DE200852C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Erfindung bezieht sich auf eine dynamometrische Bremse nach dem Prinzip des Gyroskops.

Es ist bekannt, daß, wenn man eine Scheibe A sehr rasch um eine Welle mit einem Fixpunkt O (Fig. i) dreht, und man dreht dann diese Welle ihrerseits um den fixen Punkt O, man dann auf das Ende A¹ der Welle eine Kraft F ausüben muß, die

ίο sich nach der Formel bestimmt:

wo I das Trägheitsmoment des Gyroskops bedeutet, tu die Winkelgeschwindigkeit der Scheibe um die Welle und w¹ die Winkelgeschwindigkeit der Welle um den Fixpunkt und b den Hebelarm der Kraft F um den Drehpunkt O. Diese Eigenschaft des Gyroskops bildet die Grundlage für die Konstruktion der neuen dynamometrischen Bremse.

In der Ausführungsform (Fig. 2) sitzt eine •Scheibe α auf einer Achse b, die in den Lagern c läuft und mit dem Winkelrade d starr verbunden ist. Die Lager sind mit dem starren Gehäuse in Zusammenhang, das zwei Achsen /, f aufweist, die sich in den fixen Lagern g, g drehen, von denen das eine untere in starrer Verbindung mit dem Zahnrade h steht; dieses kämmt mit einem Rade i, das auf einer Achse j sitzt, die, getragen von einem Lager k, am Gehäuse e am oberen Ende ein Winkelrad^ / besitzt, das mit dem Winkelrade d, welches auf der Scheibe α befestigt ist, kämmt.

Erteilt man nun der Kurbel f¹, die mit der unteren Achse / des, Gehäuses zusammenhängt, eine Drehbewegung, dann wird das Gehäuse e mitgenommen und dreht sich um seine Achse /-/. Infolgedessen vollführt das Rad i wegen seines Eingriffs mit dem festen Zahnrad h selbst eine Drehbewegung um seine eigene Achsej und erteilt der Scheibe a durch Vermittlung der Winkelräder I und d eine eigene Drehbewegung um die Achse X-X.

Diese Einrichtung setzt also der Drehung einen gewissen Widerstand entgegen, sobald man sie mittels der Kurbel f¹ in Bewegung versetzt. Aber Gleichgewicht besteht eben nicht immer zwischen dem Widerstand und dem Drehmoment, welches auf die Achsen f und die Kurbel^/¹ bei einer Winkelgeschwindigkeit ω¹ ausgeübt wird. Verwendet man nun die Formel C = 7 η tu², in welcher η die Übersetzung der Zahnräder bedeutet und wobei vorausgesetzt ist, daß das Verhältnis der Zahnräder i und h so beschaffen ist, daß ω¹ gleich ist η · ω, dann ergibt sich, daß das Widerstanddrehmoment auf die Welle r (Fig. 4 und 5 usw.) als Funktion der Winkelgeschwindigkeit der Welle f ausgedrückt ist und folglich an seine Winkelgeschwindigkeit gebunden ist. Ist die zu messende Leistung A= C₁ U)₁ und das Widerstanddrehmoment bzw. Kräftepaar, welches eine Funktion von ω bildet, für w = W₁ gleich groß wie C₂ = η I u>² _t, welches kleiner ist als C₁, dann sieht man, daß die Einrichtung nur dann als dynamometrische Bremse für gegebene Dimensionen und eine bestimmte

Winkelgeschwindigkeit wirken kann, wenn der Wert des Widerstandkräftepaares derart verändert werden kann, daß dieses gleich wird C₁. Da man nun nicht für jeden Fall das Verhältnis der Zahnräder i und h und die Trägheit / der Massen ändern kann und namentlich nicht in kontinuierlicher Weise, empfiehlt es sich, auf 'anderem Wege vorzugehen.
Der zweite Weg (Fig. 3) besteht darin, daß

ίο zwei symmetrische Scheiben 0, o¹ drehbar um eine Achse η angeordnet werden, welche ihrerseits sich um eine Achse X-X dreht und mit dieser Achse einen beliebigen Winkel einschließen kann. Es genügt also, diesen Winkel, welchen die Achse η mit der Achse X-X einschließt, zu ändern, um das dem Kräftepaar widerstrebende Paar in gewissen Grenzen zu regeln. Tatsächlich wird sich in diesem Falle der Ausdruck für das Widerstandkräftepaar oder Drehmoment C= η I ω² sin α und für eine gegebene Winkelgeschwindigkeit der Drehkraft kann man das Widerstandkräftepaar von O bis auf das Maximum η Ι ω² ändern.

Eine Ausführungsform dieser Einrichtung ist die folgende:

Man ordnet zwei Drehscheiben 0, o¹ statt einer, und zwar symmetrisch zur Welle in (Fig. 4) an, lose auf einem Querhaupt n, das senkrecht zur Welle m steht. Mit den Scheiben sind zwei Zahnräder ρ,ρ¹ in starrer Verbindung, die mit einem Zahnkranz u kämmen. Der Zahnkranz u ist im Gehäuse w auf einer Achse ν montiert, die auch das Querhaupt η trägt, an dessen Enden die Massen 0, o¹ sich befinden, ebenso wie die Winkelräder p, p^l. Infolge dieser Anordnung kann man die Neigung der Traverse η zu der Achse X-X mittels eines Lenkers χ hervorrufen, welcher einerseits bei a^l gelenkig mit dem Querstück η und andererseits bei a¹ am Ende einer Stange y angelenkt ist, die in das Innere der Hohlwelle m hineinreicht. Diese Hohlwelle m läuft im Lager m^l und hängt mit dem Gehäuse w fest zusammen, so daß das Gehäuse und infolgedessen die Achse v, welche die Scheibchen o, o¹ und den Zahnkranz u trägt, um die Achse X-X gedreht werden. Der Zahnkranz u kämmt nun mit dem Winkelrad q, welches auf eine Achse r gekeilt ist, die durch das Gehäuse w dringt und in gleicher Richtung liegt wie die Hohlwelle m. Diese Achse r sei als feststehend, d.h. nicht rotierend, vorerst angenommen.

Der Zahnkranz u wird sodann bei seiner Drehung um die X-X-Achse um die Achse ν gedreht und verursacht die Drehung der Winkelräder ρ,ρ¹ und infolgedessen auch die der Scheiben 0, o^l, während, wie vorher gesagt, zu gleicher Zeit diese Scheiben im Verein mit dem Gehäuse n> um die Achse X-X sich drehen.

Wenn nun die Welle m eine gewisse Leistung überträgt, welche gleich ist dem Produkt aus dem Drehmoment C und der Winkelgeschwindigkeit w also C · w, so wird die Achse r infolge des Zahndrucks zwischen Rädern q und u einem bestimmten Kräftepaar unterworfen sein, ebenso wie bei einer Dynamo der Induktor einem Kräftepaar unterworfen ist, das von gleicher Größe, aber entgegengesetztem Vorzeichen wie dasjenige ist, welches.den Anker mitnimmt.

Hieraus ergibt sich, daß, wenn die Achse r anstatt vollkommen fest zu sein, einen Hebelarm 3 trägt (Fig. 6), der auf ihr aufgekeilt ist, an dessen Ende sich eine Nadel 4 befindet, die sich an einem Kreisbogen 5 verstellt, und wenn dieser Arm durch eine Zugfeder, die an einem bestimmten Punkt, z. B. in 8, befestigt ist, in seiner Lage gehalten wird, die Verstellungen der Nadel längs dem Kreisbogen die. Widerstandpaare anzeigen werden, wenn man die Einrichtung mittels Gewichten einskaliert hat, welche an den Haken 7 aufgehängt werden können.

Man kann auch die Einrichtung noch in einer anderen Form ausführen (Fig. 7). Hier ist die Triebwelle m voll und trägt eine Traverse n, auf welcher lose zwei Winkelräder p,p^l sich drehen, die mit einem Zahnkranz kämmen, der starr mit- der in Verlängerung der Welle m angeordneten Welle r verbunden ist. An den Rädern ρ sind gelenkig die Massen o, o¹ vorgesehen, deren Abstand durch eine Zugfeder b^l aufrechterhalten wird.

Bei dieser Einrichtung wird sich das Widerstandpaar der Bremse, welches einerseits zwar durch die Drehung der (früheren) Scheiben ο, ο um die χ - Achse entsteht, andererseits aber auch durch ein vergrößertes polares Trägheitsmoment der Massen um ihre Rotationsachse η vergrößert werden kann, selbsttätig dadurch einstellen, daß, wenn die Triebwelle zu rasch läuft, die Massen 0 sich auseinanderbewegen und infolgedessen das Trägheitsmoment / der genannten drehenden Massen um die Achse η gleichfalls zunehmen wird, so lange, bis Gleichgewicht hergestellt ist. Ändert man die Federn, so wird man hier innerhalb gewisser Grenzen, wie mit den bisherigen Einrichtungen, das Kräftepaar abgeben können, indem man auf die Welle r dieselbe Meßvorrichtung aufsetzt.

Claims (4)

1. Patent-An Sprüche:

   i. Dynamometrische Bremse, dadurch gekennzeichnet, daß die Triebwelle zwei Scheiben oder zwei Massen um eine Achse vermittels eines Zahngetriebes be-

   wegt und auch die Drehung dieser Achse beeinflußt, wobei in der Verlängerung der Triebwelle eine zweite Welle angeordnet ist, die ein Zahnrad aufweist, welches mit dem Zahngetriebe kämmt, zum Zwecke, die Messung des Kräftepaares zu erzielen, während die Regelung der Bremse dadurch erreicht wird, daß entweder die Achse, um welche sich die Schwungmassen drehen, zu der Achse der Triebwelle geneigt wird, oder indem das Trägheitsmoment der .Massen durch selbsttätige Veränderungen derselben beeinflußt wird.
2. 2. Ausführungsform der Bremse nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Querhaupt (n) mit den Massen fo, o^l) auf der Achse (v) senkrecht zur Hohlwelle fm) des Motors in einem Gehäuse fw) angeordnet ist, wobei die Achse (v) ein Winkelrad (u) trägt, das einerseits mit den Rädern (ρ,ρ^Λ) kämmt, die mit den Schwungmassen zusammengebaut sind und andererseits mit einem Rade (q), welches auf einer Welle fr) in Verlängerung der Welle fm) sitzt, während eine verschiebbare Stange in der Hohlwelle (m) mittels eines Lenkers (x) mit dem Querhaupt (n) in Verbindung steht und es ermöglicht, die Achse des Querhauptes (n) zur Triebwelle zu neigen, um das Wider-■ standkräftepaar oder Drehmoment der Bremse gleich dem eingeleiteten Kräftepaar zu machen.
3. 3. Ausführungsform der Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Triebwelle fm) in Zusammenhang mit einem Querstück (n) steht, das zwei Räder fp,p^l) trägt, welche mit einem Zahnkranz fq) kämmen, der auf einer Achse (r) in Verlängerung der Triebwelle fm) liegt, während die Räder (p,p^l) mittels angelenkter Glieder die Schwungmassen, die durch Federn miteinander verbunden sind, tragen, so daß die selbsttätige Entfernung der Massen die Wirkung hat, das Trägheitsmoment in bezug . auf die Achse η zu vergrößern und dem Kräftepaar das Gleichgewicht zu halten.
4. 4. Vorrichtung zur Bestimmung des Widerstandkräftepaares der Bremse nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Arm (3), der an die Achse fr) gelenkt ist und durch eine Feder gehalten wird, während am Ende des Armes sich eine Nadel über einem Kreisbogen bewegt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.