DE102005006621B3

DE102005006621B3 - Vorrichtung zur Bewegungsumwandlung, An- und Abtrieb von Gelenkgliedern und Gelenkketten

Info

Publication number: DE102005006621B3
Application number: DE102005006621A
Authority: DE
Inventors: Oliver Conradt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-02-13
Filing date: 2005-02-13
Publication date: 2006-10-26
Anticipated expiration: 2025-02-14

Abstract

Die vorliegende Vorrichtung wandelt Rotations- und Schwingungsbewegungen in die Inversionsbewegung eines Gelenkgliedes (g¶1¶) mit beliebigem charakteristischen Winkel (psi) oder einer Gelenkkette mit beliebigem charakteristischen Winkel in Hin- und Rückrichtung um. Die Gelenkachsen (a¶0¶, a¶1¶) verlaufen dabei parallel zu raumfesten Hauptebenen (H¶0¶, H¶1¶), die mit dem Lagergestell (5) verbunden sind. Die Erfindung kann als Antrieb sowohl zur Erzeugung von Wasser- und Luftströmungen wie auch als Innenmischer und Außenmischer eingesetzt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung von Rotations- und Schwingungsbewegungen in die Inversionsbewegung eines Gelenkgliedes mit beliebigem charakteristischen Winkel oder einer Gelenkkette mit beliebigem charakteristischen Winkel und umgekehrt zur Umwandlung der Inversionsbewegung eines Gelenkgliedes mit beliebigem charakteristischen Winkel oder einer Gelenkkette mit beliebigem charakte ristischen Winkel in Rotations- und Schwingungsbewegungen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

PAUL SCHATZ (1898–1979), der Begründer der Inversionskinematik, hat in dem Patent DE 589 452 C zwangläufig umstülpbare, räumliche Bewegungssysteme offenbart, die aus einzelnen in sich starren Gliedern bestehen, welche durch Gelenke zu einem Gelenkring vereinigt sind. Insbesondere hat er die Konstanz der drei Diagonalen beim sechsgliedrigen Gelenkring des umstülpbaren Würfels entdeckt, technisch zur Konstruktion verschiedener Anwendungen ausgenutzt und in Zusammenarbeit mit der Firma WILLY A. BACHHOFEN AG in Basel/Schweiz die bekannte Mischmaschine Turbula gebaut [7]. Neben der Turbula gibt es heute die Mischmaschine Inversina von der Firma BIOENGINEERING AG in Wald/Schweiz und die Oloid-Rührer zur Wasseraufbereitung von der Firma OLOID AG in Basel/Schweiz. Antriebe für solche Mischmaschinen, die alle auf der Konstanz der Diagonalen aufbauen, sind mehrere bekannt; so zum Beispiel CH 216 760 , DE 1 145 455 C , DE 1 207 750 C , WO 80/01830 A1, EP 0 176 749 A1 , EP 0 584 301 B1 , EP 0 614 028 A1 , WO 99/05435 A1 und EP 0 981 698 A1 . HERMANN DETTWILER hat 1987 Vorrichtungen zur Umwandlung der Energie von strömendem Wasser oder Wind in ein Drehmoment patentiert, die ebenfalls gemäß dem Prinzip der Konstanz der Diagonale des umstülpbaren Würfelgürtels gelagert sind ( EP 0 283 439 B1 ).

G. T. BENNETT [1] und R. BRICARD [2] haben schon vor Schatz auf mehrgliedrige Gelenkringe mit Zwanglauf hingewiesen. Auf Bricard geht die Erkenntnis zurück, dass ein sechsgliedriger Gelenkring, bei welchem je zwei aufeinanderfolgende Gelenkachsen senkrecht zueinander stehen und deren sechs Abstände l_i ein geschlossenes räumliches Sechseck bilden, zwangläufig ist, und es gilt

Siehe zum Beispiel [4, S. 20f]. Für den Fall, dass die sechs Abstände l_i alle gleich lang sind, hat man es mit dem umstülpbaren Würfel von Schatz zu tun.

Auch in einer anderen Richtung ist der sechsgliedrige Gelenkring des umstülpbaren Würfels verallgemeinerbar. Schatz [7, S. 50ff] und KENNETH H. HUNT [5] haben darauf hingewiesen, dass bei einem sechsgliedrigen Gelenkring mit einheitlichen Abständen l_i ≡ l der Winkel zwischen zwei aufeinanderfolgenden Gelenkachsen nicht notwendig 90° sein muss. Wenn dieser sogenannte charakteristische Winkel zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Gelenkachsen innerhalb eines Gelenkringes einheitlich einen beliebigen Wert zwischen 60° und 120° annimmt, so behält letzterer seinen Zwanglauf bei und kann vollständig invertiert, d.h. umgestülpt werden. Die Diagonalenlänge eines Gelenkringes mit beliebigem charakteristischen Winkel variiert im Allgemeinen während der Inversionsbewegung. Nur im Fall des umstülpbaren Würfels mit charakteristischem Winkel 90° hat man es mit einer konstanten Diagonalenlänge zu tun [3].

Der in der Patentschrift DE 10 2004 018 247 B3 dargestellte An- und Abtrieb von sechsgliedrigen Gelenkringen fixiert die Symmetrieachse des Gelenkrings.

Bei den Kaleidozyklen von WALLACE WALKER und DORIS SCHATTSCHNEIDER [6] handelt sich um mehrgliedrige, geschlossene Gelenkketten, die sich kontinuierlich durch das eigene Zentrum drehen lassen, jedoch im Allgemeinen keinen Zwanglauf mehr aufweisen. Die Variationsbreite des charakteristischen Winkels hängt von der Anzahl n der Glieder ab. Dazu führen wir den Winkel γ = 360° / n ein, der die Größe des Sektors angibt, welcher einem Glied der n-gliedrigen Kette bei der Inversionsbewegung zur Verfügung stehen muss. Ein n-gliedriger Kaleidozyklus, dessen charakteristischer Winkel einen beliebigen Wert zwischen γ und 180° – γ annimmt, kann vollständig durch sein eigenes Zentrum gedreht, d.h. invertiert werden. Für den Spezialfall n = 6 liegt ein sechsgliedriger Gelenkring mit Zwanglauf vor.

Die bisher bekannten inversionskinematischen Vorrichtungen gehen im Wesentlichen auf die Kinematik des umstülpbaren Würfels zurück und nutzen die Konstanz der Dia gonalen, um den (halben) Gelenkring zu lagern. In der Regel weisen sie zwei parallele, gegenläufig drehende Antriebsachsen auf mit der Drehwinkelbeziehung

Für die Festlegung der Drehwinkel α und β siehe [3]. Die Kaleidozyklen zeichnen sich durch ihre besondere Ästhetik aus und stossen auf mathematisches Interesse.

Allen inversionskinematischen Vorrichtungen haftet die grundsätzliche Problematik an, dass erstens die Symmetrieachse des Gelenkrings oder die Hauptachse 1 (3a oder 3b) der Gelenkkette eine taumelnde Bewegung ausführt und dadurch eine unruhige Gesamtbewegung entsteht, die zu hohen Belastungen des raumfest gehaltenen Gestells führt, und dass zweitens die beiden Antriebsachsen ungleichförmige Umdrehungsgeschwindigkeiten aufweisen. Außerdem war es bisher nicht möglich, nur ein einzelnes Gelenkglied oder eine beliebige Anzahl von zu einer Gelenkkette zusammengefügten Gelenkgliedern so an- oder abzutreiben, dass dessen oder deren Bewegung mit der Inversionsbewegung der entsprechenden Teile eines sechsgliedrigen Gelenkringes oder allgemeiner eines Kaleidozyklus übereinstimmt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die konstante, dem Betrag nach jedoch beliebige Umdrehungsgeschwindigkeiten in die Inversionsbewegung eines Gelenkgliedes mit beliebigem charakteristischen Winkel oder einer Gelenkkette mit beliebigem charakteristischen Winkel umwandeln kann und zwar in Hin- und Rückrichtung. Dabei soll die Hauptachse, auf welche in den Figuren mit dem Bezugszeichen 1 verwiesen wird, bis auf eventuell vorhandene Parallelverschiebungen raumfest bleiben. Weiter sollen das einzelne Gelenkglied oder alle Glieder der Gelenkkette als Arbeitshebel einsetzbar sein und je nach Einsatzgebiet entsprechend modifiziert oder mit Zusatzelementen versehen werden.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im unabhängigen Patentanspruch 1 wiedergegeben. Bevorzugte Ausführungsvarianten ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen 2–9. Die unabhängigen Patentansprüche 10 und 11 betreffen bevorzugte Verwendungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Anhand der Zeichnungen werden der Erfindungsgegenstand und seine Komponenten näher erläutert. Es zeigen:
1a schematisch ein einzelnes Gelenkglied (g₁) mit charakteristischem Winkel
1b schematisch ein einzelnes Gelenkglied (g₁) mit charakteristischem Winkel
und zwei Mitnehmerelementen (3, 4).
2a schematisch ein einzelnes Gelenkglied (g₁) mit charakteristischem Winkel
versehen mit Versatzgliedern (v₀, v₁) und einem raumfesten Gestell (5).
2b schematisch ein einzelnes Gelenkglied (g₁) mit charakteristischem Winkel
und zwei Mitnehmerelementen (3, 4) versehen mit Versatzgliedern (v₀, v₁) und einem raumfesten Gestell (5).
3a schematisch eine n-gliedrige Gelenkkette mit charakteristischem Winkel
am Beispiel n = 3 (g₁, g₂, g₃).
3b schematisch eine n-gliedrige Gelenkkette mit charakteristischem Winkel
und Mitnehmerelementen (3, 4) am Beispiel n = 3 (g₁, g₂, g₃).
4a schematisch eine n-gliedrige Gelenkkette mit charakteristischem Winkel
am Beispiel n = 3 (g₁, g₂, g₃) versehen mit Versatzgliedern (v₀, v₁, v₂, v₃) und einem raumfesten Gestell (5).
4b schematisch eine n-gliedrige Gelenkkette mit charakteristischem Winkel
und Mitnehmerelementen (3, 4) am Beispiel n = 3 (g₁, g₂, g₃) versehen mit Versatzgliedern (v₀, v₁, v₂, v₃) und einem raumfesten Gestell (5).
5a einen teilweisen Aufriss (Schnitt parallel zu einer Hauptebene) eines ersten Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bewegungsumwandlung für den Fall einer Lagerplatte (7) mit Antrieb (12) versehen mit dem Grundriss der Lagerplatte.
5b einen teilweisen Aufriss (Schnitt parallel zu einer Hauptebene) eines ersten Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bewegungsumwandlung für den Fall einer Lagerplatte (7) ohne Antrieb versehen mit dem Grundriss der Lagerplatte.
6 einen Vergleich der Aufrisse zweier direkt nebeneinanderliegender Lagerplatten (7).
7 einen schematischen Aufriss eines zweiten Ausführungsbeispieles der Lagerplatte (7).
Für die gesamte weitere Beschreibung gilt, dass die Bezugszeichen aller Figuren eindeutig festgelegt sind. Es müssen deshalb nicht in jeder Zeichnung alle Bezugszeichen (neu) erklärt werden.
Die 1a und 1b zeigen ein einzelnes Gelenkglied g₁ mit zwei zueinander windschiefen Gelenkachsen a₀, a₁ und zwei Gelenkachsenmittelpunkten M₀, M₁. Die Hauptebenen H₀, H₁ schneiden sich in der Hauptachse 1 und schließen einen festen, jedoch in den Grenzen zwischen 0° und 90° frei wählbaren Winkel γ ein. Der charakteristische Winkel
der von den beiden Richtungen der Gelenkachsen (a₀, a₁) gebildet wird, liegt zwischen γ und 180° – γ. In 1b ist das Gelenkglied zusätzlich mit zwei dreiecksförmigen Mitnehmerelementen versehen. Das Mitnehmerelement 3 wird durch die Gelenkachse a₀ und den Gelenkachsenmittelpunkt M₁ (1a), das Mitnehmerelement 4 durch die Gelenkachse a₁ und den Gelenkachsenmittelpunkt M₀ (1a) festgelegt.
Es gilt allgemein, daß der Freiheitsgrad F eines räumlichen Getriebes von der Zahl m der Glieder (einschließlich Gestell) und der Zahl g der Gelenke mit dem jeweiligen Gelenkfreiheitsgrad ƒ abhängig ist:
Für ein einzelnes Gelenkglied mit den Zahlen m = 2, g = 2 und ƒ₁ = ƒ₂ = 4 beläuft sich der allgemeine Freiheitsgrad somit auf F = 2.
Die Inversionsbewegung eines einzelnen Gelenkgliedes unterliegt der Bedingung, dass die Gelenkachse a₀ als Ganzes immer durch die Hauptebene H₀ und die Gelenkachse a₁ als Ganzes immer durch die Hauptebene H₁ verläuft. Der Freiheitsgrad des Gelenkgliedes (g₁) wird dadurch auf zwei eingeschränkt. Die Gelenkachsenmittelpunkte (M₀, M₁) beschreiben ovale Bahnkurven (2), die auch in den Hauptebene (H₀, H₁) liegen.
Die 2a und 2b zeigen das einzelne Gelenkglied aus den 1a und 1b zusätzlich versehen mit zwei Versatzgliedern v₀, v₁ und einem raumfesten Gestell 5. Die Längen der Versatzglieder (v₀, v₁) sind beliebig, insbesondere nicht unbedingt gleich. Während der Inversionsbewegung des Gelenkgliedes (g₁) stehen die Versatzglieder (v₀, v₁) immer senkrecht auf der jeweiligen Hauptebene (H₀, H₁).
Innerhalb beider Arme des Gestells 5 soll sich je eine Lagerplatte 7 (5a und 5b) befinden. Ein einzelnes Gelenkglied mit charakteristischem Winkel
das an beiden Enden von Lagerplatten 7 so geführt wird, wie es in der Beschreibung zu den 5a und 5b dargestellt wird, besitzt im Allgemeinen noch zwei Freiheitsgrade. Die Inversionsbewegung des Gelenkgliedes kann dann durch Vorgabe der Umdrehungsgeschwindigkeit für beide Lagerräder 8 (5a) eindeutig festgelegt werden.
Die 3a und 3b zeigen die n-gliedrige Gelenkkette mit charakteristischem Winkel
am Beispiel n = 3 (g₁, g₂, g₃). Die Gelenkkette ist mit vier Gelenkachsen a₀, a₁, a₂, a₃ und vier Gelenkachsenmittelpunkten M₀, M₁, M₂, M₃ versehen. Alle Hauptebenen H₀, H₁, H₂, H₃ gehen durch die Hauptachse 1 und bilden zu zweit, d.h. H₀ und H₁, H₁ und H₂, H₂ und H₃ denselben, jedoch beliebigen Öffnungswinkel γ zwischen 0° und 90°. Zwei in der Gelenkkette aufeinanderfolgende Gelenkachsen, also a₀ und a₁, a₁ und a₂, a₂ und a₃ stehen jeweils windschief zueinander und schließen denselben charakteristischen Winkel
zwischen γ und 180° – γ ein. Die Gelenkachsen a₀, a₂ und die Gelenkachsen a₁, a₃ treffen sich jeweils in der Hauptachse 1. In 3b ist die Gelenkkette zusätzlich mit Mitnehmerelementen versehen. Das Mitnehmerelement 3 wird durch die Gelenkachse a₀ und den Gelenkachsenmittelpunkt M₁ (3a), das Mitnehmerelement 4 durch die Gelenkachse a₁ und den Gelenkachsenmittelpunkt M₀ (3a) festgelegt. Entsprechend werden die Mitnehmerelemente der anderen Arbeitshebel befestigt.
Die Inversionsbewegung der Gelenkkette unterliegt der Bedingung, dass die Gelenkachse a₀ als Ganzes immer durch die Hauptebene H₀, die Gelenkachse a₁ als Ganzes immer durch die Hauptebene H₁, die Gelenkachse a₂ als Ganzes immer durch die Hauptebene H₂ und die Gelenkachse a₃ als Ganzes immer durch die Hauptebene H₃ verläuft. Für eine n-gliedrige Kette gilt eine entsprechende Bedingung. Die n-gliedrigen Gelenkketten (n ≥ 2), die diese Bedingung erfüllen, weisen einen allgemeinen Freiheitsgrad auf, der kleiner oder gleich eins ist, d.h. sie sind zum Teil überbestimmt. Unter Berücksichtigung der Symmetrie der Gelenkkette bezüglich der Hauptebenen ergibt sich ein Freiheitsgrad von F = 1.
Die 4a und 4b zeigen wie die 3a und 3b die n-gliedrige Gelenkkette mit charakteristischem Winkel
am Beispiel n = 3 (g₁, g₂, g₃) zusätzlich versehen mit vier Versatzgliedern v₀, v₁, v₂, v₃ und einem raumfesten Gestell 5. Die Längen der Versatz glieder (v₀, v₁, v₂, v₃) sind beliebig und stehen immer senkrecht auf der entsprechenden Hauptebene (H₀, H₁, H₂, H₃). Durch das Einfügen der Versatzglieder werden aus der Gelenkachse a₁ aus 3a und 3b die zwei parallelen Gelenkachsen a₁₁ und a₁₂, aus der Gelenkachse a₂ die zwei parallelen Gelenkachsen a₂₁ und a₂₂. Die Länge der Gelenkglieder (g₁, g₂, g₃) ändert sich nicht durch den Parallelversatz der Gelenkachsen. Allerdings muss die Bedingung, die an die Inversionsbewegung der Gelenkkette gestellt wurde, etwas erweitert werden. Sie lautet nun: Die Gelenkachse a₀ bewegt sich stets parallel und in gleichbleibendem Abstand zu der Hauptebene H₀, die Gelenkachse a₁ stets parallel und in gleichbleibendem Abstand zu der Hauptebene H₁, die Gelenkachse a₂ stets parallel und in gleichbleibendem Abstand zu der Hauptebene H₂ und die Gelenkachse a₃ stets parallel und in gleichbleibendem Abstand zu der Hauptebene H₃. Eine entsprechende Bedingung gilt für die n-gliedrige Kette.
Innerhalb der Arme des Gestells 5 soll sich je eine Lagerplatte 7 (5a und 5b) befinden. Bei n-gliedrigen Gelenkketten (n ≥ 2) mit charakteristischem Winkel
die von Lagerplatten (7) so geführt werden, wie es in der Beschreibung zu den 5a und 5b dargestellt wird, liegt Zwanglauf vor. Das bedeutet, dass bei Vorgabe der Umdrehungsgeschwindigkeit eines Lagerrades 8 (5a) die Inversionsbewegung der Gelenkkette eindeutig bestimmt ist. Wenn die n-gliedrige Gelenkkette auch mit weniger als n + 1 Lagerplatten (7) ihren Zwanglauf beibehält, kann das Gestell (5) entsprechend angepasst werden. Es muss also nicht immer mit n + 1 Armen ausgestattet sein.
5a zeigt den Aufriss eines ersten Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bewegungsumwandlung für den Fall eines einzelnen Gelenkgliedes oder einer n-gliedrigen Gelenkkette. Zusätzlich ist der Grundriss der Lagerplatte 7 aufgetragen. Beim Aufriss handelt es sich um den Schnitt parallel zu einer Hauptebene (H₀, H₁, H₂, H₃) durch genau einen Arm des raumfesten Gestells (5). Zur Vereinfachung der Beschreibung nehmen wir einen Schnitt entlang der Hauptebene H₀ an. Entsprechende Beschreibungen gelten aber für alle Schnitte parallel zu einer beliebigen Hauptebene.
Die Lagerplatte 7 führt das Versatzglied v₀ des Gelenkgliedes aus 2a oder der Gelenkkette aus 4a auf der ovalen Bahn 2. Durch die Rollmittel 6 wird die Lagerplatte 7 innerhalb des raumfesten Gestells 5 so geführt, dass sie sich nur eindimensional parallel zur Hauptebene H₀ hin- und herbewegen kann. Bezogen auf 5a heißt das entweder horizontal nach rechts oder horizontal nach links. Innerhalb der Lagerplatte 7 ist ein Lagerrad 8 um die Eigenrotationsachse 9 eigenrotierbar so angebracht, dass die Eigenrotationsachse 9 immer senkrecht zur Hauptebene H₀ steht. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Lagerrad 8 durch Kugellager innerhalb der Lagerplatte 7 gelagert. Wiederum innerhalb des Lagerrades 8 ist das Versatzglied v₀ oder, wenn die Versatzgliedlänge senkrecht zur betrachteten Hauptebene H₀ verschwindet, direkt die Gelenkachse a₀ exzentrisch und um die Eigenrotationsachse 10 eigenrotierbar gelagert. Auch die Eigenrotationsachse 10 steht senkrecht auf der Hauptebene H₀, d.h. die beiden Rotationsachsen 9 und 10 verlaufen immer parallel zueinander. In diesem Ausführungsbeispiel besteht das Lagerrad 8 aus einem Riemen-, Zahn- oder einfachen Rad 13, das über einen Riemen, eine Kette oder ein Band 11 mit dem Rotationsan- bzw. Rotationsabtrieb 12 verbunden ist.
Einer der oben erwähnten Vorteile der Erfindung besteht nun darin, dass der Antrieb 12 relativ zur Lagerplatte 7 eine gleichförmige, dem Betrag nach jedoch beliebige Umdrehungsgeschwindigkeit aufweisen kann und alle anderen Lagerräder 8 dann auch mit gleichförmigen Umdrehungsgeschwindigkeiten drehen.
5b zeigt eine Lagerplatte 7 innerhalb des Gestells 5 ohne Rotationsan- oder Rotationsabtrieb. Die Funktion dieser Version einer Lagerplatte ist die gleiche wie diejenige mit An- oder Abtrieb. Es genügt daher auf die Beschreibung zu 5a zu verweisen.
6 vergleicht die Schnitte entlang zweier nebeneinanderliegender Hauptebenen am Beispiel des Hauptebenenpaares H₀ und H₁. Beide Schnitte, die eigentlich den Öffnungswinkel γ einschließen, sind um die Hauptachse 1 in dieselbe Zeichenebene gedreht und etwas auseinander versetzt worden. Man sieht, dass die Rotationsachse 9 der linken Lagerplatte 7 im Allgemeinen entlang einer anderen Höhenlinie 14 hin- und hergleitet als die Rotationsachse 9 der rechten Lagerplatte 7.
7 zeigt den Aufriss einer zweiten Ausführungsvariante für die Lagerplatte 7. Die Rollmittel 6 lagern die Lagerplatte innerhalb des raumfesten Gestells 5 (5a und 5b). Das Lagerrad 8 ist in dieser Ausführungsvariante ein Zahnrad, das von mindestens drei Zahnrädern 15 innerhalb der Lagerplatte 7 gehalten und von mindestens einem Zahnrad 15 bei Bedarf an- oder abgetrieben wird.
Literatur

[1] BENNETT, G. T.: A new mechanism. Engineering, London, 76:777–8, 1903. London.
[2] BRICARD, R.: Leçons de cinématique, Band 2. Gautheri-Villars, Paris, 1927.
[3] CONRADT, O. und K. ERNHOFER: Variation der Diagonalen bei den umstülpbaren Modellen der Platonischen Körper. Mathematisch-Physikalische Korrespondenz, 211, 2002.
[4] ERNHOFER, K. und W. MAAS: Umstülpbare Modelle der Platonischen Körper. Arbeitshefte der Mathematisch-Astronomischen Sektion am Goetheanum, Dornach (Schweiz), 2000. Große Reihe, Heft 2.
[5] HUNT, K. H.: Screw Axes and Mobility in Spatial Mechanisms via the Linear Complex. J. Mechanisms, 3:307–327, 1967.
[6] SCHATTSCHNEIDER, D. und W. WALKER: M. C. Escher Kaleidozyklen. TACO, Berlin, 1987.
[7] SCHATZ, P.: Rhythmusforschung und Technik. Verlag Freies Geistesleben, Stuttgart, 2., erweiterte Auflage, 1998.

Claims

Vorrichtung zur Umwandlung einer oder mehrerer Rotationsbewegungen und/oder einer oder mehrerer eindimensionaler Schwingungsbewegungen in die Inversionsbewegung eines Gelenkgliedes (g₁) mit charakteristischem Winkel
und möglichen Versatzgliedern (v₀, v₁) oder in die Inversionsbewegung einer n-gliedrigen Gelenkkette (g₁, g₂, ..., g_n) mit charakteristischem Winkel
und möglichem Parallelversatz (v₀, v₁, ..., v_n) der Gelenkachsen oder umgekehrt zur Umwandlung der Inversionsbewegung eines Gelenkgliedes (g₁) mit charakteristischem Winkel
und möglichen Versatzgliedern (v₀, v₁) oder der Inversionsbewegung einer n-gliedrigen Gelenkkette (g₁, g₂, ..., g_n) mit charakteristischem Winkel
und möglichem Parallelversatz (v₀, v₁, ..., v_n) der Gelenkachsen in mehrere Rotationsbewegungen und eine oder mehrere eindimensionale Schwingungsbewegungen, welche ein raumfestes Gestell (5) und Lagerplatten (7) aufweist, die jeweils ein um eine Eigenrotationsachse (9) eigenrotierbar gelagertes Lagerrad (8) tragen, wobei • jede Gelenkachse (a₀, a₁) des einzelnen Gelenkgliedes (g₁) oder jede Gelenkachse (a₀, a₁, ..., a_n) der n-gliedrigen Gelenkkette (g₁, g₂, ..., g_n) zu jedem Zeitpunkt der Inversionsbewegung parallel zu einer der n + 1 Hauptebenen (H₀, ..., H_n) verläuft, • sich alle Hauptebenen (H₀, ..., H_n) in einer Hauptachse (1) schneiden, • die Hauptebenen H₀ und H₁ des einzelnen Gelenkgliedes (g₁) bzw. die Hauptebenen H₀ und H₁, H₁ und H₂, ..., H_n–1 und H_n der n-gliedrigen Gelenkkette (g₁, g₂, ..., g_n) alle denselben Öffnungswinkel γ, welcher zwischen 0° und 90° liegen kann, einschließen, • sich die Hauptachse (1) und die Hauptebenen (H₀, ..., H_n) bezüglich des raumfesten Gestells (5) während der Inversionsbewegung des Gelenkgliedes (g₁) bzw. der Gelenkkette (g₁, g₂, ..., g_n) in ihrer Lage nicht verändern oder sie sich parallel zu sich selbst verschieben, • die Lagerplatten (7) innerhalb des raumfesten Gestells (5) so geführt werden, dass jeder Punkt jeder Lagerplatte eine eindimensionale Schwingungsbewegung senkrecht zur Hauptachse (1) und parallel zu einer der Hauptebenen (H₀, ..., H_n) des Gelenkgliedes bzw. der Gelenkkette ausführt, • die Eigenrotationsachse (9) jedes Lagerrades (8) in jedem Stadium der Inversionsbewegung senkrecht auf derjenigen Hauptebene (H₀, ..., H_n) des Gelenkgliedes bzw. der Gelenkkette steht, zu welcher sich die Punkte der zugehörigen Lagerplatte (7) parallel hin- und herbewegen, • in jedem Lagerrad (8) ein Versatzglied (v₀, ..., v_n) des Gelenkgliedes bzw. der Gelenkkette oder, falls die Versatzgliedlänge an diesem Lagerrad null ist, direkt eine Gelenkachse (a₀, ..., a_n) des Gelenkgliedes bzw. der Gelenkkette exzentrisch und eigenrotierbar um eine Eigenrotationsachse (10), die parallel zu der Eigenrotationsachse (9) des Lagerrads (8) verläuft, gelagert ist, • bei konstanter Umdrehungsgeschwindigkeit eines Lagerrades (8) bezüglich seiner Lagerplatte (7) alle anderen Lagerräder (8) bezüglich ihrer jeweiligen Lagerplatten (7) ebenfalls konstante Umdrehungsgeschwindigkeiten aufweisen und • die Gelenkkette keinen geschlossenen, sechsgliedrigen Gelenkring bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein einzelnes Gelenkglied (g₁) von zwei Lagerplatten (7) innerhalb des raumfesten Gestells (5) geführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine 2-gliedrige Gelenkkette von drei Lagerplatten (7) innerhalb des raumfesten Gestells (5) geführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine 3-gliedrige Gelenkkette von vier Lagerplatten (7) innerhalb des raumfesten Gestells (5) geführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für eine gerade Zahl n, die größer als sechs ist, die entsprechende n-gliedrige Gelenkkette geschlossen ist und einen Gelenkring bildet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerrad (8) aus einem von zwei Kugel- oder Gleitlagern innerhalb der Lagerplatte (7) getragenen Riemenrad, Zahnrad oder einfachen Rad (13) besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerrad (8) ein Zahnrad ist, das von mindestens drei Zahnrädern (15) innerhalb der Lagerplatte (7) gelagert wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einem Arbeitshebel des Gelenkgliedes (g₁) oder der Gelenkkette (g₁, ..., g_n) eine Arbeitseinrichtung angeordnet ist, insbesondere ein Paddel, eine Schaufel, ein Flügel, zwei im charakteristischen Winkel aufeinanderstehende, dreieckige Mitnehmerelemente (3, 4), ein Oloid, ein Innenmischbehälter oder eine Vorrichtung zur Aufnahme eines Innenmischbehälters.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mit den einzelnen Lagerrädern (8) jeweils Mittel zur Abnahme des Drehmomentes und/oder mit den einzelnen Lagerplatten (7) jeweils Mittel zur Abnahme der linear schwingenden Kraft, in beiden Fällen insbesondere Stromgeneratoren, verbunden sind.
Verwendung mindestens einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 als Antrieb und/oder Steuerung eines Fortbewegungsmittels im Wasser oder in der Luft, zur Erzeugung einer Wasser-, Flüssigkeits- oder Gasströmung oder zum Mischen von fließfähigen Materialien.
Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 9 zur Stromerzeugung durch Umwandlung der durch fließendes Wasser oder Wind erzeugten Inversionsbewegung der Arbeitshebel der Gelenkkette oder des Gelenkgliedes in Rotations- und Schwingungsbewegungen, welche Stromgeneratoren betreiben.