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Einrichtung zur Aufrechterhaltung einer konstanten Winkelgeschwindigkeit
eines umlaufenden Gliedes Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Aufrechterhaltung
einer gleichförmigen Winkelgeschwindigkeit eines umlaufenden Gliedes, z. B. Plattentellers,
bei der dieses mittels eines Kupplungselementes z. B. mittels eines Zwischenrades
mit dem umlaufenden Stabilisatorglied gekuppelt ist.
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Insbesondere soll die erfindungsgemäße Vorrichtung im Zusammenhang
mit Apparaten, die auf Fahrzeugen montiert werden sollen, welche scharfen Änderungen
in der Antriebsrichtung unterliegen, verwendet werden. Bei diesen Apparaten mit
einem umlaufenden Glied, dessen Winkelgeschwindigkeit konstant gehalten werden soll,
handelt es sich beispielsweise um Schallplatten- oder andere Aufzeichnungs- und
Wiedergabegeräte.
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Es ist bereits ein Plattenspieler bekanntgeworden, der mit zwei Plattentellern
arbeitet. Diese Plattenteller drehen sich jedoch im gleichen Sinne, was eine kompensierende
Wirkung bei Winkelbeschleunigungen des Plattenspielers ausschließt. Bei gleichsinniger
Drehung der Plattenspieler addieren sich vielmehr die Trägheitswirkungen derselben,
so daß diese bekannte Vorrichtung, sich bei Verwendung in Fahrzeugen ungünstiger
verhält als ein normaler Plattenspieler, der lediglich einen Plattenteller aufweist.
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Gemäß einem weiteren der bekannten Vorschläge dieser Art sind zwei
drehbare Scheiben vorhanden, deren eine den Plattenteller und deren andere eine
Kupplungsscheibe verwirklicht, wobei jedoch vorgesehen ist, daß die Kupplungsscheibe
sich im gleichen Sinne dreht wie der Plattenteller. Aus diesem Grunde kommen auch
diesem Vorschlag die oben bezeichneten Nachteile zu.
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Schließlich ist es nicht mehr neu, zwei gegenläufig drehende Teile
in Plattenspielern vorzusehen. Hierbei ist jedoch zu bedenken, daß das eine der
sich drehenden Teile gemäß jenem Vorschlage eine Schallplatte darstellt, während
der Plattenspieler selbst lediglich einen einzigen Plattenteller aufweist, so daß
im Rahmen der Gesamtvorrichtung nicht davon gesprochen werden kann, daß die Abspielvorrichtung
zwei sich gegenläufig drehende Bauteile aufweist.
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Die Erfindung will diese Geräte für den oben genannten Zweck verwendbar
machen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß bei
einem Winkelbeschleunigungen ausgesetzten Lagerrahmen für die Achse des umlaufenden
Gliedes die Kupplung die entgegengesetzte Laufrichtung von Umlauf und Stabilisatorglied
bewirkt und das Verhältnis der Trägheitsmomente gleich dem umgekehrten übersetzungsverhältnis
zwischen beiden Gliedem ist, wenn das Stabilisatorglied als Antriebsglied gilt.
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Die Erfindung ist an Hand der Beschreibung und der Zeichnungen erläutert;
es bedeutet F i g. 1 eine Draufsicht auf ein Schallplatten-Wiedergabegerät
mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, F i g. 2 eine der F i g. 1,
entsprechende Ansicht, wobei jedoch der Plattenteller abgenommen ist, F i
g. 3 einen Teillängsschnitt durch den Apparat nach F i g. 1.
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In der Zeichnung ist mit 1 ein zu stabilisierendes Glied, beispielsweise
der Plattenteller eines Schallplatten-Wiedergabegerätes bezeichnet, dessen Geschwindigkeit
bezüglich des Lagerrahmens 3 unabhängig von Winkelbeschleunigungen des Rahmens
konstant gehalten werden soll.
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Der Plattenteller 1 trägt eine Schallplatte 24, auf die der
Tonabnehmer 25 greift.
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Das umlaufende Glied 1 z. B. der Plattenteller, ist frei auf
einem Drehzapfen 2 montiert, welcher am Lagerrahmen 3 befestigt ist und einen
weiteren, frei montierten Stabilisator 4 trägt, der sich unterhalb des Plattentellers
2 befindet und als Scheibe ausgebildet ist.
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Der Drehzapfen 2 ist mit Hilfe eines Lagers 15
senkrecht zum
Lagerrahmen 3 montiert, welcher auf der Grundplatte 26 des Plattenspielers
mit Hilfe federnder Lager 23 gelagert ist.
Eine um den Drehzapfen
2 gelegte Wendelfeder 16 ist zwischen dem Lager 15 und dem Stabilisator
4 bl zusammengepreßt. Eine scheibenartige Platte 17 ist locker auf dem Drehzapfen
2 zwischen zwei Bunden 2 a, 2 b gelagert, die am Drehzapfen 2 zwischen
dem Plattenteller 1
und dem Stabilisator 4 befestigt sind. Die Platte
17
träat drei radiale Hohlarme 18, in welche die Wellen dreier Räder
eingesetzt sind.
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Zwei der genannten Räder 19 sind auf ihren Wellen frei drehbar
montiert. Das dritte Rad 5,
welches in der gleichen Weise lose auf seiner
Welle 27 montiert ist, ist mit einer Welle 6 verkeilt, die von einem
Elektromotor 8 über ein Paar zylindrischer Reibräder 20, 21 angetrieben wird,
welche auf der Welle 6 bzw. auf der Welle des Motors 8 verkeilt sind.
Die Räder 5 und 19 sind jeweils mit einem Reibrand aus Gummi oder
einem ähnlichen Material versehen.
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Da der Motor mit Welle 8, die übersetzunasräder 20, 21 und
die Welle 6 vom Lagerrahmen 3 getragen werden, bleibt die Lage des
Lagers 17 fest, bezüglich des Rahmens, und damit müssen die Drehachsen der
Räder 5 und 19 allen Bewegungen des Lagerrahmens 3 folgen.
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Die Räder 19 halten zusammen mit dem Rad 5
den Plattenteller
1 und den Stabilisator 4 im Abstand und parallel zueinander. Die Wendelfeder
16 drückt den Stabilisator 4 gegen diese Räder 19, 5 an. Der Plattenteller
1 ruht infolge seines eigenen Gewichts auf den Rädern 19, 5, so daß
ein Reibungseingriff zwischen den Außenrändern der Räder 19, 5 und den entsprechenden
Oberflächen des Plattentellers 1
und dem Stabilisator 4 aufrechterhalten bleibt.
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Im Betrieb bildet das Rad 5 ein Reibungsantriebsrad, welches
seine Bewegung vom Motor über den aus den Obersetzungsräd ern 21, 20 und der Welle
6
bestehenden Antrieb erhält und den Plattenteller 1
und den Stabilisator
4 mit gleicher Geschwindigkeit jedoch in entgegengesetzten Richtungen dreht.
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Bei der oben beschriebenen Konstruktion wird die Relativwinkelgeschwindigkeit
des Plattentellers 1 bezüglich des Lagerrahmens 3 konstant gehalten,
wodurch sich Winkelbeschleunigungen aufheben, vorausgesetzt, daß die Trägheitsmomente
des Plattentellers 1 und des Stabilisators 4 bezüglich ihrer Drehachsen gleich
sind und die Räder 5, 19 in nicht gleitendem Eingriff mit dem Plattenteller
1 und der Scheibe 4 gehalten werden.
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Die Anordnung arbeitet wie folgt. Beim Einschalten des Motors dreht
das Antriebsrad 5 den Plattenteller 1 und den Stabilisator 4 mit der
gleichen Geschwindigkeit, jedoch in entgegengesetzten Richtungen. Wird der Lagerrahmen
1 einer Winkelbeschleuni-Erung unterworfen, dann beschleunigen der Plattenteller
1 und der Stabilisator 4 in einer der Richtung der auf den Lagerrahmen
3 aufgebrachten Beschleunigun ' g entgegengesetzten Richtung.
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Da die Trägheitsmomente des Plattentellers 1 und des Stabilisators
4 gleich sind, vermindert das Glied, das sich in Richtung der aui den Lagerrahmen
3
aufgetragenen Beschleunigung bewegL seine Drehzahl, und gleichzeitig steigert
das sich in der entgegengesetzten Richtung drehende Glied seine Umlaufgeschwindigkeit.
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Da jedoch der Plattenteller 1 und der Stabilisator 4 mit Hilfe
der Räder 5 und 19 gekuppelt sind, welche auf den bezüglich des Lagerrahmens
3 festen Achsen montiert sind.. werden der Plattenteller 1 und der
Stabilisator 4 daran gehindert, sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten zu
drehen, und infolgedessen muß der Plattenteller 1 mit konstanter Geschwindigkeit
umlaufen, unabhängig von den auf den Lagerrahmen 3 aufgebrachten Winkelbeschleunigungen.
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Die beschriebene Ausführungsform bildet das einfachste Beispiel für
die L ' !rnsetzun2 des Erfindungsprinzips in die Praxis. da die Träjheitsmomente
des Plattentellers und des Stabilisators 4 identisch sind. Auch die Winkeigeschwindigkeiten
des Plattentellers 1 und des Stabilisators 4 sind wegen der Verbindung zwischen
dem Plattenteller 1 und dem Stabilisator 4 durch die Reibräder
5 und 19 identisch.
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Für den Fall, daß der Plattenteller 1 und der Stabilisator
4 unterschiedliche Trägheitsmomente aufweisen und Plattenteller und Stabilisator
so umlaufen, besteht ein übersetzuntsverhaltnis zwischen Plattenteller und Stabilisator.
Unter der einzigen vereinfachenden Einschränkung. daß der Plattenteller
1
und der Stabilisator 4 unabhän ig von ihrer Stellung mit ihren Achsen senkrecht
zum Lagerrahmen 3
stehen und unter der Annahme, daß das Übersetzungsverhältnis
infolge der Antriebsverbindung der Scheibe 1 konstant ist. liefert die gewünschte
Bedingung eine konstante Relativgeschwindigkeit des Stabilisators bezü-Iich des
Laoerrahmens 3 weiterhin eine konstante Relativgeschwindigkeit des Stabilisators
4 bezüglich des Lagerrahmens 3.
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Der Umstand, daß die beiden Relativbeschleunigungen des Plattentellers
1 und des Stabilisators 4 bezüglich des Lagerrahmens 3 zu
Null werden soll, führt dazu, daß die absoluten Winkelbeschleunigungen der beiden
Scheiben 1 und 4 nicht nur die gleichen sind, sondern auch die durch den
Lagerrahmen 3 erzeugte Beschleunigung ausgleichen.
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Die Beschleunigungen des Plattentellers 1 und des Stabilisators
4 führen zu Trägheitsmomenten in diesen scheibenartigen Gebilden, die jeweils gleich
dem Produkt der absoluten Winkelbeschleunigung mit dem entsprechenden Trägheitsmoment
sind.
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Diese beiden Trägheitsmomente sollen einander jeweils durch die Antriebsverbindung
der beiden scheibenartigen Gebilde kompensieren, um einen Anstieg der relativen
Winkelbeschleunigungen zu verhindern. Infolgedessen erhält man die folgende Formel:
1 2' 31 = - 17
wobei I, das Träglieitsmoment bezüglich
der Achse der StAilisatorscheibe 4, 1, das Trägheitsmoment bezüglich seiner Achse
des zu stabilisierenden Plattentellers 1 und T das übersetzungsverhältnis
der Antriebsverbindung der beiden scheibenartigen Gebilde ist.
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Da Il und I, dauernd positiv sind, muß T negativ sein,
d. h., dire scheibenartigen Gebilde 1 und 4 müssen entgegengesetzt
umlaufen.
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Diese Scheiben kann man überall auf dem Rahmen montieren. vorausgesetzt,
daß ihre Drehachsen parallel sind oder zusammenfallen.
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Aus der Bewegung der beiden der drei Elemente in der obigen Formel
läßt sich das dritte Element erreichen. Bei Kenntnis der Form und Masse der beiden
scheibenartigen Gebilde läßt sich beispielsweise das Übersetzungsverhältnis für
die Antriebsverbinduno,
zur Erzielun einer korrekten Arbeits-C
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weise der Vorrichtung bestimmen. In ähnlicher Weise lassen sich bei Kenntnis
der Masse und ihrer Verteilun(y in dem zu stabilisierenden Plattenteller und dem
durch die Antriebsverbindung gelieferten Übersetzungsverhältnis Masse und Form der
Stabilisierungsscheibe 4 festlegen.