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Vorrichtung zur Kraftilbertragung mittels pendelnder Schwungmassen.
Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet eine Vorrichtung, bei der die lebendige Kraft bzw. die kinetische Energie von durch irgendwelche Antriebsmittel zu einer Eigenbewegung bzw. einer Relativbewegung mit Bezug auf einen Bewegungsteil oder mit Bezug aufeinander veranlassten, einer pendelnden bzw. schwingenden Bewegung fähigen Schwungkörpern oder einseitig beschwerten Körpern zur Kraftübertragung, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von durch die Bewegung dieser Körper hervorgerufenen elektrischen oder elektromagnetischen Bewegungserscheinungen benutzt wird.
Von der bekannten Verwendung von mit einem axial verschiebbaren und um die Verschiebungsachse drehbaren Körper verbundenen Schwungkörpern zur Umwandung drehbarer in hin und her gehende Bewegung unterscheidet sich die vorliegende Vorrichtung unter anderem dadurch, dass die Schwungkörper, die einseitig belastet sind, eine planetenartige Eigenbewegung ausführen und hauptsächlich ihre sich beim Heben und Senken der Schwungkörper (welche Bewegung durch eine verhältnismässig kleine Hilfskraft aufrecht erhalten werden kann) frei werdende Energie zur Auswirkung kommt, wo- gegen die sich beim Zurückkehren in die Ruhelage während des Hebens und Senkens ergebende geringe Schwingung der Schwung- oder Triebkörper von untergeordneter Bedeutung ist. Die Erzeugung bzw.
Aufrechterhaltung dieser Hebung-und Senkungsbewegungen, die planetenartig mit Bezug auf eine Drehachse erfolgen können, kann durch in beliebiger Weise, beispielweise elektrisch betriebene Drehscheiben, Trommeln od. dgl. bewirkt werden, an denen die Schwing- körper frei schwingend oder pendelnd aufgehängt sind oder mit denen sie entsprechend in
Verbindung stehen, oder man kann hiezu bereits vorhandene Schwingungen der Unterlage der betreffenden Vorrichtung benutzen, beispielsweise die Meeresbewegung auf Schiffen, die schwingenden Bewegungen von Teilen eines Fahrzeuges, Windbewegungen usw.
Die durch die verschiedenen Mittel ausgelöste Energie der Schwingkörper, deren Aufrechterhaltung nur verhältnismässig geringe, ihrem Gewicht entsprechende, leicht beschaffbare Kräfte erfordert, gibt ein einfaches Mittel zur Übertragung und zur Umformung von Arbeitsleistungen für die verschiedensten gewerblichen Zwecke.
Der Erfindungsgegenstand ist auf der Zeichnung in verschiedenen Ausführungsbeispielen dargestellt, u. zw. zeigen die Fig. 1 und 2 im lotrechten Querschnitt und Längsschnitt schematisch die Anbringung der Schwungkorper an Rädern oder den Stirnseiten von Trommeln od. dgl., die Fig. 3 und 4 zwei verschiedene Ausführungsformen von Schwungkorpern, die gegebenenfalls auch gemeinsam verwendet werden können, wie es beispielsweise bei der Ausführungsform der Fig. 1 und 2 der Fall ist. Eine weitere Ausführungsform eines Teiles des Schwungkörpers zeigt Fig. 5.
Die Fig. 6,7, 8,9 und 10 zeigen verschiedene Arten der Verbindung von Schwungkörpern mit Trieben oder Triebrädern zwecks Übertragung der Bewegung teils auf eine mittlere Achse, teils auf eine umgebende Trommel, ein Rad od. dgl.
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Fig. 12 und 13 zeigen im lotrechten Längsschnitt und Querschnitt die Anwendung der Erfindung auf den Betrieb einer elektrischen Maschine mit Anker, Induktoren oder Feldmagneten und Stromabnehmer. Fig. 14 ist eine Ausführungsform mit beweglichen Innern belasteten
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angetriebenen Scheiben, Trommelenden u. dgl.
Die Schwungkörper können die Gestalt von Reibungsscheiben oder gezahnten Scheiben 8, 8', 9, 9', 11, 11'haben, die entweder für sich allein unter Einwirkung von an ihnen angebrachter Belastungen 10, 10', 12, 12'schwingen können oder bei der Ausführung der Vorrichtung in Gestalt von Trommeln oder von spulenartig verbundenen Scheiben 6, 7 aus drehbaren, sich gegenüberliegenden und paarweise durch Belastungsstangen 10, , . verbundenen Scheiben 8,9 bzw. 8', 9'bestehen können.
Diese Scheiben 8, 9, 8', 9'sitzen mittels, sei es in ihrer Mitte, sei es auch exzentrisch angebrachter Zapfen 13 in den Stirn- wänden 6, 7 frei drehbar und werden durch ihre teils aus den Stangen 10, 12, teils durch blosse Gewichte gebildeten Belastungen während der Drehung der Trommeln bzw. der Scheiben 6, 7 von diesen mitgenommen, wobei sie mit Bezug auf die Drehung der Trommeln oder Scheiben 6, 7 unter der Einwirkung ihrer Gewichtsbelastungen in der Bewegung zurückbleiben, wobei die Grösse und Geschwindigkeit dieser Eigendrehung teils von der Geschwindigkeit der sich drehenden Scheiben oder Trommeln, an denen die Schwungkörper hängen, teils von der Pel1dellänge der letzteren abhängt.
Diese Bewegung der Schwungkörper findet unter dem Einfluss der Fliehkraft bei entsprechend schneller Bewegung der Scheiben oder Trommeln oder sonstiger, den Schwungkörpern einen schnellen, heftigen Ausschlag erteilender Kräfte stilt. Bei entsprechend langsamer Bewegung der Scheiben, Trommeln oder sonstiger Befestigungskörper für die Schwungkörper und bei möglichst reibungsloser Lagerung derselben, beispielsweise durch Kugellager, die überhaupt bei der vorliegenden Erfindung für alle sich drehenden Teile Verwendung finden sollen, ist die Bewegung der Belastungsmassen und des Fusspunkts der sie mit dem Aufhängepunkt des Schwungkörpers verbindenden Linie eine reine Kreisbewegung unter Ausschaltung der Schwingung, wogegen bei entsprechend schneller Bewegung der Scheiben 6,
7 oder sonstiger drehbarer Befestigungskörper die Schwingung der Schwungkörper 8, 8', 9, 9'eine solche Grösse annehmen kann, dass durch entsprechende Zwischenräder, wie sie beispielsweise Fig. 11 bei 14 erkennen lässt, das drehbare Element, 6, 7, 15 od. dgl. schwungradartig über seine Totpunktlage hinaus bewegt werden kann. Diese Ausführungsform ergibt den Erfolg der Möglichkeit der Vermeidung von Schwungrädern und der Verwendung eines sich hiebei ergebenden Arbeits- oder Kraftüberschusses, wenn für möglichste Konstanz der Drehung der Scheiben 6, 7 u. dgl. gesorgt wird. zum Antrieb beliebiger mechanischer, elektrischer oder anderer Vorrichtuogen.
Die oben geschilderte schwingende oder kreisförmige Bewegung der Schwungkörper, die natürlich derart aufgehängt und angeordnet sein müssen, dass sie frei voneinander schwingen
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beispielsweise 14 in Fig. 11, unmittelbar auf die von aussen angetriebene Trommel 1 (Fig. 12, 13) übertragen werden, die be : spielsweise mittels eines elektrischen oder andern Motors 17 (Fig. 11) ständig oder aussetzend angetrieben werden kann. Zweckmässig wird zunächst der Antrieb der Trommel, die mit den Riemenscheiben bzw. den Nuten 2, 3,4 versehen sein kann. fort-
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sind, aussetzend erfolgen oder verlangsamt werden kann.
Eine Antriebsachse wird bei dieser Art der Ausführung der Bewegung nicht benötigt, da auch der sich ergebende Arbeitsüberschuss durch unmittelbare Einwirkung der Schwungkörper auf Zahnräder od. dgl. abgenommen werden kann. Man kann jedoch in einer andern Ausführungsform auch eine selbstverständlich möglichst reibungslos etwa durch Kugellager in der Längsmitte der Trommel 1 angeordnete, gegebenenfalls in ihrer Längsrichtung verschiebbare Achse 5 anwenden, in welchem Fall die Schwungkörper 8,9, 8', 9', 11, 111 sei es unmittelbar, sei es mittels Zwischengetrieben auf diese Achse 5 einwirken können, wodurch die Achse gegebenenfalls in gleicher Richtung mit der Trommel oder entgegengesetzt dazu gedreht werden kann.
Durch Vergrösserung der Anzahl der auf die Achse 5 einwirkenden Schwungkörper, wie dies beispielsweise die Fig. 7-10 zeigen, kann die Geschwindigkeit der Achsendrehung beliebig erhöht werden. Bei der Ausführungsform nach den Fig. 6 und 6a geschieht der Antrieb der Achse 5 von den Schwungkörpern 8, 8'usw. aus durch Treibriemen, die um die Trommel 22 zwischen den Zahn. rädern 23, 23 herumlaufen, welch letztere mittels der Zahnräder 24 die Achse 5 des Systems antreiben. Von dieser Achse aus kann gegebenenfalls die Zündung einer die Trommel 1 bewegenden Kraftmaschine gesteuert oder die Bewegung eines zur Bewegung der Trommel 1, der Scheiben 6', 7 od. dgl. dienenden Elektromotors unterstützt werden. Im übrigen kann auch hier die Bewegungsüberschuss beliebig weiter verwendet werden.
Bei der beispielsweisen Ausführungsform gemäss den Fig. 1-4 sind an den Stirnseiten der Trommel 1 auf den Innenseiten der Scheiben 6 und 7 zwei einander gegenüberliegende Paare von durch die Beschwerungsstange-M bzw. 10'verbundenen Scheiben 8,9 bzw. 8', 9'
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angeordnet, welche teils unmittelbar, teils durch ihre Beschwerung auf die Achse.'5 oder, wie vorher beschrieben, auf die Trommel I einwirken können. In der Mitte der Trommel befindet sich ein Paar einander diametral gegenüberliegender auf den Achsen 18 sitzender, mittels der
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die Achse 5, sei es auf die Trommel 1 einwirken können.
Die einzelnen Scheiben und Belastungen brauchen nicht gleich gross zu sein, doch müssen die paarweise einander gegenüber liegenden Scheiben und Belastungen gleiche Grosse besitzen.
Der Antrieb der Achse a kann, wie Fig. 5 erkennen lässt, durch eine Abkröpfung 27 der Gewichtshelastungsstange 12, bzw. 10, 101 erfolgen, auf der ein Zahnrad angebracht sein kann, das auf ein auf der Achse 5 sitzendes Zahnrad 29 einwirkt.
Die Beschleunigung des Antriebs der Achse kann auch ausser dem aus den Fig. 6, Gf7 ersichtlichen Antrieb mittels Treibriemen od. dgl. auch gemäss Fig. 15 erfolgen, wobei hinter der Scheibe 7'bzw. der Scheibe ss eine grössere Anzahl, gegebenenfalls vier. einander nicht
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Die Schwungkörper brauchen nicht volle Kreisbögen darzustellen, sie können auch nur daumenartig gestaltet sein oder sonst auf die Zwischenglieder zur Übertragung und Umformung ihrer ihnen durch einen ständig oder aussetzend wirkenden Stoss erteilten Schwingung einwirken.
Der Antrieb kann zunächst, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme eines elektrischen oder sonstigen Motors 17 oder von Hand aus erfolgen. Nachdem die Vorrichtung angesprungen ist, d. h. nachdem die Schwungkörper einige Zeit Schwingungen vollführt haben, erfolgt eine Umschaltung derart, dass teils von der Achse 5 her, teils vom Umfang der Trommel aus unter Verlangsamung der Geschwindigkeit des Antriebmotors bis auf eine zur Aufrechterhaltung der Schwingungen der Schwungkürper genügende Grösse eine Kraft- bzw. Arbeitsübertragung in der vorhin beschriebenen Weise erfolgt. Hiebei kann ein mehr oder weniger grosser Teil dieser Arbeit zur Unterstützung der Bewegung der Antriebmasehine benutzt werden.
In der Ausführungsform gemäss Fig. 11, bei der eine ungezalnte äussere Triebscheibe und eine auf gleicher Achse sitzende mit Innenverzahnung versehene kleinere Triebscheibe oder ein entsprechender Trommelmantel benutzt wird, kann vom Motor 17 aus zun$chst
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getrieben werden und nach erfolgter Umschaltung die Bewegung durch Zahnkranz 15, Riemen 21 und Scheibe 20 unterstützt werden. Dabei kann der Motor 17 gegebenenfalls aussetzend arbeiten. Bei der Verwendung von Treibriemen kann man natürlich durch Kreuzung der Riemen in bekannter Weise die Gegenbewegung der Schwungkörper in eine der ursprunglichen Antriebsbewegung gleich gerichtete Bewegung verwandelu.
Da die Achse 5 lose in ihren Kugellagern sitzt bzw. in ihnen verschoben werden kann, so kann man gegebenenfalls auch so vorgehen, dass man die Achse a ständig m Drehung erhält und durch periodisches Verschieben der Achse die auf ihr sitzenden Zahnräder 24, 29 u. dgl. abwechselnd in und ausser Eingriff mit den Schwungkörpern bringt und diesen dadurch in bestimmten Zeitperioden Schwingungen mitteilt, die durch Eingriff mit der Trommel 1 oder den Scheiben 6,7 oder gleichwertige Teile zur weiteren Arbeitsleistung bzw. Übertragung in
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Die pendelnde Bewegung der Schwungkörper kann auch zur Erzeugung von elektrischem Strom sowie allgemein für die Erzielung elektrischer oder magnetischer Wirkungen benutzt werden. Eine diesem Verwendungszweck dienende Anordnung ist aus den Fig'. 12, 13 und H. ersichtlich. Die Schwungkörper bilden hier entweder die Feldmagnete oder Induktoren einerseits bei feststehenden Anbern oder sie bilden anderseits bei feststehenden Induktoren oder Feldmagneten die beweglichen Anker und sie ermöglichen aurh gegebenenfalls eine relative Bewegung der beiden Organe mit Bezug aufeinander. Die Anker sind beispielsweise mit.'.
M. die Feldmagnete, Spulen oder Induktoren, welche die Anker 30 umgeben, mit 81 und das hier beispielsweise in ihrer Längsrichtung verlaufende Gewicht mit 32 bezeichnet. Auf der verlängerten Achse der Anker, von denen hier beispielsweise vier vorhanden sind, die den vier Schwnngköpern der Fig. 1 und 7 entsprechen, sitzen in bekannter Weise die Kollektoren oder Kommutatoren. 3. 3, \on denen der Strom beispielweise einem drehbaren Ring od. dgl. oder einem Kollektor 35 mittels Bürsten 3 ( ? zugeführt werden kann, von dem der Strom mittels Draht 37 weitergeführt wird.
Der Antrieb der äusseren Trommel 1 bzw. der Scheiben 6, 7 zwecks Erzeugung der schwingenden Bewegung erfolgt auch hier in der oben dargelegten Weise, Mit 38, Fig. 13, sind Teile der Verbindung des Drehrings 39 und der darauf sitzenden Kommutatoren mit der Scheibe 6 bezeichnet.
Soll der Anker drehbar sein und den Schwungkörper darstellen, so kann beispielsweise die Anordnung etwa der Fig. 14 entsprechen. Die Induktoren 3J'umgeben auch hier die
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Anker 30 und sind in Abstand hievon mittels eines zwischen Anker und Kollektor oder Kommutator eingesetzten isolierenden Ringes 40 aus Gummi, Holz od. dgl. gehalten. Die Anker 30 sind innerhalb der zylindrischen Induktoren frei schwingbar. In allen diesen Fällen muss die Drehung der schwingenden Teile durch Kugellagerung möglichst reibungslos gestaltet werden.
In weiterer beispielsweiser Ausführung der Erfindung können die einzelnen Schwungkörper derart mit Bezug aufeinander angebracht werden, dass die einen die Anker, die andern die Induktoren oder Feldmagnete enthalten, die dann bei der Schwingbewegung aufeinander und ineinander arbeiten.
Es hat sich bei der Ausführung'der Erfindung als zweckmässig erwiesen, den Abstand der Scheiben 6, 7 voneinander gleich dem Doppelten des Durchmessers einer der Scheiben zu wählen, da in diesem Falle die Ausschaltung der Reibungswiderstände am günstigsten erfolgt und ungleiche Belastungen und Durchbiegungen nach den Versuchen am besten ausgeschlossen werden.
Die vorliegende Vorrichtung gibt die Möglichkeit, die etwa durch die Bewegung eines Schiffes oder durch den Einfluss des Windes auf schwingbare oder drehbare Körper oder durch die Stösse eines in Bewegung befindlichen Fahrzeugs auf von i. hm mitgeführte schwingbare Körper ausgeübten Kräfte in nutzbringender Weise auszunutzen.
Die Sohwuügkörper können entsprechend den verschiedenen Antrieben auch andere Gestaltung annehmen und es können auch mehrere Einheiten, beispielsweise gemäss F ; g. 1-4 oder beispielsweise gemäss Fig. 12-14 nebeneinander auf derselben Achse angeordnet werden. Die Belastungen können auch als in die Schwungkörper einzubringende Gewichte ausgebildet sein und das Triebrad kann oberhalb der Belastung des Schwungkörpers angeordnet sein.
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1. Vorrichtung zur Kraftübertragung mittels pendelnder Schwungmassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung durch die Heb-und Senkbewegung von um eine Drehachse (5) im Kreise bewegten, ausserhalb dieser Drehachse drehbar aufgehängten, einseitig beschwerten Massen erfolgt.