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Zwischen eine treibende und eine getriebene Welle geschalteter Energiespeicher.
Bei dem den Gegenstand der Erfindung bildenden Energiespeicher, der zwischen eine treibende und eine getriebene Welle zu schalten ist, werden Sehwungmassen benutzt, die mit Hilfe von Hebelketten, Zahnradsätzen od. dgl. an den Wellen, exzentrisch zur Wellenachse, so gelagert werden, dass ihr Rotationsradius sich dem Drehmoment entsprechend einstellt ; die Einstellung der Schwungmassen erfolgt durch einzelne räumlich so voneinander getrennte Glieder, dass sie sich aneinander vorbeibewegen können, so dass also die getriebene der treibenden Welle vorzueilen vermag und dass der durch die Sehwungmassen gebildete Energiespeicher in beiden Richtungen wirksam sein kann. Der Wirkungsbereich kann dabei so begrenzt sein, dass beim Anlaufen die beiden Wellen fest oder schwach nachgiebig miteinander verbunden sind.
In dieser Weise lässt sieh dem Erfindungszweck entsprechend ungewöhnlich grosse Nachgiebigkeit und grosse Energiespeicherung betriebssicher und einfach erreichen, was bei den elastischen Kupplungen bekannter Art nicht der Fall ist.
Auf der Zeichnung sind einige Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes in den Fig. 1-12 in schematischer Weise dargestellt.
Fig. l zeigt die einfachste Ausführungsfoim. A ist die treibende, B die getriebene Welle. An beiden exzentrisch angeordnet befinden sich die Zapfen C und D, welche durch eine Gliederkette F-G-M' verbunden sind. Wenn für den betreffenden Anwendungsfall das Eigengewicht der Gliederkette nicht ausreicht, so erfolgt eine Beschwerung, wie sie durch das gestrichelt gezeichnete Gewicht M angedeutet ist. Bei sehr grossen Winkelgeschwindigkeiten wird jedoch häufig die natürliche eigene Masse der Verbindungsglieder ausreichen.
Die Wirkungsvorgänge müssen an Hand der zweigliedrigen Kette bzw. des Scharnierhebels nach den Fig. 2 und 3 noch näher dargelegt werden. In Fig. 3 ist schematisch die Stellung der Scharnierhebel F und G gezeichnet, wie sie bei geringer Geschwindigkeit bzw. beim Anfahren eingenommen werden. Dann wirken die Glieder F und G einfach wie eine feste Verbindung zwischen den Zapfen C und D. Wenn die Geschwindigkeit sich erhöht, so bilden F und G einen Winkel (Fig. 2) miteinander, der mit wachsender Geschwindigkeit um so spitzer wird.
Die Zentrifugalkraft K der in den Hebeln aufgespeicherten Masse zerlegt sich in die Peripheriekomponenten E ? und K2. Treten Kraftschwankungen im Antriebsmechanismus oder in der Arbeitsmaschine auf, so ändert sich die Stellung der Hebel F und G automatisch, und
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maschine oder plötzliche Vergrösserung der Antriebskraft bedingt, dass der Winkel zwischen den Hebeln F und G von selbst stumpfer wird und der mittlere Rotationsradius ihrer Massen verringert wird. Dieser Verringerung wirkt die Zentrifugalkraft entgegen. Umgekehrt erhält die Zentrifugalkraft das Übergewicht, sobald das Kräftegleichgewicht in dem Hebelsystem etwa durch Verringerung der Kräfte im Antriebsmechanismus oder in der Arbeitsmaschine gestört wird.
Bei reinem Leerlauf wird der Winkel zwischen F und ss gleich Null. Fig. 4 zeigt eine Anordnung, bei der das Hebelsystem als Doppelpaar ausgeführt ist. Dadurch wird erreicht, dass die Zentrifugalkräfte sich nicht auf die Lager übertragen und die Peripheriekräfte als Kräftepaare auftreten.
In Fig. 5 und 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem statt der Hebel Zahnräder verwendet sind. Die eine Kupplungshälfte trägt die Zahnsegmente L, L, mit denen die Gewichtshebel M, M verbunden sind. In L, L greift das an der zweiten Kupplungshälfte befestigte Zahnrad N ein. Eine
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grössereAnzahl vonAbänderungen dieser Anordnung ist natürlich möglich. So kann z. B. statt der Aussenverzahnung Innenverzahnung verwendet werden.
Macht man bei der Zahnradkonstruktion den Radius des inneren Zahnrades N klein gegenüber dem Radius von L, so erreicht man damit eine sehr weiche Aufnahme von Stössen und Kraftschwankungen, da dann eine ganze oder mehrere Umdrehungen von N zur Verstellung von M um einen bestimmten Winkel erforderlich sind.
Legt man in dem betreffenden Fall hierauf keinen so grossen Wert, so kann man wiederum die Zahnräder durch einfachere Hebelkonstruktionen ersetzen, wie sie z. B. in Fig. 7 dargestellt ist. Der Schwunghebel M stellt sich auf einen solchen Winkel mit dem durch den Drehpunkt D gezogenen Radius ein, dass die Zentrifugalkraft J mit der Umfangkraft Q im Gleichgewicht ist. Aus der Fig. 7 ist besonders klar zu ersehen, wie die Zentrifugalkraft als federndes Zwischenglied in die Arbeitsvorgänge eingreift.
Fig. 8 zeigt eine Abänderung der Anordnung nach Fig. 7, wobei gleichzeitig ein Gelenk dadurch erspart wird, dass der Zapfen C in einem Längsschlitz gleiten kann.
Fig. 9 und 10 zeigen in Schnitt und Stirnansicht eine weitere Ausbildung. Auf der Welle B sitzen Radialarme mit Schlitzen Z ; auf der Welle A sitzen die Arme C, die durch Lenker C'mit den Gewichten M verbunden sind.
Zweckmässig wird diese Ausführung, um eckende Beanspruchungen zu verhindern, so durchgebildet, wie sie in Fig. 11 in einem Schnitt gezeigt ist. Die Arme auf der Welle B sind dabei zu einem Gehäuse Z'umgebildet, in dessen beiden Stirnseiten die radialen Schlitze Z angebracht sind. Auf der Welle A sitzen innerhalb des Gehäuses die in der Figur verkürzt ersichtlichen Arme C, die durch Lenker C' mit den Gewichten M verbunden sind ; die letzteren gleiten mit beiderseitigen Zapfen M'in den Schlitzen Z, so dass ein Ecken bei ihrer Bewegung verhindert ist.
Fig. 12 zeigt schematisch die Wirkung, die bei Einrichtungen gemäss Fig. 9-11 auftritt. Die Figur zeigt nur die obere Hälfte der Einrichtung gemäss Fig. 10.
Wie die letztere Figur erkennen lässt, ist jeder Schlitz Z so lang ausgebildet, dass bei der gezeichneten
Stellung der Fig. 10 der Zapfen M'des Gewichtes M weder aussen noch innen das Ende des Schlitzes Z erreicht, sondern eine Mittelstellung einnimmt. Gleichgültig in welcher Stellung die Teile beim Anfahren stehen, werden immer, da anfangs eine Schleuderkraft auf die Gewichte M noch nicht wirkt, die Teile in die Stellung nach Fig. 10 übergehen, in der die unmittelbar auf die Gewichte wirkenden Lenker C' senkrecht oder annähernd senkrecht zu den Schlitzen Z, also zu den Gleitbahnen der Gewichte M oder ihrer Zapfen M'stehen.
Beim Übergang aus irgendeiner Anfangsstellung in die Stellung der Fig. 10 wird von den Zapfen M'beim Entlanggleiten an den Walzen der Schlitze Z Reibungsarbeit geleistet, die darauf hinwirkt, dass dieser Stellungswechsel der Zapfen M'nicht plötzlich, sondern allmählich vor sich geht, so dass das Anfahren stosslos erfolgt.
Fig. 12 verdeutlicht schematisch den Vorgang, wenn angenommen wird, dass das Gewicht M in dem Schlitz Z von einer Stellung St'in die Stellung St"übergeht. Die durch den ursprünglich im
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ponente a und b, wovon die kleinere Komponente b auf die Verschiebung des Gewichtes M nach der Stelle St"hinwirkt. Je kleiner der Winkel cx dabei wird, um so grösser wird das Verhältnis a woraus sich die selbsttätige Abbremsung der Stösse beim Anfahren ohne weiteres erklärt.
Es ist naturgemäss nicht Bedingung, dass die als Gleitbahn dienenden Schlitze Z genau radial verlaufen, ebenso brauchen sie nicht unbedingt geradlinig zu verlaufen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Zwischen eine treibende und eine getriebene Welle geschalteter Energiespeicher, dadurch gekenn- zeichnet, dass sich der Rotationsradius der um die Wellenachse schwingbaren Schwungmassen (AI) dem Betriebsdrehmoment entsprechend mit Hilfe von Hebelketten, Zahnradsätzen od. dgl. einstellt, deren einzelne Glieder räumlich so voneinander getrennt sind, dass sie sich aneinander vorbeibewegen und in beiden Richtungen wirksam sein können.
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Energy storage device connected between a driving and a driven shaft.
In the case of the energy storage device forming the subject of the invention, which is to be switched between a driving and a driven shaft, flywheels are used which, with the help of lever chains, gear sets or the like, are mounted on the shafts, eccentrically to the shaft axis, so that their The rotation radius adjusts according to the torque; The centrifugal masses are adjusted by individual links that are spatially separated from each other so that they can move past each other, so that the driven shaft can advance the driving shaft and that the energy store formed by the centrifugal masses can be effective in both directions. The range of action can be limited in such a way that the two shafts are connected to one another firmly or slightly flexible when they start up.
In this way, according to the purpose of the invention, unusually great flexibility and great energy storage can be achieved reliably and easily, which is not the case with the elastic couplings of the known type.
In the drawing, some embodiments of the subject matter of the invention are shown in FIGS. 1-12 in a schematic manner.
Fig. 1 shows the simplest embodiment. A is the driving shaft, B the driven shaft. The pins C and D are located eccentrically on both and are connected by a link chain F-G-M '. If the dead weight of the link chain is not sufficient for the application in question, it is weighed down, as indicated by the weight M shown in dashed lines. At very high angular speeds, however, the natural mass of the connecting links is often sufficient.
The processes of action must be explained in more detail using the two-part chain or the hinge lever according to FIGS. 2 and 3. In Fig. 3, the position of the hinge levers F and G is shown schematically as they are assumed at low speed or when starting. Then the links F and G simply act like a fixed connection between the pins C and D. When the speed increases, so F and G form an angle (Fig. 2) with each other, which becomes more acute with increasing speed.
The centrifugal force K of the mass stored in the levers is broken down into the peripheral components E? and K2. If force fluctuations occur in the drive mechanism or in the machine, the position of levers F and G changes automatically, and
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machine or a sudden increase in the driving force causes the angle between levers F and G to become obtuse by itself and the mean radius of rotation of their masses is reduced. The centrifugal force counteracts this reduction. Conversely, the centrifugal force takes on the predominance as soon as the balance of forces in the lever system is disturbed, for example by reducing the forces in the drive mechanism or in the working machine.
With pure idling, the angle between F and ss is zero. Fig. 4 shows an arrangement in which the lever system is designed as a double pair. This ensures that the centrifugal forces are not transferred to the bearings and that the peripheral forces occur as pairs of forces.
In Fig. 5 and 6 a further embodiment is shown in which instead of the lever gear wheels are used. One coupling half carries the toothed segments L, L with which the weight levers M, M are connected. In L, L the gear N attached to the second coupling half engages. A
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a greater number of modifications to this arrangement are of course possible. So z. B. be used instead of the external teeth internal teeth.
If you make the radius of the inner gear N small compared to the radius of L, you will achieve a very soft absorption of shocks and force fluctuations, since a whole or several turns of N are then required to adjust M by a certain angle .
If you do not put such a high value on this in the case in question, you can again replace the gears with simpler lever constructions, such as those used for B. is shown in FIG. The swing arm M adjusts to such an angle with the radius drawn through the pivot point D that the centrifugal force J is in equilibrium with the circumferential force Q. From Fig. 7 it can be seen particularly clearly how the centrifugal force engages in the work processes as a resilient intermediate member.
FIG. 8 shows a modification of the arrangement according to FIG. 7, whereby at the same time a joint is saved in that the pin C can slide in a longitudinal slot.
9 and 10 show a further embodiment in section and front view. Radial arms with slots Z are seated on the shaft B; The arms C sit on the shaft A and are connected to the weights M by means of links C '.
This embodiment is expediently embodied in such a way as it is shown in a section in FIG. 11 in order to prevent cornering stresses. The arms on the shaft B are formed into a housing Z ′, in the two end faces of which the radial slots Z are made. On the shaft A sit inside the housing, the abbreviated arms C in the figure, which are connected to the weights M by links C '; the latter slide with pegs M 'on both sides in the slots Z, so that corners are prevented during their movement.
Fig. 12 shows schematically the effect that occurs with devices according to FIGS. 9-11. The figure shows only the upper half of the device according to FIG. 10.
As the latter figure shows, each slot Z is so long that in the one shown
Position of FIG. 10, the pin M 'of the weight M reaches the end of the slot Z neither on the inside nor on the inside, but assumes a central position. Regardless of the position in which the parts are when starting up, since initially a centrifugal force does not yet act on the weights M, the parts will always go into the position according to FIG. 10, in which the link C 'acting directly on the weights is perpendicular or approximately perpendicular to the slots Z, that is, to the slideways of the weights M or their pins M '.
During the transition from any initial position to the position of FIG. 10, frictional work is carried out by the pin M 'when sliding along the rollers of the slots Z, which works to ensure that this change in position of the pin M' does not occur suddenly, but gradually, see above that the approach is smooth.
12 illustrates the process schematically if it is assumed that the weight M in the slot Z passes from a position St 'to the position St' '
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components a and b, of which the smaller component b acts on the displacement of the weight M to the point St ". The smaller the angle cx, the greater the ratio a, which explains the automatic braking of the impacts when starting .
Of course, it is not a requirement that the slots Z serving as a slide run exactly radially, nor do they necessarily have to run in a straight line.
PATENT CLAIMS:
1. Energy storage device connected between a driving and a driven shaft, characterized in that the radius of rotation of the centrifugal masses (AI) that can oscillate around the shaft axis is adjusted according to the operating torque with the aid of lever chains, gearwheel sets or the like, the individual links of which are spatially adjusted are separated from each other so that they can move past each other and be effective in both directions.