Поворотный электрический соединитель Советский патент 1989 года по МПК H01R39/00 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к созданию поворотных электрических соединителей, осуществляюв1их передачу электричес- ких сигналов от неподвижных объектов к вращающимся.

Цель изобретения - повышение надежности работы за счет уменьшения трения проводов о поверхности окон, исключения скольжения проводов относительно звеньев шарнирных цепей, а также за счет исключения трения звеньев шарнирных цепей о поверхности поворотного основания и роликов.

На фиг. 1 показан электрический соединитель, В1ад сверху; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг, 1; на фиг. 3 - узел 1 на фиг. 2; на фиг.4 вид по стрелке Б на фиг. 3; на фиг.5 вид по стрелке В на фиг. 4; на фиг.6 арочный участок шарнирной цепи.

Соединитель содержит концентричные цилиндрические поворотное 1 и неподвижное 2 основания, между соответственно выпуклой поверхностью 3 и вогнутой поверхностью 4 которых расположены жестко связанные концами с основаниями гибкие элементы в виде шарнирных цепей 5 и 6, в звеньях 7 которых выполнены окна 8, расположенные поперечно осям шарниров цепей. В окна 8 уложены провода 9. Провода 9 соединены с основаниями 1 и 2 посредством разъемов 10. Цепи 5 и 6 поддерживают ролики 11. Ролик 11 установлен на шарикоподшипниках 12 в промежуточном основании 13, которое установлено с возможностью вращения в неподвижном основании 2 в шарикоподшипнике 14. Поворотное основание установлено с возможностью вращения в неподвижном основании на подшипнике 15. На оси ролика 16 установлена дополнительная шестерня 17. На неподвижном основании 2 установлено колесо 18 с внутренним венцом. На поворотном основании 1 установлена шестерня 19 с внешним венцом. Дополнительная шестерня 17 входит в зацепление с колесом 18 и шесте эней 19 с возможностью обкатьшания шестерни 17 и колеса 18 при вращении поворотного бснования 1. Диаметр D делительной окружности дополнительной шестерни 17 равен сумме диаметра dp ролика 11 и высоты И сечения звена 7 шарнирной цепи (фиг. 3).

Каждое звено 7 шарнирной цепи может содержать на одном своем конце вилку 20 (фиг. 5), а на другом проушину 21. Проушина 21 одного звена входит в вилку 20 смежного с ним звена и шарнирно соединена с этой вилкой. Позипиями 22 и 23 на фиг. 5 обозначены оси шарнирного соединения звена со смежными звеньями. Окно 8 для укладки проводов 9 в звене 7 цепи выполнено в виде прямолинейного канала, расположенного по оси симметрии звена, при этом канал лежит в одной плоскости с осями 22 и 23 шарнирного соединения звена со смежными с ним звеньями (фиг. 5).

Шарнирное соединение цепей для каждых смежных вилки 20 и проушины 24 может быть выполнено в виде соос- ных соответственно ыпуклых 24 и вогнутых 25 полупилиндров (фиг. 4), диа- метр которых меньше высоты Н сечения звена 7 шарнирной цепи. На оставшихся частях высоты звена 7 со стороны вилки 20 в звене 7 п направлении от плоскости Г, проходящей через диаметры полуцилиндров вилки 20, выполнены торцовыг выборки 26 и 27. Причем глубина д, выборки 26 в месте перехода поверхностей полуцилиндров 24 вилки 20 в поверхность 28 контактирования звена 7 с роликами 11 выполнена величиной Л, l H/2(dp + Н), а глубина А выборки 27 в месте перехода поверхностей полуцилиндров 24 вилки 20 в поверхность 29 контактирования зве)1а 7 с поворотным основанием 1 выполнена величиной I х X H/2(dp + Н), где 1 - расстояние между осями 22 и 23 шарнирных соединений звена 7, d - диаметр поворотного основания 1.

Устройство работает следующим образом.

При вращении поворотного оснований 1 с шестерней 19 по направлению стрелки q находящаяся с этой шестерней в зацеплении шестерня 17 будет вращаться в направлении стрелки S. Вращение дополнительной шестерни 17 по указанной стрелке приводит к пе- рекатьшанию этой шестерни по внутреннему зубчатому венцу шестерни 18 и движению центра шестерни 17 и ролика 11 совместно с промежуточным основанием 13 в направлении стрелки Ь (фиг. 1). Перемещающийся в направлении стрелки Ь ролик увлекает за

собой шарнирную цепь 5 по мере того как освобояудается (травится) та часть шарнирной цепи, которая соприкасается с поворотным основанием 1. Поскольку в устройстве выполнено соотношение D dp + Н, закон изменения скорости центра сечения звена шарнирной цепи 5,6 гибкого элемента при его переходе

звеньями 7 по одну сторону от осей 22 и 23 шарниров, соединяющих собой звенья, и растяжение стороны k части провода, расположенной между звеньями по другую сторону от оси упомянутых шарниров (фиг.4,6), Растяжение одной части компенсируется сжатием другой части, в связи с чем сме

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение надежности работы соединителя, за счет уменьшения трения проводов о поверхности окон. Соединитель содержит поворотное 1 и неподвижное 2 цилиндрические основания, расположенные концентрично. Между основаниями помещены шарнирные цепи, в окнах 8 звеньев 7 которых расположены провода 9, соединенные концами с основаниями 1 и 2. Шарнирные цепи поддерживают ролики 11. Уменьшение трения проводов 9 о поверхности окон 8 достигается введением колеса 18 с внутренним венцом на основании 2, шестерни 19 с наружным венцом на основании 1 и дополнительной шестерни 17 на оси ролика 11, при этом шестерня 17 имеет возможность обкатывания колеса 18 и шестерни 19 и имеет диаметр, равный сумме диаметра ролика 11 и высоты сечения звена шарнирной цепи. Элементы шарнирных соединений выполнены в виде выпуклых и вогнутого полуцилиндров, входящих один в другой, соответственно на вилке и проушине, выполненных на каждом соединяемом звене. Окно 8 для прокладки проводов выполнено в виде прямолинейного осевого канала в звене. На каждом звене со стороны вилки выполнены торцовые выборки для возможности формирования в шарнирной цепи арочных участков при работе устройств, воспринимающих силы инерции вращающихся цепей. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

с выпуклой цилиндрической поверхности ю щения центра сечения провода относиJ поворотного основания на вогнутую цилиндрическую поверхность 4 неподвижного основания будет идентичен закону скорости в точке, лежащей на делительной окружности зубчатого профиля шестерни 17, Так как центр сечения провода 9 совпадает с центром сечения звена, то указанное вьш1е равенство законов будет наблюдаться и для совокупности провод 9 - колесо 17. Следовательно, по мере того как точки колеса 17, расположенные на его делительной окружности, будут приходить в соприкосновение с точками, расположенньми на делительных окружностях зубчатых колес 18 и 19, с приравниванием скоростей этих точ нулю (относительно поворотного и неподвижного оснований), по мере этого будет происходит переход центра сечения провода 9 с поворотного основания на неподвижное и наоборот, с неподвижного основания на поворотное, причем указанный переход не будет сопровождаться перемещением центра провода относительно центра звена 7 в направлении вращения и противоположном ему направлении.

В процессе работы устройства будет происходить изгибание проводов 9, расположенных в звенях шарнирных цепей на угол oL . Однако такое изгибание не будет оказывать влияния на степень идентичности или совпадения законов изменения скорости центра сечения гибкого элемента закону изменения скорости в точке, лежащей на делительной окружности зубчатого про 1ФИЛЯ шестерни 17, так как в таком изгибании будет находиться постоянна часть длины провода, величина которой зависит от угла охвата ролика гибким элементом и отношения длины гибкого элемента к диаметру делительной окружности шестерни 17, которые постоянны для конструкции.

В процессе работы устройства будет происходить сжатие стороны е части провода, расположенной между

5

0

тельно оси 22 и 23 шарниров, соединяющих собой звенья 7, не происходит. Не происходит поэтому перемещения проводов относительно звеньев 7.

Выполнение каждого элемента шарнирной цепи в виде вилки и соединенной с ней проушины позволяет разместить канал, предназначенный для укладки провода, внутри этого элемента. В свою очередь размещение упомянутого канала внутри этого элемента позволяет обеспечить пересечение в одной

плоскости оси канала с осями вращеI

ния данного элемента относительно

5 смежных элементов и, таким образом, исключить несовпадение центра изгиба гибкого элемента (оси шарнира) с центром изгиба сечения провода, что исключает образование проводами гоф0 ров, возможность их трения друг о друга и о шарнирную цепь, повышает надежность работы устройства.

Выполнение канала, предназначенного для укладки провода, прямолиg нейным позволяет исключить перегиб проводов в местах их прохождения в упомянутых каналах (поскольку каждое звено гибкого элемента является жестким и со всех сторон охватыва0 ет провод), а также привести к минимуму перегиб проводов в местах стыков каналов, между смежными звеньями, так как в противном случае (например, в известном устройстве

5 при выполнении каналов расположенными по дугам радиусов центры которых расположены на осях роликов или поворотного или неподвижного оснований) хотя и приводится к нулю перегиб провода при расположении гибкого элемента по одной из упомянутых дуг (например, по дуге радиуса, центр которого расположен на оси ролика), все же увеличивает упомянутый перегиб при расположении гибкого элемента по остальным из указанных дуг (например, по дуге с радиусами в центре поворотного или неподвижного основания) и к тому же уменьшает

0

5

устойчивость гибкого элемента (поскольку криволинейному каналу в эвене цепи должна соответствовать кри- волинейность формы этого эвена), при водит к образованию гибким элементом гофров при переходе с одной поверхности на другую.

Вьтолнение в звеньях шарнирных цепей указанных выборок 26 и 27 поз- воляет обеспечить опирание поверхностями выборок смежных звеньев шарнирной цепи друг о друга с одновременным формированием гибкой шарнирной цепью (в месте ее контактирова- ния с выпуклой цилиндрической поверхностью поворотного основания 1 или ролика 11) арочного участка (фиг.6), состоящего из опирающихся друг о друга поверхностями выборок звеньев шарнирной цепи, причем звенья оказываются загруженными растягивающи- ми усилиями со стороны, в которой расположены шарниры, соединяющие собой звенья шарнирной цепи.

На фиг. 6 показан для примера арочный участок цепи, на ролике для пояснения вывода соотношений для получения величин выборок и, и Л,

как ось 22 шарнира совпадает с осью прямолинейного канала - окна под провод, проходящей в середине сечения звена, то

tg об

1/2

с1р/2 + Н/2

отсюда

Л, l-h/2((ip + Н)

Аналогичен вьшод и для Л,;. Схема нагружения, приводящая к возникновению арочной конструкции наблюдается всякий раз, когда сила инерции от воздействия вращающихся масс при изменении направления их враще- ния превосходит по своему значению силу трения в элементах и звеньях механизма. При этом сила инерции от поворотного основания будет восприниматься объектом, на котором установ- лено поворотное основание, а следовательно, на шарнирную цепь воздействия оказьшать не будет. Сила инерции от промежуточного основания будет передаваться дополнительной шестерней на поворотное основание, а iioTOMy на шарнирную цепь оказьшать воздействия также не будет. Единственная сила, оказывающая воздействие

- Ю152025

к

30

35

дд 45сп

55

на шарнирную цепь - сила инерции вращающейся массы самой шарнирной цепи. В этом случае выпуклые цилиндрические поверхности поворотного основания и роликов перестают воспринимать инерционную нагрузку от вращающейся массы шарнирной цепи, которая ввиду образования упомянутой арочной конструкции в процессе вращения воспринимает упомянутую нагрузку сама на себя, что исключает трение о поверхности поворотного основания и роликов не только проводов, но также и звеньев шарнирной цепи, что повьшает надежность работы устройства по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

1, Поворотный электрический соединитель, содержащий концентричные цилиндрические поворотное и неподвижное основания, между которыми расположены жестко связанные концами с основаниями гибкие элементы в виде щарнирных цепей, в звеньях которых выполнены окна, расположенные поперечно осям шарниров цепей, в окна уложены провода, цепи поддерживают ролики, установленные в промежуточном основании, соосном с указанными основаниями и установленном с возможностью вращения в неподвижном основании, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы за счет уменьшения трения проводов о поверхности окон, в устройство введены колесо с внутренним венцом, установленное на неподвижном основании соосно с ним, и концентричная колесу шестерня с наружным венцом, установленная на поворотном основании, колесо и шестерня находятся в зацеплении с введенной дополнительной шестерней, которая установлена на оси одного из поддерживающих роликов с возможностью обкатьшания указанных шестерни и колеса при вращении поворотного основания, при этом диаметр D делительной окружности дополнительной щестерни равен сумме диаметра do ролика и высоты Н сечения звена шарнирной цепи.

3, Соединитель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью повьппения надежности работы за счет исключения трения звеньев шарнирных цепей о поверхности пово- ротного основания и роликов, шарнирное соединение цепей для каждых смеж ных вилки и проушины выполнено в ви29

де соосных соответственно выпуклых и вогнутых полуцилиндров, диаметр которых меньше высоты Н сечения зве- с на шарнирной цепи, при этом на оставшихся частях высоты звена со стороны вилки в звене в направлении от плоскости, проходящей через диаметры полуцилиндров вилки, выполнены

0 торцовые выборки, причем глубина й( выборки в месте перехода поверхностей полуцилиндров вилки в поверхность контактирования звена с роликами выполнена величиной & 1 х

5 X H/2(dp + Н), а глубина Л выборки в месте перехода поверхностей полуцилиндров вилки в поверхность контактирования звена с поворотным основанием вьшолнена величиной. Д. 7

0 ЬН/2(с1(, + Н), где 1 - расстояние между осями шарнирных соединений звена; dj - диаметр поворотного основания.

11

А-А

11

/

do

dp.

/

72

ff

т

Фиг.г

15 16 D

f7

Фи.и

22

гз

Фи.5