DE10003367A1

DE10003367A1 - Flywheel combination comprises rotating housing with internally running masses arrangeable radially eccentrically to two, three or more times

Info

Publication number: DE10003367A1
Application number: DE2000103367
Authority: DE
Inventors: Felix Wuerth
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-01-26
Filing date: 2000-01-26
Publication date: 2000-09-21

Abstract

The flywheel combination comprises a rotating housing with internally running masses arrangeably radially eccentrically to two, three or more times. The masses can be rigid, as balls or disks, and also rotatable. They can be controlled in their rotation by a sub-gear. The drive gear involved has a central control gearwheel (1). Forward rotation is transmitted by planet gearwheels (2) suitably arranged and also stacked one above the other. Shafts (3) located parallel to the central axis (7) are firmly connected with the planet gearwheels to which are connected the eccentrically arranged work masses.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe, welches in der Lage ist, den durchlaufenden Drehmoment in der Höhe zu verändern, ohne die Wellendrehzahl zu beeinflussen. Ermöglicht wird dies durch den Einsatz von inneliegenden bewegten Massen, die mit der Fliehkraft des rotierenden Getriebes korrespondieren. Das Einsatzgebiet ist der allgemeine Maschinenbau sowie Antriebstechnik.The invention relates to a transmission which is able to pass through Change torque in height without affecting the shaft speed. This is made possible by the use of internal moving masses correspond to the centrifugal force of the rotating gear. The area of application is general mechanical engineering and drive technology.

Die Erfindung betrifft ein neuartiges Getriebe, welches aus ineinander drehbar gelagerten Schwungmassen besteht.The invention relates to a novel transmission, which can be rotated into one another stored flywheels.

Als Stand der Technik in Bezug auf Schwungradspeicher oder Schwungradgetriebe für drehzahlabhängige Schwungmassenschwerpunkte zählen DE 35 24 328 C2, DE 42 25 694 A1, DE 43 35 182 A1, DE 33 21 844 A1.As state of the art in relation to flywheel storage or flywheel transmission DE 35 24 328 C2, for speed-dependent centrifugal masses, count DE 42 25 694 A1, DE 43 35 182 A1, DE 33 21 844 A1.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schwungmassen noch effizienter einzusetzen und zu verteilen. Im vorerwähnten Stand der Technik für drehzahlabhängige Schwungmassenschwerpunkte werden die Schwungmassen fliehkraftbedingt an den äusseren Rand der Schwungräder gedrückt und verweilen hier, bei vorgegebener Drehzahl des Schwungrades. Sie werden jeweils radial, auf Schienen, Kammern oder durch Wellen, die senkrecht auf der Mittelachse stehen, nach aussen gedrückt.The invention has for its object the flywheels even more efficiently deploy and distribute. In the aforementioned state of the art for The centrifugal masses become speed-dependent due to centrifugal force pressed against the outer edge of the flywheels and linger here, at a given flywheel speed. They are radial, on rails, Chambers or by waves that are perpendicular to the central axis pressed.

Völlig anders verhält es sich bei der vorliegenden Erfindung.The present invention is completely different.

Hier werden die Schwungmassen auf Zahnrädern gehalten, oder auf eine mit dem Zahnrad fest verbundenen Welle. Die Schwungmassen bewegen sich auf zyklischen Bahnen und werden dabei in ganz bestimmter Weise beschleunigt und verzögert, sie unterliegen also verschiedenen Trägheitszuständen.Here the flywheels are held on gears, or on one with the Gear shaft firmly connected. The centrifugal masses are cyclical Pathways and are accelerated and decelerated in a very specific way, they are therefore subject to various states of inertia.

In den bisherigen Verwendungen von Schwungmassenspeichern werden diese trägen Kräfte lediglich in passiver Weise benutzt. Die eingebauten Gewichte nehmen zwar eine weiter aussen angelegte Umlaufbahn ein (DE 195 01 574 C2), die Schwungscheibe hat dadurch eine weitaus höhere Drehträgheit, und damit Leistungsvermögen gegen Bremsung durch Lastabgabe, aber in welcher Weise dieses höhere Energieniveau erreicht wurde, bleibt ausser acht.In the previous uses of flywheel mass storage devices these become sluggish Powers used only in a passive way. The built-in weights take one orbit (DE 195 01 574 C2) that has a flywheel thereby a much higher inertia, and thus performance against Braking through delivery, but in what way this higher energy level has been reached, is disregarded.

Das vorgestellte Getriebe, in seiner Gesamteinheit als Schwungscheibe zu bezeichnen, arbeitet zyklisch mit einem schleuderartigen Auswurf der eingebauten Massekörpern und sofort darauf folgendem Einzug in die Mitte des Schwungscheibensystems.The gearbox presented, to be called a flywheel in its entirety, works cyclically with a centrifugal ejection of the built-in mass bodies and immediately following it in the middle of the flywheel system.

Einen Ausgleich der auftretenden Massenkräfte nach aussen bewirkt das paarweise Anbringen von zwei synchron arbeitenden Masseeinheiten.This balances the occurring mass forces to the outside in pairs Attach two synchronous mass units.

In der Fig. 1 ist der Ablauf der Maschinenbewegung schematisch dargestellt, ebenso der Aufbau eines einfachen, zweimassigen Schwungsystems. In Fig. 1, the course of the machine movement is shown schematically, as is the construction of a simple, two-dimensional swing system.

Mit der Ziffer 1 auf der Fig. 1 ist die mittlere Zahnradsteuerscheibe dargestellt. Sie ist fest zum Maschinengehäuse montiert. Auf dieser können sich die umlaufenden Planetenzahnräder 2 abrollen. Der Vorwärtsdrehsinn ist mit der Ziffer 4 markiert. Der Planetenträger 5 ist in der Mitte 7 mit Kugellagern, Wälzlagern oder vergleichbarem drehbar gelagert. Der gesamte Tragaufbau kann im Drehsinn 8 um das feststehende Mittelsteuerzahnrad 1 rotieren. Auf den Planetenzahnrädern 2, die ihrerseits im Lager 3 auf dem Träger 5 rotierfähig gelagert sind, sind excentrisch Massekörper 6 montiert. Diese können auch auf Wellen in 3 aussermittig gelagert sein. Gewährleistet muss sein, dass sich diese Massen im Kraftschluss mit den Planetenzahnrädern befinden. Die linke Masse 6 befindet sich hier in der äussersten Umlaufbahn, die rechte im zentrumsnahen Abschnitt der durch die Zahnräder 1 und 2 erzwungenen zyklischen Bahn. Im Aussensektor läuft die Masse hier dreimal so schnell als im Innensektor. Nach der Formel für die Drehträgheit besitzt der aussenlaufende Massekörper eine um den Faktor neun höher liegende Trägheit.With the number 1 on Fig. 1, the middle gear control disc is shown. It is fixed to the machine housing. The rotating planetary gears 2 can roll on this. The direction of rotation is marked with the number 4 . The planet carrier 5 is rotatably supported in the middle 7 with ball bearings, roller bearings or the like. The entire supporting structure can rotate in the direction of rotation 8 around the fixed central control gear 1 . Mass bodies 6 are mounted eccentrically on the planetary gears 2 , which in turn are rotatably supported in the bearing 3 on the carrier 5 . These can also be eccentrically mounted on shafts in 3 . It must be ensured that these masses are in frictional engagement with the planetary gears. The left mass 6 is here in the outermost orbit, the right one in the central portion of the cyclic path forced by the gears 1 and 2 . In the outside sector, the mass here runs three times as fast as in the inside sector. According to the formula for torsional inertia, the external mass body has an inertia that is nine times higher.

Die Massen können vorzugsweise als besondere asymetrische Rotorform ausgebildet sein. Hierzu ist die Gestaltung in der Schrift DE 198 28 119 A1 "Querarmrotor" Vergleichbar. Auch kann die Masse in sich noch einmal ein rotierendes System gleicher Bauart der beschriebenen Erfindung beinhalten, welches in derselben Weise betrieben wird. Es tritt dann ein fraktaler Effekt auf, welcher das Betriebsverhalten nochmals günstig beeinflusst.The masses can preferably be designed as a special asymmetrical rotor shape his. For this purpose, the design in the document DE 198 28 119 A1 "transverse arm rotor" Comparable. The mass can also be a rotating system of the same kind Include construction of the described invention, which operates in the same way becomes. A fractal effect then occurs, which affects the operating behavior again favorably influenced.

Die technischen Vorteile der aufgezeigten Bewegungsart sind auf Grund theoretischer Arbeiten von Dr. Habbel, Bonn (leider verstorben), Dissertation: die Davidsschleuder, Schleudereffekte und daraus resultierende Paradoxien, sowie den Ausarbeitungen Prof. Everts, Marbach, zu "Würths Schwungscheibentechnik", sowie "excentrische und elliptische Bahnen von umlaufenden Massen" realisiert. Das Paradoxon der steigenden Tangentialgeschwindigkeit bei einem Schleuderabwurf findet hier erstmals technische Anwendung im Maschinenbau. In der antiken Waffentechnik fand obschon dieses Verfahren ständig gezielt Einsatz, wie bei den Katapultmaschinen (insbesondere das Trebouchet), oder der Peitsche (Geissel).The technical advantages of the type of movement shown are theoretical Dr. Habbel, Bonn (unfortunately died), dissertation: the Davidsschleuder, Spin effects and resulting paradoxes, as well as the elaborations Prof. Everts, Marbach, on "Würth's flywheel technology" and "excentric and elliptical orbits of orbiting masses ". The paradox of increasing tangential speed during a centrifugal ejection takes place here for the first time technical application in mechanical engineering. In ancient weapon technology, however, took place This process is constantly used, as is the case with catapult machines (in particular the Trebouchet), or the whip (scourge).

In der Fig. 2 ist die Seitenansicht der Erfindung dargestellt. Die Mittelachse 1 ist feststehend. Darum drehbar gelagert ist das Systemgehäuse 2, befestigt mit Kugellagern 9.In FIG. 2 is a side view of the invention is illustrated. The central axis 1 is fixed. The system housing 2 is therefore rotatably mounted and fastened with ball bearings 9 .

An der Peripherie des Gehäuses sind die Planetenräderachsen 4 mit Lagern 3 sowie 7 befestigt. An diesen Achsen sind excentrisch die Arbeitsmassen 5 fest angehängt. Dies kann auch doppelt, oder integriert geschehen. Auch können diese Massen nochmals als rotierende Elemente ausgeführt sein. Das zentrale Zahnrad 11 ist feststehend, die Planetenzahnräder 6 rollen vorwärtsdrehend darauf ab, im Zwangseingriff. Dabei werden die Schwungmassen 5 zyklisch von innen nach aussen gefördert und umgekehrt. Durch dieses Beschleunigen und Verzögern werden die Massen abwechselnd schwer, und leicht, es stellt sich eine rhytmisch oszillierende Trägheit ein. Im Einsatz wird das System lediglich in den trägheitsarmen Winkelsektoren beschleunigt. Dies ist der Zeitabschnitt, wo die Massen innen laufen, siehe Fig. 3 auf der rechten Seite. Mit 5 ist die Bahn der Masse 2 angedeutet. Erkennbar ist eine nach aussen weisende halbe ellipsoide Schleuderkurve. Bei V max erreicht die Masse ihre höchste tatsächliche Geschwindigkeit. Hier befindet sich das Optimum zur Leistungsabgabe. Die Zufuhr von Rotationsenergie kann zentral über den Systemträger 2, Fig. 2 Erfolgen. Ebenso die Abnahme von gespeicherter Drehleistung.At the periphery of the housing, the planetary gear axles 4 are fixed with bearings 3 and 7 . The working masses 5 are firmly attached to these axes. This can also be done twice or integrated. These masses can also be designed as rotating elements again. The central gearwheel 11 is stationary, the planetary gearwheels 6 roll forward on it, in forced engagement. The flywheels 5 are conveyed cyclically from the inside to the outside and vice versa. This acceleration and deceleration make the masses alternately heavy and light, and there is a rhythmically oscillating inertia. In use, the system is only accelerated in the low-inertia angular sectors. This is the time period when the masses run inside, see Fig. 3 on the right. The path of mass 2 is indicated by 5 . You can see an outward-looking half ellipsoidal spin curve. At V max the mass reaches its highest actual speed. Here is the optimum for power delivery. The supply of rotational energy can take place centrally via the system carrier 2 , FIG. 2. Likewise, the decrease in stored turning power.

Den Nachteil der schwingenden Leistungscharakteristik kann man mit mehreren, phasenversetzten Systemen ausgleichen.The disadvantage of the oscillating performance characteristics can be overcome with several balance out of phase systems.

Die Steuerung des Planetenrades 1, die im vordrehenden Sinne erfolgt, wird über das Steuerzahnrad 4 bewerkstelligt. Die Rotation des Traggehäuses ist mit 3 angedeutet.The control of the planet gear 1 , which takes place in the pre-rotating sense, is accomplished via the control gear 4 . The rotation of the support housing is indicated by 3 .

Claims

1. Flywheel combination consisting of

- Rotating housing with internal masses
- These masses can be arranged radially eccentrically to two, three or more times
- The masses can be rigid, as balls or disks, as well as rotatable again
- The masses can also be controlled in rotation by sub-gears
- Execution of the masses as special asymmetrical spiral shapes
- Segmentation of the working masses in the same system design as described, only reduced in scale.

2. Flywheel gear combination according to claim 1, characterized by

- Drive gear in the design shown, with central control gear 1 ,
- Takeover of a preliminary rotation by planetary gears 2 , any number can be arranged, also staggered one above the other
- Axes 3 lying parallel to the central axis 7 , firmly connected to the planetary gears 2
- The eccentrically arranged working masses are attached to this
- Adjustment of the eccentricity of the masses from the axis during operation using a suitable adjusting device.

3. Gear combination according to claim 1 and 2, characterized by

- Use of several flywheel gears with phase-shifted timing to compensate for fluctuations
- Coupling them in series or series.