DE102012202661B4

DE102012202661B4 - Schwungelementvorrichtung mit wenigstens zwei Schwungelementen und wenigstens zwei Speichereinrichtungen

Info

Publication number: DE102012202661B4
Application number: DE102012202661.4A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-02-21
Filing date: 2012-02-21
Publication date: 2020-06-18
Anticipated expiration: 2032-02-22
Also published as: DE102012202661A1

Abstract

Schwungelementvorrichtung (1) aufweisend:einen Rotor (8) mit einer Rotationsachse (7) und wenigstens zwei Führungseinrichtungen (2);wenigstens zwei Schwungelemente (4), welche in der jeweiligen Führungseinrichtung (2) radial zur Rotationsachse (7) des Rotors (8) verschieblich geführt sind; undwenigstens zwei Speichereinrichtungen (6), wobei eine Speichereinrichtung das jeweilige Schwungelement (4) und den Rotor (8) miteinander koppelt, wobei ein Übertragungsglied (26) zur Übertragung und Aufteilung einer zusätzlichen Zugkraft (F) vorgesehen ist,wobei das Übertragungsglied (26) zur Übertragung und Aufteilung der zusätzlichen Zugkraft (F) mittels eines Seilzugs mit den wenigstens zwei Schwungelementen (4) verbunden ist, wobei jedes der Schwungelemente (4) an einem Ende über ein Seil (24) des Seilzugs und an dem anderen Ende mit der zugeordneten Speichereinrichtung (6) verbunden ist; oderwobei das Übertragungsglied (26) zur Übertragung und Aufteilung der zusätzlichen Zugkraft (F) mittels eines Gestänges mit den wenigstens zwei Schwungelementen (4) verbunden ist, wobei jedes der Schwungelemente (4) an einem Ende über ein Gestängeelement (27) des Gestänges mit dem Übertragungsglied (26) und an dem anderen Ende mit der zugeordneten Speichereinrichtung (6) verbunden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schwungelementvorrichtung mit wenigstens zwei Schwungelementen und wenigstens zwei Speichereinrichtungen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Federschwungrad (FSR) als Schwungelementvorrichtung.
Aus der CH 626 434 A5 ist ein Schwungrad bekannt. Das Schwungrad weist ein Trägerrad auf, an welchem vier schwenkbare Masseteile oben und je vier schwenkbare Masseteile unten angebracht sind.
Des Weiteren ist aus der WO 98/ 51 942 A1 ein Schwungrad bekannt, bei welchem vier schwenkbare Masseteile vorgesehen sind.
Die Masseteile oder Schwungscheiben haben jedoch den Nachteil, dass im Betrieb des Schwungrads Materialspannungen bei den Masseteilen bzw. Schwungscheiben auftreten können.
Außerdem ist in EP 0 508 790 A1 der ein Trägheitsblock offenbart mit einem sich radial ausdehnenden und zwischengehaltenen Arm und einem Zugarm nach Art einer Expansionsfeder, wobei der Trägheitsblock so angeordnet ist, dass er radial versetzt werden kann. Weiter ist in der DE 29 30 501 A1 ein Schwungrad offenbart, welches aus einer kreisförmigen Scheibe besteht, die starr an einer Welle befestigt ist und ein oder mehrere Paare diametral gegenüberliegender Radialbohrungen enthält, in welchen jeweils ein radial verschiebbares Gewicht aufgenommen ist. Aus der US 2009/ 0 320 640 A1 ist außerdem ein Schwungrad bekannt, welches eine im Wesentlichen kreisförmige Scheibe aufweist, die mit einer Welle eines Motors gekoppelt ist. An das Schwungrad gekoppelt sind mehrere längliche Hohlräume, die symmetrisch um eine Drehachse des Schwungrads positioniert sind. Die Hohlräume enthalten bewegliche Massen. In der DE 20 2005 019 523 U1 ist des Weiteren ein Schwungrad für Verbrennungsmotoren offenbart, welches vier Radialbohrungen aufweist, die ein Kreuz bilden. Diese sind mit Hydrauliköl gefüllt und enthalten jeweils ein bewegliches Gewicht. Weiter ist in der DE 632 057 A ein an einer Welle drehbar angebrachtes Schwungrad offenbart, wobei das Schwungrad mit der Welle durch eine mit Federn kombinierte hydraulische Kupplung verbunden ist. Weiter ist aus der DE 199 07 216 C1 ein Torsionsschwingungsdämpfer mit einstellbarer Resonanzfrequenz bekannt. Der Dämpfer ist mit einer Tragplatte versehen, die an einer rotierenden Welle angeordnet ist. An der Trägerplatte ist eine Spiralfederanordnung angeordnet.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung nun die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Schwungelementvorrichtung bereitzustellen.
Gemäß der Erfindung wird eine Schwungelementvorrichtung gemäß Anspruch 1 bereitgestellt.
Die Schwungelementvorrichtung hat den Vorteil, dass keine Materialspannungen erzeugt werden durch an einem Trägerrad schwenkbar angebrachte Schwungscheiben, wie dies beim Stand der Technik der Fall ist, wenn das Trägerrad in Rotation versetzt wird. Stattdessen wird bei der erfindungsgemäßen Schwungelementvorrichtung das Schwungelement bei Drehen des Rotors in radialer Richtung zu der Rotationsachse des Schwungelements verschoben. Des Weiteren kann durch die mit dem Schwungelement verbundene Speichereinrichtung Energie durch die Bewegung des Schwungelements aufgenommen, gespeichert und wieder abgegeben werden.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Erkenntnis/Idee besteht darin, dass statt schwenkbaren Schwungscheiben verschiebliche Schwungelemente vorgesehen und mit wenigstens einer Speichereinrichtung gekoppelt werden zum Aufnehmen, Speichern und Abgeben von Energie des Schwungelements.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht einer Schwungelementvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform, wobei die Schwungelementvorrichtung in einer Ausgangsposition dargestellt ist;
2 eine schematische Ansicht der Schwungelementvorrichtung gemäß 1 wobei die Schwungelementvorrichtung in einer Speicherposition ist;
3 eine schematische Ansicht einer Schwungelementvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
4 eine schematische Ansicht einer Schwungelementvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform;
5 eine schematische Ansicht einer Schwungelementvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform;
6 eine schematische Ansicht einer Rasteinrichtung zum Einrasten eines Schwungelement einer erfindungsgemäßen Schwungelementvorrichtung, wobei die Rasteinrichtung in einer gelösten Position gezeigt ist;
7 die schematische Ansicht der Rasteinrichtung gemäß 6, wobei die Rasteinrichtung in einer eingerasteten Position gezeigt ist;
8 eine schematische Ansicht einer Schwungelementvorrichtung mit Rasteinrichtungen gemäß 6 und 7, wobei die Schwungelemente in einer Ausgangsposition dargestellt sind, in welcher die Schwungelemente gelöst sind;
9 eine schematische Ansicht der Schwungelementvorrichtung gemäß 8, wobei die Schwungelemente mittels der Rasteinrichtungen eingerastet sind;
10 eine schematische Ansicht einer Ladeeinrichtung für eine erfindungsgemäße Schwungelementvorrichtung;
11 eine schematische Ansicht einer Schwungelementvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform;
12 eine schematische Ansicht einer Schwungelementvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform;
13 eine schematische Ansicht einer Schwungelementvorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform, wobei die siebte Ausführungsform eine Ausführungsform der Erfindung ist;
14 eine schematische Ansicht einer Schwungelementvorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform, wobei die achte Ausführungsform eine Ausführungsform der Erfindung ist;
15 eine schematische Ansicht einer Schwungelementvorrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform;
16 eine schematische Ansicht einer Schwungelementvorrichtung gemäß einer zehnten Ausführungsform; und
17 eine schematische Ansicht einer Schwungelementvorrichtung gemäß einer elften Ausführungsform.

In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nichts anderes ausführt ist -jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
Ein Rotor kann bisher beschleunigt werden, durch den Einsatz eines entsprechenden Motors, wie einem Elektromotor, einem Ottomotor oder einem Wankelmotor usw.. Des Weiteren ist es auch denkbar einen Rotor mittels einer Dampfmaschine, einem Windrad oder einem Wasserrad zu beschleunigen. Alle genannten Möglichkeiten haben jedoch den Nachteil, dass sie sehr aufwendig und kostenintensiv sind.
Gemäß der Erfindung wird die Beschleunigung eines Rotors erreicht, durch die Aufwendung einer Kraft, welche bewegliche Schwungmassen bzw. Schwungelemente des Rotors in Richtung des Rotationszentrums zwingt. Nach dem Prinzip des Pirouetteneffekts, wird dabei die Energie des Rotors erhöht.
Der Vorteil liegt darin, dass hierzu nur wenige mechanische Bauteile notwendig sind. Des Weiteren kann Energie in einfachen Speichereinrichtungen, wie z.B. Federn, gespeichert werden. Außerdem können alternative Energiequellen erschlossen werden. Des Weiteren ergeben sich eine Vielzahl von Einsatzmöglichkeiten. Zudem kann eine Leichtbauweise erreicht werden. Des Weiteren können stabilisierte Drehzahlen bereitgestellt werden.
In 1 ist eine schematische und stark vereinfachte Ansicht einer Schwungelementvorrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform gezeigt, wobei die Schwungelementvorrichtung 1 hierbei in einer Ausgangsposition oder Ruheposition dargestellt ist. 1 zeigt Merkmale der Erfindung, aber keine Ausführungsform der Erfindung, wie beansprucht.
Die erfindungsgemäße Schwungelementvorrichtung 1 ist ein mechanischer Energiewandler, welcher nach dem Prinzip des Pirouetteneffekts sowohl in der Lage ist kinetische Energie, insbesondere Rotationsenergie, in potentielle Energie, insbesondere Federspannenergie, umzuwandeln als auch umgekehrt. Wie im nachfolgenden noch näher erläutert wird.
Die erfindungsgemäße Schwungelementvorrichtung 1 besitzt beispielsweise mehrere symmetrisch angeordnete Führungseinrichtungen 2, z.B. Führungsstangen 3 oder Führungsgehäuse wie sie in den nachfolgenden 1 bis 16 gezeigt sind, an denen jeweils wenigstens ein Schwungelement 4 beweglich bzw. verschieblich angebracht ist. Diese Schwungelemente 4 wandern mit ihren Massen, durch die bei der Drehbewegung auftretende Fliehkraft, nach außen weg von einem Rotationszentrum, wie im nachfolgenden beispielsweise in 2 gezeigt ist. Dabei werden sie, von an einem Außenrahmen oder Rotorrahmen befestigten und an den Führungseinrichtungen 2 angeordneten Federelementen 5, welche als Speichereinrichtungen 6 fungieren, nach innen in Richtung des Rotationszentrums gedrückt.
Durch die bei der Drehung auftretende Zentripetalkraft wandern die beweglichen Schwungelemente 4 mit ihren Massen von der Rotations- bzw. Drehachse 7 radial nach außen, wodurch Spannarbeit an den Federelementen 5 verrichtet wird. Dabei steigt das Drehmoment kontinuierlich an, da sich der Radius um die Rotationsachse 7 vergrößert.
Zu Beginn der Beschleunigungsphase befinden sich die Schwungelemente 4 mit ihren Massen im Zentrum, wie in 1 gezeigt ist, deshalb hat die Schwungelementvorrichtung 1 ein geringes Antrittsmoment. Trotzdem kann eine große Energiemenge gespeichert werden, da sich die Schwungelemente 4 mit ihrer Masse verlagern und zusätzliche Energie in den Federelementen 5 gespeichert wird.
Bei Verringerung der Drehzahl (Belastung) sinkt die Zentripetalkraft, wodurch sich die Federelemente 5 entspannen, d.h. die Schwungelemente 4 mit ihrer Masse werden nach innen gedrückt und der Drehradius verkleinert sich. Durch den Pirouetteneffekt kommt es dabei zu einer Beschleunigung der Schwungelemente 4 und ihrer Masse (in Drehrichtung). Insgesamt sinkt beim Belasten (Bremsen) die Drehzahl nur langsam, da die Federenergie in Drehgeschwindigkeit umgewandelt wird.
Die Schwungelementvorrichtung 1 mit ihren Federelementen 5 als Speichereinrichtungen 6 ist also, im Gegensatz zu herkömmlichen Schwungrädern, in der Lage zusätzliche Energie in Form von Federspannenergie zu speichern.
Anders als beim Federschwungrad kann die erfindungsgemäße Schwungelementvorrichtung 1 (Pirouettenrotor) auch auf alternative Weise beschleunigt werden, wie im Nachfolgenden anhand der 13 bis 16 noch näher beschrieben wird. Hierzu wird die Funktion der Federelemente 5 die Schwungelemente 4 und ihre Masse in Richtung des Rotationszentrums zu drücken, durch von außen zugeführter Energie, ersetzt. Die gewonnene Rotationsenergie kann dann an einer Welle abgegriffen werden.
Aus der jeweiligen momentan gespeicherten Energiemenge, ergibt sich immer ein bestimmter Drehradius und eine bestimmte Drehzahl, bzw. umgekehrt.
Um den Rotationsradius der Schwungelemente 4 zu berechnen, werden Fliehkraft und Federkraft gleichgesetzt. ${Fz}_{p} = F_{F}$
$m \cdot ω^{2} \cdot r = D \cdot r - D \cdot r_{0}$

r: Drehradius der Schwungmassen
r₀ : baulich bedingter Minimalradius > 0
ω : Winkelgeschwindigkeit
D: Federkonstante

Die Winkelgeschwindigkeit und der Radius sind voneinander abhängig. $ω_{(r)} = \sqrt{\frac{D \cdot (r - r_{0})}{r \cdot m}}$
$r_{(ω)} = \frac{D \cdot r_{0}}{D - m \cdot ω^{2}}$
Die Gesamtenergie setzt sich aus der Bewegungsenergie und der Federenergie zusammen. $E_{g e s} = E_{K i n} + E_{F}$
$E_{K i n} = \frac{1}{2} \cdot m \cdot ω^{2} \cdot r^{2}$
$E_{F} = \frac{1}{2} \cdot D \cdot {(r - r_{0})}^{2}$
$E_{g e s} = \frac{m \cdot ω^{2} \cdot r^{2} + D \cdot {(r - r_{0})}^{2}}{2}$
Hierbei ist zu beachten, dass die Konstruktionsbauteile als feste Schwungmassen mitberücksichtigt werden müssen. Die Masse der Federelemente 5 verlagert sich zusätzlich zu den beweglichen Schwungelementen 4 und deren Masse.
Die in 1 in einer Ausgansposition gezeigte erste Ausführungsform der Schwungelementvorrichtung 1 weist einen Rotor 8 mit der Rotationsachse 7 mit jeweils wenigstens einem oder mehreren Schwungelementen 4 auf. Die Schwungelemente 4 sind jeweils in einer zugeordneten Führungseinrichtung 2 radial verschieblich zu der Rotationsachse 7 geführt. Die Führungseinrichtung 2 ist in dem in 1 gezeigten Beispiel eine Führungsstange 3 die in radialer Richtung zu der Rotations- oder Drehachse 7 des Rotors 8 angeordnet ist, so dass das zugeordnete Schwungelement 4 sich entlang der Führungsstange 3 radial zu der Rotationsachse 7 vor- und zurückbewegen kann.
Wie in dem Ausführungsbeispiel in 1 gezeigt ist, weist der Rotor 8 beispielsweise vier Schwungelemente 4 auf, wobei zwei Schwungelemente 4 beispielsweise in den jeweils einander gegenüberliegenden Führungsstangen 3 in radial Richtung zu der Rotationsachse 7 des Rotors 8 verschieblich geführt sind. Jedes der Schwungelemente 4 ist an wenigstens einem Ende mit einer Speichereinrichtung 6 verbunden, welche an dem Rotor 8 befestigt ist. Dazu ist die Speichereinrichtung 6 beispielsweise an der Führungsstange 3 oder einem anderen Element des Rotors 8 befestigt.
Die Speichereinrichtung 6 ist des Weiteren beispielsweise als wenigstens ein Federelement 5, z.B. eine Spiralfeder, ausgebildet und beispielsweise ebenfalls auf der Führungsstange 3 angeordnet oder aufgefädelt. Statt einer Führungsstange 3 kann auch z.B. eine Führungsschiene (nicht dargestellt) vorgesehen sein, auf welcher das Schwungelement verschieblich führbar ist. Das Schwungelement 4 kann dabei beispielsweise als Kugel (z.B. Metallkugel) ausgebildet sein, mit einer Öffnung zum Hindurchführen der Führungsstange 3.
In der in 1 gezeigten Ausgangsposition sind die Schwungelemente 4 in einer Position, in welcher der Rotor 8 sich nicht dreht bzw. in Ruhe ist. Das jeweilige Federelement 5 kann dabei beispielweise derart ausgebildet sein, dass es das zugeordnete Schwungelement 4 in der Ausgangsposition zusätzlich vorspannt und so als Druckfederelement wirkt.
Wird der Rotor 8 mit seiner Rotationsachse 7 nun in Rotation versetzt, so bewegen sich die Schwungelemente 4 aufgrund der Fliehkraft nach außen und entgegen der zugeordneten Speichereinrichtung 6, hier dem Federelement 5, wie in 2 gezeigt ist.
2 zeigt eine schematische Ansicht der Schwungelementvorrichtung 1 gemäß 1, wobei die Schwungelementvorrichtung 1 in einer Speicherposition gezeigt ist, in welcher die Energie der Schwungelemente 4 beim Bewegen nach außen durch die Speichereinrichtungen 6 aufgenommen wird. 2 zeigt Merkmale der Erfindung, aber keine Ausführungsform der Erfindung, wie beansprucht.
Indem die Masse bzw. das jeweilige Schwungelement 4 vom Rotationszentrum des Rotors 8 aus betrachtet nach außen wandert, wird das Drehmoment erhöht. Die Energie des jeweiligen Schwungelements 4 wird dabei in dem Federelement 5 als Speichereinrichtung 6 gespeichert, durch das Zusammendrücken des Federelements 5 durch das Schwungelement 4. Die Energie wird wiederum durch den sog. Pirouetteneffekt beim Zurückbewegen in die Ausgangsposition in höhere Drehzahl umgewandelt.
Bei dem sich drehenden Rotor 8 bezeichnet man als Pirouetteneffekt die Steigerung der Rotationsgeschwindigkeit, die sich bei Verlagerung des Schwungelements 4 bzw. der Masse des Schwungelements 4 näher zur Rotationsachse 7 des Rotors 8 ergibt. Die schnellere Drehung ergibt sich hierbei, ohne dass ein Drehmoment wirkt, aus der Erhaltung des Drehimpulses. Bei der Verringerung der Abstände zur Drehachse 7 verringert sich das Trägheitsmoment θ. Demgemäß muss bei einem unverändertem Drehimpuls L = θ·ω die Winkelgeschwindigkeit ω so zunehmen, wie das Trägheitsmoment abnimmt. Bei einer Verringerung der Abstände zur Drehachse 7 leistet die Kraft, mit der das Schwungelement 4 bzw. seine Masse nach innen gezogen wird, Arbeit längs des Weges nach innen und erhöht die kinetische Energie des sich drehenden Körpers bzw. Rotors 8.
In 3 ist eine schematische Ansicht einer Schwungelementvorrichtung 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform gezeigt. Im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform sind bei der zweiten Ausführungsform das jeweilige Schwungelement 4 und dessen Speichereinrichtung 6 in einer Führungseinrichtung 2 in Form eines Führungsgehäuse, hier z.B. einer Führungshülse oder einem Führungsrohr 9, radial verschieblich zu der Rotationsachse 7 des Rotors 8 geführt. In der in 3 gezeigten Ausgangsposition, in welcher sich der Rotor 8 nicht dreht oder in Ruhe ist, sind die Schwungelemente 4 radial innen am Rotor 8 angeordnet. Sobald sich der Rotor 8 dreht, bewegt bzw. verschiebt sich das jeweilige Schwungelement 4 aufgrund der entstehenden Fliehkraft radial nach außen und entgegen der zugeordneten Speichereinrichtung 6, z.B. einem Federelement 5. Wie zuvor mit Bezug auf 1 und 2 beschrieben, wird die Energie, welche durch das Zusammendrücken des jeweiligen Federelements 5 gespeichert wird, durch den sog. Pirouetteneffekt beim Zurückbewegen des Schwungelements 4 in Richtung der Ausgangsposition in eine höhere Drehzahl umgewandelt. 3 zeigt Merkmale der Erfindung, aber keine Ausführungsform der Erfindung, wie beansprucht.
4 zeigt eine schematische Ansicht einer Schwungelementvorrichtung 1 gemäß einer dritten Ausführungsform. 4 zeigt Merkmale der Erfindung, aber keine Ausführungsform der Erfindung, wie beansprucht.
Bei dieser Spezialanwendung werden erste Schwungelemente 4 als Pufferelemente 10 in Drehrichtung des Rotors 8 angeordnet. Die ersten Schwungelemente 4 dienen dazu stoßweise Beschleunigungen oder Belastungen zumindest teilweise oder im Wesentlichen vollständig zu absorbieren. Diese ersten Schwungelemente 4 können dabei, wie in dem Ausführungsbeispiel in 4 gezeigt ist, mit anderen Schwungelementvorrichtungen 1, z. B. der Schwungelementvorrichtung 1 gemäß 3, kombiniert werden.
Wie in dem Ausführungsbeispiel in 4 gezeigt ist, sind die ersten Schwungelemente 4 als Pufferelemente 10 jeweils z.B. in einem Führungsgehäuse wie einem Führungsrohr 9, angeordnet und an wenigstens einer oder beiden Enden jeweils mit einer Speichereinrichtung 6, z.B. einem Federelement 5, verbunden. Die Speichereinrichtungen 6 sind wiederum an dem Rotor 8, z.B. dessen Führungsrohr 9, befestigt.
Wie zuvor beschrieben, weist die Schwungelementvorrichtung 1 außerdem zusätzlich, wie die zuvor mit Bezug auf 3 beschriebene Schwungelementvorrichtung 1, jeweils vier weitere, zweite Schwungelemente 4 auf, von denen zwei z.B. jeweils einander gegenüberliegenden radial zu der Rotationsachse 7 angeordnet sind. Die zweiten Schwungelemente 4 sind ebenfalls jeweils in einem Führungsgehäuse (hier Führungsrohr 9) radial verschieblich zu der Rotationsachse 7 angeordnet und an ihrer einen Seite mit einer Speichereinrichtung 6, z.B. einem Federelement 5, verbunden.
In 4 sind die ersten und zweiten Schwungelemente 4 in einer Ausgangsposition gezeigt, in welcher der Rotor 8 sich nicht dreht oder in Ruhe ist. Der Rotor 8 wird dann gedreht und zwar in dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel z.B. im Uhrzeigersinn (Pfeil D).
Bei einer stoßhaften Belastung, z.B. Bremsung, des Rotors 8 (wie mit einem Pfeil B2 in 4 angedeutet ist) schnellen die ersten Schwungelemente 4 bzw. bzw. Pufferelement 10 mit ihrer Masse nach vorne (in Drehrichtung D des Rotors wie mit einem Pfeil A in 4 angedeutet ist-), wodurch der Stoß gedämpft wird. Das zweite Schwungelement 4 mit seiner Masse wandert dabei vom Zentrum des Rotors 8 aus betrachtet in radialer Richtung nach außen (wie mit einem Pfeil C in 4 angedeutet ist), wodurch sich das Drehmoment erhöht. Die Stoßenergie wird in der jeweiligen Speichereinrichtung 6 der zweiten Schwungelemente 4 gespeichert und dann durch den Pirouetteneffekt beim Zurückbewegen in Richtung der Ausgansposition zum Rotationszentrum in eine höhere Drehzahl gewandelt. Dadurch wird die Belastung durch den Stoß verringert.
Bei stoßhafter Beschleunigung des Rotors (wie mit einem Pfeil B1 in 4 angedeutet ist) schnellen die ersten Schwungelemente 4 bzw. Pufferelemente 10 mit ihrer Masse nach hinten (entgegen der Drehrichtung D des Rotors, wie mit einem Pfeil a* in 4 angedeutet ist); wodurch der Stoß gedämpft wird. Die zweiten Schwungelemente 2 mit ihrer Masse bewegen sich dabei vom Rotationszentrum aus betrachtet ebenfalls nach außen (wie mit dem Pfeil C in 4 angedeutet ist), wodurch sich das Drehmoment erhöht. Die Stoßenergie wird in den ersten Schwungelementen 4 bzw. Pufferelementen 10 gespeichert und dann, beim Zurückwandern in die Ausgansposition in höhere Drehzahl gewandelt. Der Stoß erhöht deshalb gleichmäßig die Gesamtenergie der Schwungelementvorrichtung 1.
Durch die ersten Schwungelemente 4, welche Pufferelemente 10 bilden, wird die Drehzahlstabilisierung verbessert und der Dämpfungseffekt verstärkt. Bei gleichmäßiger Belastung haben die ersten Schwungelemente 4 bzw. Pufferelemente 10 als Zusatzelemente nur einen sehr schwachen Einfluss auf die Schwungelementvorrichtung 1 im Vergleich zu den konzentrisch zu der Rotationsachse 7 angeordneten zweiten Schwungelementen 4. Sie wirken jedoch als zusätzliche Schwungmasse mit.
In 5 ist eine schematische Ansicht einer Schwungelementvorrichtung 1 gemäß einer vierten Ausführungsform dargestellt. 5 zeigt Merkmale der Erfindung, aber keine Ausführungsform der Erfindung, wie beansprucht.
Die vierte Ausführungsform der Schwungelementvorrichtung 1 weist hierbei einen Rotor 8 mit wenigstens einem Rotorblatt 11 oder, wie in 5 gezeigt ist, z.B. vier Rotorblätter 11 auf, welche um eine gemeinsame Rotationsachse 7 drehbar sind. Im Falle von mehreren Rotorblättern 11 können die Rotorblätter 11, wie in dem Ausführungsbeispiel in 5 gezeigt ist, einander gegenüberliegend angeordnet sein. Es ist jedoch auch jede andere Anordnung möglich.
In wenigstens einem der Rotorblätter 11 sind dabei wenigstens eine Führungseinrichtung 2 mit wenigstens einem Schwungelement 4 und eine Speichereinrichtung 6 in radialer Richtung zu der Rotationsachse 7 vorgesehen. Die Speichereinrichtung 6 ist hierbei an einem Ende mit dem Schwungelement 4 und an dem anderen Ende mit dem Rotor 8, z.B. dessen Rotorblatt 11 oder Führungseinrichtung 2 usw., verbunden.
Statt einem Führungsrohr 9 kann als Führungseinrichtung 2 für das Schwungelement 4 und die Speichereinrichtung 5 ebenso eine Führungsschiene oder eine Führungsstange, wie in der ersten Ausführungsform gemäß 1 vorgesehen werden (nicht dargestellt) oder eine Kombination aus Führungsgehäuse und Führungsschiene. Dies gilt für alle Ausführungsformen.
5 zeigt den Rotor 8 mit seinen Rotorblätter 11 in einer Ausgangsposition, in welcher sich der Rotor 8 nicht dreht oder in Ruhe ist. In dieser Ausgangs- oder Ruheposition sind die Schwungelemente 4 innen am Rotor 8 in Richtung des Rotationszentrums angeordnet. Sobald sich der Rotor 8 dreht, bewegt sich das jeweilige Schwungelement 4 aufgrund der entstehenden Fliehkraft in radialer Richtung zu der Rotationsachse 7 nach außen und entgegen der zugeordneten Speichereinrichtung 6, z.B. einem Federelement 5. Dabei wird das Federelement 5 als Speichereinrichtung 6 zusammengedrückt und nimmt so Energie des Schwungelements 4 auf und speichert diese zunächst. Die Energie, welche durch das Zusammendrücken des jeweiligen Federelements 5 gespeichert wird, wird durch den sog. Pirouetteneffekt beim Zurückbewegen des Schwungelements 4 in Richtung der Ausgangsposition in eine höhere Drehzahl umgewandelt.
Ein Rotor 8 mit wenigstens einem oder mehreren Rotorblättern 11, wie er mit Bezug auf 5 stark vereinfacht gezeigt ist, kann beispielsweise bei Windkraftanlagen, Propellermaschinen, Schiffsschrauben, Strömungskraftwerken, Turbinen, Ventilatoren und Hubschrauben usw. eingesetzt werden, um nur einige Anwendungsbeispiele zu nennen.
In 6 ist eine schematische Ansicht eines Teils einer Schwungelementvorrichtung 1 gezeigt. Die Schwungelementvorrichtung 1 weist dabei, wie die zuvor mit Bezug auf 3 beschriebene Schwungelementvorrichtung 1, eine Führungseinrichtung 2 in Form eines Führungsrohrs 9 auf, in welcher ein Schwungelement 4 in Längsrichtung der Führungseinrichtung 2 verschieblich angeordnet und an wenigstens einem Ende mit einer Speichereinrichtung 6, beispielsweise in Form eines Federelements 5, verbunden ist. Das Federelement 5 ist wiederum mit dem Rotor 8, hier der Führungseinrichtung 6 des Rotors 8 verbunden, wie in 6 gezeigt ist.
Des Weiteren ist das Schwungelement 4 mit einer zusätzlichen Rasteinrichtung 12 zum Einrasten des Schwungelements 4 an der Führungseinrichtung 6, hier z.B. dem Führungsrohr 9, versehen, um das Schwungelement 4 in einer vorbestimmten Position in dem Führungsrohr 9 zu fixieren.
Das Schwungelement 4 ist in der Darstellung in 6 in seiner Ausgangsposition gezeigt, in welcher der Rotor 8 in Ruhe ist und sich nicht oder im Wesentlichen nicht dreht. Die Rasteinrichtung 12 ist hierbei in einer gelösten Position gezeigt, in welcher das Schwungelement 4 in dem Führungsrohr 9 in dessen Längsrichtung verschieblich oder vor und zurück beweglich ist.
Die Rasteinrichtung 12 ist derart ausgebildet, das Schwungelement 4 in einer Position zu halten oder zu fixieren, in welcher die Speichereinrichtung 6 Energie des Schwungelements 4 speichert, indem das Schwungelement 4 die Speichereinrichtung 6 hier in Form eines Federelements 5 zumindest teilweise oder vollständig zusammendrückt. Durch das Zusammendrücken des Federelements 5 wird Energie in dem Federelement 5 als Speichereinrichtung 6 gespeichert, welche abgegeben wird, wenn die Rasteinrichtung 12, die das Federelement 5 in seiner zusammengedrückten Form hält, gelöst wird und das Federelement 5 sich wieder entspannt.
Die Rasteinrichtung 12 weist zum Einrasten des Schwungelements 4 und der mit ihm verbundenen Speichereinrichtung 6 beispielsweise wenigstens ein Einrastelement 13 auf, welches in der gelösten Position mit dem Schwungelement in dem Führungsrohr 9 zusammen in Längsrichtung verschieblich ist und in einer Einrastposition beispielsweise mit dem Führungsrohr 9 verrastet ist und das Schwungelement 4 in der eingerasteten Position hält oder fixiert.
7 zeigt den Teil der Schwungelementvorrichtung 1 gemäß 6, wobei die Rasteinrichtung 12 hierbei in einer eingerasteten Position dargestellt ist, in welcher die Rasteinrichtung 12 in dem Führungsrohr 9 verrastet ist und das Schwungelement 4 und die mit ihm verbundenen Speichereinrichtung 6 in einer vorbestimmten Position hält. Die Verrastung dient hierbei zur Speicherung von Federspannenergie des Federelements 5.
Wie in dem Ausführungsbeispiel in 7 gezeigt ist, drückt das Schwungelement 4 die Speichereinrichtung 6, hier z.B. das Federelement 5, im Wesentlich vollständig zusammen. Das Federelement 5 speichert dabei die Energie mit der das Schwungelement 4 das Federelement 5 zusammengedrückt hat. Das Einrastelement 13, z.B. ein Federteil, ist hierbei beispielsweise in einer Öffnung oder Vertiefung (nicht dargestellt) des Führungsrohrs 9 eingerastet und fixiert das mit ihm verbundene Schwungelement 4. In dieser Fixierungs- oder Einrastposition drückt das Schwungelement 4 die Speichereinrichtung 6 in Form eines Federelements 5 zusammen oder spannt diese, wodurch Energie durch die Speichereinrichtung 6 gespeichert werden kann.
Des Weiteren ist eine Auslöseeinrichtung 14 vorgesehen zum Lösen der Rasteinrichtung 12 aus ihrer Einrastposition. Die Auslöseeinrichtung 14 ist beispielsweise derart ausgebildet das Einrastelement 13 aus seiner Einrastposition an dem Führungsrohr 9 aus seiner Einrastposition zurückzubewegen, so dass die Speichereinrichtung 6 und das Schwungelement 4 in Richtung ihrer Ausgangsposition zurückbeweglich sind. In diesem Fall gibt die Speichereinrichtung 6 die gespeicherte Energie zurück an das Schwungelement 4 ab und bewegt dieses zurück in Richtung seiner Ausgangsposition.
Beispielsweise wird, wie in dem Ausführungsbeispiel in 7 angedeutet ist, das Federelement 5, wenn es durch das Schwungelement 4 z.B. komplett gespannt ist durch die Rasteinrichtung 12 gelöst und das Schwungelement 4 und sein Federelement 5 entriegelt beispielsweise durch Kontakt mit einem Anschlag 15 als Auslöseeinrichtung 14.
Mit der Auslöseeinrichtung 14 kann, wie zuvor beschrieben, die Rastung entriegelt werden. Neben einem festen Anschlag 15 kann auch z.B. ein betätigbarer Schalter als Auslöseeinrichtung 14 vorgesehen werden, um ein weiteres Beispiel für eine Auslöseeinrichtung 14 zu nennen. Die Auslöseeinrichtung 14 kann außerdem mit herausnehmbaren Federelementen ausgebildet sein, wobei die Schwungelemente Teil der Auslöseeinrichtung sind. In dem Fall sind der Teil der herausnehmbaren Federelemente, der an der Feder befestigt ist und mit dem Rastmechanismus versehen ist und die eigentliche Schwungmasse bzw. Schwungelement zweiteilig und beispielsweise über ein Stecksystem verbunden oder verschraubt. Die Schwungmasse bzw. das Schwungelement kann vor dem Transport aus dem Federelement entnommen werden. Die Schwungmasse bzw. das Schwungelement verbleibt bei der Auslöseeinrichtung, wobei sie jedoch nicht unbedingt ein Teil der Auslöseeinrichtung sein muss. Die herausnehmbaren Schwungmassen sind vor allem bei geeignet größer dimensionierten Ausführungsformen der Erfindung einsetzbar. Die Schwungelemente verursachen in diesem Fall beim Transport der Federelemente, von der Spannvorrichtung zur Auslöseeinrichtung kein unnötiges Gewicht.
Die Erfindung ist jedoch auf die genannten Beispiele für Auslöseeinrichtungen 14 und die Rasteinrichtung 12 nicht beschränkt. Grundsätzlich kann jede Auslöseeinrichtung 14 vorgesehen werden, die geeignet ist die Rastung des Schwungelements 4 und dessen Einrastelements 13 zu lösen und das Schwungelement 4 und dessen Federelement 5 zu entriegeln. Der Schalter (nicht dargestellt) kann beispielsweise von außen betätigbar ausgebildet sein, beispielsweise elektronisch, elektromechanisch, magnetisch, hydraulisch, pneumatisch usw.. Die Betätigung des Schalters kann über eine Steuerungseinrichtung (nicht dargestellt) gesteuert werden. Der Schalter ist dabei derart ausgebildet, dass er die Rastung des Schwungelements und des damit verbundenen Federelements löst und diese Elemente entriegelt. Gleiches gilt für die Rasteinrichtung 12. Es kann grundsätzliche jede Form von Rasteinrichtung vorgesehen werden, die geeignet ist zum Einrasten oder Verrasten des Schwungelements 4 und der mit ihm verbundenen Speichereinrichtung 6 in einer vorbestimmten Position.
Damit die Federenergie der Federelemente 5 in Rotationsenergie umgewandelt wird, muss der Rotor 8 vor dem Entriegeln von einer Antriebsvorrichtung (nicht dargestellt), z.B. Elektromotor usw., angetrieben werden.
8 zeigt eine schematische Ansicht der Schwungelementvorrichtung 1 gemäß 6. Der Rotor 8 der Schwungelementvorrichtung 1 weist dabei beispielsweise vier Führungsrohre 9 mit jeweils einem Schwungelement 4 und einer damit verbundenen Speichereinrichtung 6 in Form eines Federelements 5 auf. Die Führungsrohre 9 mit jeweils dem darin in Längsrichtung des Führungsrohrs 8 geführten Schwungelement 4 und dem Federelement 5 sind radial zu einer Rotationsachse 7 des Rotors 8 angeordnet.
Jedes der Schwungelemente 4 weist des Weiteren eine Rasteinrichtung 12 auf, die mit einer Auslöseeinrichtung (nicht dargestellt), wie sie zuvor beispielhaft mit Bezug auf die 6 und 7 beschrieben wurde, zusammenwirkt.
In der Darstellung in 8 ist die jeweilige Rasteinrichtung 12 in einer gelösten Position gezeigt, in welcher das jeweils zugeordnete Schwungelement 4 in dem Führungsrohr 8 in Längsrichtung verschieblich geführt ist.
Die jeweilige mit dem Schwungelement 4 verbundene Speichereinrichtung 6 in Form eines Federelements 5 (welche außerdem an dem Rotor befestigt ist) wird durch Rotation des Rotors 8 gespannt, d.h. durch das Schwungelement 4 zusammengedrückt bzw. gespannt und bei Erreichen der Einrastposition in dem Führungsrohr 9 mittels der Rasteinrichtung 12 verrastet oder verriegelt.
Ebenso kann das jeweilige Federelement 5, wie nachfolgend mit Bezug auf 10 näher erläutert wird, auch bereits vorgespannt und in der vorgespannten Position oder Speicherposition eingerastet in den Rotor 8 eingesetzt werden. Zum Spannen des Federelements 5 kann dabei wie in nachfolgender 10 gezeigt ist, eine Spanneinrichtung vorgesehen werden zum Vorspannen des Federelements 5.
In 9 ist die Schwungelementvorrichtung 1 mit den Rasteinrichtungen 12 und den zugeordneten Auslöseeinrichtungen 14 gemäß z.B. 7 gezeigt. Hierbei sind die Schwungelemente 4 mittels der Rasteinrichtungen 12 in einer Einrast- oder Speicherposition in den Führungsrohren 9 eingerastet oder verriegelt. In der Einrast- oder Speicherposition drücken die Schwungelemente 4 die Speichereinrichtungen 6 in Form von Federelementen 5 zusammen, wobei durch das Zusammendrücken in den Federelementen 5 Energie gespeichert wird. Diese gespeicherte Energie kann freigesetzt werden, sobald die Auslöseeinrichtungen 14 betätigt und die Einrastung oder Verriegelung der Einrastelemente 13 in den Führungsrohren 9 lösen.
Des Weiteren ist in 10 eine schematische Ansicht einer Spanneinrichtung 16 für eine erfindungsgemäße Schwungelementvorrichtung1 gezeigt. Die Schwungelementvorrichtung 1 weist dabei beispielsweise ein Führungsrohr 9 auf, in welcher ein Schwungelement 4 in Längsrichtung verschieblich angeordnet ist. Das Schwungelement 4 ist dabei, wie zuvor bereits beispielsweise mit Bezug auf die 6 bis 9 beschrieben wurde, wiederum mit einer Speichereinrichtung 6 in Form eines Federelements 5 verbunden, wobei das Federelement 5 außerdem mit einem Rotor (nicht dargestellt) der Schwungelementvorrichtung 1 verbunden ist. Das Schwungelement 4 ist des Weiteren mit der Rasteinrichtung 12 versehen zum Einrasten oder Verriegeln des Schwungelements 4 in einer vorbestimmten Position in dem Führungsrohr 9.
Das Führungsrohr 9 mit dem Schwungelement 4 und dem Federelement 5 kann mit der Spanneinrichtung 16 gekoppelt werden, um das mit dem Schwungelement 4 verbundene Federelement 5 zu spannen oder zusammenzudrücken und das Schwungelement 4 in dieser Position zusammen mit dem Federelement 5 zu fixieren oder zu verrasten. Das Schwungelement 4 wird hierbei mittels der Rasteinrichtung 12 in seiner Einrast- oder Verriegelungsposition in dem Führungsrohr 9 verrastet oder verriegelt, wobei es das Federelement 5 in seiner zusammengedrückten oder gespannten Form hält. In der Einrast- oder Verriegelungsposition hat das Schwungelement 4 die Speichereinrichtung 6 in eine Position bewegt, in welcher es Energie des Schwungelements 4 speichert. Im Falle des Federelements 5 als Speichereinrichtung 6 drückt das Schwungelement 4 das Federelement 5 in der Einrast- oder Verriegelungsposition zumindest teilweise oder vollständig zusammen, um auf diese Weise Federenergie durch das Federelement 5 zu speichern.
Zum Bewegen des Schwungelements 4 und des mit ihm verbundenen Federelements 5 in die Einrastposition weist die Spanneinrichtung 16 einen Kolben 17 mit einer Kolbenstange 18 auf, wobei die Stange 18 mit dem Schwungelement 4 koppelbar ist. Das Schwungelement 4 weist hierzu eine Aufnahme für ein Ende der Kolbenstange 18, beispielsweise in Form einer Vertiefung, auf. Der Kolben 17 und seine Stange 18 sind des Weiteren beispielsweise in einem Führungszylinder 19 verschieblich geführt. Auf den Kolben 17 kann ein Druck, beispielsweise pneumatisch, hydraulisch usw. aufgebracht werden, um den Kolben 17 und seine Kolbenstange 18 innerhalb des Führungszylinders 19 zu verschieben und hierbei das mit der Kolbenstange 18 gekoppelte Schwungelement 4 innerhalb dessen Führungsrohr 9. Das Schwungelement 4 wird mittels der Spanneinrichtung 16 soweit verschoben, bis das Schwungelement 4 seine Einrastposition in dem Führungsrohr 9 erreicht hat und in dem Führungsrohr 9 mittels der Rasteinrichtung 12 verrastet ist. Das Schwungelement 4 und sein Federelement 5 können samt dem Führungsrohr 9 nun in einem Rotor 8 eingesetzt werden und die durch das komprimierte Federelement 5 gespeicherte Energie bei Bedarf freigesetzt werden, indem die Verrastung des Schwungelements 4 mittels der zugeordneten Auslöseeinrichtung 14 gelöst wird. Beim Lösen der Rasteinrichtung 12 durch die Auslöseeinrichtung 14 beschleunigt das Federelement 5 das Schwungelement 4 zur Mitte des Rotors 8 hin.
Die Spanneinrichtung 16 dient somit dazu Federelemente 5 zu spannen und mittels der Rasteinrichtung 12 zu verriegeln. Danach werden die Federelemente 5 in einen Rotor mit der jeweils zugeordneten Auslöseeinrichtung 14 eingesetzt. Die Spanneinrichtung 16 kann herausnehmbare Federelemente 5 entweder z.B. durch mechanische Kraft, oder mittels Druckkraft spannen.
11 zeigt eine schematische Ansicht einer Schwungelementvorrichtung 1 gemäß einer fünften Ausführungsform. 11 zeigt Merkmale der Erfindung, aber keine Ausführungsform der Erfindung, wie beansprucht.
Bei dieser fünften Ausführungsform werden Zugfederelemente 20 und Druckfederelemente 21 als Speichereinrichtungen 6 miteinander kombiniert. Wie in 11 gezeigt ist, ist ein Rotor 8 vorgesehen mit einer Rotationsachse 7, wobei radial und senkrecht (Anstellwinkel α = 90°) zu der Rotationsachse 7 jeweils Führungseinrichtungen 2 in Form von Führungsrohren 9 mit darin verschieblich geführten Schwungelementen 4 vorgesehen sind. Die Schwungelemente 2 sind dabei an einem Ende jeweils mit einer Speichereinrichtung 6, hier einem Druckfederelement 21 verbunden, das wiederum an dem Rotor, z.B. dessen Führungsrohr 9, befestigt ist. Das Druckfederelement 21 spannt das zugeordnete Schwungelement 4 in Richtung der Rotationsachse 7 des Rotors vor. Des Weiteren ist in der vorliegenden Ausführungsform das jeweilige Schwungelement 4 außerdem mit wenigstens einem, oder wie in dem Ausführungsbeispiel in 11 gezeigt ist, mehreren Zugfederelementen 20 als Speichereinrichtungen 6 verbunden.
Die Zugfederelemente 20 sind dabei beispielsweise in Führungsrohren 9 als Führungseinrichtungen 2 in radialer Richtung ebenfalls senkrecht bzw. in dem Anstellwinkel α = 90° zu der Rotationsachse 7 des Rotors 8 vorgesehen ist.
Zusätzlich oder alternativ kann wenigstens ein Zugfederelement 20, wie in dem Ausführungsbeispiel in 11 gezeigt ist, auch koaxial oder parallel (nicht dargestellt) zu der Rotationsachse 7 des Rotor 8 in einer zugeordneten Führungseinrichtung 2, z.B. einem Führungsrohr 9, verschieblich angeordnet und mit wenigstens einem Schwungelement 4 verbunden sein.
In 11 ist der Rotor 8 in einer Ausgansposition oder Ruheposition gezeigt, in welcher der Rotor 8 sich nicht oder im Wesentlichen nicht dreht.
Die Zugfederelemente 20 sind mit dem jeweiligen Schwungelement 4 beispielsweise über einen Seilzug in Form wenigstens eines Seils 24, z.B. eines Drahtseil, verbunden. Das Seil 24 kann hierbei beispielsweise über ein oder mehrere zusätzliche Umlenkrollen 25 geführt werden.
Dreht sich nun der Rotor 8 so bewegt sich das Schwungelement 4 radial nach außen oder weg von der Rotationsachse 7 und zieht gleichzeitig über das Seil 24 bzw. den Seilzug das mit ihm verbundene Zugfederelement 20 auseinander.
Wie zuvor beschrieben kann das Schwungelement 4 zusammen mit seinem Druckfederelement 21 mit wenigstens einem zusätzlichen Zugfederelement 20 oder, wie in dem Ausführungsbeispiel in 11 gezeigt ist, mit beispielsweise drei Zugfederelementen 20 gekoppelt sein. Des Weiteren können, wie in dem Ausführungsbeispiel in 11 gezeigt ist, zwei Schwungelemente 4 mit einem gemeinsamen Zugfederelement 20 gekoppelt sein, hier beispielsweise dem Zugfederelement 20, das koaxial zu der Rotationsachse 7 des Rotors 8 vorgesehen ist.
In einer alternativen Ausführungsform (nicht dargestellt) kann die Schwungelementvorrichtung 1 auch ausschließlich Druckfederelemente als Speichereinrichtungen aufweisen. Hierbei können statt der in 11 gezeigten Zugfederelemente, Druckfederelemente vorgesehen werden, wobei die Seilzüge in diesem Fall an den äußeren Enden der Federelemente befestigt sind, um diese nach innen in Richtung der Rotationsachse zu ziehen.
In 12 ist eine schematische Ansicht einer Schwungelementvorrichtung 1 gemäß einer weiteren sechsten Ausführungsform dargestellt. 12 zeigt Merkmale der Erfindung, aber keine Ausführungsform der Erfindung, wie beansprucht.
Bei dieser Ausführungsform werden beispielsweise jeweils ein oberes und ein unteres Schwungelement 4 radial zur Rotationsachse 7 des Rotors 8 und konzentrisch zum Drehpunkt des Rotors angebracht, wobei die Schwungelemente 4 sich mit dem Anstellwinkel α > 90° oder α < 90° zu Rotationsachse 7 des Rotors 8 bewegen. Die beiden mittleren Schwungelemente 4 bewegen sich wiederum radial und senkrecht bzw. mit einem Anstellwinkel von α = 90° zur Rotationsachse 7 des Rotors 8. Durch den Anstellwinkel α > 90° oder α < 90° der oberen und unteren Führungsstangen 3, auf welchen die Schwungelemente 4 jeweils geführt sind, wirkt die Fliehkraft schwächer auf die Schwungelemente 4 bzw. deren Schwungelementmassen. Trotzdem können mit den zusätzlichen (hier oberen und unteren) Schwungelementen 4 die Eigenschaften der Schwungelementvorrichtung 1 verstärkt werden. Es kann hierbei der Gyroskopeffekt bzw. die Stabilisierung im Raum verstärkt werden. Dies ist besonders vorteilhaft beim Einsatz in einem Satellit, einem Fahrzeug, einem Kreiselkompass oder Messinstrumenten, wie z.B. in der Luftfahrt der künstlicher Horizont usw..
Wie in dem Ausführungsbeispiel in 12 gezeigt ist, sind zwei Schwungelemente 4 auf jeweiligen Führungsstangen 3 in Längsrichtung verschieblich angeordnet, welche senkrecht bzw. in dem Anstellwinkel α = 90° zu der Rotationsachse 7 des Rotors 8 angeordnet sind. Des Weiteren sind gemäß der sechsten Ausführungsform weiter Schwungelemente 4 vorgesehen, wobei die Schwungelemente 4 hierbei beispielsweise ebenfalls auf einer zugeordneten Führungsstange 3 verschieblich geführt sind. Die jeweilige Führungsstange 3 ist hierbei jedoch in dem Winkel α > 90° oder α < 90° zu Rotationsachse 7 des Rotors 8 angeordnet. Jedes der Schwungelemente 4 ist des Weiteren mit einer Speichereinrichtung 6 in Form z.B. eines Federelements 5 verbunden, vergleichbar der zuvor mit Bezug auf die 1 und 2 beschriebenen ersten Ausführungsform.
13 zeigt weiter eine schematische Ansicht einer Schwungelementvorrichtung 1 gemäß einer siebten Ausführungsform, wobei die siebte Ausführungsform eine Ausführungsform der Erfindung ist.
Bei dieser Ausführungsform ist eine zusätzliche Kraft F, hier z.B. eine Zugkraft F, über ein Übertragungsglied 26 in einen Rotor 8 einer Schwungelementvorrichtung 1 beispielsweise in Richtung der Rotationsachse 7 des Rotors 8 einspeisbar. Die eingespeiste Kraft F kann hierbei z.B. auf mehrere Seile 24 aufgeteilt werden, die jeweils über eine Umlenkung, z.B. in Form wenigstens einer Umlenkrolle 25, mit einem zugeordneten in radialer Richtung zu der Rotationsachse 7 verschieblichen Schwungelement 4 verbunden sind. Das Schwungelement 4 ist dabei z.B. in einem Führungsrohr 8 als Führungseinrichtung 2 angeordnet, wobei eine Speichereinrichtung 6, z.B. ein Federelement 5, das Schwungelement 4 mit dem Führungsrohr 9 oder dem Rotor 8 verbindet, vergleichbar der zuvor mit Bezug auf 3 beschrieben Ausführungsform. Dadurch lassen sich die Schwungelemente 4 gleichmäßig nach innen ziehen. Dies hat zur Folge, dass sich durch den Pirouetteneffekt die Drehzahl erhöht. Lässt man die Schwungelemente 4 wieder los, wandern sie zurück, bis über den Ausgangspunkt hinaus. Dabei kann die Gesamtenergie der Schwungelementvorrichtung 1 erhöht werden.
Bei der Seilzugeinspeisung, wie sie beispielhaft in 13 gezeigt ist, kann die Zugkraft F in eine Rotationsbewegung umgewandelt werden. Das Übertragungsglied 26 zum Einspeisen und Übertragen der Zugkraft F auf das jeweilige Seil 24 des Seilzugs kann dabei in jeder Form ausgebildet sein, die geeignet ist, eine Zugkraft aufzunehmen und auf die Seile des Seilzugs zu übertragen.
14 zeigt eine schematische Ansicht einer Schwungelementvorrichtung 1 gemäß einer achten Ausführungsform, wobei die achte Ausführungsform eine Ausführungsform der Erfindung ist.
Bei dieser Ausführungsform erfolgt die Einspeisung einer zusätzlichen Kraft F, hier einer Zug- und/oder Druckkraft F, über ein Übertragungsglied 26 und ein Gestänge in einen Rotor 8 einer Schwungelementvorrichtung 1. Die eingespeiste Kraft F wird hierbei z.B. über zwei Gestängeelemente 27, die jeweils mit einem zugeordneten Schwungelement 4 verbunden sind, aufgeteilt. Das jeweilige Gestängeelement 27 ist an einem Ende mit dem Übertragungsglied 26 und an dem anderen Ende mit dem zugeordneten Schwungelement 4 jeweils gelenkig verbunden. Das Schwungelement 4 ist des Weiteren beispielsweise wie in 13 zuvor in einem Führungsrohr 9 in radialer Richtung und in einem Anstellwinkel von α = 90° zu der Rotationsachse 7 verschieblich angeordnet. Das Schwungelement 4 ist hierbei mit einer Speichereinrichtung 6, z.B. einem Federelement 5, verbunden, das wiederum mit dem Rotor, z.B. dessen Führungshülse, verbunden ist. Je nachdem, ob eine Zug- oder Druckkraft F über das Übertragungsglied 26 und das zugeordnete Gestängeelement 27 auf das Schwungelement 4 aufgebracht wird, wird das Schwungelement 4 radial nach innen zur Rotationsachse 7 oder radial nach außen weg von der Rotationsachse 7 bewegt.
Die Gestängeeinspeisung funktioniert im Prinzip genau wie die zuvor beispielhaft mit Bezug auf 13 beschriebene Seileinspeisung. Allerdings können hier die Schwungelemente 4 auch nach außen bewegt werden aufgrund einer aufgebrachten zusätzlichen Druckkraft F. Durch die Abhängigkeit von Drehzahl und Drehradius lässt sich somit die Drehzahl über das Gestänge einstellen.
Zusätzlich zu den Schwungelementen 4 können ein oder mehrere beliebige Bauteile montiert werden, die Sonderanwendungen ermöglichen, z.B. Elektromagneten, Antennen usw.. Durch die Abhängigkeit von Drehzahl und Radius lässt sich mit der Gestängeeinspeisung beispielsweise ein Laser zum Beschreiben und Lesen von Datenträgern steuern. Auch eine Drehfräse kann durch diesen Effekt gesteuert werden.
In 15 ist eine schematische Ansicht einer Schwungelementvorrichtung 1 gemäß einer neunten Ausführungsform gezeigt. 15 zeigt Merkmale der Erfindung, aber keine Ausführungsform der Erfindung, wie beansprucht.
Hierbei ist ein Rotor 8 vorgesehen, welcher beispielsweise vier Schwungelemente 4 aufweist, die jeweils in einem zugeordneten druckdichten Führungszylinder 30 verschieblich geführt sind. Der jeweilige Führungszylinder 30 weist optional an seinem äußeren Ende Stoßdämpferelemente 28 auf zum Dämpfen des Schwungelementes 4 im Betrieb. Die Führungszylinder 30 sind jeweils radial und senkrecht (Anstellwinkel α = 90°) zu der Rotationsachse 7 des Rotors 8 angeordnet. Zwei Schwungelemente 4 sind zudem jeweils beispielsweise einander gegenüberliegend angeordnet. Jedes der Schwungelemente 4 kann außerdem mit einer Speichereinrichtung 6, beispielsweise einem Federelement 5, verbunden sein. Das Federelement 5 ist wiederum mit dem Rotor 8, z.B. dessen Führungsrohr 9, verbunden.
Wie in 15 gezeigt ist, ist der Rotor 8 mit seinen jeweils druckdichten Führungszylindern 30 und den darin geführten Schwungelementen 4 in einer Druckkammer 29 drehbar gelagert. Ein Raum oder Druckraum 33 zwischen den Schwungelementen 4 bildet dabei eine entsprechende Speichereinrichtung 6. Der Druckraum 33 ist jedoch optional. Er ist nicht unbedingt nötig, da die Schwungelemente 4 durch die Fliehkraft nach außen wandern. Die Luft kann nach innen entweichen. Die Druckkammer 29 bildet eine entsprechende Speichereinrichtung 6. Sie drückt die Schwungelemente 4 nach innen.
In dem Ausführungsbeispiel wie es in 15 gezeigt ist, sind beispielsweise vier druckdichte Führungszylinder 30 vorgesehen, die beispielsweise miteinander verbunden sind und den Druckraum 33 bilden. Auf die druckdichten Führungszylinder 30 und deren Schwungelemente 4 wird von außen ein Druck über Kolben 32 und die äußere umgebende Druckkammer 29 übertragen.
Beispielsweise kann über einen Stator Druck von außerhalb über die Kolben 32 in die Druckkammer 29 übertragen werden, in welcher sich der Pirouettenrotor bzw. die Schwungelementvorrichtung 1 befindet. Der Druck bewegt dabei die beweglichen Schwungelemente 4 der Schwungelementvorrichtung 1 in Richtung des Rotationszentrums, da sie druckdicht in dem Führungszylinder 30 als Führungseinrichtung 2 gelagert sind. Lässt der Druck nach, bewegen sich die Schwungelemente 4 wieder nach außen. Deshalb können sie optional zusätzlich von Stoßdämpferelementen 28 gepuffert werden. An einem inneren Anschlag der Schwungelemente 9 können optional ebenfalls Stoßdämpferelemente 28 vorgesehen werden.
Damit der Pirouetteneffekt zur Wirkung kommt wird die Schwungelementvorrichtung 1 bzw. deren Rotor 8 zu Beginn von einer Antriebsvorrichtung (nicht dargestellt), z.B. einem Elektromotor, angetrieben.
Eine von extern zugeführte Druckkraft wirkt auf die Zylinder 30 des Stators, z.B. eine durch Wasserdampf, Luftdruck, Wasserkraft, Wassertiefendruck erzeugte Druckkraft.
Ein Umgebungsdruck, z.B. ein Fluiddruck (wie z.B. ein Wasserdruck, ein Hydraulikflüssigkeitsdruck, ein Gasdruck usw.) kann über den Kolben 32 auf die Druckkammer 29 übertragen werden, während innerhalb der Druckkammer 29 der Rotor 8 mit den Schwungelementen 4 rotiert. Der Druck bewegt dabei die Schwungelemente 4, welche in einem jeweiligen druckdichten Zylinder 30 gelagert oder verschieblich geführt sind, nach innen in Richtung der Rotationsachse 7. Dabei wird die Energie des Rotors 8 erhöht. Lässt der Druck nach, bewegen sich die Schwungelemente 4 schnell nach außen. Dabei können sie durch die Stoßdämpferelemente 28 zusätzlich gepuffert werden.
Die Druckkrafteinspeisung kann hierbei zusätzlich auch mit Federelementen, wie Zug- und/oder Druckfederelementen (nicht dargestellt), kombiniert werden.
In 16 ist eine schematische Ansicht einer Schwungelementvorrichtung 1 gemäß einer zehnten Ausführungsform gezeigt. 16 zeigt Merkmale der Erfindung, aber keine Ausführungsform der Erfindung, wie beansprucht. Die zehnte Ausführungsform entspricht dabei im Wesentlichen der neunten Ausführungsform. Hierbei unterscheidet sich die zehnte Ausführungsform von der neunten Ausführungsform lediglich dadurch, dass der Druck, welcher auf die Druckkammer 29 übertragen wird von Verbrennungskolben 31 erzeugt wird, welche die Schwungelemente 4 in den zugeordneten druckdichten Zylinder 30 entsprechend bewegen. Dabei wird beispielsweise über einen Injektor (nicht dargestellt) Kraftstoff in eine Brennkammer 34 eingespritzt und der Kraftstoff mittels einer Zündeinrichtung 35 gezündet. Dadurch wird der Verbrennungskolben nach innen in Richtung des Rotors 8 bewegt.
Nachdem die Verbrennungskolben 31 den Druck in der Druckkammer 29 erhöht haben, bewegen sich die Schwungelemente 4 der Schwungelementvorrichtung 1, welche in entsprechenden druckdichten Führungszylindern 30 als Führungseinrichtungen 2 verschieblich geführt sind, nach innen in Richtung Rotationszentrum. Dabei wird die Energie des Rotors 8 erhöht. Aufgrund der Fliehkraft bewegen sich die Schwungelemente 4 der Schwungelementvorrichtung 1 wieder nach außen. Dadurch werden die Abgase aus den Verbrennungskolben 31 bzw. der zugeordneten Brennungskammer 34 ausgestoßen. Nun wird erneut Treibstoff in den Verbrennungskolben 31 bzw. dessen zugeordneten Brennungskammer 34 eingespritzt und gezündet.
Diese Schwungelementvorrichtung 1 zeichnet sich durch wenige mechanisch bewegte Bauteile aus im Vergleich zu herkömmlichen Kolbenmotoren.
Die Schwungelemente der zuvor beispielhaft mit Bezug auf die 1 bis 16 beschriebenen Schwungelementvorrichtung können wahlweise zusätzlich an ihren Kontaktpunkten mit der Führungshülse oder der Führungsstange mit Lagern, z.B. Kugellagern, Gleitlagern usw., versehen werden, um die Reibung zu verringern. Ebenso können auch die Führungshülse oder Führungsstange an ihren Kontaktstellen mit den Schwungmassen mit lagern wie z.B. Kugellagern, Gleitlagers usw. versehen werden.
17 zeigt eine schematische Ansicht einer Schwungelementvorrichtung 1 gemäß einer elften Ausführungsform. Die Schwungelementvorrichtung 1 ist in dem Ausführungsbeispiel in 17 in einer Ausgansposition gezeigt. 17 zeigt Merkmale der Erfindung, aber keine Ausführungsform der Erfindung, wie beansprucht.
Die elfte Ausführungsform der Schwungelementvorrichtung 1 weist einen Rotor 8 mit einer Rotationsachse 7 mit jeweils wenigstens einem oder mehreren Schwungelementen 4 auf. Jedes der Schwungelemente 4 ist mit wenigstens einer Speichereinrichtung 6 verbunden, beispielsweise einem Federelement 5. Die Speichereinrichtung 6 verbindet wiederum das Schwungelement 4 und den Rotor 8, beispielsweise eine rotierende Scheibe, wie in 17 gezeigt ist.
Die Führungseinrichtung 2 ist in dem in 17 gezeigten Beispiel eine bogenförmige oder gekrümmt Führungsstange 3, die in radialer Richtung zu der Rotationsachse 7 des Rotors 8 angeordnet ist, so dass das zugeordnete Schwungelement 4 sich entlang der Führungsstange 3 radial zu der Rotationsachse 7 vor- und zurückbewegen kann. Im Gegensatz dazu ist die Führungsstange als Führungseinrichtung in dem in 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel gerade ausgebildet.
Statt einer Führungsstange 3 kann ebenso auch ein Führungsrohr vorgesehen werden, vergleichbar dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel. Ebenso können die Führungseinrichtungen 2 der Schwungelementvorrichtung 1 statt einen Typ von Führungseinrichtung (z.B. nur Führungsstangen wie in 17 gezeigt) auch mehrere Typen von Führungseinrichtungen, z.B. sowohl Führungsrohre als auch Führungsstangen und/oder auch wenigstens eine Kombination eines Führungsrohrs mit einer darin angeordneten Führungsstange aufweisen. Dies gilt für alle Ausführungsformen der Erfindung und insbesondere für die in den 1 bis 17 gezeigten Ausführungsbeispiele.
Die Führungseinrichtung 2 kann beispielsweise in Drehrichtung oder entgegen der Drehrichtung des Rotors 8 gekrümmt sein. Ebenso können die Führungseinrichtung alle die gleiche Krümmung und Orientierung (d.h. Krümmung in Drehrichtung oder entgegen der Drehrichtung des Rotors), wie in dem Ausführungsbeispiel in 17 illustriert ist, aufweisen. Ebenso können unterschiedlich gekrümmte und/oder unterschiedlich orientierte Führungseinrichtungen bei einer Schwungelementvorrichtung 1 vorgesehen werden. Dies gilt für alle Ausführungsformen und insbesondere für die in den 1 bis 17 gezeigten Ausführungsbeispiele.
Durch die gekrümmte oder gebogene Form wird die Führungseinrichtung 2 verlängert. Deshalb kann mehr Energie von der jeweiligen Speichereinrichtung 6 aufgenommen werden, da z.B. längere Federelemente eingebaut werden können. Eine derartige Schwungelementvorrichtung 1, wie sie in dem Ausführungsbeispiel in 17 vereinfacht dargestellt ist, eignet sich insbesondere bei Kleinbauweisen, da eine längere Federstrecke für ein Federelement als Speichereinrichtung erreicht werden kann.
Die Führungseinrichtungen 2, wie beispielsweise Führungsstangen oder Führungsrohre, können sowohl gerade als auch gekrümmt oder kurvenförmig ausgebildet sein. Dies gilt für alle Ausführungsformen und insbesondere für die in den 1 bis 17 gezeigten Ausführungsbeispiele.
In den zuvor mit Bezug auf die 1 bis 17 dargestellten Ausführungsformen sind als Führungseinrichtung einmal Führungsschienen, wie z.B. Führungsstangen, oder Führungshülsen oder Führungsrohre vorgesehen. Jede der mit Bezug auf die 1 bis 17 beschriebenen Ausführungsformen kann mit jeder Art von Führungseinrichtung oder Kombination von Führungseinrichtungen realisiert werden. Statt einer Führungsschiene von Führungsstange kann das Schwungelement in den Ausführungsformen in den 1 bis 17 auch in einer Führungshülse oder einem Führungsrohr geführt werden oder umgekehrt. Ebenso kann die Führungsschiene oder Führungsstange auch mit der Führungshülse oder dem Führungsrohr grundsätzlich kombiniert werden. Dies gilt für alle Ausführungsformen.
Des Weiteren kann die jeweilige Führungseinrichtung, wie eine Führungsschiene bzw. Führungsstange oder eine Führungshülse bzw. ein Führungsrohr radial und senkrecht bzw. in einem Winkel von α = 90° zu der Rotationsachse des Rotors der Schwungelementvorrichtung angeordnet sein, so dass das Schwungelement in radialer Richtung und senkrecht zu der Rotationsachse des Rotors verschieblich ist. Ebenso kann die jeweilige Führungseinrichtung, wie eine Führungsschiene bzw. Führungsstange oder eine Führungshülse bzw. ein Führungsrohr radial und nicht senkrecht bzw. in einem Winkel von α < 90° oder α > 90° zu der Rotationsachse des Rotors der Schwungelementvorrichtung angeordnet sein, so dass das Schwungelement in radialer Richtung und in dem Anstellwinkel α ≠ 90° zu der Rotationsachse des Rotors verschieblich ist. Dies gilt ebenfalls für alle Ausführungsformen der Erfindung.
Durch die Nutzung der unterschiedlichen Effekte der Schwungelementvorrichtung gemäß Ausführungsformen der Erfindung, ergibt sich ein breites Anwendungsspektrum, in dem die zuvor beispielhaft mit Bezug auf die 1 bis 17 beschriebenen Schwungelementvorrichtungen einsetzbar sind.
Beispielsweise kann die Schwungelementvorrichtung in der Antriebstechnik eingesetzt werden. So kann bei Motoren durch die Drehzahlstabilisierung der Wirkungsgrad eines Motors erhöht werden. Da die Motoren gleichmäßiger belastet werden, steigt zudem die Lebenserwartung. Außerdem kann die Schwungelementvorrichtung bei zwischenzeitiger starker Belastung Schwungenergie abgeben. Die Eigenschaften der Schwungelementvorrichtung können je nach Motortyp, z.B. Elektromotor, Ottomotor usw. angepasst werden.
Beim Getriebe kann die Schwungelementvorrichtung das Drehmoment stufenlos und automatisch übersetzen. Die Schwungelementvorrichtung kann deshalb ein Getriebe ersetzen oder unterstützen. Die Schwungelementvorrichtung kann hierbei beispielsweise mit einem Planetengetriebe kombiniert werden.
Des Weiteren kann die Schwungelementvorrichtung bei Synchronisierungen eingesetzt werden. Um eine Drehzahlsynchronisierung zu erleichtern ist es sinnvoll vorher die Drehzahl möglichst gut zu stabilisieren. Dies bewerkstelligt die Schwungelementvorrichtung in verbesserter Weise. Auch der Dämpfungseffekt der Schwungelementvorrichtung kommt beim Realisieren von Synchronisierungen vorteilhaft zu tragen.
Der Dämpfungseffekt der durch die Schwungelementvorrichtung erreicht werden kann hat des Weiteren den Vorteil, dass durch den Dämpfungseffekt Drehzahländerungen beim Beschleunigen oder Bremsen gleichmäßig ablaufen. Das schont ein Antriebssystem und eine gesamte Anlage.
Des Weiteren kann die Schwungelementvorrichtung zur Speicherung von Energie, wie Bremsenergie vorgesehen werden. Die beim Bremsen in der Schwungelementvorrichtung gespeicherte Energie, kann z.B. bei Bedarf durch Induktion einem Elektromotor zur Verfügung gestellt werden. Solche Schwungelementvorrichtung können beispielsweise bei Elektromotoren eingesetzt werden, wie sie bei der Bahn oder im Elektroauto verwendet werden.
Auch beim Schiffsantrieb kann die Schwungelementvorrichtung eingesetzt werden. Durch die Drehzahlstabilisierung, die durch die Schwungelementvorrichtung erzielt werden kann, wird der Treibstoffverbrauch reduziert und eine Antriebswelle entlastet. Dies ist bei Wellengang von besonderem Vorteil, da hier sehr unterschiedliche Belastungen auftreten.
Des Weiteren kann die Schwungelementvorrichtung auch bei Turbinen eingesetzt werden. Turbinen arbeiten häufig mit sehr hohen Drehzahlen und geringer Schwungmasse. Deshalb ist beim Hochfahren das Drehmoment relativ klein, was die Kombination mit Schwungrädern problematisch macht. Da die Schwungelementvorrichtung ein geringes Antrittsmoment hat, ist die Verwendung an Turbinen denkbar, beispielsweise bei Kraftwerksturbinen, Flugzeugturbinen usw..
Außerdem kann die Schwungelementvorrichtung auch bei Ausrichtungsvorrichtung eingesetzt werden. Die Schwungelementvorrichtung kann schnell Kraft bereitstellen, dadurch kann ein Ausrichtungsmechanismus schnell reagieren. Außerdem werden durch den Dämpfungseffekt der Schwungelementvorrichtung empfindliche Instrumente geschont, wie beispielsweise Geschütze, Wasserwerfer, Hebebühnen, Leiterwagen, Kräne, Teleskope, Kameras, Suchscheinwerfer, Messinstrumente, Sender, Empfänger usw..
Des Weiteren kann mit der Schwungelementvorrichtung ein gleichmäßiger Rotationsantrieb realisiert werden, z.B. bei einem Leuchtturm, einem Radarscanner, einem Funkempfänger/Sender, einer Discokugel, einer Zentrifuge, einer Schleusentür usw..
Ferner kann die Schwungelementvorrichtung auch bei Fahrzeugen eingesetzt werden. Beim Einsatz in Fahrzeugen, kann die Schwungelementvorrichtung mit einer Kupplungsvorrichtung kombiniert werden, damit der Antrieb beim Bremsvorgang ausgekuppelt werden kann. Bei Bergabfahrt kann ein Schwungelement der Schwungelementvorrichtung die Bremse unterstützen und später die Bremsenergie wieder zur Verfügung stellen. Die Schwungelementvorrichtung kann z.B. bei folgenden Fahrzeugen eingesetzt werden wie Auto, Motorrad, Fahrrad, Rollstuhl, LKW, Lokomotive, Bus, Pistenraupe usw..
Mehr noch kann die Schwungelementvorrichtung bei einem Kraftwerk eingesetzt werden um beispielsweise Leistungsschwankungen auszugleichen. Die Schwungelementvorrichtung ermöglicht durch den Übersetzungseffekt ein schnelleres Hochfahren von Kraftanlagen als beim Gebrauch herkömmlicher Schwungräder. Auf diese Weise eignet sich die Schwungelementvorrichtung beispielsweise zum Einsatz bei AKWs, Wasserkraftwerken, Windkraftanlagen, Kohlekraftwerken usw.. In Kraftwerken werden außerdem oft Turbinen eingesetzt, bei denen ebenfalls, wie zuvor beschrieben, die Schwungelement-vorrichtung vorteilhaft eingesetzt werden kann.
Des Weiteren kann die Schwungelementvorrichtung im Bereich Luft- und Raumfahrttechnik eingesetzt werden. Hierbei kann die Schwungelementvorrichtung beispielsweise in Leichtbauweise effektiv eingesetzt werden, was bei Fluggeräten essentiell ist. Auch kann die Schwungelementvorrichtung bei Turbinen, wie Flugzeugturbine oder in Satelliten z.B. zur Energiespeicherung eingesetzt werden. Ein weiterer Vorteil der Schwungelementvorrichtung ist hierbei die Stabilisierung im Raum (Gyroskopeffekt), die durch sie erreicht oder verbessert werden kann und damit beispielsweise zur Stabilisierung der Flugbahn und Ausrichtung von Satelliten, Flugdrohnen, Raketen usw. genutzt werden kann. Ebenso kann die Schwungelementvorrichtung bei Flugzeugpropellern zur Drehzahlstabilisierung bei Turbolenzen, zur Bereitstellung von Notfallenergie bei Maschinenausfall usw.. eingesetzt werden. Im Helikopter kann die Schwungelementvorrichtung zudem nicht nur zur Drehzahlstabilisierung der Rotoren eingesetzt werden, sondern auch zur Speicherung von Energie zur Notlandung, falls die Maschine ausfällt. Des Weiteren ist der Übersetzungseffekt (Autorotation) der Schwungelementvorrichtung beim Anlassen des Helikopters von Vorteil. Die beispielsweise zuvor mit Bezug auf die 5 beschriebene Schwungelementvorrichtung eignet sich besonders zum Einsatz beim Flugzeug, Helikopter, Schiffsschraube, Windrad usw..
Bei Werkzeugen ist die Leicht- und Kleinbauweise von Vorteil. In Maschinen mit sich drehenden Bauteilen senkt die Drehzahlstabilisierung den Energieverbrauch. Der Einsatz der Schwungelementvorrichtung kann hierbei die Stabilisierung verbessern und übersetzt beim Anfahren das Drehmoment, wodurch ebenfalls Energie gespart werden kann. Ein gleichmäßiger Betrieb schont außerdem die Mechanik und sorgt für eine längere Lebensdauer von Motoren und Anlagen. Die Schwungelementvorrichtung kann bei Werkzeugen wie Kreissägen, Motorsägen, Flex, Bohrmaschinen, Schleifgeräten, Fräsen, Häckslern usw. eingesetzt werden. Außerdem kann die Schwungelementvorrichtung bei Maschinen wie Lüftern, Klimaanlagen, Waschmaschinen, Trocknern, Spülmaschinen, Aufzügen, Rolltreppen, Kränen, Seilwinden, Förderbändern, Pressen, Walzen, Stanzen, Kompressoren, Pumpen, Waschanlagen, Fahrgeschäften, Robotern, Industrieanlagen, Rührmaschinen, Betonmischern usw. eingesetzt werden
Außerdem kann die erfindungsgemäße Schwungelementvorrichtung bei Generatoren eingesetzt werden. Durch die Drehzahlstabilisierung mittels der Schwungelementvorrichtung kann der Wirkungsgrad von Generatoren verbessert werden, da so gleichmäßigere Spannungen induziert werden können. Es können außerdem präzisere Signale generiert werden. Die Schwungelementvorrichtung kann beispielsweise bei Frequenzgeneratoren, Stromgeneratoren usw. eingesetzt werden.
Bezüglich der Montage können die Schwungelementvorrichtungen, wie die Schwungelementvorrichtung mit Federelementen als Speichereinrichtungen, auf unterschiedliche Weise in einer Maschine verbaut sein. So kann die Schwungelementvorrichtung im Inneren des Werkzeugs, z.B. über der Rotationsachse, platziert werden, beispielsweise bei Propellern, Walzen usw..
Die Schwungelementvorrichtung kann ebenso außen an das Werkzeug, über der Rotationsachse, montiert werden, z.B. bei einer Walze. Des Weiteren kann die Schwungelementvorrichtung auf eine Antriebswelle geschraubt (Stecksystem), oder als Zwischenglied in einem Antriebsstrang verbaut werden Zudem kann die Schwungelementvorrichtung über Zahnräder, Riemen oder ähnliche Vorrichtungen mit dem Antriebsstrang bzw. dem Werkzeug verbunden werden.
Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Schwungelementvorrichtung zeichnet sich im Vergleich zu herkömmlichen Schwungrädern durch wenigstens eine oder mehrere der folgenden Vorteile aus.
Mit der erfindungsgemäßen Schwungelementvorrichtung kann durch das geringe Antrittsmoment ein schnelles Hochfahren erreicht werden. Gleichzeitig ist eine hohe energetische Speicherkapazität gegeben, da sich das Drehmoment vergrößert und zusätzliche Energie in dem Federelement als Speichereinrichtung gespeichert werden kann. Auch bei größeren Ausführungen ist kein Getriebe zum Beschleunigen notwendig, da die Schwungelementvorrichtung das Drehmoment durch Verlagerung der Schwungmasse selbstständig übersetzt. Die Schwungelementvorrichtung ist nicht nur in der Lage kinetische sondern auch Federspannenergie zu speichern. Des Weiteren ist die Materialbelastung gering. Da die Schwungmassen „punktförmig“ sind, kommt es nicht zu den in Schwungscheiben auftretenden Materialspannungen. Da die Schwungelementvorrichtung Energie in den Federelementen speichert, sind ausgleichsweise Reduzierungen der Drehzahl, der Schwungmasse oder des Rotationsradius möglich. Deshalb kann die Schwungelementvorrichtung auch in Leichtbauweise, Kleinbauweise und unter niedrigen Drehzahlen effektiv eingesetzt werden.
Die Drehmomentübersetzungsfunktion der Schwungelementvorrichtung zeichnet sich durch stufenloses, automatisches Ansprechen, sowohl beim Beschleunigen als auch beim Belastungsvorgang aus. Dabei treten weniger Reibungsverluste als bei Zahnradgetrieben und keine Schaltzeiten auf. Dies wird durch die einfache Konstruktionsweise mit wenigen mechanisch beweglichen Bauteilen erreicht. Außerdem kann die Schwungelementvorrichtung in beide Drehrichtungen gleichermaßen eingesetzt werden. Wie zuvor beschrieben kann die Schwungelementvorrichtung ein Getriebe unterstützen oder ersetzen.
Die Schwungelementvorrichtung ist in der Lage spontan Energie aus den Federelementen zur Verfügung zu stellen, oder zu speichern. Daraus ergibt sich ein reaktives Verhalten mit kurzen Ansprechzeiten auf Drehzahländerungen, wodurch die Drehzahlstabilisierung optimiert werden kann. Dagegen haben herkömmliche Schwungräder keinerlei Reaktionsmechanismen. Sie funktionieren ausschließlich durch ihre Massenträgheit.
Durch den stufenlosen und automatischen Übersetzungseffekt der Schwungelementvorrichtung laufen Drehzahländerungen kontinuierlich ab. Dadurch werden ruckhafte Bewegungen, die das Antriebsverhalten stören und empfindliche Bauteile beschädigen könnten vermieden. Dies wirkt sich zudem positiv auf die Energiebilanz aus. Außerdem werden durch den Dämpfungseffekt mögliche Resonanzschwingungen der Federelemente vermieden.
Aufgrund der Drehimpulserhaltung behält der Rotor der Schwungelementvorrichtung seine Orientierung im Raum bei. Dieser Stabilisierungseffekt wird z.B. in Satelliten oder Kreiselkompassen genutzt. Der Federreaktionseffekt der Schwungelementvorrichtung optimiert die Drehzahlstabilisierung. Bei gleichmäßigerer Rotation wird auch der Gyroskopeffekt verbessert.
Die Drehzahl und der Rotationsradius sind direkt voneinander abhängig, deshalb lässt sich mit Hilfe der Schwungelementvorrichtung der Rotationsradius über die Drehzahl stufenlos regeln. Umgekehrt kann die Drehzahl durch Veränderung des Rotationsradius beeinflusst werden. Hiermit lassen sich einige Spezialanwendungen mit der Schwungelementvorrichtung umsetzen.
Die Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Schwungelementvorrichtung weisen einen oder mehrere der im Folgenden aufgeführten Effekte auf, welche wiederum in besonderen Vorteilen resultieren, wie nachfolgend ausgeführt wird.
Ein erster Effekt ist der sog. der Schwungradeffekt oder Energiespeichereffekt. Die Schwungelementvorrichtung zeichnet sich im Vergleich zu herkömmlichen Schwungrädem folgendermaßen aus. Durch das geringe Antrittsmoment ist ein schnelles Hochfahren möglich. Gleichzeitig ist eine hohe energetische Speicherkapazität gegeben, da sich das Drehmoment vergrößert und zusätzliche Energie in dem Federelement gespeichert wird. Auch bei größeren Ausführungen ist kein Getriebe zum Beschleunigen notwendig, da die Schwungelementvorrichtung das Drehmoment durch Verlagerung der Schwungelemente und deren Massen selbstständig übersetzt. Die Schwungelementvorrichtung ist nicht nur in der Lage kinetische Energie sondern auch Federspannenergie durch das Vorsehen von Federelementen als Speichereinrichtungen zu speichern. Die Materialbelastung ist gering. Da die Schwungmassen „ punktförmig“ sind, kommt es nicht zu den in Schwungscheiben auftretenden Materialspannungen. Da die Schwungelementvorrichtung Energie in den Federelementen speichert, sind ausgleichsweise Reduzierungen der Drehzahl, der Schwungmasse oder des Rotationsradius möglich. Deshalb kann die Schwungelementvorrichtung auch in Leichtbauweise, Kleinbauweise und unter niedrigen Drehzahlen effektiv eingesetzt werden.
Ein weiterer Effekt ist der Übersetzungseffekt. Die Drehmomentübersetzungsfunktion der Schwungelementvorrichtung zeichnet sich durch stufenloses, automatisches Ansprechen, sowohl beim Beschleunigen als auch beim Belastungsvorgang aus. Dabei treten weniger Reibungsverluste als bei Zahnradgetrieben und keine Schaltzeiten auf. Dies wird durch die einfache Konstruktionsweise mit wenigen mechanisch beweglichen Bauteilen erreicht. Die Schwungelementvorrichtung kann außerdem in beiden Drehrichtungen gleichermaßen eingesetzt werden und ein Getriebe unterstützen oder ersetzen.
Ein anderer Effekt ist der Federreaktionseffekt. Die Schwungelementvorrichtung ist in der Lage spontan Energie aus den Federelementen zur Verfügung zu stellen, oder zu speichern.
Daraus ergibt sich ein reaktives Verhalten mit kurzen Ansprechzeiten auf Drehzahländerungen, wodurch die Drehzahlstabilisierung optimiert wird. Dagegen haben herkömmliche Schwungräder keinerlei Reaktionsmechanismen. Sie funktionieren ausschließlich durch ihre Massenträgheit.
Ein noch weiterer Effekt ist der Dämpfungseffekt. Durch den stufenlosen und automatischen Übersetzungseffekt der Schwungelementvorrichtung laufen Drehzahländerungen kontinuierlich ab. Dadurch werden ruckhafte Bewegungen, die das Antriebsverhalten stören und empfindliche Bauteile beschädigen könnten, vermieden. Dies wirkt sich zudem positiv auf die Energiebilanz aus. Außerdem werden durch den Dämpfungseffekt mögliche Resonanzschwingungen der Feder vermieden.
Ein weiterer Effekt ist der Gyroskopeffekt. Aufgrund der Drehimpulserhaltung behält der Rotor seine Orientierung im Raum bei. Dieser Stabilisierungseffekt kann z.B. in Satelliten oder Kreiselkompassen genutzt werden. Der Federreaktionseffekt der Schwungelementvorrichtung optimiert außerdem die Drehzahlstabilisierung. Bei gleichmäßigerer Rotation wird auch der Gyroskopeffekt verbessert.
Ein anderer Effekt ist die Abhängigkeit von Drehzahl und Radius. Die Drehzahl und der Rotationsradius sind direkt voneinander abhängig, deshalb lässt sich mit Hilfe der Schwungelementvorrichtung der Rotationsradius über die Drehzahl stufenlos regeln. Umgekehrt kann die Drehzahl durch Veränderung des Rotationsradius beeinflusst werden. Dies kann z.B. durch Elektromagneten, mechanisch oder durch Veränderung der Federstärke (hydraulische Zusatzflüssigkeit) usw. realisiert werden. Hiermit lassen sich zudem einige Spezialanwendungen mit der Schwungelementvorrichtung umsetzen. Die Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Schwungelementvorrichtungen besitzen somit eine Reihe von Vorteilen. Darunter eine hohe Speicherkapazität (siehe Schwungradeffekt). Des Weiteren kann eine stufenlose Drehmomentübersetzung (siehe Übersetzungseffekt) erzielt werden, sowie eine Optimierung der Drehzahlstabilisierung (siehe Federreaktionseffekt). Des Weiteren kann eine Energieersparnis erzielt werden durch Optimierung der Drehzahlstabilisierung (siehe Federreaktionseffekt/ Dämpfungseffekt). Bei Unregelmäßigkeiten der Drehzahl in einem Antriebssystem, wird durch das ständige Bremsen und Beschleunigen, unnötige Energie verbraucht. Durch den Dämpfungseffekt werden Drehzahländerungen gleichmäßig umgesetzt (siehe Dämpfungseffekt). Des Weitren kann ein schnelles Reaktionsverhalten bei Drehzahländerungen (siehe Federreaktionseffekt) erreicht werden. Außerdem ist ein sog. Multitasking erreichbar durch Drehmomentübersetzung, Drehzahlstabilisierung, mechanische Energiespeicherung und Stoßdämpfung in einem. Ein weiterer Vorteil von Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Schwungelementvorrichtung ist die Selbstregulierung (es sind keine Steuerelemente notwendig). Außerdem kann eine einfache Konstruktionsweise bereitgestellt werden. Des Weiteren wird nur eine geringe Materialbelastung erzeugt (siehe Schwungradeffekt). Zudem kann eine kostengünstige Bauweise, sowie eine Leichtbauweise (siehe Schwungradeffekt) und/oder eine Kleinbauweise erzielt werden (siehe Schwungradeffekt). Darüber hinaus ist ein effektiver Einsatz bei niedriger Drehzahl möglich (siehe Schwungradeffekt), sowie ein Einsatz bei hoher Drehzahl (geringe Materialspannungen, da Massen punktförmig sind). Da das jeweilige Federelement Energie speichert, kann ausgleichsweise die Masse reduziert werden. Dadurch wird das Material weniger belastet. Des Weiteren kann eine hohe Kompatibilität durch Variation der Masse, der Drehgeschwindigkeit, des Rotationsradius und der Federeigenschaften bereitgestellt werden und damit können zudem vielseitige Einsatzmöglichkeiten (siehe Anwendungen) erzielt werden. Des Weiteren kann eine Verbesserung des Gyroskopeffekts (durch optimierte Drehzahlstabilisierung) erreicht werden. Weiter kann eine Energiegewinnung aus Wassertiefendruck (Umgebungsdruckeinspeisung, Spannvorrichtung) bereitgestellt werden. Außerdem ist eine mechanische Energiespeicherung auch im Ruhezustand möglich (Rasteinrichtung).
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere sind die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele miteinander kombinierbar, insbesondere einzelne Merkmale davon.
Bezugszeichenliste

1: Schwungelementvorrichtung
2: Führungseinrichtung
3: Führungsstange
4: Schwungelement
5: Federelement
6: Speichereinrichtung
7: Rotationsachse
8: Rotor
9: Führungsrohr
10: Pufferelement
11: Rotorblatt
12: Rasteinrichtung
13: Einrastelement
14: Auslöseeinrichtung
15: Anschlag
16: Spanneinrichtung
17: Kolben
18: Stange
19: Führungszylinder
20: Zugfederelement
21: Druckfederelement
24: Seil
25: Umlenkrolle
26: Übertragungsglied
27: Gestängeelement
28: Stoßdämpfer
29: Druckkammer
30: Führungszylinder
31: Verbrennungskolben
32: Kolben
33: Druckraum
34: Brennkammer
35: Zündeinrichtung

Claims

Schwungelementvorrichtung (1) aufweisend: einen Rotor (8) mit einer Rotationsachse (7) und wenigstens zwei Führungseinrichtungen (2); wenigstens zwei Schwungelemente (4), welche in der jeweiligen Führungseinrichtung (2) radial zur Rotationsachse (7) des Rotors (8) verschieblich geführt sind; und wenigstens zwei Speichereinrichtungen (6), wobei eine Speichereinrichtung das jeweilige Schwungelement (4) und den Rotor (8) miteinander koppelt, wobei ein Übertragungsglied (26) zur Übertragung und Aufteilung einer zusätzlichen Zugkraft (F) vorgesehen ist, wobei das Übertragungsglied (26) zur Übertragung und Aufteilung der zusätzlichen Zugkraft (F) mittels eines Seilzugs mit den wenigstens zwei Schwungelementen (4) verbunden ist, wobei jedes der Schwungelemente (4) an einem Ende über ein Seil (24) des Seilzugs und an dem anderen Ende mit der zugeordneten Speichereinrichtung (6) verbunden ist; oder wobei das Übertragungsglied (26) zur Übertragung und Aufteilung der zusätzlichen Zugkraft (F) mittels eines Gestänges mit den wenigstens zwei Schwungelementen (4) verbunden ist, wobei jedes der Schwungelemente (4) an einem Ende über ein Gestängeelement (27) des Gestänges mit dem Übertragungsglied (26) und an dem anderen Ende mit der zugeordneten Speichereinrichtung (6) verbunden ist.
Schwungelementvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinrichtung (6) das Schwungelement (4) und den Rotor (8) miteinander koppelt, indem die Speichereinrichtung (6) an einem Ende mit dem Schwungelement (4) und an dem anderen Ende mit dem Rotor (8) verbunden ist.
Schwungelementvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinrichtung (6) das Schwungelement (4) und den Rotor (8) miteinander koppelt, indem die Speichereinrichtung (6) an einem Ende mit dem Schwungelement (4) und an dem anderen Ende mit der Führungseinrichtung (2) des Rotors (8) verbunden ist.
Schwungelementvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (2) eine Führungsschiene oder eine Führungsstange (3) ist, auf welcher das Schwungelement (4) in dessen Längsrichtung verschieblich angeordnet ist, und/oder ein Führungsgehäuse (9, 19, 30) ist, in welcher das Schwungelement (4) verschieblich angeordnet ist.
Schwungelementvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsgehäuse ein Führungszylinder (19, 30) oder ein Führungsrohr (9) ist.
Schwungelementvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinrichtung (6) wenigstens ein Federelement (5) ist.
Schwungelementvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Federelement (5) eine Spiralfeder ist.
Schwungelementvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (5) ein Zugfederelement (20) ist.
Schwungelementvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (5) ein Druckfederelement (21) ist, wobei das Druckfederelement (21) derart mit dem Schwungelement (4) und dem Rotor (8) verbinbar ist, dass das Schwungelement (4) vorgespannt ist.
Schwungelementvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckfederelement (21) derart mit dem Schwungelement (4) und dem Rotor (8) verbinbar ist, dass das Schwungelement (4) in Richtung der Rotationsachse (7) des Rotors (8) vorgespannt ist.
Schwungelementvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwungelementeinrichtung (1) wenigstens eine Puffereinrichtung (10) aufweist, wobei die Puffereinrichtung (10) derart ausgebildet und an dem Rotor (8) angeordnet ist, um eine stoßweise Beschleunigung oder Belastung des Rotors (8) zumindest teilweise zu absorbieren.
Schwungelementvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Puffereinrichtung (10) eine Führungseinrichtung (2) mit wenigstens einem Schwungelement (4) aufweist, welches durch die Führungseinrichtung (2) verschieblich geführt ist, wobei das Schwungelement (4) an einem oder beiden Enden mit einer Speichereinrichtung (6) verbunden ist, welche wiederum mit dem Rotor (8) verbunden ist.
Schwungelementvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (2) und das Schwungelement (4) in Drehrichtung des Rotors (8) angeordnet sind.
Schwungelementvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (2) radial und in einem Anstellwinkel α = 90° oder radial und in einem Anstellwinkel α > 90° oder α < 90° zu der Rotationsachse (7) des Rotors (8) angeordnet ist.
Schwungelementvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwungelement (4) über den Seilzug (24) mit wenigstens einem zusätzlichen Federelement (5) verbunden ist, wobei das Federelement (5) radial, koaxial oder parallel zu der Rotationsachse (7) angeordnet ist, wobei das Federelement (5) ein Zugfederelement (20) oder ein Druckfederelement (21) ist.
Schwungelementvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwungelementvorrichtung (1) eine Rasteinrichtung (12, 13) zum Verrasten des Schwungelements (4) in einer vorbestimmten Position an der Führungseinrichtung (2) aufweist, wobei in der vorbestimmten Position des Schwungelements (4) die mit dem Schwungelement (4) verbundene Speichereinrichtung (6) Energie des Schwungelements (4) speichert und wobei die Speichereinrichtung (6) als Federelement (5) in der vorbestimmten Position teilweise oder vollständig durch das Schwungelement (4) gespannt ist.
Schwungelementvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwungelementvorrichtung (1) eine Auslöseeinrichtung (14) aufweist zum Lösen der Rastung oder zum Entriegeln der Rastung des Schwungelements (4).
Schwungelementvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslöseeinrichtung (14) einen Anschlag (15) und/oder einen betätigbaren Schalter zum Lösen oder Entriegeln des Schwungelements (4) aus seiner Rastposition aufweist.
Schwungelementvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugkraft (F) in Richtung der Rotationsachse (7) einspeisbar ist, wobei die wenigstens zwei Schwungelementen (4) in radialer Richtung zu der Rotationsachse (7) verschieblich angeordnet sind und das jeweilige Seil (24) des Seilzugs mit dem zugeordneten Schwungelement (4) über eine Umlenkung verbunden ist.
Schwungelementvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Seil (24) des Seilzugs mit dem zugeordneten Schwungelement (4) über eine Umlenkrolle (25) verbunden ist.
Schwungelementvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugkraft (F) und/oder Druckkraft (F) in Richtung der Rotationsachse (7) einspeisbar ist, wobei die wenigstens zwei Schwungelemente (4) in radialer Richtung zu der Rotationsachse (7) verschieblich angeordnet sind und das jeweilige Gestängeelement (27) des Gestänges mit dem zugeordneten Schwungelement (4) gelenkig verbunden ist.