DE102019126489A1 - Antriebsvorrichtung mit einem Grundkörper und mit mindestens zwei Rotationseinheiten - Google Patents

Antriebsvorrichtung mit einem Grundkörper und mit mindestens zwei Rotationseinheiten Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung mit einem Grundkörper und mit mindestens zwei Rotationseinheiten, wobei die Rotationseinheiten schwenkbar und drehbar gelagert an dem Grundkörper angeordnet sind, wobei die Rotationseinheiten jeweils mindestens zwei in gegenläufiger Rotationsrichtung angetriebene Rotationswellen aufweisen, wobei jede Rotationswelle mindestens einen Rotationskörper antreibt, wobei die Rotationsebenen der Rotationskörper einer Rotationseinheit parallel zueinander angeordnet sind, wobei jeder Rotationskörper mindestens ein Schwunggewicht aufweist und wobei die Schwunggewichte jeweils radial zu der Rotationswelle verschiebbar gelagert sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung mit einem Grundkörper und mit mindestens zwei Rotationseinheiten.
  • Antriebsvorrichtungen kommen in einer Vielzahl von Anwendungsbereichen, beispielsweise für ferngesteuerte oder autonom fahrende Fahrzeuge zum Einsatz. Beim Betrieb von herkömmlichen Landfahrzeugen mit Antriebsrädern können Gefahren aufgrund von Aquaplaning, eisbedeckten Fahrbahnen oder Ähnlichem beim Kontakt der Reifen mit der Fahrbahn entstehen. Zudem kann es aufgrund des Kontaktes der Reifen mit der Fahrbahn zu Verschleißerscheinungen der Reifen kommen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Antriebsvorrichtung vorzuschlagen, bei der es zu möglichst wenigen Kontakten zwischen der Fahrbahn und dem angetriebenen Fahrzeug kommt.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit einer Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Erfindungsgemäß vorgesehen ist eine Antriebsvorrichtung mit einem Grundkörper und mit mindestens zwei Rotationseinheiten, wobei die Rotationseinheiten schwenkbar und drehbar gelagert an der Grundplatte angeordnet sind, wobei die Rotationseinheiten jeweils mindestens zwei in gegenläufiger Rotationsrichtung angetriebene Rotationswellen aufweisen, wobei jede Rotationswelle mindestens einen Rotationskörper antreibt, wobei die Rotationsebenen der Rotationskörper einer Rotationseinheit parallel zueinander angeordnet sind, wobei jeder Rotationskörper mindestens ein Schwunggewicht aufweist und wobei die Schwunggewichte jeweils radial zu der Rotationswelle verschiebbar gelagert sind.
  • Die Antriebsvorrichtung weist einen Grundkörper auf, der zur Aufnahme der Rotationseinheiten ausgebildet ist. Bei dem Grundkörper kann es sich insbesondere um eine flächig ausgebildete Grundplatte handeln. Die Rotationseinheiten sind schwenkbar und drehbar in Bezug zum Grundkörper von dem Grundkörper aufgenommen. Bei der schwenkbaren Aufnahme kann es sich insbesondere um eine kardanische Aufhängung handeln. Beispielsweise kann eine Grundplatte Öffnungen aufweisen, in denen die Rotationseinheiten aufgenommen sind. Zudem sind die Rotationseinheiten drehbar in den Öffnungen der Grundplatte aufgenommen. Vorzugsweise weist die Antriebsvorrichtung drei oder mehr Rotationseinheiten auf. Die Rotationseinheiten weisen jeweils mindestens zwei Rotationskörper auf, wobei jedem Rotationskörper eine Rotationswelle zugeordnet ist. Die Rotationskörper können beispielsweise in Form von Rotationsarmen, von Rotationsscheiben oder auch von Führungsschienen ausgebildet sein. Die Rotationskörper sind jeweils in ihrem Massenschwerpunkt antriebsenergieübertragend mit der zugeordneten Rotationswelle verbunden. Die Rotationswellen einer Rotationseinheit sind gegenläufig angetrieben, sodass die Rotationskörper in zueinander entgegengesetzten Richtungen rotieren. Die Rotationsebenen, also die jeweils durch die Rotation eines Rotationskörpers aufgespannten Ebenen, der Rotationskörper einer Rotationseinheit sind parallel zueinander angeordnet. In Grundstellung können die jeweiligen Rotationsebenen beispielsweise senkrecht zu der von der Grundplatte aufgespannten Ebene angeordnet sein. Durch die drehbare und verschwenkbare Lagerung der Rotationseinheiten können die Rotationsebenen entsprechend ausgerichtet werden. Jeder Rotationskörper weist mindestens ein Schwunggewicht auf, wobei die Schwunggewichte jeweils radial zu der Rotationswelle verschiebbar gelagert sind. Die Schwunggewichte können beispielsweise auf Führungsschienen oder Gleitschienen verschiebbar gelagert aufgenommen sein, wobei die Führungsschienen radial von der Rotationsachse ausgehend auf den Rotationskörpern angeordnet sind. In einer alternativen Ausführungsform sind die Rotationskörper als Führungsschienen ausgebildet auf denen die Schwunggewichte gleitend gelagert sein können. Die Schwunggewichte können so auf den Rotationskörpern radial zur Rotationsachse verschoben werden, dass in einem Kreissegment derselben Umdrehung eine Unwucht gegeben ist und dass in einem weiteren Kreissegment einer Umdrehung eine ausgewuchtete Bewegung ermöglicht ist. Vorzugsweise werden die Unwuchten bei allen Rotationskörpern und allen Rotationseinheiten gleich gerichtet und gleich getaktet ausgeführt, sodass sich ein Impuls des Grundkörpers in eine Richtung ergibt. Durch den Einsatz mehrerer Rotationskörper mit Schwunggewichten kann die Stabilität des gerichteten Impulses erhöht werden. Bei entsprechender Impulsübertragung kann eine Bewegung der Antriebsvorrichtung in Impulsrichtung erfolgen. Durch ein gezieltes Verschieben der Schwunggewichte und ein Verkippen und Verdrehen der Rotationsebenen der Rotationskörper ist eine Bewegung der Antriebsvorrichtung möglich, ohne dass hierfür ein dauerhafter Kontakt zur Fahrbahnfläche notwendig ist. Beispielsweise könnte eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung auch in Satelliten, Raumsonden oder Ähnlichem zur Verwendung kommen.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist den Rotationskörpern jeweils mindestens ein Magnet und/oder mindestens ein magnetisierbarer Körper zugeordnet, mindestens ein Magnet und/oder ein magnetisierbarer Körper ist auf dem Rotationskörper im Bereich der Rotationsachse angeordnet und jeweils mindestens ein Magnet oder ein magnetisierbarer Körper ist am äußeren Rotationsumfang des Rotationskörpers angeordnet. Den Rotationskörpern ist jeweils mindestens ein Magnet und/oder ein magnetisierbarer Körper im Bereich der Rotationsachse und ein Magnet und/oder ein magnetisierbarer Körper im Bereich des Rotationsumfanges angeordnet. Beispielsweise kann ein Rotationskörper durch eine kreisrunde Rotationsscheibe ausgebildet sein, wobei die Rotationsachse und somit die Rotationswelle im Bereich des Kreismittelpunktes angeordnet ist. Im Bereich des Kreismittelpunktes und am äußeren Umfang des kreisrunden Rotationskörpers kann jeweils ein Magnet angeordnet sein, wobei ein Schwunggewicht so radial auf der Schwungscheibe verschiebbar gelagert ist, dass das Schwunggewicht zwischen den beiden Magnetpositionen verschiebbar ist. Die Schwunggewichte weisen ebenfalls magnetische oder magnetisierbare Eigenschaften auf. Durch die angeordneten magnetisierbaren oder magnetischen Körper auf dem Schwungkörper können die Schwunggewichte somit angezogen werden, so dass die Schwunggewichte von einer Position nahe an der Rotationsachse zu einer Position am äußeren Rand der Schwungscheibe verschoben werden können und an diesen beiden Positionen fixiert werden können. Somit ist eine gezielte Steuerung von ausgewuchten und ungewuchteten Zuständen der Rotationskörper möglich.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Schwunggewichte magnetische und/oder magnetisierbare Eigenschaften auf. Die Schwunggewichte können selbst einen Ferromagneten oder auch einen Elektromagneten aufweisen oder zumindest abschnittsweise aus magnetisierbaren Material bestehen, so dass eine Anziehungskraft bzw. Abstoßung zwischen einem Magneten bzw. einem magnetisierbaren Körper und einem Schwunggewicht wirken kann. Durch die Anziehungskräfte und Abstoßung können die Schwunggewichte durch entsprechend auf den Schwungkörpern positionierte Magnete bzw. magnetisierbaren Körper in die entsprechenden Positionen gebracht und/oder dort fixiert werden. Insbesondere kann es sich beispielsweise bei den Schwunggewichten und den magnetischen Körpern um Elektromagnete handeln. Durch gezielte Ansteuerung der Elektromagnete kann eine gezielte Anziehung beziehungsweise Abstoßung zwischen den Schwunggewichten und den magnetischen Körpern erreicht werden. Beispielsweise kann hierdurch die Bewegung eines Schwunggewichtes von der ausgewuchteten Position im Bereich der Rotationswelle während der Rotationsbewegung in die nicht ausgewuchtete Position im Bereich des äußeren Radiuses der Führungsschiene unterstützt werden. Beispielweise kann ein an der Rotationswelle angeordneter Elektromagnet so gepolt werden, dass das Schwunggewicht abgestoßen wird, während ein am äußeren Radius angeordneter Elektromagnet so gepolt ist, dass das Schwunggewicht angezogen wird. Hierzu kann das Schwunggewicht auch permanentmagnetische Eigenschaften aufweisen. Eine umgekehrte Bewegung des Schwunggewichtes kann entsprechend durch eine umgekehrte Polung der Elektromagnete erreicht werden.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Schwunggewichte mindestens einen Elektromagneten und/oder einen Permanentmagneten auf. Die Schwunggewichte können einen Elektromagneten und/oder einen Permanentmagneten aufweisen, entsprechend weisen die Rotationskörper magnetisierbare Körper auf, sodass eine magnetische Wechselwirkung zwischen den Magneten der Schwunggewichte und den magnetisierbaren Körpern der Rotationskörper hergestellt werden kann. Somit können die Schwunggewichte in der gewünschten Position fixiert werden. Durch die Verwendung von Elektromagneten ist auf einfache Art und Weise eine Möglichkeit geschaffen, die Schwunggewichte zu den gewünschten Zeitpunkten in Position zu halten beziehungsweise die Schwunggewichte durch die Abstoßung und Anziehung und den resultierenden Impuls in Position zu bringen. Zudem kann beispielsweise durch eine Abstoßung zwischen dem Schwunggewicht und dem äußeren Elektromagneten der radial nach außen gerichtete Impuls des Schwunggewichtes vor dem Erreichen der Endposition abgedämpft werden. Hierzu kann die Polung des Elektromagneten entsprechend zeitlich getaktet gewählt werden.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist den Rotationskörpern jeweils mindestens eine Führungsschiene zugeordnet, die Führungsschienen sind radial zu der jeweiligen Rotationswelle angeordnet und die Schwunggewichte sind gleitend auf den Führungsschienen gelagert. Auf den Rotationskörpern ist für jedes Schwunggewicht eine Führungsschiene, beispielweise in Form einer Gleitschiene angeordnet, auf denen die Schwunggewichte verschiebbar gelagert sind. Die Gleitschienen sind hierbei radial zu der Rotationsachse des jeweiligen Rotationskörpers angeordnet. Auf den Gleitschienen ist ein reibungsarmes Verschieben der Schwunggewichte zwischen der Rotationsachse und dem äußeren Umfang der Rotationsbewegung möglich, hierzu können beispielsweise Gleitlager, Kugellager, Rolllager oder Ähnliches zur Verwendung kommen. Somit kann auch bei hohen wirkenden Kräften eine sichere Einstellung von gewuchteten und ungewuchten Zuständen erreicht werden. Auf einer Gleitschiene können auch mehrere Schwunggewichte angeordnet sein.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung sind die Rotationskörper als Führungsschienen ausgebildet, die Führungsschienen sind radial zu der jeweiligen Rotationswelle angeordnet und die Schwunggewichte sind gleitend auf den Führungsschienen gelagert. Die Führungsschienen können die Rotationskörper ausbilden, wobei die Führungsschienen jeweils eine direkte Antriebsenergie übertragende Verbindung zu den Rotationswellen aufweisen. Entsprechend sind an den Führungsschienen direkt die Magnete zur Steuerung der Schwunggewichte angeordnet.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist den Schwunggewichten ein Getriebe zur radialen Verschiebung zugeordnet. Die Schwunggewichte können über Getriebeeinrichtungen oder auch über Seilzüge oder Ähnliches verfahrbar sein.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist den Schwunggewichten jeweils mindestens eine Arretierungsvorrichtung zur gleichzeitigen Arretierung der radial verschiebbaren Schwunggewichte zugeordnet. Den Schwunggewichten ist jeweils eine Arretierungsvorrichtung zugeordnet, mit denen die Schwunggewichte beispielsweise in der gewuchteten oder der ungewuchteten Position fixiert werden können. Somit können auch bei hohen wirkenden Kräften die Schwunggewichte in der benötigten Position gehalten werden.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung ist mindestens ein Rotationskörper als ein Rotationsarm und/oder mindestens ein Rotationskörper als eine Rotationsscheibe ausgebildet. Die Rotationskörper einer Rotationseinheit können beispielsweise als Rotationsarme oder als Rotationsscheiben ausgebildet sein. Rotationsscheiben sind vorzugsweise kreisrund ausgebildet, so dass auf diesen beispielsweise Gleitschienen zur verschiebbaren Lagerung der Schwunggewichte angeordnet werden können. Die Rotationskörper können auch längliche, flächig ausgebildete Rotationsarme sein, wobei der Masseschwerpunkt durch die Rotationsachse, also durch die Rotationswelle, gegeben ist. Auf den Rotationskörpern können die Magnete insbesondere im Bereich der Antriebswellen und im äußeren Bereich des Rotationsumfanges angeordnet sein.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung sind die Rotationswellen einer Rotationseinheit zum Antrieb mit einer Kardanwelle verbunden. Die Rotationswellen zum Antrieb der Rotationskörper können mit einer Kardanwelle verbunden sein, um einen Antrieb der Rotationswellen der verschiedenen Rotationseinheiten mit einer zentralen Antriebsvorrichtung zu ermöglichen.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung weist jede Rotationseinheit eine Vakuumglocke auf, die Vakuumglocke umgibt ein Vakuum und in der Vakuumglocke sind zumindest abschnittweise die Rotationswellen, die Rotationskörper und die Schwunggewichte angeordnet. Jede Rotationseinheit kann eine Vakuumglocke aufweisen, wobei in der Vakuumglocke eine Vakuumatmosphäre, also eine Atmosphäre mit verringertem Luftdruck, herrscht. Innerhalb der Vakuumglocke einer Rotationseinheit sind die Rotationskörper, die Schwunggewichte und die Rotationswellen angeordnet. Durch die Anordnung der rotierenden Bauteile im Vakuum ist ein sehr energieeffizienter Betrieb ermöglicht, da keine Energie in Form von Luftreibung ungenutzt verloren geht.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung bestehen nur die Schwunggewichte und die Magnete aus magnetischem oder magnetisierbarem Material. Um eine Beeinflussung der Ansteuerung der Schwunggewichte durch andere magnetische oder magnetisierbare Körper zu verhindern, bestehen die übrigen Bauteile der Antriebsvorrichtung aus nichtmagnetischem und nicht magnetisierbarem Material wie beispielsweise Kunststoff. Somit ist eine gezielte Beeinflussung der Schwunggewichte gewährleistet, ohne dass beispielsweise Elektromagnete aufweisende Schwunggewichte durch Wechselwirkung mit magnetisierbaren Bauteilen in ungewünschten Positionen fixiert werden, in ihrer Bewegung beeinträchtigt werden oder ungewünscht in Bewegung versetzt werden können.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung mit einem Grundkörper und mit mindestens zwei Rotationseinheiten, wobei die Rotationseinheiten schwenkbar und drehbar gelagert an dem Grundkörper angeordnet sind, wobei die Rotationseinheiten jeweils mindestens zwei in gegenläufiger Rotationrichtung angetriebene Rotationswellen aufweisen, wobei jede Rotationswelle mindestens einen Rotationskörper antreibt, wobei die Rotationsebenen der Rotationskörper einer Rotationseinheit parallel zueinander angeordnet sind, wobei die Schwunggewichte jeweils radial zu der Rotationswelle verschiebbar gelagert sind und wobei jeder Rotationskörper mindestens ein Schwunggewicht aufweist, wobei erfindungswesentlich vorgesehen ist, dass die Schwunggewichte aller Rotationseinheiten auf einem Abschnitt der Rotationsbewegung in eine gewuchtete Position gebracht werden und dass die Schwunggewichte in einem anderen Abschnitt der selben Umdrehung in eine ungewuchtete Position gebracht werden. Zum Betrieb der Antriebsvorrichtung werden die Rotationskörper der Rotationseinheiten in Rotation versetzt, wobei Rotationsebenen der Rotationskörper einer Rotationseinheit parallel zueinander angeordnet sind und die Rotationsrichtungen der beiden Rotationskörper zueinander entgegengesetzt ausgerichtet sind. Vorzugsweise weist die Antriebsvorrichtung mindestens drei oder mehr Rotationseinheiten auf. Die Rotationseinheiten sind schwenkbar und drehbar an dem Grundkörper, insbesondere an der Grundplatte der Antriebsvorrichtung aufgenommen. Vorzugsweise werden die Rotationseinheiten parallel zueinander so verdreht und geschwenkt, dass die Rotationsebenen aller Rotationskörper parallel zueinander angeordnet sind. Zum Antrieb werden die Schwunggewichte, die radial verschiebbar zu den Rotationswellen der Rotationskörpern gelagert sind, in einem Segment der Rotationsbewegung in radialer Richtung nach außen bewegt, während die Schwunggewichte in einem anderen Segment der Rotationsbewegung in Richtung der Rotationswelle bewegt werden. Durch die Verschiebung der Schwunggewichte ergibt sich eine abschnittsweise ungewuchtete Rotation. Die Unwucht ergibt sich aus dem Verschieben der Schwunggewichte in einem Abschnitt der Rotation in eine äußere Position, während die Schwunggewichte in einem anderen Abschnitt der selben Umdrehung in eine ausgewuchtete Position zum Massenschwerpunkt der Rotationskörper, also auf der Rotationswelle verschoben werden. Durch die parallele Ausrichtung der Rotationsebenen und das gleichzeitige Verschieben der Schwunggewichte in eine ungewuchtete Position bei allen Rotationseinheiten ist ein Impuls in eine Richtung zu erwarten, sodass bei einer entsprechenden Impulsübertragung eine Bewegung der Antriebsvorrichtung in die Impulsrichtung möglich ist. Das Verschieben der Schwunggewichte von der ausgewuchteten in die ungewuchtete Position und zurück kann durch die Ansteuerung der magnetischen Bauteile erfolgen. Beispielsweise können die Schwungkörper Elektromagnete aufweisen, wobei die Schwunggewichte magnetisierbar ausgebildet sind. Bei deaktiviertem Elektromagnet werden die Schwunggewichte durch Rotation der Rotationskörper aufgrund der wirkenden Fliehkraft in radialer Richtung nach außen verschoben. Auch kann die radial nach außen gerichtete Bewegung eines Schwunggewichtes durch entsprechende gepolte Elektromagnete am äußeren Umfang und an der Achse unterstützt werden, indem der Schwungkörper von dem äußeren Elektromagneten angesogen wird und von dem Elektromagneten an der Achse abgestoßen wird. Durch Aktivieren eines Elektromagneten im Bereich der Rotationsachse beziehungsweise durch die Einstellung der entsprechenden Polung bei dem an der Achse und dem äußeren Elektromagneten können die Schwunggewichte magnetisch angezogen beziehungsweise abgestoßen werden und somit in die ausgewuchtete Position gebracht werden. Durch die gezielte Ansteuerung der Elektromagnete bei allen Rotationseinheiten ist somit eine Steuerung der Impulsrichtung der Antriebsvorrichtung möglich.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung werden die Schwunggewichte durch die angeordneten Magnete in die gewünschten Positionen gebracht und dort zumindest kurzfristig fixiert. Durch die angeordneten Magnete bzw. magnetisierbaren Körper können die Schwunggewichte in die gewünschte Position beispielsweise von der ungewuchteten in die ausgewuchtete Position, gebracht werden. In der ausgewuchteten Position im Bereich der Rotationsachse können die Schwungkörper beispielsweise durch Magnete fixiert werden und durch ein Aufheben der Wechselwirkung können die Schwunggewichte wieder in die ungewuchtete Position bewegt werden.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung werden die Schwunggewichte durch mindestens ein Getriebe in die gewünschte Position gebracht. Durch Getriebeeinrichtungen können die Schwunggewichte verfahrbar ausgebildet sein, so dass die Schwunggewichte zu den gewünschten Zeitpunkten in ausgewuchtete oder nicht ausgewuchtete Positionen verfahren werden können.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Im Einzelnen zeigen die schematischen Darstellungen in:
    • 1: einen als Grundplatte ausgebildeten Grundkörper mit vier Rotationseinheiten;
    • 2: eine Rotationseinheit mit Magneten und Schwunggewichten;
    • 3: eine Detailansicht einer Rotationseinheit im ausgewuchteten Zustand in einer Seitenansicht;
    • 4: eine Detailansicht einer Rotationseinheit im ungewuchteten Zustand in einer Seitenansicht;
    • 5: eine Detailansicht eines Rotationarmes mit Gleitschienen und Magneten im auswuchteten Zustand;
    • 6: eine Detailansicht eines Rotationarmes mit Gleitschienen und Magneten im ungewuchteten Zustand; und
    • 7: eine Rotationseinheit mit Rotationswellen und einer Vakuumglocke.
  • In 1 ist ein Grundkörper 1, der als eine flächig ausgebildete Grundplatte ausgebildet ist, mit vier Rotationseinheiten 2 - 5 dargestellt. Die Rotationseinheiten 2 - 5 sind jeweils drehbar und schwenkbar in Öffnungen 6 des Grundkörpers 1 aufgenommen. Insbesondere können die Rotationseinheiten 2 - 5 kardanisch an der Grundplatte 1 aufgenommen sein.
  • In 2 ist eine Rotationseinheit 2 mit zwei in entgegengesetzter Rotationsrichtung zueinander angetriebenen Rotationswellen 7, 8 dargestellt. An den Rotationswellen 7, 8 sind Rotationskörper 9, 10 angeordnet, die in ihrem Massenmittelpunkt von den Rotationswellen 7, 8 in Rotation versetzt werden. Die Rotationskörper 9, 10 weisen Magnete 11 - 14 auf, die am äußeren Umfang der Rotationskörper aufgenommen sind. Auf den Rotationskörpern 9, 10 sind Gleitschienen 15, 16 angeordnet, auf denen Schwunggewichte 17, 18 radial verschiebbar zu den Rotationswellen 7, 8 gelagert sind. Die Schwunggewichte bestehen aus einem magnetisierbaren Material bzw. weisen magnetisierbares Material auf, so dass die Schwunggewichte 17, 18 durch die Magnete 11 - 14 durch die magnetische Anziehungskraft an den äußeren Umfang der Rotationskörpern 9, 10 gezogen werden können, bzw. hier fixiert werden können. Somit ist eine gezielte Ansteuerung der Schwunggewichte 17, 18 in eine ausgewuchtete oder eine nicht ausgewuchtete Position erreichbar. Zum Antrieb der Rotationswellen 7, 8 kann beispielsweise eine Kardanwelle 19 vorgesehen sein.
  • In 3 ist ein Ausschnitt der Seitenansicht der Gleitschienen 15, 16 der Rotationskörper 9, 10 einer Rotationseinheit 2 - 5 dargestellt. Die Gleitschienen sind in diesem Fall in einem 90° Winkel zueinander angeordnet. Die Schwunggewichte sind durch Magnete 20 im Bereich der Rotationswellen 7, 8 so fixiert, dass der Massenmittelpunkt des jeweiligen Schwunggewichtes 17, 18 mit dem Massenmittelpunkt des jeweiligen Rotationskörpers 9, 10 und der Rotationachse übereinstimmt. Somit ergibt sich hier eine ausgewuchtete Position der Schwunggewichte, sodass sich in dieser Stellung ein Rundlauf der Rotationskörper 9 oder 10 ergibt.
  • In 4 ist eine Rotationseinheit 2 - 5 gemäß 3 in nicht ausgewuchtetem Zustand dargestellt. Die Schwunggewichte 17, 18 sind durch Magnete 11 - 14 in einer äußeren an den Umfang des Rotationskörpers 9, 10 angenäherten Position gehalten, sodass sich in diesem Abschnitt eine Unwucht und somit ein Impuls in Richtung der Unwucht ergibt. Skizzenhaft ist hierbei die Position der gegenläufigen Rotationskörper 9, 10 zu unterschiedlichen Zeitpunkten dargestellt.
  • In 5 ist eine Gleitschiene 15 mit einem Schwunggewicht 10 im ausgewuchteten Zustand dargestellt. Im Bereich der Rotationswelle 7 sind Elektromagnete 20 angeordnet, durch die das Schwunggewicht 17 im Bereich der Rotationswellen 7, also im ausgewuchteten Zustand gehalten werden kann.
  • In 6 ist eine Gleitschiene 15 gemäß 5 dargestellt. Durch die Magnete 11, 12 ist eine Fixierung des Schwunggewichtes 17 in den äußeren Bereichen des Rotationskörpers 9, also im nicht ausgewuchteten Zustand, ermöglicht.
  • In 7 sind die Rotationswellen 7, 8, die durch eine Kardanwelle 19 angetrieben werden, innerhalb einer Vakuumglocke 21 dargestellt. Innerhalb der Vakuumglocke 21 besteht eine Atmosphäre mit vermindertem Druck, insbesondere eine Vakuumatmosphäre. Durch die Vakuumatmosphäre ist die Luftreibung innerhalb der Vakuumglocke 21 reduziert, so dass ein sehr reibungsarmer und somit energieeffizienter Betrieb der Rotationswellen 7, 8 und der Kardanwelle 19 ermöglicht ist.
  • Alle in der vorstehenden Beschreibung und in den Ansprüchen genannten Merkmale sind in einer beliebigen Auswahl mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche kombinierbar. Die Offenbarung der Erfindung ist somit nicht auf die beschriebenen bzw. beanspruchten Merkmalskombinationen beschränkt, vielmehr sind alle im Rahmen der Erfindung sinnvollen Merkmalskombinationen als offenbart zu betrachten.

Claims (15)

  1. Antriebsvorrichtung mit einem Grundkörper (1) und mit mindestens zwei Rotationseinheiten (3 - 5), wobei die Rotationseinheiten (3 - 5) schwenkbar und drehbar gelagert an dem Grundkörper (1) angeordnet sind, wobei die Rotationseinheiten (3 - 5) jeweils mindestens zwei in gegenläufiger Rotationsrichtung angetriebene Rotationswellen (7, 8) aufweisen, wobei jede Rotationswelle (7, 8) mindestens einen Rotationskörper (9, 10) antreibt, wobei die Rotationsebenen der Rotationskörper (9, 10) einer Rotationseinheit parallel zueinander angeordnet sind, wobei jeder Rotationskörper (9, 10) mindestens ein Schwunggewicht (17, 18) aufweist und wobei die Schwunggewichte (17, 18) jeweils radial zu der Rotationswelle (7, 8) verschiebbar gelagert sind.
  2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den Rotationskörpern (9, 10) jeweils mindestens ein Magnet (11 - 14, 20) und/oder mindestens ein magnetisierbarer Körper zugeordnet ist, dass mindestens ein Magnet (20) und/oder ein magnetisierbarer Körper auf dem Rotationskörper (9, 10) im Bereich der Rotationsachse (7, 8) angeordnet ist und dass jeweils mindestens ein Magnet (11 - 14) oder ein magnetisierbarer Körper am äußeren Rotationsumfang des Rotationskörpers angeordnet ist.
  3. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwunggewichte (17, 18) magnetische und/oder magnetisierbare Eigenschaften aufweisen.
  4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwunggewichte (17, 18) mindestens einen Elektromagneten und/oder einen Permanentmagneten aufweisen.
  5. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationskörper (9, 10) jeweils mindestens eine Führungsschiene (15, 16) aufweisen, dass die Führungsschienen (15, 16) radial zu der jeweiligen Rotationswelle (7, 8) angeordnet sind und dass die Schwunggewichte (17, 18) gleitend auf den Führungsschienen (15, 16) gelagert sind.
  6. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationskörper (9, 10) als Führungsschienen (15, 16) ausgebildet sind, dass die Führungsschienen (15, 16) radial zu der jeweiligen Rotationswelle (7, 8) angeordnet sind und dass die Schwunggewichte (17, 18) gleitend auf den Führungsschienen (15, 16) gelagert sind.
  7. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass den Schwunggewichten (17, 18) ein Getriebe zur radialen Verschiebung zugordnet ist.
  8. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass den Schwunggewichten (17, 18) jeweils mindestens eine Arretierungsvorrichtung zur gleichzeitigen Arretierung der radial verschiebbaren Schwunggewichte zugeordnet ist.
  9. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Rotationskörper (9, 10) als ein Rotationsarm und/oder mindestens ein Rotationskörper als Rotationsscheibe ausgebildet ist.
  10. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationswellen (7, 8) einer Rotationseinheit (2 - 5) zum Antrieb mit einer Kardanwelle (19) verbunden sind.
  11. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass jede Rotationseinheit (2 - 5) eine Vakuumglocke (21) aufweist, dass die Vakuumglocke (21) ein Vakuum umgibt und dass in der Vakuumglocke (21) zumindest abschnittweise die Rotationswellen (7, 8), die Rotationskörper (9, 10) und die Schwunggewichte (17, 18) angeordnet sind.
  12. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass nur die Schwunggewichte (17, 18) und die Magnete (11 - 14, 20) aus magnetischem oder magnetisierbarem Material bestehen.
  13. Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung mit einem Grundkörper (1) und mit mindestens zwei Rotationseinheiten (2 - 5), wobei die Rotationseinheiten (4, 5) schwenkbar und drehbar gelagert an dem Grundkörper (1) angeordnet sind, wobei die Rotationseinheiten (4, 5) jeweils mindestens zwei in gegenläufiger Rotationrichtung angetriebene Rotationswellen (7, 8) aufweisen, wobei jede Rotationswelle (7, 8) mindestens einen Rotationskörper (9, 10) antreibt, wobei die Rotationsebenen der Rotationskörper (9, 10) einer Rotationseinheit (2 - 5) parallel zueinander angeordnet sind, wobei die Schwunggewichte (17, 18) jeweils radial zu der Rotationswelle (7, 8) verschiebbar gelagert sind und wobei jeder Rotationskörper (9, 10) mindestens ein Schwunggewicht aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwunggewichte (17, 18) aller Rotationseinheiten (2 - 5) auf einem Abschnitt der Rotationsbewegung in eine gewuchtete Position gebracht werden und dass die Schwunggewichte (17, 18) in einem anderen Abschnitt der selben Umdrehung in eine ungewuchtete Position gebracht werden.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwunggewichte (17, 18) durch die angeordneten Magnete (11 - 14, 20) in die gewünschten Positionen gebracht und dort zumindest kurzfristig fixiert werden.
  15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwunggewichte (17, 18) durch mindestens ein Getriebe in die gewünschte Position gebracht werden.
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DE102021004170A1 (de) 2021-08-11 2023-02-16 Wolfgang Holzapfel Verfahren zur Vortriebserzeugung

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