CH205989A - Mechanical torque amplifier. - Google Patents

Mechanical torque amplifier.

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CH205989A
CH205989A CH205989DA CH205989A CH 205989 A CH205989 A CH 205989A CH 205989D A CH205989D A CH 205989DA CH 205989 A CH205989 A CH 205989A
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CH
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ball
shaft
roller
axis
rotation
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German (de)
Inventor
Electroacustic Gesellschaft H
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Electroacustic Gmbh
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05GCONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G19/00Servo-mechanisms with follow-up action, e.g. occurring in steps

Description

  

  Mechanischer Drehmomentverstärker.    Es sind mechanische Einrichtungen zur  Verstärkung von Drehmomenten bekannt, die  darauf beruhen, dass eine Arbeitswelle mit  tels einer Steuerwelle in einem von der Dreh  geschwindigkeit der Steuerwelle abhängigen  Masse an einen Antriebsmotor angekuppelt  wird. Diese Ankupplung geschieht beispiels  weise durch eine Reibungskupplung, deren  Druck und damit Schlupf sich mit der Dreh  geschwindigkeit der Steuerwelle ändert.  



  Derartige bekannte mechanische Dreh  momentverstärker haben den Nachteil, dass  der Kupplungsgrad     zweier    Wellen mitein  ander veränderbar ausgebildet werden muss,  was nur bis zu einem gewissen Grade exakt  und reproduzierbar zu erreichen ist.  



  Ein völlig anderer Weg zur mechanischen  Verstärkung des Drehmomentes wird beim  Gegenstand der Erfindung eingeschlagen.  



  Gemäss der     Erfindung    ist eine Antriebs  welle, die mit konstanter Umdrehungszahl  angetrieben wird, über einen ortsfesten dreh-    baren starren     Übertragungskörper    mit einer  Steuerwelle kraftschlüssig gekuppelt, wo  bei durch eine     Drehung    der     Steuer-          welle    eine     Verlagerung    der     Drehachse    des  Übertragungskörpers bewirkt werden kann,  und ferner ist mit dem     Übertragungskörper     ein um die Achse einer Arbeitswelle     ver-          schwenkbarer    weiterer Körper kraftschlüs  sig gekuppelt, wobei die Stelle,

   an der die       Kraftübertragung    zwischen dem     zuletztge-          nannten    Körper und dem Übertragungskörper  erfolgt, exzentrisch zur Arbeitswelle liegt.  



  In der     Zeichnung    sind einige Ausfüh  rungsformen der Einrichtung nach der Erfin  dung beispielsweise dargestellt.  



  In     Fig.    1 bedeutet 1 eine Reibkugel, die  zwischen zwei einander gegenüberliegenden  Rollen 2 und 2' drehbar gelagert ist. Die  Rolle 2 wird durch einen Motor mit konstan  ter Tourenzahl angetrieben. In der die beiden  Achsen der Rollen 2 und 2' enthaltenden  Ebene ist ein zweites Rollenpaar 3 und 4 an-      geordnet, deren Achsen um einen gewissen  Winkel, zum Beispiel um 45   gegenüber die  ser Ebene geneigt sind. Die beiden schrägen  Rollen 3 und 4 werden von einer gemein  samen Welle 5 getragen, deren Drehachse  senkrecht zu der Ebene steht, in welcher die  Rollen 2, 2', 3 und 4 die Kugel berühren, und  durch den Kugelmittelpunkt hindurchgeht.

    In der Verlängerung dieser Welle wird die  Kugel in der senkrecht zur Achse der Rolle 2  stehenden     Symmetrieebene    der Kugel durch  eine weitere Rolle 6 berührt, deren Drehachse  in dem Bügel 7' gelagert ist, der von der  Steuerwelle     "7    getragen wird. Die Rolle 6 er  zwingt eine     Drehbewegung    der Kugel 1     uni     eine Achse, welche parallel zu der Achse der  Rolle 6     verläuft.    Steht also die Rolle 6 in  einer     derartig    schrägen Lage, wie sie in der  Fig. 1 dargestellt ist, so werden die schräg  stehenden Rollen 3 und 4 von der Kugel um  ihre schräg stehenden Achsen mitgedreht.

   Da  in den Berührungspunkten der beiden Rollen  die     Oberflächenteile    der Kugel sich aber  stets senkrecht zu der Ebene bewegen, welche  sich durch die vier Berührungspunkte     legen     lässt, und anderseits die Rollen 3 und 4  schräg zu dieser Ebene laufen, so erfolgt eine  Verdrehung der Welle 5 durch die Kompo  nenten der zwischen der Kugel und den Rol  len 3 und 4 wirkenden     Kraft,    welche von  der Drehrichtung der Rollen 3 und 4 in die  Ebene     der    Berührungspunkte fällt. Die Ver  drehung der Welle 5 erfolgt jeweils so     länge,          bis    die Rollen 3 und 4 die Kugel in ihrer  Drehachse berühren. Diese Drehachse liegt,  wie bereits erwähnt, parallel zur Drehachse  der Rolle 6.

   Die auf diese Weise     erreichte     Stellung der Rollen 3 und 4 ist. in der Fig. 1a  durch die gestrichelten Rollen 3' und 4' ange  deutet.  



  Da die Rolle 6 nicht. exzentrisch zur Dreh  achse     "r    gelagert ist, ist das für die Einstel  lung der Rolle 6 erforderliche Drehmoment  sehr gering, während die Leistung, die von  der Welle 5, gegenüber     welcher    die Rollere 3  und 4 exzentrisch liegen, abgeleitet werden  kann, erheblich grösser ist. Es kann also an  die Drehachse 7 irgendein Instrument ange-    schlossen werden und seine Zeigerstellung  durch die Welle 5 an irgendein Getriebe     wei-          teegeleitet    werden. Es könnte auch nur eine  der Rollen 3, 4 vorhanden sein.  



  Bei dem in den     Fig.    1 und     1a    dargestell  ten     Ausführungsbeispiel    ist nur ein Einstell  bereich der Steuerwelle 7 von weniger als  <B>180</B>   vorhanden. Eine andere Ausführungs  form der Einrichtung nach der Erfindung,,  die es gestattet, beliebig grosse Winkel, ins  besondere ganze L:     mdrehungen    der     Steuer-           -elle    auszuführen, ist in der     Fig.    2 darge  stellt.  



  In     Fig.    2 bedeutet 8 wiederum eine  Kugel, die in vier Rollen leicht drehbar ge  lagert ist, von denen jedoch nur drei Rollen,  9, 10 und 11, in der Zeichnung dargestellt  sind. Die vierte Rolle ist diametral gegenüber  der Rolle 10 angeordnet.     Senkrecht    zu der  aus den vier Berührungspunkten der Kugel  mit den Rollen gebildeten Ebene wird die  Kugel wiederum von einer Steuerrolle 13 be  rührt, die von einer Steuerwelle 14 getragen  wird und die Drehrichtung der Kugel be  stimmt.

   Auf der andern Seite der Kugel ist  in der Verlängerung der Welle 14 ein Lager  16     angeordnet,    in dem ein mit Rolle     versehe-          ner        Körper    1.5, 17     verschivenkbar    ist. Die  Rolle 17 berührt die Kugel 8 in einem  Punkte, der möglichst weit von der Dreh  achse des Körpers 15, 17 entfernt ist. Die  Achse der Rolle 17 liegt. parallel zu der durch  die     Berührungspunkte    der Rollen 9, 10, 11.       bestimmten    Ebene. Die Rolle 17 wird     durch          einen    Motor 18 vermittels eines Kegelräder  paares     20    mit gleichmässiger Geschwindigkeit  angetrieben.

   Die Rolle 17 treibt infolgedessen  die Kugel 8 an     und    dreht sie immer um eine       Achse,    die parallel zu der Achse der Rolle 13  liegt. Wird der Kugel 8 durch Verstellung  der Rolle 13 mittels der Welle 14 eine andere  Drehrichtung aufgezwungen, so stellt sieb  die Rolle 1 7 parallel zur Rolle 13 und dreht       dabei    die     Welle    19 in dem Lager 16. Dabei  erfolgt die Dreheng der Welle 19 mit einer  erheblich grösseren Leistung als die Drehung  der     Steuerwelle    14. An der     Arbeitswelle    19  kann also eine Leistung mit. einem gegenüber      dem Steuerwellenmoment verstärkten Dreh  moment abgenommen werden.



  Mechanical torque amplifier. There are known mechanical devices for amplifying torques, which are based on the fact that a working shaft with means of a control shaft in a mass dependent on the rotational speed of the control shaft is coupled to a drive motor. This coupling is done, for example, by a friction clutch whose pressure and thus slip changes with the rotational speed of the control shaft.



  Known mechanical torque amplifiers of this type have the disadvantage that the degree of coupling between two shafts must be designed to be mutually variable, which can only be achieved precisely and reproducibly to a certain extent.



  A completely different way of mechanically amplifying the torque is taken in the subject matter of the invention.



  According to the invention, a drive shaft that is driven at a constant number of revolutions is non-positively coupled to a control shaft via a stationary, rotatable rigid transmission body, where a shift of the axis of rotation of the transmission body can be effected by rotating the control shaft, and furthermore a further body pivotable about the axis of a working shaft is non-positively coupled to the transmission body, the point

   at which the power transmission between the last-named body and the transmission body takes place, is eccentric to the working shaft.



  In the drawing, some embodiments of the device according to the invention are shown for example.



  In Fig. 1, 1 denotes a friction ball which is rotatably mounted between two opposing rollers 2 and 2 '. The roller 2 is driven by a motor with constant number of revolutions. In the plane containing the two axes of the rolls 2 and 2 ', a second pair of rolls 3 and 4 is arranged, the axes of which are inclined at a certain angle, for example by 45, with respect to this plane. The two inclined rollers 3 and 4 are carried by a common shaft 5, the axis of rotation of which is perpendicular to the plane in which the rollers 2, 2 ', 3 and 4 touch the ball and passes through the center of the ball.

    In the extension of this shaft, the ball is touched in the plane of symmetry of the ball, which is perpendicular to the axis of the roller 2, by a further roller 6, the axis of rotation of which is mounted in the bracket 7 'carried by the control shaft 7. The roller 6 er forces a rotational movement of the ball 1 and an axis which runs parallel to the axis of the roller 6. If the roller 6 is in such an inclined position as shown in FIG. 1, the inclined rollers 3 and 4 become rotated by the ball about its inclined axes.

   Since the surface parts of the ball at the contact points of the two rollers always move perpendicular to the plane that can be laid through the four contact points, and on the other hand the rollers 3 and 4 run at an angle to this plane, the shaft 5 is rotated the components of the force acting between the ball and the Rol len 3 and 4, which falls from the direction of rotation of the rollers 3 and 4 in the plane of the contact points. The Ver rotation of the shaft 5 takes place so length until the rollers 3 and 4 touch the ball in its axis of rotation. As already mentioned, this axis of rotation lies parallel to the axis of rotation of the roller 6.

   The position of rollers 3 and 4 reached in this way is. in Fig. 1a by the dashed rollers 3 'and 4' is indicated.



  Since the role 6 is not. eccentric to the axis of rotation "r, the torque required for setting the roller 6 is very low, while the power that can be derived from the shaft 5, with respect to which the rollers 3 and 4 are eccentric, is considerably greater Any instrument can therefore be connected to the axis of rotation 7 and its pointer position can be passed on to any gear through the shaft 5. Only one of the rollers 3, 4 could also be present.



  In the embodiment shown in FIGS. 1 and 1a, only an adjustment range of the control shaft 7 of less than 180 is available. Another embodiment of the device according to the invention, which allows any large angle, in particular whole L: m rotations of the control cell to be carried out, is shown in FIG.



  In Fig. 2, 8 in turn means a ball which is easily rotatably mounted in four rollers GE, but of which only three rollers, 9, 10 and 11, are shown in the drawing. The fourth roller is arranged diametrically opposite the roller 10. At right angles to the plane formed from the four points of contact of the ball with the rollers, the ball is in turn touched by a control roller 13, which is carried by a control shaft 14 and the direction of rotation of the ball is true.

   On the other side of the ball, in the extension of the shaft 14, a bearing 16 is arranged, in which a body 1.5, 17 provided with a roller can be pivoted. The roller 17 touches the ball 8 at a point that is as far as possible from the axis of rotation of the body 15, 17 away. The axis of the roller 17 lies. parallel to the plane determined by the contact points of the rollers 9, 10, 11th. The roller 17 is driven by a motor 18 by means of a pair of bevel gears 20 at a constant speed.

   The roller 17 consequently drives the ball 8 and always rotates it about an axis which is parallel to the axis of the roller 13. If the ball 8 is forced into a different direction of rotation by adjusting the roller 13 by means of the shaft 14, the screen sets the roller 17 parallel to the roller 13 and thereby rotates the shaft 19 in the bearing 16 greater power than the rotation of the control shaft 14. On the working shaft 19, a power with. a torque increased compared to the control shaft torque.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Mechanischer Drehmomentverstärker, da durch gekennzeichnet, dass eine Antriebs welle, die mit konstanter Umdrehungszahl angetrieben wird, über einen ortsfesten dreh baren starren Übertragungskörper mit einer Steuerwelle kraftschlüssig gekuppelt ist, wo bei durch eine Drehung der Steuerwelle eine Verlagerung der Drehachse des Übertra gungskörpers bewirkt werden kann, und dass mit dem Übertragungskörper ein um die Achse einer Arbeitswelle verschwenkbarer weiterer Körper kraftschlüssig gekuppelt ist, wobei die Stelle, an der die Kraftübertragung zwischen dem zuletztgenannten Körper und dem Übertragungskörper stattfindet, exzen trisch zur Arbeitswelle liegt. UNTERANSPRÜCHE: 1. PATENT CLAIM: Mechanical torque booster, characterized in that a drive shaft, which is driven at a constant number of revolutions, is non-positively coupled to a control shaft via a stationary rotatable rigid transmission body, where a rotation of the control shaft causes the axis of rotation of the transmission body to shift can be, and that with the transmission body another body pivotable about the axis of a working shaft is non-positively coupled, the point at which the power transmission between the last-mentioned body and the transmission body takes place eccentrically to the working shaft. SUBCLAIMS: 1. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Übertra gungskörper und die mit diesem zusam menarbeitenden Teile durch Reibungs schluss miteinander gekuppelt sind. \?. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertragungskörper eine Kugel ist, deren Drehachse um jeden beliebigen Winkel in einer Ebene verschwenkt wer den kann, und dass die Antriebs-, Steuer- und Arbeitswelle durch Reibrollen mit der Kugel gekuppelt sind. 3. Device according to patent claim, characterized in that the transmission body and the parts working together with it are coupled to one another by a frictional connection. \ ?. Device according to claim and dependent claim 1, characterized in that the transmission body is a ball whose axis of rotation can be pivoted by any angle in a plane, and that the drive, control and working shaft are coupled to the ball by friction rollers. 3. Einrichtung nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die Arbeitswelle (5) über eine Reibrolle mit der Kugel (1) durch Reibungsschluss gekuppelt ist und in der zu der Achse der Antriebsrolle (2) senk rechten Symmetrieebene der Kugel (1) und um 90 zur Antriebsrolle (2) versetzt, eine weitere Rolle (6) mit der Kugel (1) in Berührung steht, deren Drehachse in einem von der Steuerwelle (7) getragenen Bügel gelagert ist, wobei die Steuerwelle (7) durch den Berührungspunkt der von ihr getragenen Rolle (6) mit der Kugel (1) und den Kugelmittelpunkt hindurchgeht. Device according to patent claim and sub-claims 1 and 2, characterized in that the working shaft (5) is frictionally coupled to the ball (1) via a friction roller and in the plane of symmetry of the ball (2) perpendicular to the axis of the drive roller (2) 1) and offset by 90 to the drive roller (2), another roller (6) is in contact with the ball (1), the axis of rotation of which is mounted in a bracket carried by the control shaft (7), the control shaft (7) through the point of contact of the roller (6) carried by it with the ball (1) and the center of the ball passes. 4. Einrichtung nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, dass die Arbeitswelle diametral zur Steuerrolle auf der andern Seite der Kugel angeordnet ist und an einem Seiten arm eine die Kugel berührende Rolle trägt, deren Achse starr mit der Arbeitswelle verbunden ist und gegen die Normalebene zur Arbeitswelle geneigt ist. 4. Device according to claim and un terclaims 1 to 3, characterized in that the working shaft is arranged diametrically to the control roller on the other side of the ball and on one side arm carries a roller touching the ball, the axis of which is rigidly connected to the working shaft and is inclined to the normal plane to the working shaft. 5. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Antriebs welle über ein Getriebe mit einer Rolle gekuppelt ist, welche von einer als Ar beitswelle dienenden Welle verschwenkbar getragen wird und den Antrieb einer den Übertragungskörper bildenden Kugel be wirkt, während die Drehrichtung der Kugel von einer von der Steuerwelle ver- schwenkbar getragenen Rolle bestimmt wird. 6. 5. Device according to claim, characterized in that the drive shaft is coupled via a gear with a roller which is pivotably supported by a shaft serving as Ar beitswelle and the drive of a ball forming the transmission body acts while the direction of rotation of the ball is determined by a role pivotably supported by the control shaft. 6th Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe zwischen Antriebswelle und Antriebsrolle ein Kegelräderpaar auf weist. Device according to claim and dependent claim 5, characterized in that the transmission has a pair of bevel gears between the drive shaft and the drive roller.
CH205989D 1937-09-20 1938-09-13 Mechanical torque amplifier. CH205989A (en)

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CH205989D CH205989A (en) 1937-09-20 1938-09-13 Mechanical torque amplifier.

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CH (1) CH205989A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2586421A (en) * 1945-08-25 1952-02-19 Us Navy Computing device
US3398592A (en) * 1964-12-01 1968-08-27 Vyzk Ustav Stroj Tech Arrangement for the control of the movement of balls

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US2586421A (en) * 1945-08-25 1952-02-19 Us Navy Computing device
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