專(zhuān)利名稱(chēng)：用于產(chǎn)生電能的彈力馬達(dá)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用間歇的能量輸入能持續(xù)輸出機(jī)械能的機(jī)器。本發(fā)明還涉及一種操作這種機(jī)器的方法。
該機(jī)器起一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的作用，用于與能量輸入到發(fā)動(dòng)機(jī)的周期相比以延長(zhǎng)的周期傳遞機(jī)械功。
背景技術(shù)：
對(duì)于普通的發(fā)動(dòng)機(jī)，輸入能量以基本不變的方式輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)，用以轉(zhuǎn)化為輸出能量(以機(jī)械功的形式)。通過(guò)例子，在電馬達(dá)的操作中，將輸入電能連續(xù)地輸送給馬達(dá)，以便以機(jī)械功的形式轉(zhuǎn)化為輸出能量。
現(xiàn)在有這種情況，即需要一種發(fā)動(dòng)機(jī)，其僅用間歇的能量輸入提供持續(xù)的能量輸出。一種這樣的情況是，需要發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)器，以在難以獲得電網(wǎng)供電的地方產(chǎn)生電能?？梢岳眠@樣產(chǎn)生的一些電能，以操縱提供間歇輸入能量的動(dòng)力源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種機(jī)器，其包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸；第一齒輪鏈和第二齒輪鏈，它們都驅(qū)動(dòng)地連接到驅(qū)動(dòng)軸；第一齒輪鏈具有第一輸入軸；第二齒輪鏈具有第二輸入軸；驅(qū)動(dòng)地連接到第一輸入軸的第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；驅(qū)動(dòng)地連接到第二輸入軸的第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；一個(gè)動(dòng)力裝置，用于操縱第一和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以通過(guò)動(dòng)力順序地移動(dòng)和返回中程，從而在各動(dòng)力沖程驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別給第一和第二輸入軸施加扭矩。
最好是，給第一和第二輸入軸施加扭矩的順序是這樣的，即扭矩首先被傳遞到第一和第二輸入軸兩者，然后僅傳遞給其中的一個(gè)輸入軸。這是通過(guò)一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在另一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)完成動(dòng)力沖程之后完成其動(dòng)力沖程而實(shí)現(xiàn)的。便利地，所述一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在另一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)完成其動(dòng)力沖程的階段已經(jīng)約完成其動(dòng)力沖程的一半。
可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的特定應(yīng)用分別選擇第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)軸之間的傳動(dòng)比、第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)軸之間的傳動(dòng)比。
第一和第二齒輪鏈可以有一些共用齒輪。
第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以包括第一齒條和小齒輪機(jī)構(gòu)。通過(guò)這種布置，第一齒條的小齒輪和小齒輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)地連接到第一輸入軸。
第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以包括第二齒條和小齒輪機(jī)構(gòu)。通過(guò)這種布置，第二齒條的小齒輪和小齒輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)地連接到第二輸入軸。
動(dòng)力裝置可以包括與各齒條相關(guān)聯(lián)的一個(gè)彈簧構(gòu)件，和用于給彈簧構(gòu)件加載以在其中產(chǎn)生彈力的加載裝置，其中彈力被用來(lái)沿一方向驅(qū)動(dòng)齒條，以提供用于實(shí)現(xiàn)各小齒輪旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力沖程。
最好是，在齒條沿相反方向運(yùn)動(dòng)(處于返回沖程)時(shí)小齒輪適合于相對(duì)它們各自的輸入軸空轉(zhuǎn)。各小齒輪相對(duì)于其輸入軸的空轉(zhuǎn)動(dòng)作可以由一個(gè)離合器提供，所述離合器在小齒輪和輸入軸之間操作。
第一和第二齒條最好一致地進(jìn)行它們的返回沖程。
彈簧構(gòu)件可以是在拉伸時(shí)加載或在壓縮時(shí)加載的類(lèi)型。
彈簧構(gòu)件可以具有任何適當(dāng)?shù)男问?，例如機(jī)械彈簧、帶氣墊彈簧、橡膠等彈性材料體，或它們的組合。當(dāng)使用機(jī)械彈簧時(shí)，可以是任何適當(dāng)?shù)念?lèi)型，如螺旋彈簧或盤(pán)簧。
用于給彈簧構(gòu)件加載的加載裝置可以包括一個(gè)動(dòng)力機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)具有一個(gè)伸縮式油缸，從而油缸的操作會(huì)實(shí)現(xiàn)彈簧構(gòu)件的快速加載。便利地，所述油缸包括一個(gè)液壓油缸。液壓油缸最好包括在一個(gè)液壓管路中，液壓管路還包括一個(gè)由電馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的液壓泵。電馬達(dá)可以由一電源供電，由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)械產(chǎn)生電力。
所述機(jī)器還可以包括第三齒輪鏈和第四齒輪鏈，它們都驅(qū)動(dòng)地連接到驅(qū)動(dòng)軸；第三齒輪鏈具有第三輸入軸；
第四齒輪鏈具有第四輸入軸；驅(qū)動(dòng)地連接到第三輸入軸的第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；驅(qū)動(dòng)地連接到第四輸入軸的第四驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中，動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)第三和第四驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以便順序地通過(guò)動(dòng)力移動(dòng)第三和第四驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和返回沖程，從而在各動(dòng)力沖程第三和第四驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別施加扭矩給第三和第四輸入軸。
最好設(shè)置不同的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以按預(yù)定的順序操作。
最好是，預(yù)定的順序是這樣的，即將扭矩首先傳遞到第一和第二輸入軸兩者，然后僅傳遞到第一輸入軸，在該階段中扭矩首先傳遞到第三和第四輸入軸兩者，然后僅傳遞給第三輸入軸，在該階段中扭矩首先傳遞到第一和第二輸入軸兩者，然后僅傳遞給第一輸入軸。
第三和第四齒輪鏈可以具有彼此共用的齒輪，而且還可以具有一些和第一及第二齒輪鏈共用的齒輪。
本發(fā)明還提供一種機(jī)器，其包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸，和第一、第二、第三及第四驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，這些驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)地連接到驅(qū)動(dòng)軸，用于在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力沖程期間向該處施加旋轉(zhuǎn)扭矩，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可操作地在一個(gè)循環(huán)中進(jìn)行它們各自的動(dòng)力沖程，從而第一和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在它們的部分動(dòng)力沖程期間一起工作，其后第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)完成其動(dòng)力沖程，而第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)繼續(xù)其動(dòng)力沖程，在該階段中第三和第四驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在它們的部分動(dòng)力沖程期間一起工作，其后第四驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)完成其動(dòng)力沖程，而第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)繼續(xù)其動(dòng)力沖程，在該階段中第一和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在它們的部分動(dòng)力沖程期間一起工作，以重復(fù)所述循環(huán)。
本發(fā)明還提供一種操作機(jī)器的方法，所述機(jī)器具有一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸，和第一及第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，這些驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)地連接到驅(qū)動(dòng)軸，用于在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力沖程期間向該處施加旋轉(zhuǎn)扭矩，所述方法包括在一個(gè)工作循環(huán)中操作機(jī)器的步驟，其中第一和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在它們的部分動(dòng)力沖程期間一起工作，其后第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)完成其動(dòng)力沖程，而第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)繼續(xù)其動(dòng)力沖程，而且在第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)完成動(dòng)力沖程之后，第一和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在它們的部分動(dòng)力沖程期間一起工作，以重復(fù)所述循環(huán)。
本發(fā)明還提供一種操作機(jī)器的方法，所述機(jī)器具有一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸，和第一、第二、第三及第四驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，這些驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)地連接到驅(qū)動(dòng)軸，用于在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力沖程期間向該處施加旋轉(zhuǎn)扭矩，所述方法包括在一個(gè)工作循環(huán)中操作機(jī)器的步驟，其中第一和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在它們的部分動(dòng)力沖程期間一起工作，其后第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)完成其動(dòng)力沖程，而第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)繼續(xù)其動(dòng)力沖程，在該階段中第三和第四驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在它們的部分動(dòng)力沖程期間一起工作，其后第四驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)完成其動(dòng)力沖程，而第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)繼續(xù)其動(dòng)力沖程，在該階段中第一和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在它們的部分動(dòng)力沖程期間一起工作，以重復(fù)所述循環(huán)。


參照下面幾個(gè)特定實(shí)施例的描述，本發(fā)明將變得更好理解，這如附圖中所示，其中圖1是根據(jù)第一實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)的示意透視圖；圖2至9示意地表示出各種工作條件中的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，它們形成圖1發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分；圖10是形成發(fā)動(dòng)機(jī)一部分的齒輪傳動(dòng)裝置的示意圖，在齒輪傳動(dòng)裝置中確定了兩條傳動(dòng)路徑；圖11是類(lèi)似圖10的視圖，不同的是確定了兩個(gè)其它的傳動(dòng)路徑；圖12是根據(jù)第二實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的示意透視圖，在一種工作條件下示出驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；圖13是類(lèi)似于圖12的視圖，不同的是在另一種工作條件下示出驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；圖14是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)的示意透視圖。
具體實(shí)施例方式
附圖1至11所示的第一實(shí)施例指得是一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)10，其能相對(duì)一延長(zhǎng)的周期傳遞機(jī)械功，所述延長(zhǎng)的周期是與能量輸入發(fā)動(dòng)機(jī)的周期相比而言的。
發(fā)動(dòng)機(jī)10包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸11，通過(guò)該軸傳遞機(jī)械功。在該實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)軸11驅(qū)動(dòng)地連接到用于產(chǎn)生電能的電動(dòng)機(jī)械13，其中一些電能用于操作發(fā)動(dòng)機(jī)10，這在下面將要詳細(xì)描述。電動(dòng)機(jī)械13可以是國(guó)際申請(qǐng)PCT/AU00/00778中所批露的類(lèi)型，該申請(qǐng)的內(nèi)容將包含在此處用作參考。
驅(qū)動(dòng)軸11由一驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)15驅(qū)動(dòng)，該系統(tǒng)包括各種驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)16、用于操作驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)16的動(dòng)力裝置17，和用于將驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)16驅(qū)動(dòng)地連接到驅(qū)動(dòng)軸11的齒輪傳動(dòng)裝置18。
發(fā)動(dòng)機(jī)10還包括一個(gè)液壓管路，其包括一個(gè)容納液壓流體的容器23和一些可電操作的液壓泵25，所述泵用于通過(guò)液壓管路泵送液壓流體。液壓泵25從電源27接受使其工作的電能。該實(shí)施例的電源27包括一個(gè)呈蓄電池組30形式的蓄電裝置，使用電動(dòng)機(jī)械13所產(chǎn)生的電給電池組30連續(xù)地充電。電動(dòng)機(jī)械13所產(chǎn)生的過(guò)剩的電可以被用于其它目的，例如照明或給電設(shè)備供電。
各種驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)16包括第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)31、第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)32、第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)33和第四驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)34。
第一馬區(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)31呈第一齒條和小齒輪機(jī)構(gòu)35的形式，其包括第一齒條37和與齒條37嚙合的第一小齒輪39。第一小齒輪39通過(guò)一個(gè)離合器43安裝到第一輸入軸41上。離合器43在小齒輪沿一方向旋轉(zhuǎn)時(shí)使扭矩從第一小齒輪39傳遞給第一輸入軸41，而在小齒輪沿相反方向旋轉(zhuǎn)時(shí)使小齒輪在第一輸入軸上空轉(zhuǎn)，以便不會(huì)向該處傳遞扭矩。
第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)32呈第二齒條和小齒輪機(jī)構(gòu)45的形式，其包括第二齒條47和與第二齒條47嚙合的第二小齒輪49。第二小齒輪49通過(guò)一個(gè)離合器53安裝到第二輸入軸51上。離合器53在小齒輪沿一方向旋轉(zhuǎn)時(shí)使扭矩從第二小齒輪49傳遞給第二輸入軸51，而在小齒輪沿相反方向旋轉(zhuǎn)時(shí)使小齒輪在第二輸入軸上空轉(zhuǎn)，以便不會(huì)向該處傳遞扭矩。
第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)33呈第三齒條和小齒輪機(jī)構(gòu)55的形式，其包括第三齒條57和與第三齒條57嚙合的第三小齒輪59。第三小齒輪59通過(guò)一個(gè)離合器63安裝到第三輸入軸61上。離合器63在小齒輪沿一方向旋轉(zhuǎn)時(shí)使扭矩從第三小齒輪59傳遞給第三輸入軸61，而在小齒輪沿相反方向旋轉(zhuǎn)時(shí)使小齒輪在第三輸入軸上空轉(zhuǎn)，以便不會(huì)向該處傳遞扭矩。
第四驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)34呈第四齒條和小齒輪機(jī)構(gòu)65的形式，其包括第四齒條67和與第四齒條67嚙合的第四小齒輪69。第四小齒輪69通過(guò)一個(gè)離合器73安裝到第四輸入軸71上。離合器73在小齒輪沿一方向旋轉(zhuǎn)時(shí)使扭矩從第四小齒輪69傳遞給第四輸入軸71，而在小齒輪沿相反方向旋轉(zhuǎn)時(shí)使小齒輪在第四輸入軸上空轉(zhuǎn)，以便不會(huì)向該處傳遞扭矩。
各齒條37、47、57和67包括一個(gè)剛性的齒桿81，沿該齒桿的一面設(shè)有齒條齒83。剛性齒桿81被導(dǎo)向地支撐，以在一導(dǎo)向構(gòu)件85中軸向運(yùn)動(dòng)。
第一輸入軸41和第三輸入軸61由一個(gè)公共軸91限定，一個(gè)主動(dòng)齒輪93剛性地安裝在軸91上。由于這種設(shè)置，在第一輸入軸41轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)引起主動(dòng)齒輪93轉(zhuǎn)動(dòng)，而且在第三輸入軸61轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)也會(huì)引起主動(dòng)齒輪93轉(zhuǎn)動(dòng)。主動(dòng)齒輪93與剛性地安裝在第一副軸97上的從動(dòng)齒輪95嚙合。一個(gè)主動(dòng)齒輪99剛性地安裝在第一副軸97上，并與剛性地安裝在第二副軸103上的從動(dòng)齒輪101嚙合。一個(gè)主動(dòng)齒輪105剛性地安裝在第二副軸103上，并與安裝在驅(qū)動(dòng)軸11上的從動(dòng)齒輪107嚙合。
一個(gè)主動(dòng)齒輪111剛性地安裝在第二輸入軸51上，并與從動(dòng)齒輪95嚙合。
一個(gè)主動(dòng)齒輪113剛性地安裝在第四輸入軸71上，并與剛性地安裝在第一副軸97上的從動(dòng)齒輪115嚙合。第二輸入軸51上的主動(dòng)齒輪111和第四輸入軸71上的主動(dòng)齒輪113具有相同的齒數(shù)和相同的節(jié)圓直徑。同樣地，第一副軸97上的從動(dòng)齒輪95和115具有相同的齒數(shù)和相同的節(jié)圓直徑。
通過(guò)齒輪傳動(dòng)裝置的這種設(shè)置，各驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)31、32、33和34被驅(qū)動(dòng)地連接到輸出軸11。詳細(xì)地說(shuō)，第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)31通過(guò)齒輪傳動(dòng)裝置18內(nèi)的第一齒輪鏈驅(qū)動(dòng)地連接到輸出軸11，第一齒輪鏈提供第一驅(qū)動(dòng)路徑，該路徑由圖10中的虛線(xiàn)示出并由參考標(biāo)號(hào)121標(biāo)出。同樣地，第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)32通過(guò)齒輪傳動(dòng)裝置18內(nèi)的第二齒輪鏈驅(qū)動(dòng)地連接到輸出軸11，第二齒輪鏈提供第二驅(qū)動(dòng)路徑，該路徑由圖10中的點(diǎn)線(xiàn)示出并由參考標(biāo)號(hào)122標(biāo)出。第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)33通過(guò)齒輪傳動(dòng)裝置18內(nèi)的第三齒輪鏈驅(qū)動(dòng)地連接到輸出軸11，第三齒輪鏈提供第三驅(qū)動(dòng)路徑，該路徑由圖11中的虛線(xiàn)示出并由參考標(biāo)號(hào)123標(biāo)出。第四驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)34通過(guò)齒輪傳動(dòng)裝置18內(nèi)的第四齒輪鏈驅(qū)動(dòng)地連接到輸出軸11，第四齒輪鏈提供第四驅(qū)動(dòng)路徑，該路徑由圖11中的點(diǎn)線(xiàn)示出并由參考標(biāo)號(hào)124標(biāo)出。
第一輸入軸41和第二輸入軸51之間的齒輪傳動(dòng)裝置具有1∶10的傳動(dòng)比。換句話(huà)說(shuō)，第一輸入軸41旋轉(zhuǎn)一圈，第二輸入軸51旋轉(zhuǎn)十圈。同樣地，第二輸入軸51和驅(qū)動(dòng)軸11之間的齒輪傳動(dòng)裝置具有1∶10的傳動(dòng)比。換句話(huà)說(shuō)，第二輸入軸51旋轉(zhuǎn)一圈，驅(qū)動(dòng)軸11旋轉(zhuǎn)十圈。
第三輸入軸61和第四輸入軸71之間的齒輪傳動(dòng)裝置具有1∶10的傳動(dòng)比。換句話(huà)說(shuō)，第三輸入軸61旋轉(zhuǎn)一圈，第四輸入軸71旋轉(zhuǎn)十圈。同樣地，第四輸入軸71和驅(qū)動(dòng)軸11之間的齒輪傳動(dòng)裝置具有1∶10的傳動(dòng)比。換句話(huà)說(shuō)，第四輸入軸71旋轉(zhuǎn)一圈，驅(qū)動(dòng)軸11旋轉(zhuǎn)十圈。
用于操作驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)16的動(dòng)力裝置17包括一個(gè)與各齒條37、47、57和67相關(guān)聯(lián)的彈簧構(gòu)件130。
動(dòng)力裝置17還包括一個(gè)用于給各彈簧構(gòu)件130加載的動(dòng)力機(jī)構(gòu)133。動(dòng)力機(jī)構(gòu)133包括一個(gè)液壓油缸135，其氣缸137固定到一個(gè)支撐構(gòu)件(未示出)。各液壓油缸135的可延伸桿139連接到設(shè)置在各齒條37、47、57和67一端上的一個(gè)安裝凸耳141。對(duì)于這種布置，各液壓油缸135的延伸使與其相連的各齒條沿相應(yīng)的導(dǎo)向構(gòu)件85軸向移動(dòng)。
各彈簧構(gòu)件130包括兩個(gè)螺旋拉伸彈簧145。各螺旋彈簧145的一端連接到各液壓油缸135的氣缸137上的一固定件147上，彈簧的另一端連接到液壓油缸的桿上的一固定件149上。通過(guò)這種設(shè)置，液壓油缸135的延伸使彈簧145相應(yīng)地延伸并因此而被加載。
在加載彈簧145中建立的彈力接著使各齒條37、47、57、67沿另一方向移動(dòng)，因此進(jìn)行動(dòng)力沖程并驅(qū)動(dòng)與其嚙合的各小齒輪38、49、59和69，從而施加扭矩給其上安裝有小齒輪的各輸入軸41、51、61、71。
在進(jìn)行動(dòng)力沖程時(shí)，第一和第二齒條37、47不是一致工作而是有一定的時(shí)間順序。工作順序是這樣的，即在動(dòng)力沖程期間第二齒條47以比第一齒條37的速率快的速率運(yùn)動(dòng)，兩齒條之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速率，由各齒條和與各齒條相嚙合的特定小齒輪之間的齒數(shù)比進(jìn)行調(diào)節(jié)。在該實(shí)施例中，關(guān)系是這樣的，即第二齒條47以約兩倍于第一齒條37速率的速率運(yùn)動(dòng)。在第三和第四齒條57、67之間存在類(lèi)似的關(guān)系；即，在動(dòng)力沖程期間第四齒條67以比第三齒條57的速率快的速率運(yùn)動(dòng)。
各液壓油缸135包含在前述液壓管路中，因此響應(yīng)由液壓泵25傳遞的流體壓力工作。設(shè)置一個(gè)控制系統(tǒng)(未示出)，以規(guī)定的順序操作液壓油缸135。
現(xiàn)在將參照附圖2至9描述發(fā)動(dòng)機(jī)10的操作。
在圖2中，發(fā)動(dòng)機(jī)處于開(kāi)始工作前的狀態(tài)下，其中各齒條37、47、57、67靜止不動(dòng)。為了開(kāi)始發(fā)動(dòng)機(jī)的工作，與第一和第二齒條37、47相關(guān)聯(lián)的動(dòng)力裝置17工作，以迅速對(duì)與準(zhǔn)備進(jìn)行動(dòng)力沖程的那些齒條相關(guān)聯(lián)的彈簧構(gòu)件130加載，如圖3所示。
然后第一和第二齒條37、47同時(shí)開(kāi)始它們各自的動(dòng)力沖程。第二齒條47以?xún)杀队诘谝积X條37速率的速率運(yùn)動(dòng)，如圖4所示。當(dāng)?shù)诙X條47完成其動(dòng)力沖程時(shí)，與第三和第四齒條57、67相關(guān)聯(lián)的動(dòng)力裝置17開(kāi)始工作，以使那些齒條進(jìn)行返回沖程，并迅速對(duì)與準(zhǔn)備進(jìn)行動(dòng)力沖程的那些齒條相關(guān)聯(lián)的彈簧構(gòu)件130加載，如圖5所示。由于第二齒條47以?xún)杀队诘谝积X條37速率的速率運(yùn)動(dòng)，所以它在第一齒條37完成其一半動(dòng)力沖程時(shí)就完成了它的動(dòng)力沖程。在此階段，第三和第四齒條57、67開(kāi)始它們的動(dòng)力沖程，而第一齒條37繼續(xù)其動(dòng)力沖程。第四齒條67以?xún)杀队诘谌X條57速率的速率運(yùn)動(dòng)，所以它在第三齒條57完成其一半動(dòng)力沖程時(shí)就完成了它的動(dòng)力沖程，如圖6所示。在此階段，第一齒條37也完成了其動(dòng)力沖程。然后與第一和第二齒條37、47相關(guān)聯(lián)的動(dòng)力裝置17工作，以迅速對(duì)與準(zhǔn)備進(jìn)行下次動(dòng)力沖程的那些齒條相關(guān)聯(lián)的彈簧構(gòu)件130加載。
第一和第二齒條37、47開(kāi)始它們的動(dòng)力沖程，第三齒條57繼續(xù)其動(dòng)力沖程，如圖7所示。第三齒條57完成其動(dòng)力沖程的同時(shí)第二齒條47完成其動(dòng)力沖程，如圖8所示。然后與第三和第四齒條57、67相關(guān)聯(lián)的動(dòng)力裝置17工作，以迅速對(duì)與準(zhǔn)備進(jìn)行下次動(dòng)力沖程的那些齒條相關(guān)聯(lián)的彈簧構(gòu)件130加載。發(fā)動(dòng)機(jī)的工作循環(huán)以這種方式繼續(xù)。由于各動(dòng)力沖程之間的重疊，所以在發(fā)動(dòng)機(jī)工作期間，施加給驅(qū)動(dòng)軸11的扭矩基本恒定。
從上述可以看出，液壓油缸135被間歇地操作，以便按需對(duì)彈簧構(gòu)件130加載。與加載彈簧沿著對(duì)各輸入軸施加扭矩的方向驅(qū)動(dòng)齒條所需的時(shí)間相比，彈簧構(gòu)件130的加載操作進(jìn)行迅速。換句話(huà)說(shuō)，各齒條的返回沖程迅速，而動(dòng)力沖程延長(zhǎng)。在這種情況中，通過(guò)使用動(dòng)力機(jī)構(gòu)給彈簧構(gòu)件迅速加載，可以用間歇的能量輸入彈簧構(gòu)件來(lái)提供延長(zhǎng)的傳遞扭矩到輸入軸上。
因此本實(shí)施例提供了一種簡(jiǎn)單而高效的發(fā)動(dòng)機(jī)，其僅用由動(dòng)力裝置17所提供的間歇能量，就可在驅(qū)動(dòng)軸11上延長(zhǎng)傳遞機(jī)械功。
在已經(jīng)描述的實(shí)施例中，各輸入軸41、51、61和71具有安裝在其上的小齒輪39、49、59和69，而且所述小齒輪與相應(yīng)的齒條37、47、57和67嚙合。
在第二實(shí)施例中，如圖12和13所示，各驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)呈一種齒條和小齒輪機(jī)構(gòu)160的形式，其包括兩個(gè)齒條161、162和一個(gè)與所述齒條嚙合的小齒輪163。一齒條163位于小齒輪163上方，另一齒條162位于小齒輪下方。這兩個(gè)齒條161，162適于一致地操作但方向相反。這樣，齒條161在沿一方向運(yùn)動(dòng)時(shí)進(jìn)行其動(dòng)力沖程，齒條162在沿相反方向運(yùn)動(dòng)時(shí)進(jìn)行同時(shí)的動(dòng)力沖程。各齒條161、162具有和第一實(shí)施例相同的方式與其關(guān)聯(lián)的彈簧構(gòu)件165和液壓油缸167。
這種布置是有利的，因?yàn)樗菰S更大的扭矩在更短的時(shí)期內(nèi)傳遞給小齒輪163，而且因此傳遞給輸入軸，其中小齒輪驅(qū)動(dòng)地連接到輸入軸。這種布置還有利于使發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)造更加緊湊。
如果需要，根據(jù)該實(shí)施例的齒條和小齒輪機(jī)構(gòu)160，能替代第一實(shí)施例中的齒條和小齒輪機(jī)構(gòu)35、45、55和65。
如圖12和13中所示的齒條和小齒輪機(jī)構(gòu)160還能用在第三實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)170中，如圖14所示。根據(jù)第三實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)170具有一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸171，該軸驅(qū)動(dòng)地連接到一個(gè)電動(dòng)機(jī)械173。
發(fā)動(dòng)機(jī)170具有第一輸入軸175和第二輸入軸179，第一輸入軸175通過(guò)齒輪傳動(dòng)裝置177驅(qū)動(dòng)地連接到驅(qū)動(dòng)軸171，第二輸入軸179也通過(guò)該齒輪傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)地連接到驅(qū)動(dòng)軸171。多個(gè)齒條和小齒輪機(jī)構(gòu)160操作地連接到第一輸入軸。同樣地，多個(gè)齒條和小齒輪機(jī)構(gòu)160操作地連接到第二輸入軸。各齒條和小齒輪機(jī)構(gòu)160以一定的時(shí)間順序操作，為的是對(duì)第一和第二輸入軸175、179施加旋轉(zhuǎn)扭矩。詳細(xì)地說(shuō)，操作地連接到第二輸入軸179的齒條和小齒輪機(jī)構(gòu)160，以比操作地連接到第一輸入軸175的齒條和小齒輪機(jī)構(gòu)160的速率快的速率(例如，兩倍)工作。這樣，發(fā)動(dòng)機(jī)170有點(diǎn)類(lèi)似于第一實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)10的方式工作。施加到第一和第二輸入軸175、179的旋轉(zhuǎn)扭矩，通過(guò)齒輪傳動(dòng)裝置177傳遞給驅(qū)動(dòng)軸171。
齒輪傳動(dòng)裝置177包括一個(gè)主動(dòng)齒輪181，其剛性地安裝在第一輸入軸175上。由于這種設(shè)置，在第一輸入軸175旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)使主動(dòng)齒輪181旋轉(zhuǎn)。主動(dòng)齒輪181與剛性地安裝在第一副軸185上的從動(dòng)齒輪183嚙合。一個(gè)主動(dòng)齒輪187剛性地安裝在第一副軸185上，并與剛性地安裝在第二副軸191上的從動(dòng)齒輪189嚙合。一個(gè)主動(dòng)齒輪193剛性地安裝在第二副軸191上，并與剛性地安裝在驅(qū)動(dòng)軸171上的從動(dòng)齒輪195嚙合。
一個(gè)主動(dòng)齒輪197剛性地安裝在第二輸入軸179上，并與剛性地安裝在第一副軸185上的從動(dòng)齒輪199嚙合。
盡管示出的發(fā)動(dòng)機(jī)170具有兩個(gè)操作地連接到第一輸入軸175的齒條和小齒輪機(jī)構(gòu)160，但應(yīng)該知道，任何數(shù)目的這種齒條和小齒輪機(jī)構(gòu)160都可以操作地連接到第一輸入軸。同樣地，盡管示出的發(fā)動(dòng)機(jī)170具有兩個(gè)操作地連接到第二輸入軸179的齒條和小齒輪機(jī)構(gòu)160，但應(yīng)該知道，任何數(shù)目的這種齒條和小齒輪機(jī)構(gòu)都可以操作地連接到該軸。
操作地連接到各輸入軸175、179的齒條和小齒輪機(jī)構(gòu)，要以一定的時(shí)間頁(yè)序工作，以便以均勻的方式將旋轉(zhuǎn)扭矩傳遞給那些軸。
應(yīng)該理解本發(fā)明的范圍不限于所述實(shí)施例。例如，盡管在各實(shí)施例中各驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)16已經(jīng)被描述為齒條和小齒輪機(jī)構(gòu)，但它并不限于此。例如，齒條可以由與小齒輪嚙合的一大齒輪代替。對(duì)于這種布置，大齒輪可以由螺旋彈簧提供動(dòng)力，所述螺旋彈簧可以以任何適當(dāng)?shù)姆绞郊虞d。
應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)械的發(fā)動(dòng)機(jī)。所述發(fā)動(dòng)機(jī)可以用于驅(qū)動(dòng)任何適當(dāng)?shù)呢?fù)載。
在整個(gè)說(shuō)明書(shū)中，除非上下文需要，詞語(yǔ)“包括”或變型如“包含”或“含有”將被理解為意思是包括指出的整體或整體組，但不排除任何其它整體或整體組。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)器，包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸；第一齒輪鏈和第二齒輪鏈，它們都驅(qū)動(dòng)地連接到驅(qū)動(dòng)軸；第一齒輪鏈具有第一輸入軸；第二齒輪鏈具有第二輸入軸；驅(qū)動(dòng)地連接到第一輸入軸的第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；驅(qū)動(dòng)地連接到第二輸入軸的第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；一個(gè)動(dòng)力裝置，用于操縱第一和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以通過(guò)動(dòng)力順序地移動(dòng)和返回沖程，從而在各動(dòng)力沖程驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別給第一和第二輸入軸施加扭矩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器，其中給第一和第二輸入軸施加扭矩的順序是這樣的，即將扭矩首先傳遞到第一和第二輸入軸兩者，然后僅傳遞到其中的一個(gè)輸入軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)器，其中一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在另一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)完成動(dòng)力沖程之后完成其動(dòng)力沖程。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)器，其中所述一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)適合于在另一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)完成其動(dòng)力沖程的階段時(shí)約完成其動(dòng)力沖程的一半。
5.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的機(jī)器，其中第一和第二齒輪鏈具有一些共用齒輪。
6.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的機(jī)器，其中第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一齒條和小齒輪機(jī)構(gòu)，其小齒輪驅(qū)動(dòng)地連接到第一輸入軸。
7.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的機(jī)器，其中第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第二齒條和小齒輪機(jī)構(gòu)，其小齒輪驅(qū)動(dòng)地連接到第二輸入軸。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的機(jī)器，其中動(dòng)力裝置包括與各齒條和小齒輪機(jī)構(gòu)的齒條相關(guān)聯(lián)的一個(gè)彈簧構(gòu)件，和用于給彈簧構(gòu)件加載以在其中產(chǎn)生彈力的加載裝置，其中彈力被用來(lái)沿一方向驅(qū)動(dòng)齒條，以提供用于實(shí)現(xiàn)各小齒輪有效旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力沖程。
9.根據(jù)權(quán)利要求6、7或8所述的機(jī)器，其中在齒條沿相反方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，小齒輪適合于相對(duì)它們各自的輸入軸空轉(zhuǎn)。
10.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的機(jī)器，其中第一和第二齒條一致地進(jìn)行它們的返回沖程。
11.根據(jù)權(quán)利要求8、9或10所述的機(jī)器，其中彈簧構(gòu)件包括一螺旋拉伸彈簧。
12.根據(jù)權(quán)利要求8至11中任一所述的機(jī)器，其中用于給彈簧構(gòu)件加載的加載裝置包括一個(gè)動(dòng)力機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)具有一個(gè)伸縮式油缸，從而油缸的操作將實(shí)現(xiàn)彈簧構(gòu)件的迅速加載。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的機(jī)器，其中收縮式油缸包括一個(gè)液壓油缸，液壓油缸包含在一個(gè)液壓管路中，所述液壓管路還包括一個(gè)由電馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的液壓泵。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的機(jī)器，其中電馬達(dá)由一電源供電，由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)械產(chǎn)生電力。
15.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的機(jī)器，還包括第三齒輪鏈和第四齒輪鏈，它們都驅(qū)動(dòng)地連接到驅(qū)動(dòng)軸；第三齒輪鏈具有第三輸入軸；第四齒輪鏈具有第四輸入軸；驅(qū)動(dòng)地連接到第三輸入軸的第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；驅(qū)動(dòng)地連接到第四輸入軸的第四驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)第三和第四驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以通過(guò)動(dòng)力順序地移動(dòng)第三和第四驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和返回沖程，從而在各動(dòng)力沖程第三和第四驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別施加扭矩給第三和第四輸入軸。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的機(jī)器，其中各驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)適合于按一順序操作，其中扭矩是這樣施加給各輸入軸，即將扭矩首先傳遞到第一和第二輸入軸兩者，然后僅傳遞到第一輸入軸，在該階段中扭矩首先傳遞到第三和第四輸入軸兩者，然后僅傳遞給第三輸入軸，在該階段中扭矩首先傳遞到第一和第二輸入軸兩者，然后僅傳遞給第一輸入軸。
17.一種機(jī)器，包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸，和第一、第二、第三及第四驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，這些驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)地連接到驅(qū)動(dòng)軸，用于在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力沖程期間向該處施加旋轉(zhuǎn)扭矩，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可操作地在一個(gè)循環(huán)中進(jìn)行它們各自的動(dòng)力沖程，從而第一和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在它們的部分動(dòng)力沖程期間一起工作，其后第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)完成其動(dòng)力沖程，而第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)繼續(xù)其動(dòng)力沖程，在該階段中第三和第四驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在它們的部分動(dòng)力沖程期間一起工作，其后第四驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)完成其動(dòng)力沖程，而第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)繼續(xù)其動(dòng)力沖程，在該階段中第一和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在它們的部分動(dòng)力沖程期間一起工作，以重復(fù)所述循環(huán)。
18.一種操作機(jī)器的方法，所述機(jī)器具有一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸，和第一及第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，這些驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)操作地連接到驅(qū)動(dòng)軸，用于在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力沖程期間向該處施加旋轉(zhuǎn)扭矩，所述方法包括在一個(gè)工作循環(huán)中操作機(jī)器的步驟，其中第一和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在它們的部分動(dòng)力沖程期間一起工作，其后第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)完成其動(dòng)力沖程，而第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)繼續(xù)其動(dòng)力沖程，而且在第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)完成動(dòng)力沖程之后，第一和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在它們的部分動(dòng)力沖程期間一起工作，以重復(fù)所述循環(huán)。
19.一種操作機(jī)器的方法，所述機(jī)器具有一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸，和第一、第二、第三及第四驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，這些驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)操作地連接到驅(qū)動(dòng)軸，用于在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力沖程期間向該處施加旋轉(zhuǎn)扭矩，所述方法包括在一個(gè)工作循環(huán)中操作機(jī)器的步驟，其中第一和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在它們的部分動(dòng)力沖程期間一起工作，其后第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)完成其動(dòng)力沖程，而第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)繼續(xù)其動(dòng)力沖程，在該階段中第三和第四驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在它們的部分動(dòng)力沖程期間一起工作，其后第四驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)完成其動(dòng)力沖程，而第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)繼續(xù)其動(dòng)力沖程，在該階段中第一和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在它們的部分動(dòng)力沖程期間一起工作，以重復(fù)所述循環(huán)。
20.一種基本如此處參照附圖所描述的機(jī)器。
21.一種基本如此處所描述的操作機(jī)器的方法。
全文摘要
一種發(fā)動(dòng)機(jī)(10),其能以一延長(zhǎng)的周期傳遞機(jī)械功,所述延長(zhǎng)的周期是與能量輸入發(fā)動(dòng)機(jī)的周期相比。發(fā)動(dòng)機(jī)(10)包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸(11),它通過(guò)該軸傳遞機(jī)械功。驅(qū)動(dòng)軸(11)驅(qū)動(dòng)地連接到用于產(chǎn)生電能的電動(dòng)機(jī)械(13)。驅(qū)動(dòng)軸(11)由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(15)驅(qū)動(dòng),該系統(tǒng)包括各種驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(16)、用于操作驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(16)的動(dòng)力裝置(17),和用于將驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(16)驅(qū)動(dòng)地連接到驅(qū)動(dòng)軸(11)的齒輪傳動(dòng)裝置(18)。各驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(16)以預(yù)定的順序由動(dòng)力裝置(17)驅(qū)動(dòng)。各驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(16)呈齒條和小齒輪機(jī)構(gòu)的形式。用于操作驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(16)的動(dòng)力裝置(17),包括與齒條和小齒輪機(jī)構(gòu)的各齒條相關(guān)聯(lián)的彈簧構(gòu)件。動(dòng)力裝置(17)還包括一個(gè)用于給彈簧構(gòu)件加載的液壓油缸。
文檔編號(hào)F03G7/00GK1423731SQ00818314
公開(kāi)日2003年6月11日 申請(qǐng)日期2000年9月28日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月10日
發(fā)明者曼紐爾·V·巴雷羅 申請(qǐng)人:巴雷羅電動(dòng)機(jī)有限公司