DE202005010559U1 - System to be used for retaining hysteresis motion, comprising mechanical elements adjusting to varying forces - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein System zur Speicherung von Hysteresebewegungen, insbesondere von Weg- oder Umdrehungsäquivalenten sowie die Verwendung des Speichers für aktorische Aufgaben.The The invention relates to a system for storing hysteresis movements, in particular of way or revolution equivalents and the use of memory for actuarial tasks.
Die mechanische Befestigung oder die Führung von Vorrichtungen durch Seile, Trossen, Ketten, Bänder bei Zugkräften oder biegesteife Elemente wie Stäbe oder Zahnstangen bei Druckkräften bedarf in vielen Bereichen einer verstellbaren Führung aufgrund sich verändernder äußerer Gegebenheiten. Durch die verstellbare Führung wird die jeweils notwendige Spannung, welche erforderlich ist, aufrecht erhalten oder gewährleistet.The mechanical fastening or guiding devices through Ropes, hawsers, chains, bands at tensile forces or rigid elements such as bars or racks with pressure forces requires adjustable guidance in many areas due to changing external conditions. By the adjustable guide the necessary voltage, which is required, is maintained or guaranteed.
Als Beispiele für derartige Befestigungen seien die Vertäuung von Schiffen in einem Hafen mit Tidenhub oder Bojen auf hoher See, die Anpassung von Dämpferelementen oder auch die Führung von Flugobjekten genannt. Derartige flexible Befestigungen bedürfen mechanischer Stellaufgaben, um auf die Veränderung der äußeren Gegebenheiten reagieren zu können und einen gewünschten „Befestigungsstatus" aufrechtzuerhalten oder zu erreichen. Zur Durchführung dieser mechanischen Stellarbeit ist Energie notwendig.When examples for Such fortifications are the mooring of ships in one Harbor with tidal lift or buoys on the high seas, the adaptation of damper elements or even the leadership called of flying objects. Such flexible fasteners require mechanical Stellaufgaben to the change the external conditions to be able to react and maintain a desired "attachment status" or reach. To carry out This mechanical work requires energy.
Da die Stellaufgaben oft an schwer zugänglichen Orten durchgeführt werden müssen, ist die Bereitstellung der für die Stellarbeit benötigten Energie zumeist sehr kostenintensiv oder schwierig zu lösen. Ein weiteres Problem bei der Bereitstellung der jeweils benötigten Energie ist, dass, sofern keine leitungsgebundene Energieversorgung möglich ist, ein Energiespeicher erforderlich ist, der immer nur eine begrenzte Kapazität aufweist.There the control tasks are often performed in hard to reach places have to, is the provision of for needed the Stellarbeit Energy is usually very expensive or difficult to solve. One another problem in providing the energy needed is that if no line-based energy supply is possible, an energy storage is required, which is always limited capacity having.
Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen zur Gewährleistung der Energieversorgung von mechanischen Stellaufgaben bekannt, die eine externe Energieversorgung benötigen. Die zur Durchführung der Anpassung der Seilführung notwendige Energie wird beispielsweise durch Akkus oder Solarzellen zur Verfügung gestellt. Wenn keine regenerativen Energien wie z.B. Sonne und Wind zur Verfügung stehen oder nicht in ausreichendem Maße gewandelt werden können, ist die Betriebszeit eines Stellantriebes, der auf externe Energiequellen angewiesen ist, jedoch begrenzt.Out In the prior art devices for ensuring the power supply known from mechanical control tasks that an external power supply need. The to carry the adjustment of the cable guide necessary energy is, for example, by batteries or solar cells to disposal posed. If no regenerative energies such as Sun and wind be available or not enough can be converted is the operating time of an actuator operating on external energy sources instructed, but limited.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zur Umwandlung veränderlicher Kräfte oder Momente zwecks ihrer Speicherung zu schaffen, sowie die Verwendung dieses Speichers für aktorische Aufgaben zu ermöglichen.outgoing From this prior art, it is the object of the present Invention, a system for the transformation of variable forces or Creating moments for their storage and use this memory for to enable actuarial tasks.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale der selbstständigen Ansprüche.Is solved this task by the features of the independent claims.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist mit der Bezeichnung „Linksdrehung" die Drehung gegen den Uhrzeigersinn gemeint. Entsprechend soll unter „Rechtsdrehung" die Drehung im Uhrzeigersinn verstanden werden. Mit „Aktorik" werden bei der vorliegenden Erfindung Aufgaben aus dem Bereich der Regelung und Steuerung bezeichnet.in the For purposes of the present invention, the term "counterclockwise rotation" is the rotation against the Meant clockwise. Accordingly, under "clockwise rotation", the clockwise rotation be understood. With "Aktorik" are present at the Invention tasks referred to in the field of control and control.
Erfindungsgemäß ist danach ein System zur Nutzung alternierender mechanischer Kräfte oder Momente vorgesehen, welches zur Umwandlung der Kräfte oder Momente in oszillierende Bewegungen geeignet ist, wobei das System eine Einrichtung aufweist, die einerseits in der Lage ist, mittels mindestens einer Feder und geeigneter Getriebekomponenten eine Hysterese zu erzeugen und weiterhin diese zu kumulieren, konservieren und abschließend für mechanische Bewegungen zur Verfügung zu stellen.According to the invention thereafter a system for using alternating mechanical forces or moments provided, which for the conversion of forces or moments in oscillating Movements is suitable, the system having a device, on the one hand is able by means of at least one spring and suitable transmission components to produce a hysteresis and continue to cumulate, conserve and conclude for mechanical movements disposal to deliver.
Ein erfindungsgemäßes System ist einerseits zur Speicherung und andererseits auch zur Nutzung von Arbeit oder Seillängen für aktorische Arbeit zu verwenden. Dies wird durch erfindungsgemäße Vorrichtungen erreicht.One inventive system is on the one hand for storage and on the other hand for use of work or pitches for actuarial Work to use. This is achieved by devices according to the invention reached.
In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist ein System vorgesehen, bei dem mindestens eine Feder und die Getriebekomponenten derart angeordnet sind, dass die am Kraft- oder Momenteinleitungspunkt der Feder verursachten Längen- oder Winkeländerungen bei steigenden Kräften oder Momenten auch entgegen der Kraft- oder Momentrichtung auf den entgegengesetzten Angriffspunkt der Feder übertragbar sind. Der entgegengesetzte Angriffspunkt des Kraft- oder Momentenangriffspunkt einer Feder ist, abhängig von der gewählten erfindungsgemäßen Ausführungsform, nicht am Gehäuse fixiert.In a preferred embodiment of the invention a system is provided in which at least one spring and the Transmission components are arranged such that the force or Momentum point of the spring caused changes in length or angle with increasing forces or moments against the force or moment direction on the opposite point of application of the spring are transferable. The opposite Point of application of the force or torque application point of a spring depends on from the chosen one according to the invention, not on the housing fixed.
Erfindungsgemäß ist zur Übertragung der Kräfte auf die Feder ein mechanisches und/oder hydraulisches und/oder pneumatisches Getriebe vorgesehen, wobei ein mechanisches Getriebe, abhängig von der gewählten Ausführungsform, auch als Umlaufgetriebe oder Planetengetriebe ausgebildet ist, welches über Reibung oder Verzahnung die Kräfte und Momente überträgt.According to the invention is for transmission the forces on the spring a mechanical and / or hydraulic and / or pneumatic Gear provided, with a mechanical transmission, depending on the chosen one embodiment, is also designed as a planetary gear or planetary gear, which over friction or interlocking the forces and Moments transfers.
Bei dem erfindungsgemäßen System sind Sperrklinken, Überholkupplungen oder Rückschlagventile als Teil der Getriebekomponenten vorgesehen. Es ist weiterhin vorgesehen, dass die Sperrklinken, Überholkupplungen oder Rückschlagventile derart angeordnet sind, dass nach einem Belastungs- und Entlastungszyklus der Abstand zwischen dem entgegengesetzten Kraftangriffspunkt der Feder und dem Gehäuse entgegen der Kraftrichtung veränderbar ist oder der entgegengesetzte Momentenangriffspunkt der Feder entgegen der Momentendrehrichtung drehbar ist.In the system according to the invention pawls, overrunning clutches or check valves are provided as part of the transmission components. It is further contemplated that the pawls, overrunning clutches or check valves are arranged such that after a loading and unloading cycle, the distance between the opposite point of force application of the spring and the housing against the direction of force is changed or the opposite torque attack point of the spring against the torque direction is rotatable.
Erfindungsgemäß ist als Feder, auf welche die Kräfte übertragen werden, eine mechanische und/oder eine Gasfeder und/oder die Federwirkung zwischen Magneten, wobei diese als Linear- oder Torsionsfedern wirken, vorgesehen.According to the invention is as Spring to which the forces transmit be, a mechanical and / or a gas spring and / or the spring action between Magnets, which act as linear or torsion springs provided.
Weiterhin ist ein System vorgesehen, bei dem ein Speichersystem mit Seiltrommel und eine weitere Seiltrommel oder wenigstens zwei Speichersysteme mit Seiltrommeln auf einer Achse sitzen und jeweils die beiden Enden eines Seils gemeinsam gegensinnig aufwickeln, wobei das Seil über eine Umlenkrolle mit einem Zugseil verbunden ist. Zur Synchronisation vorhandener Seiltrommeln sind diese erfindungsgemäß mit einer Feder, die zur Speicherung von Rotationsarbeit geeignet ist, über ein Wendegetriebe verbunden.Farther is a system provided in which a storage system with cable drum and another cable drum or at least two storage systems with rope drums sitting on an axle and both ends a rope in opposite directions wind up, the rope over a Deflection pulley is connected to a pull rope. For synchronization existing rope drums are these according to the invention with a Spring, which is suitable for storing rotational work on a Reversing gear connected.
Weiterhin ist vorgesehen, dass ein erfindungsgemäßes System eine Abtriebswelle zur Übertragung mechanischer Bewegungen aufweist, wobei die Abtriebswelle abhängig von der gewählten Ausführungsform gegenüber dem Gehäuse mit wenigstens einer schaltbaren Kupplung oder Rutschkupplung versehen ist.Farther is provided that a system according to the invention an output shaft for transmission having mechanical movements, wherein the output shaft depends on the chosen one embodiment across from the housing provided with at least one shiftable clutch or slip clutch is.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist dieses derart ausgestaltet, dass es als Modul auf ein durchgängiges Seil aufsteckbar ist und zum gleichmäßigen Einholen von Seil vor und hinter dem Modul bei oszillierenden Lasten geeignet ist.In a further embodiment of the system according to the invention this is designed such that it as a module on a continuous rope attachable and for uniform catching of rope in front of and behind the module for oscillating loads is.
Weiterhin ist ein erfindungsgemäßes System für Regel- und/oder Stellarbeiten mittels Seilen, Trossen, Ketten oder Bändern für Zugkräfte oder biegesteifen Elementen für Druckkräfte wie Stäbe oder Zahnstangen geeignet, wobei die Regel- und/oder Stellarbeiten am Zugdrachen oder Schleppsegel von hochseetauglichen Schiffen oder an Bojen verrichtet werden. Zudem ist ein erfindungsgemäßes System auch zum Antrieb von mindestens einem Generator vorgesehen, indem die aus den an der Feder verursachten Längen- oder Winkeländerungen resultierenden Hub- oder Rotationsbewegungen dazu verwendet werden.Farther is an inventive system for control and / or placing work by means of ropes, hawsers, chains or bands for traction forces or rigid elements for compressive forces like bars or racks suitable, with the control and / or Stellarbeiten the towing kite or towed by seagoing vessels or buoys. In addition, a system according to the invention is also for driving at least one generator provided by the from the length or angle changes caused on the spring resulting lifting or Rotational movements are used.
Die Erfindung hat demnach ein System zur Nutzung alternierender mechanischer Kräfte oder Momente zum Gegenstand, wobei diese unter Verwendung von Feder und Getriebekomponenten in oszillierende Bewegungen umgewandelt werden, wobei eine Hysterese erzeugt wird, welche kumuliert, konserviert und abschließend für mechanische Bewegungen zur Verfügung gestellt wird.The Invention therefore has a system for using alternating mechanical personnel or moments to the subject, these using spring and gear components converted into oscillating movements which produces a hysteresis which accumulates, conserves and finally for mechanical Movements available is provided.
In einer bevorzugten Ausführungsform kommen als Getriebekomponenten Schaltgetriebe, stufenlose Getriebe oder Hydraulikpumpen und Motoren sowie Hydraulik- oder Pneumatikzylinder zum Einsatz.In a preferred embodiment come as transmission components manual transmission, continuously variable transmission or hydraulic pumps and motors as well as hydraulic or pneumatic cylinders are used.
Erfindungsgemäß werden durch alternierende Kräfte verursachte Längen- oder Winkeländerungen mittels einer Feder und Getriebekomponenten einerseits auf den Kraft- oder Momentangriffspunkt der Feder sowie entgegen der Kraft- oder Momentrichtung auf den entgegengesetzten Angriffspunkt der Feder übertragen. Vorzugsweise werden Längen- oder Winkeländerungen bei sinkenden Kräften oder Momenten ausschließlich auf den Kraft- oder Momentenangriffspunkt der Feder übertragen.According to the invention through alternating forces caused length or angle changes by means of a spring and transmission components on the one hand to the force or instantaneous attack point of the spring and against the force or Momentum transferred to the opposite point of the spring. Preferably, length or angle changes at sinking forces or Moments exclusively transmitted to the force or torque application point of the spring.
Weiterhin werden bei zur Kumulation und Speicherung der erzeugten Hysterese Sperrklinken, Überholkupplungen oder Rückschlagventile verwendet.Farther are used to accumulate and store the generated hysteresis Pawls, overrunning clutches or check valves used.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird durch zyklisch wiederkehrende Änderungen der Zugbelastung (ΔF) eine Verkürzung des entfernten Kraftangriffspunktes des Seiles zum Gehäuse bewirkt, oder durch zyklisch wiederkehrende Änderungen der Druckbelastung (ΔF) eine Verlängerung des entfernten Kraftangriffspunktes des biegesteifen Elementes zum Gehäuse bewirkt.In a preferred embodiment The invention is characterized by cyclic recurring changes the tensile load (ΔF) a shortening causes the remote force application point of the rope to the housing, or by cyclically recurring changes in the pressure load (ΔF) one renewal the remote force application point of the rigid element to casing causes.
Bei der Erfindung werden natürlich auftretende oder auch aktiv eingespeiste Kräfte in oszillierende Bewegungen umgewandelt und unter Erzeugung einer Hysterese genutzt, um diese zu speichern oder direkt in mechanische Aktorarbeit umzuwandeln. Da das erfindungsgemäße System vorzugsweise der Speicherung mechanischer Arbeit mittels der Erzeugung einer Hysterese dient, wird das erfindungsgemäße System im Sinne der vorliegenden Erfindung auch als Hysteresebewegungsspeicher bezeichnet.at of the invention become natural occurring or actively fed forces in oscillating movements converted and used to generate a hysteresis to save or convert directly into mechanical actuator work. As the inventive system preferably the storage of mechanical work by means of generation serves a hysteresis, the inventive system is within the meaning of the present Invention also referred to as Hysteresebewegungsspeicher.
Bei Aufgaben, wo die Stellkraft proportional der Zugkraft steigt, gilt folgendes: Die Stellarbeit ist das Produkt aus der Stellkraft und dem Stellweg. Wenn die Zugkraft multipliziert mit der wirksamen Zugseillängenänderung etwas größer als die Stellarbeit ist, kann allein die wirksame Zugseilverlängerung im Verhältnis zum Stellweg als Aktorik genutzt werden. Diese Aktorik funktioniert dann unabhängig von der Größe der Zugkräfte. Sie hat konstruktionsbedingt hohe Stellmomente und benötigt dadurch keine oder wenige Getriebestufen.at Tasks where the power increases in proportion to the tensile force applies the following: The positioning work is the product of the force and the travel path. When the traction multiplied by the effective traction rope length change a bit bigger than the work is, can alone the effective Zugseilverlängerung in relation to be used to Stellweg as Aktorik. This actuators work then independent of the size of the tensile forces. she Due to its design, it has high setting torques and therefore does not require any or few gear stages.
Für den dauerhaften Betrieb muss am Ort des Aktors – im zeitlichen Mittel – gleich viel Zugseilverkürzung stattfinden, wie Zugseilverlängerung für die Aktorik gebraucht wird.For the permanent Operation must be at the location of the actuator - im temporal means - same a lot of rope shortening take place, like Zugseilverlängerung for the Actuator is needed.
Zur Verkürzung der wirksamen Zugseillänge werden die oszillierenden Zugkräfte genutzt, die gegen ein Federsystem arbeiten und durch eine Hebelmechanik, bzw. Getriebe oder Hydraulik bzw. Pneumatik einen Teil der Kraft nutzen, um das Seil aufzuwickeln. Bei jedem Umkehrpunkt der Kraft zwischen Vergrößerung und Verkleinerung bzw. zwischen Verkleinerung und Vergrößerung wird mit Sperrklinken, Überholkupplungen oder Rückschlagventilen die jeweils gewonnene Position gehal ten, damit sich die durch die zyklischen Kraftveränderungen jeweils gewonnenen Seilwege aufaddieren (das bedeutet: verkürzte wirksame Zugseillänge).To shorten the effective Zugseillänge the oscillating tensile forces are used, the ge operate a spring system and use a lever mechanism, or gear or hydraulic or pneumatic part of the force to wind the rope. At each reversal point of the force between enlargement and reduction or between reduction and enlargement is held with pawls, overrunning clutches or check valves each position won th to add up by the cyclic force changes each gained cable paths (that is: shortened effective Zugseillänge).
Um dem unterschiedlichen Ansatz gerecht zu werden, wird hier nicht mehr von einem Energiespeicher (Kapazität ist in Wh ausgelegt), sondern von einem Seilspeicher (Kapazität ist in m ausgelegt) gesprochen.Around does not meet the different approach here more of an energy storage (capacity is designed in Wh), but from a rope store (capacity is designed in m).
Eine Kraft oder ein Moment wirkt auf eine Feder. Das Gegenlager der Feder wird durch die steigende Kraft oder Momentenbelastung über einen Hebelmechanismus, ein Getriebe, eine Hydraulik oder eine Pneumatik entgegen der Kraft- bzw. Momentenrichtung bewegt. Dies geschieht in einem vorgegebenen Verhältnis zu der Bewegung, die die Feder am Kraft- bzw. Momentenangriffspunkt in Richtung der Kraft bzw. des Momentes macht. Die automatische Rückstellung dieser Bewegung bei nachlassender Kraft oder nachlassendem Moment wird durch eine Sperrklinke oder einen Freilauf bzw. eine Überholkupplung oder ein Rückschlagventil verhindert. Wenn die Kraft bzw. das Moment ausreichend sinkt, wird der Gegenpunkt, an dem der Hebelarm bzw. der Mittelpunkt des umkehrenden Zahnrads oder der Punkt, an dem die Hydraulik bzw. Pneumatik sich abstützte, durch die Federkraft in Gegenrichtung der Kraft bzw. des Momentes geholt. Auch diese Bewegung ist durch eine Sperrklinke oder einen Freilauf bzw. eine Überholkupplung oder ein Rückschlagventil an einer Rückstellung gehindert.A Force or moment acts on a spring. The counter bearing of the spring is due to the increasing force or moment load via a lever mechanism, a gearbox, hydraulics or pneumatics against the force or torque direction moves. This happens in a given way relationship to the movement that the spring at the force or torque application point in the direction of force or moment. The automatic provision this movement with decreasing force or decreasing moment is by a pawl or a freewheel or an overrunning clutch or a check valve prevented. When the force or moment drops sufficiently, it will the counter point at which the lever arm or the center of the reversing Gear or the point at which the hydraulics or pneumatics themselves braced, by the spring force in the opposite direction of the force or the moment fetched. Also this movement is by a pawl or a Freewheel or overrunning clutch or a check valve at a provision prevented.
Im Fall der Pneumatik kann das Gas sowohl die Kraftumlenkung als auch die Federfunktion übernehmen.in the In the case of pneumatics, the gas can be both the force deflection as well take over the spring function.
Durch mehrere Kraft- bzw. Momenten-Steigerungszyklen in Kombination mit korrespondierenden Kraft- bzw. Momenten-Senkungszyklen wird wiederholt eine Längen- bzw. Drehbewegung entgegen der wirkenden Kräfte bzw. Momente ausgeführt.By several power or torque increase cycles in combination with Corresponding force or torque reduction cycles are repeated a length or rotational movement against the forces acting or moments executed.
Die Gegenbewegung, die das Aufwickeln des Seils bewirkt, kann selbst schon eine Richtung der gewünschten Aktorik darstellen, eine Feder spannen, welche die Arbeit für spätere Aktorbewegungen speichert, oder die gewonnene Seillänge für spätere Aktorarbeit vorhalten. Die Speicherung erfolgt also, indem z.B. ein Seil entgegen der Kraft aufgewickelt oder Federn gespannt werden.The Countermovement, which causes the winding of the rope, can itself already a direction of the desired Actuator represent, a spring tension, which is the work for later actuator movements stores, or hold the length of rope gained for later actor work. The storage thus takes place by e.g. a rope against the force wound or springs are tensioned.
Die Aktorik in Drehrichtung der Seilabwicklung kann durch Freischalten einer Kupplung oder Sperrklinke am Seilspeicher gesteuert werden. Dabei werden durch Abwickeln unter gegebener Zugkraft Stellmomente und -kräfte erzeugt und damit Stellarbeit geleistet. Die Aktorik entgegen der Drehrichtung wird durch ein Wendegetriebe mit festgesetztem Kegelzahnradkäfig oder festgesetztem Planetenträger eines Umlaufgetriebes (Planetengetriebe) erzeugt. Um die erforderlichen Kupplungen zu schalten, kann das Aktormoment zur Unterstützung der Schaltarbeit dienen. Die Kupplungen oder Sperrklinken können sowohl durch Fernsteuerungen als auch durch Längen- oder Winkelposition, Kraft- oder Momentengrößen sowie Geschwindigkeit, Masseträgheit oder die Schwerkraftrichtung geschaltet werden. Letzteres ist für den eigenstabilen Flug von Zugdrachen geeignet.The Actuator in the direction of rotation of the rope handling can be unlocked a clutch or pawl are controlled on the cable storage. By unwinding under given tensile force actuating moments and forces generated and thus done Stellarbeit. The actuators against the The direction of rotation is controlled by a reversing gear with a fixed bevel gear cage or fixed planet carrier one Circulating gear (planetary gear) generated. To the required To switch clutches, the actuator torque can assist the Serve switching work. The clutches or pawls can both by remote controls as well as by length or angular position, Force or torque sizes as well Speed, inertia or to switch the direction of gravity. The latter is for the inherently stable Flight of kite suitable.
Alternativ werden zwei Seilspeicher verwendet, die entgegengesetzt aufrollen und deren Seil über eine Umlenkrolle mit dem Zugseil verbunden ist. Bei der Aktorik wird jeweils mit dem Seilspeicher gekuppelt, der die gewünschte Drehrichtung erzeugt.alternative Two rope stores are used, which roll up in opposite directions and their rope over a pulley is connected to the pull rope. At the actuator is in each case coupled with the rope store, the desired direction of rotation generated.
Mit diesem Mechanismus wird bei jeder Steigerung der Kraft über einen relativen prozentualen Anteil hinaus eine Feder entgegen der wirkenden Kraft gespannt und bei jeder Senkung der Kraft durch die Feder Seil entgegen der Kraft aufgewickelt. Dies allein kann als Stellfunktion ausreichen, oder es können beim Abwickeln unter der Zugkraft Stellkräfte und Momente als Antrieb genutzt werden.With This mechanism becomes stronger with each increase of force relative percentage addition, a spring against the acting force tense and counter at each lowering of the force through the spring rope wrapped up in power. This alone can be sufficient as a control function, or it can when unwinding under the tensile force actuating forces and moments as drive be used.
Verwendungsmöglichkeitenuses
Die vorliegende Erfindung kann beispielsweise zur Nutzung der Wellenenergie eingesetzt werden. Jede dauerhafte mechanische Bewegung ist unter Salzwasserbedingungen erheblichen Belastungen sowie Verschleiß ausgesetzt. Die Wellenabdichtung des Schiffsantriebes hat sich bewährt. Zweck ist es, die Hubbewegung der Boje über eine Seiltrommel in die oszillierende Rotationsbewegung einer Antriebswelle zu wandeln.The For example, the present invention may utilize wave energy be used. Any permanent mechanical movement is under Saltwater conditions are exposed to significant loads as well as wear. The shaft seal of the marine propulsion system has proven itself. purpose It is the lifting movement of the buoy via a cable drum in the To convert oscillating rotational movement of a drive shaft.
Bei Bojen-Wellenkraftwerken wird zuweilen der durch die Wellenhöhe unterschiedliche Auftrieb einer mit dem Meeresboden verbundenen Boje genutzt. Hierzu ist eine möglichst straffe Verbindung zum Meeresgrund gefordert, die weitgehend unabhängig von der Tide ist. Mit einem erfindungsgemäßen Speicher-/Aktorsystem kann das Seil bzw. die Kette zum Meeresgrund immer auf die erforderliche Vorspannung eingestellt werden, und mit diesem System ist als Sturmsicherung auch ein Abtauchen der Boje durchführbar. Ein Fluten von Kammern der Boje als Sturmsicherung und darauf folgendem Lenzen ist nicht erforderlich. Die Steuerung der Federvorspannung kann durch einen Schwimmer geschehen, der die Funktion „Seil einholen" bzw. „Seil fieren" auslöst. Generatoren werden parallel zur Feder betrieben. Bei geeigneter Vorspannung wird auf reinen Federbetrieb geschaltet, so dass die alternierende Rotationsbewegung hysteresefrei über ein Wendegetriebe mit entsprechenden Überholkupplungen in eine gleichgerichtete Rotationsbewegung gewandelt wird und z.B. einen Generator antreibt.In the case of buoy wave power plants, sometimes the buoyancy of a buoy connected to the seabed is used, which is different from the wave height. For this purpose, the closest possible connection to the seabed is required, which is largely independent of the tide. With a storage / actuator system according to the invention, the rope or the chain to the seabed can always be adjusted to the required preload, and with this system is also possible as storm protection a descent of the buoy. A flooding of chambers of the buoy as storm protection and subsequent lashing is not required. The control of the spring preload can be done by a float, the function "rope catch" or "rope" triggers. Generators are operated parallel to the spring. With a suitable bias voltage is switched to pure spring operation, so that the alternating rotational movement hysteresis is converted via a reversing gear with corresponding overrunning clutches in a rectified rotational motion and, for example, drives a generator.
Des Weiteren ist das erfindungsgemäße System zur Steuerung von Zugdrachen verwendbar. Zugdrachen werden an mindestens einem Seil geführt und benötigen, um aktiv geflogen zu werden, einen Verstellmechanismus. Bei der klassischen Realisierung solcher Aktoren mit Elektrogetriebemotoren ist die Nutzungszeit durch die Akkumulatorkapazität erheblich begrenzt oder die Gewinnung der Energie von nicht beeinflussbaren Umweltfaktoren, z.B. dem Sonnenschein bei der Verwendung von Solarzellen, abhängig.Of Further is the system according to the invention used to control towing kites. Towing kites will be at least led a rope and need to be actively flown, an adjustment mechanism. In the classic implementation of such actuators with electric gear motors the usage time is significantly limited by the accumulator capacity or the Gaining the energy of non-influenceable environmental factors, e.g. the sunshine when using solar cells.
Die Verwendung des erfindungsgemäßen Systems ermöglicht eine dauerhafte aktive Steuerung von Zugdrachen bzw. Schleppsegeln mit minimalem Energie- und Gewichtsaufwand, insbesondere auch bei hochseetauglichen Schiffen. Unter der Annahme, dass die Steuerkräfte proportional zu den Zugkräften sind, entstehen bei hohen Zugkräften hohe Steuerkräfte, für die die entsprechende Energieversorgung und Aktorik vorgehalten werden müssen. Das erfindungsgemäße System ist daher bei dieser Steuerung besonders vorteilhaft, da es in der Lage ist, unabhängig von der Größenordnung der Zugkräfte Seillänge zu speichern und zur Steuerung des Zugdrachens selbst bei außergewöhnlich hohen Zugkräften z.B. bei Windböen die erforderliche Stellkraft zur Verfügung zu stellen.The Use of the system according to the invention allows a permanent active control of towing kites or towed sails with minimal energy and weight expenditure, especially at ocean-going vessels. Assuming that the control forces are proportional to the pulling forces are, arise at high tensile forces high Control forces, for the the appropriate energy supply and actuators are kept have to. The system according to the invention is therefore particularly advantageous in this control, since it is capable is, independent of the order of magnitude the tensile forces cable length to store and control the towing kite even at exceptionally high tensile forces e.g. in gusts of wind to provide the required actuating force.
Auch für das Einholen von Zugdrachen auf Schiffen kann das erfindungsgemäße System, an Bord installiert, die erforderliche Windenleistung reduzieren.Also for the Collection of towing kites on ships, the system according to the invention, installed on board, reduce the required winch power.
Weiter können viele einzelne erfindungsgemäße Hysteresebewegungsspeicher, die per Fernsteuerung individuell Seil einholen oder fieren, die Leinenlängen der einzel nen Zugdrachensegmente und damit die aerodynamische Form oder den Anstellwinkel verändern, sowie Refffunktionen ausführen.Further can many individual hysteresis motion memories according to the invention, the remote control individually catch or fetch rope, the length of the leashes single pull kite segments and thus the aerodynamic shape or change the angle of attack, and run refactoring functions.
Mit dem erfindungsgemäßen System können über nur eine Leine Oberlichter, Lüftungsklappen, Drehventile oder Jalousien durch zyklische Zugbewegungen geöffnet und durch Ziehen bis zu einem Anschlag, der die andere Bewegungsrichtung freigibt, geschlossen werden oder entsprechend umgekehrt.With the system according to the invention can over only a line of skylights, ventilation flaps, rotary valves or blinds opened by cyclic pulling movements and by pulling until to a stop, which releases the other direction of movement, closed or vice versa.
Weiter können mit dem erfindungsgemäßen System Verschattungseinrichtungen wie Markisen oder Sonnenschirme als Sturmschutz durch die wechselnden Kräfte des aufkommenden Windes selbsttätig eingeholt werden.Further can with the system according to the invention Shading devices such as awnings or parasols as storm protection through the changing forces of the rising wind automatically be caught up.
Mit dem erfindungsgemäßen System lässt sich die wiederholte Betätigung eines Greifers an einem Kranhaken, der an nur einem Seil hängt, realisieren. Ferngesteuerte Sperren und Kupplungen können ein Aktorsystem zum Öffnen und Schließen durch Auskoppeln des gespeicherten Zugseils steuern.With the system according to the invention let yourself the repeated operation a gripper on a crane hook, which depends on only one rope realize. Remote controlled locks and clutches can be an actuator system for opening and closing Close by Control decoupling of the stored traction cable.
Ein erfindungsgemäßes System kann in Stoßdämpfern die Hysterese als Energie nutzen, die in herkömmlichen Stoßdämpfern durch Wärmeumwandlung vernichtet wird. Als Anwendung wäre auch eine automatische Niveauregulierung von Fahrzeugen realisierbar. Z.B. kann die Bodenfreiheit von Fahrzeugen und Anhängern bei unterschiedlicher Beladung automatisch eingestellt werden.One inventive system can in shock absorbers the Use hysteresis as energy that goes through in conventional shock absorbers heat conversion is destroyed. As an application would be also an automatic level control of vehicles feasible. For example, can provide the ground clearance of vehicles and trailers different loading be set automatically.
Abschließend seien noch weitere Anwendungsbeispiele des erfindungsgemäßen Hysteresebewegungsspeicher-Aktorsystem beim Segeln genannt, wie der Einbau in eine Segelwinch, wodurch es ermöglicht wird, unter hohen Zugkräften bei Lastschwankungen ohne entsprechende manuelle Kraft die Schoten dichter zu holen. Weiter besteht die Möglichkeit, die im Betrieb schwankenden Vorspannungen im Vor- bzw. Achterliek zum Trimmen des Mastes zu nutzen.In conclusion, be still further examples of application of the hysteresis movement memory actuator system according to the invention When sailing called as the installation in a Segelwinch, causing it allows becomes, under high tensile forces under load fluctuations without corresponding manual force the pods to get closer. There is also the possibility of fluctuating during operation Preloads in the pre or leech for trimming the mast use.
Auch eine selbsttätige Verlagerung von Ballast, durch schwerkraftgesteuerte Schaltkupplungen kann zum Trimmen mit dem erfindungsgemäßen System ausgeführt werden.Also an automatic Shifting of ballast, by gravity-controlled clutches can be carried out for trimming with the system according to the invention.
Mit dem erfindungsgemäßen Hysteresebewegungsspeicher-Aktorsystem können extrem hohe Zugkräfte durch seitliche Kräfte auf das gespannte Seil erzeugt werden. Dadurch eignet sich eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Spannen von Hochspannungs- oder Bahnoberleitungen zwecks Ausgleich der durch jahreszeitliche Temperaturänderungen bedingten Schwankungen der Leitungsvorspannung.With the hysteresis movement memory actuator system according to the invention can extremely high tensile forces by lateral forces be generated on the taut rope. This makes it suitable inventive device for tensioning high voltage or railway overhead lines for equalization the fluctuations caused by seasonal temperature changes the line bias.
Das erfindungsgemäße Hysteresebewegungsspeicher-Aktorsystem kann in einer Angel die oszillierenden Zugkräfte des gefangenen Fisches zum Heranholen des Fisches nutzen.The Hysteresis movement memory actuator system according to the invention can in a fishing line the oscillating traction forces of the caught fish to Take advantage of catching the fish.
Mit einem erfindungsgemäßen Hysteresebewegungsspeicher können auch Lasten entlang eines Seiles oder Trägers gehoben werden, indem die Last mit einer zusätzlichen oszillierenden Kraft beaufschlagt wird.With a hysteresis motion memory according to the invention can loads can also be lifted along a rope or carrier by the load with an additional oscillating force is applied.
Weitere vorteilhafte Maßnahmen sind in den übrigen Unteransprüchen beschrieben; die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen und der nachfolgenden Figuren näher beschrieben; es zeigt:Further advantageous measures are described in the remaining subclaims; The invention will be described in more detail with reference to embodiments and the following figures; it shows:
Alle
nachfolgend beschriebenen Systeme können durch entsprechende Getriebekomponenten jeweils
für Aktortätigkeiten
in beiden Richtungen ausgelegt werden. Zwecks übersichtlicher Beschreibung wird
nur in
In
der zweiten Hälfte
des Ladezyklus' liegt
in der Ausgangssituation die hohe Kraft
Bei
der Entladung des Speichers wird durch Öffnen der beiden Sperrklinken
In
der zweiten Hälfte
des Ladezyklus' liegt
in der Ausgangssituation die hohe Kraft
Bei
der Entladung des Speichers wird durch Öffnen der beiden Sperrklinken
In
In
der zweiten Hälfte
des Speicherzyklus' liegt
in der Ausgangssituation die hohe Kraft
Aktor
Bei
einer Stellbewegung mit Linksdrehung ist die Schaltkupplung
Wenn
die Kraft von
Wenn
die Kraft von
Aktorarbeit
kann durch Öffnen
des Ventils
In
In
der zweiten Hälfte
des Zyklus' liegt
in der Ausgangssituation die hohe Kraft
Wenn
die Kraft von
Die
in dieser Darstellung gezeigte Ausführungsform funktioniert ohne
mechanische Feder, sie zeigt die Wirkungsweise ausschließlich mit
der Wirkung der Gasfeder, die auch Übertragungsmedium für die Gegenbewegung
ist. Um eine für
die Aufgabenstellung optimale Lösung
bereitzustellen, kann eine Kombination der Gasfeder mit einer herkömmlichen
mechanischen Feder sinnvoll sein. Aktorarbeit kann durch die Freigabe
der Sperrklinken
Wenn
die Kraft von
Aktorarbeit
kann durch öffnen
des Ventils
In
der zweiten Hälfte
des Zyklus' beim
Laden des Seilspeichers liegt in der Ausgangssituation die hohe
Kraft
Durch
eine Wiederholung des Zyklus' wird der
Pneumatikaußenkörper
Die
Zugleine
Wenn
alle Kupplungen
Die beiden Seilspeicher können über ein Wendegetriebe verbunden werden, um die Aufladung mit einer ausgeglichenen Seilmenge auf beiden Seiltrommeln zu regeln.The Both rope storage can be reversed be connected to the charge with a balanced amount of rope to regulate on both rope drums.
In
In
- 1010
- Achseaxis
- 1111
- Seiltrommelcable drum
- 11a11a
- linke Seiltrommelleft cable drum
- 11b11b
- rechte Seiltrommelright cable drum
- 1212
- Kolbenpiston
- 13a13a
- Überholkupplung bei sinkendem Momentoverrunning at sinking moment
- 13b13b
- Überholkupplung bei steigendem Momentoverrunning as the moment increases
- 1414
- Planetenträger SpeichermechanikPlanet carrier storage mechanism
- 1515
- niedrige Kraftlow force
- 1616
- hohe Kraftheight force
- 1717
- Zugseilrope
- 1818
- Gehäusecasing
- 1919
- Aktoractuator
- 19a19a
- Aktor für Linksdrehungactuator for left turn
- 19b19b
- Aktor für Rechtsdrehungactuator for clockwise rotation
- 2020
- Planetenrad Speichermechanikplanet storage mechanism
- 2121
- Sonnenrad Speichermechanik (mit Achse verbunden)sun Memory mechanics (connected to axis)
- 2222
- Außenkranz Speichermechanikouter rim storage mechanism
- 2323
- Federfeather
- 23a23a
- innere Federinner feather
- 23b23b
- äußere Federouter spring
- 2424
- Sonnenrad Wendegetriebesun Reverse gear
- 2525
- Außenkranz Wendegetriebeouter rim Reverse gear
- 2626
- Zahnriementoothed belt
- 2727
- Planetenrad Wendegetriebeplanet Reverse gear
- 2828
- Planetenträger WendegetriebePlanet carrier reversing gear
- 29a29a
- Linkslauf-SchaltkupplungRun reverse clutch
- 29b29b
- Rechtslauf-SchaltkupplungCW-clutch
- 29c29c
- untere rechte Schaltkupplunglower right clutch
- 29d29d
- untere linke Schaltkupplunglower left clutch
- 3030
- Zylinder-/Kolben-KombinationCylinder / piston combination
- 3131
- Ausgleichsseilcompensating rope
- 3232
- Umlenkrolleidler pulley
- 3333
- HydraulikinnenkörperHydraulic inner body
- 3434
- Hydraulikringhydraulic ring
- 3535
- Hydraulikkammerhydraulic chamber
- 3636
- HydraulikaußenkammerHydraulic outer chamber
- 3737
- HydraulikaußenkörperHydraulic outer body
- 3838
- PneumatikaußenkörperPneumatic outer body
- 3939
- PneumatikinnenkörperPneumatic inner body
- 4040
- Pneumatikringpneumatic ring
- 4141
- KammertrennplatteChamber partition plate
- 4242
- ZahnriemenscheibeTiming pulley
- 4343
- Rutschkupplungslip clutch
- 44a44a
- obere Sperrklinken bei sinkender Kraftupper Pawls with decreasing force
- 44b44b
- untere Sperrklinken bei steigender Kraftlower Pawls with increasing force
- 4545
- Zylindercylinder
- 4646
- Kammerchamber
- 4747
- Gegenkammercounterchamber
- 4848
- statisches Seilstatic rope
- 4949
- Hebellever
- 5050
- Gestängelinkage
- 5151
- Zugdrachenkites
- 5252
- Hysteresespeicher-AktorsystemHysteresis memory actuator system
- 5353
- WendegetriebeReverse gear
- 5454
- Generatorgenerator
- 5555
- Bojebuoy
- 5656
- Grundverankerungground anchor
- 5757
- BojenhubbewegungBojenhubbewegung
- 58a58a
- Rückschlagventilcheck valve
- 58b58b
- Rückschlagventilcheck valve
- 5959
- gegenläufiger Blockopposing block
- 6060
- PneumatikinnenkammerPneumatic inner chamber
- 6161
- erste Pneumatikaußenkammerfirst Pneumatic outer chamber
- 6262
- zweite Pneumatikaußenkammersecond Pneumatic outer chamber
- 6363
- VentilValve
- 6464
- HydraulikflüssigkeitsvorratHydraulic fluid reservoir
- 6565
- Hydraulikmotor oder Drosselhydraulic motor or throttle
- 6666
- Druckluftmotor oder DrosselAir Motor or throttle
Claims (20)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE202005010559U DE202005010559U1 (en) | 2005-04-20 | 2005-06-29 | System to be used for retaining hysteresis motion, comprising mechanical elements adjusting to varying forces |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102005019226.2 | 2005-04-20 | ||
DE102005019226A DE102005019226A1 (en) | 2005-04-20 | 2005-04-20 | System to be used for retaining hysteresis motion, comprising mechanical elements adjusting to varying forces |
DE202005010559U DE202005010559U1 (en) | 2005-04-20 | 2005-06-29 | System to be used for retaining hysteresis motion, comprising mechanical elements adjusting to varying forces |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE202005010559U1 true DE202005010559U1 (en) | 2006-09-21 |
Family
ID=37068302
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE202005010559U Expired - Lifetime DE202005010559U1 (en) | 2005-04-20 | 2005-06-29 | System to be used for retaining hysteresis motion, comprising mechanical elements adjusting to varying forces |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE202005010559U1 (en) |
-
2005
- 2005-06-29 DE DE202005010559U patent/DE202005010559U1/en not_active Expired - Lifetime
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Legal Events
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---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |
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|
R150 | Term of protection extended to 6 years |
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R151 | Term of protection extended to 8 years |
Effective date: 20111117 |
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R152 | Term of protection extended to 10 years |
Effective date: 20130709 |
|
R071 | Expiry of right |