пружинный аккумулятор механической энергии

Формула изобретения

Пружинный аккумулятор механической энергии, содержащий холостой и рабочий барабаны с закрепленной и накрученной на барабаны в противоположные стороны предварительно напряженной по всей длине рулонной ленточной пружиной, отличающийся тем, что на холостой вал двигателя установлена шестерня с радиусом, равным радиусу холостого барабана, а на рабочий вал с возможностью вращения установлена обойма с радиусом, большим радиуса шестерни, установленной на валу с холостым барабаном, в которой установлена рулонная ленточная пружина, закрепленная одним концом за рабочий барабан, а другим концом - за обойму, длина рулонной пружины в обойме больше либо равна длине рулонной пружины, накрученной на барабанах, и направление скручивания обеих пружин одинаково, на обойму установлена шестерня, объединенная кинематической связью с шестерней, установленной на вал с холостым барабаном.

Описание изобретения к патенту

Данное изобретение относится к области приборостроения, а именно к пружинным двигателям с несколькими предварительно напряженными по всей длине рулонными пружинами, и может быть использовано на приводах транспортных средств в качестве пружинного двигателя для игрушек, часовых и других механизмов.

Известен пружинный двигатель, содержащий рабочий барабан и несколько холостых барабанов с намотанными на них, предварительно напряженными, рулонными пружинами (Янкелиович В.К. Расчет параметров пружинных двигателей с рулонной заводной пружиной. Сборник трудов Владимирского политехнического института. Вып. 9, 1970).

Недостатками данного пружинного двигателя являются его большие размеры и невысокая энергетическая емкость.

Известно устройство для аккумулирования механической энергии, содержащее две параллельные катушки, соединенные между собой упругой растяжимой лентой и связанные дополнительной кинематической связью (патент США N 3814213, кл. 185/39, опубл. 1974 г.).

Недостатком данного устройства является низкая энергетическая емкость растяжимой пружинной ленты и неполное использование энергии пружины.

Известен пружинный двигатель, содержащий два полых барабана, установленных на осях с возможностью вращения, и навитую на барабаны в противоположные стороны рулонную ленточную пружину (авторское свидетельство СССР N 538329, кл. G 04 B 1/10, 1976).

Недостатком данного изобретения является низкая энергетическая емкость пружинного двигателя и невозможность использовать энергию пружины, накрученную на два барабана совместно.

Данное изобретение является наиболее близким по техническим характеристикам и было принято за прототип.

Цель изобретения - повышение энергетических характеристик пружинного двигателя за счет введения кинематической связи между валами и дополнительной рулонной пружины.

Указанная цель достигается тем, что на параллельно установленных валах установлены холостой и рабочий барабаны, радиус холостого барабана больше радиуса рабочего барабана, на барабаны в противоположные стороны накручена рулонная ленточная пружина, на холостом валу дополнительно установлена шестерня, радиус шестерни равен радиусу холостого барабана, на рабочем валу с возможностью вращения установлена обойма, в обойме установлена рулонная ленточная пружина, одним концом закрепленная за рабочий барабан, а другим за обойму, длина рулонной пружины в обойме больше либо равна длине рулонной пружины, установленной на барабанах, и направление произвольного закручивания обеих пружин одинаково. На обойму установлена шестерня, объединенная кинематической связью с шестерней, установленной на вал с холостым барабаном.

На чертеже показан пружинный аккумулятор механической энергии (вид сбоку, вид сверху).

Пружинный аккумулятор механической энергии содержит предварительно напряженную по всей длине рулонную ленточную пружину 1, закрепленную на холостом 2 и рабочем 3 барабанах и накрученную на барабаны в противоположные стороны, холостой барабан 2 установлен на вал 4, на вал 4 неподвижно установлена шестерня 5 с радиусом, равным радиусу холостого барабана 2. Шестерня 5 объединена кинематической связью с шестерней 6, установленной неподвижно на обойму 7, радиус обоймы 7 больше радиуса шестерни 5. Рабочий барабан 3 установлен на вал 8, и на вал 8 с возможностью вращения установлена обойма 7, в обойме 7 установлена ленточная рулонная пружина 9, одним концом закрепленная за рабочий барабан 3, а другим за обойму 7, рулонная пружина 1 и рулонная пружина 9 в обойме 7 равны по направлению естественного скручивания на рабочий барабан 3, и длина пружины 9 больше либо равна длине пружины 1.

Работа.

Энергонакопление пружинного аккумулятора механической энергии происходит при вращении одной из шестерен 5 и 6 от постороннего источника механической энергии (на чертеже не показан) и накручивании рулонной пружины 1 на холостой барабан 2 в противоположную сторону ее самопроизвольному скручиванию. При вращении шестерни 5 в противоположную сторону самопроизвольного скручивания рулонной пружины 1 пружина 1 будет переходить с рабочего барабана 3 на холостой барабан 2, при этом вращение будет получать шестерня 6, установленная на обойме 7, и внешние витки рулонной пружины 9, установленной в обойме 7, будут отходить к стенке обоймы 7 и рулонная пружина 9 будет накапливать энергию. Энергонакопление пружинного аккумулятора механической энергии закончится тогда, когда рулонная пружина 1 будет полностью скручена на холостой барабан 2.

После заведения пружинного аккумулятора под воздействием собственного предварительного напряжения пружины 1 и 9 будут скручиваться на рабочий барабан 3, при этом шестерня 6 будет получать усилие от шестерни 5, соединенной валом 4 с холостым барабаном 2, на который накручена пружина 1 в обратную сторону своего естественного изгиба, и шестерня 6 будет получать дополнительное усилие от рулонной пружины 9, установленной в обойме 7, при этом усилие, передаваемое от рулонной пружины 1 в момент скручивания на рабочий барабан 3 через рулонную пружину 9, будет также передаваться шестерне 6.