместе перекрывающие диаметр внутренней части цилиндрического приводного элемента 347, а вариант реализации согласно фиг. 35-42 содержит два сопоставимых элемента. Эти элементы, каждый в виде пары кронштейнов 608a-d, проходят через диаметр внутренней части приводного элемента 347. Каждый имеет смонтированный подшипник 614а, 614b на своем конце для зацепления в канавке 215. Цилиндрическая поддерживающая муфта 311 модифицирована так, чтобы содержать две пары щелей 610а, 610b, через которые подшипники 209 проходят для зацепления с канавкой 215. Эти элементы сдвинуты друг от друга меньше чем на 45 градусов. Наличие этих двух элементов с угловым смещением предотвращает случайный возвратно-поступательный поворот колеса вместо поворота в одном направлении.
Первая пара кронштейнов 608а, 608b прикреплена в радиальном направлении на муфте 618, содержащей кольцевой фланец 616 на своем конце, ближайшем ко второму цилиндру 607b. Муфта 618 способна выполнять возвратно-поступательное перемещение во втором цилиндре 607b. Давление, действующее на фланец, предназначено для проталкивания муфты и, таким образом, муфта действует как поршень.
Вторая пара кронштейнов 608c,d прикреплена в радиальном направлении к поршневой части 620а, 620b, которая с уплотнением взаимодействует с муфтой. Муфта также действует как цилиндр, и текучая среда в муфте нажимает на поршневую часть 620а на первом ее конце. Второй конец поршневой части 620а размещен для возвратно-поступательного перемещения в первом цилиндре 607а. Переменное давление, действующее на первый и второй концы 620а, b поршневой части, вынуждает вторую пару кронштейнов выполнять возвратно-поступательное перемещение. Результат такой конфигурации муфты и поршневой части состоит в том, что перемещение одной из пар кронштейнов следует за другой. Первый и второй концы 620а, b содержат круговые канавки, в которых расположены уплотнения (не показаны), предназначенные для уплотнения первого цилиндра 607а и муфты 618.
Часть 622 жестко прикреплена к транспортному средству и предназначена для прикрепления двигателя к ней.
В работе, при нагнетании текучей среды в первый цилиндр 607а происходит нажатие на второй конец 620b поршневой части. При нагнетании текучей среды во второй цилиндр 607b происходит вталкивание первого конца 620а поршневой части в муфту 618.
При нагнетании текучей среды во второй цилиндр 607b происходит нажатие на муфту 618 посредством действия фланца, а также происходит нажатие на поршневую часть 620а, b вследствие наличия текучей среды внутри муфты 618, действующей на первый конец поршневой части 620а. При такой конфигурации колесо способно выполнять поворот в одном заранее определенном направлении.
Все описанные здесь части могут быть изготовлены обычными способами, известными специалистам в данной области техники.
Специалист в данной области техники понимает, что различные модификации могут быть внесены в варианты реализации настоящего изобретения.
Следует иметь ввиду, что в любой из описанных выше гидравлических систем вместо жидкости может быть использован газ, превращая, таким образом, указанную систему в пневматическую приводную систему.
Следует иметь ввиду, что в определенных вариантах реализации настоящего изобретения конфигурация выступающего элемента соединения и нелинейной канавки может быть заменена на обратную. Например, в варианте реализации настоящего изобретения, описанном со ссылками на фиг. 2-6, элемент соединения, такой как шарикоподшипник или втулка, может проходить от первого поршня 116, а нелинейная канавка может проходить круговым образом вокруг внутренней части узла муфта/корпус первого цилиндра 118. Нелинейная канавка выполнена нелинейной относительно условной линии, образующей окружность; нелинейная канавка может быть выполнена эллиптической.
Хотя поршневое средство, описанное в вариантах реализации настоящего изобретения, выполняет возвратно-поступательное перемещение вдоль линейного пути, следует иметь ввиду, что в некоторых вариантах реализации в зависимости от приложения, путь может быть искривлен. Части могут быть разработаны так, чтобы по возможности быть приспособленными к криволинейной траектории.
Кроме того, в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения ось поршневого средства и ось относительного поворота выступа и нелинейной канавки могут быть разнесены на определенное расстояние.
Заявитель настоящим раскрывает по отдельности описанные здесь каждую индивидуальную особенность или операцию и любую комбинацию из двух или большего количества таких особенностей до такой степени, что такие характеристики или операции или комбинации особенностей и/или операций способны быть выполнены на основании настоящего описания как целое в свете обычных общих знаний специалиста в данной области техники, независимо от того, решают ли такие характеристики или операции или комбинации особенностей и/или операций какие-либо раскрытые здесь задачи, и без ограничения на объем притязаний формулы изобретения. Заявитель указывает, что аспекты настоящего изобретения могут состоять из любой такой индивидуальной характеристики или операции или комбинации особенностей и/или операций. Ввиду предшествующего описания специалисту в данной области техники очевидно, что различные модификации быть сделаны в рамках изобретения.