-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fliehkraftantriebsvorrichtung zum Antreiben von Lasten gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.
-
Zu bewegende Lasten werden üblicherweise mit entsprechenden Antriebsmotoren, wie zum Beispiel Elektromotoren, bewegt. Auch sind im Stand der Technik Flaschenzüge bekannt, um Lasten insbesondere in Höhenrichtung heben zu können.
-
Der Erfinder hat nun einen, zum Stand der Technik vollkommen neuen, Antrieb erdacht, welcher auf einem anderen Antriebskonzept beruht. Statt bei drehenden Antriebskomponenten zu vermeiden, dass eine Haupträgheitsachse eines drehenden Systems von einer Rotationsachse abweicht, wird gerade dieses Phänomen ausgenutzt um eine, vorzugsweise kontinuierliche, Bewegung, der zu bewegenden Last zu ermöglichen. Mit anderen Worten wird gezielt eine drehende Unwucht ausgenutzt um die Last zu bewegen. Bei der Last kann es sich um schwere Gegenstände oder ähnliches handeln.
-
Basierend hierauf wird daher eine Fliehkraftantriebsvorrichtung zum Antreiben von Lasten vorgeschlagen, wobei die Fliehkraftantriebsvorrichtung zumindest ein, vorzugsweise kreisförmiges und weiter vorzugsweise flächiges, Rotationselement, umfasst, welches um eine vorgebbare Rotationsachse rotierbar ist. Darüber hinaus umfasst die Fliehkraftantriebsvorrichtung zumindest ein Antriebselement zum rotativen Antreiben des Rotationselements um die Rotationsachse.
-
Des Weiteren umfasst die Fliehkraftantriebsvorrichtung zumindest ein Rotationsrahmenelement, welches, insbesondere relativ, zum Rotationselement nicht drehbar ist, sondern umgekehrt das Rotationselement relativ zu dem Rotationsrahmenelement drehbar ist und wobei das Rotationsrahmenelement zumindest einen in einer Rotationsebene des Rotationselements ausgebildeten Seitenrahmen aufweist, welcher das Rotationselement in der Rotationsebene seitlich zumindest stellenweise einrahmt.
-
Erfindungsgemäß ist an dem Rotationselement zumindest ein Verschiebungsgewicht zur zeitweisen und stellenweise Erzeugung einer Unwucht angeordnet und das Verschiebungsgewicht ist in radialer Richtung außerhalb der Rotationsachse angeordnet, sodass durch Rotieren des Rotationselements auch das Verschiebungsgewicht in Rotation, insbesondere um die gleiche Rotationsachse, versetzbar ist und dadurch stellenweise und/oder zumindest zeitweise die Unwucht erzeugt ist.
-
Durch die Anordnung des Verschiebungsgewichts außerhalb der Rotationsachse wird zumindest zeitweise und/oder stellenweise eine Kraft erzeugt, welche die gesamte Fliehkraftantriebsvorrichtung zumindest für diejenige Zeit bewegt, insbesondere beschleunigt, solange durch die „off-axis” Anordnung des Verschiebegewichts eine Unwucht erzeugt wird. Erstmals wird daher die Erzeugung einer Unwucht gezielt ausgenutzt um Lasten anzutreiben.
-
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Fliehkraftantriebsvorrichtung zum Antreiben von Lasten, zumindest ein, vorzugsweise kreisförmiges und weiter vorzugsweise flächiges, Rotationselement, welches um eine vorgebbare Rotationsachse rotierbar ist, auf.
-
Zudem weist die Fliehkraftantriebsvorrichtung zumindest ein Antriebselement zum rotativen Antreiben des Rotationselements um die Rotationsachse auf. Des Weiteren umfasst die Fliehkraftantriebsvorrichtung zumindest ein Rotationsrahmenelement, welches, insbesondere relativ, zum Rotationselement nicht drehbar ist, sondern umgekehrt das Rotationselement relativ zu dem Rotationsrahmenelement drehbar ist, und wobei das Rotationsrahmenelement zumindest eine, in einer Rotationsebene des Rotationselements ausgebildeten, Seitenrahmen aufweist, wobei dieser Seitenrahmen das Rotationselement in der Rotationsebene seitlich zumindest stellenweise einrahmt.
-
Erfindungsgemäß ist an dem Rotationselement zumindest ein Verschiebungsgewicht, zur zeitweisen und stellenweisen Erzeugung einer Unwucht, angeordnet und das Verschiebungsgewicht ist in radialer Richtung außerhalb der Rotationsachse angeordnet, sodass durch Rotieren des Rotationselements auch das Verschiebungsgewicht in Rotation, insbesondere um die gleiche Rotationsachse, versetzbar ist und dadurch stellenweise und/oder zumindest zeitweise die Unwucht erzeugt ist.
-
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Verschiebungsgewicht in, vorzugsweise nur, radialer Richtung, allein durch die auf das Verschiebungsgewicht wirkende Fliehkraft, relativ zu der Rotationsachse verschiebbar ist.
-
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Verschiebungsgewicht in radialer Richtung zumindest zeitweise und/oder zumindest stellenweise allein durch die Fliehkraft herausfahrbar an dem Rotationselement montiert.
-
Gemäß zumindest einer Ausführungsform rahmt in der Rotationsebene der Seitenrahmen das Rotationselement vollständig ein, wobei an zumindest einer Stelle und/oder an zumindest einem Bereich in dieser Rotationsebene ein Bahnverlauf des Seitenrahmens von einem Bahnverlauf des Rotationselements abweicht. Gelangt das Verschiebungsgewicht durch dessen Rotation in den Bereich dieser Bahnabweichung wird solange eine, insbesondere weitere, definierte radiale Kraft auf die gesamte Fliehkraftantriebsvorrichtung ausgeübt, solange sich das Verschiebungsgewicht in diesem Umlaufbereich befindet. Diese Kraft wird erfindungsgemäß genutzt um Lasten anzutreiben.
-
Gemäß zumindest einer Ausführungsform folgt ein Bahnverlauf eines äußeren Randes des Rotationselements im Wesentlichen einem kreisförmigen Verlauf mit einem vorbestimmten Radius, während der Bahnverlauf des Seitenrahmens zumindest ein Segment aufweist, welches einem Bahnverlauf mit einem weiteren, insbesondere größeren, Radius, folgt.
-
Gemäß zumindest einer Ausführungsform geht der Bahnverlauf des Seitenrahmens kontinuierlich und stetig von einem Radius in einen größeren Radius über. Dies vermeidet, dass sich während der Drehung das Verschiebungsgewicht beim Übergang zwischen den Radien mit der Seitenwand des Rotationsrahmenelements verhakt.
-
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Verschiebungsgewicht in einer Verankerung, insbesondere einer Ausnehmung, des Rotationselements in radialer Richtung relativ zu dem Rotationselement, verschiebbar gelagert. Denkbar ist, dass das Verschiebungsgewicht in dieser Ausnehmung frei gelagert ist. Dies heißt, dass das Verschiebungsgewicht lediglich passgenau in die Ausnehmung eingebracht ist. In einem solchen Fall wird daher das Verschiebungsgewicht durch keine Rückstellvorrichtung in der Ausnehmung gehalten. Das Verschiebungsgewicht wird daher im Bereich des größeren Radius teilweise in radialer Richtung aus der Ausnehmung herausgedrückt, und dann wieder automatisch allein durch die Seitenwand des Rotationsrahmenelements in radialer Richtung zumindest teilweise in die Ausnehmung reingeschoben.
-
Denkbar ist jedoch auch dass in der Ausnehmung oder auf einer Außenfläche des Rotationselements, ein Rückstellmittel zum Zurückziehen des Verschiebungsgewichts in die Ausnehmung angeordnet ist.
-
Zudem kann auf Außenflächen der Ausnehmung, zumindest stellenweise, eine Gleitschicht aufgebracht sein, damit das radiale Gleiten des Verschiebungsgewichts in der Ausnehmung erleichtert wird. Alternativ hierzu ist jedoch auch denkbar, dass auf die Außenflächen zumindest stellenweise eine Haftschicht aufgebracht ist. Diese Haftschicht ermöglicht, durch deren Oberflächenrauigkeit, eine gezielte Einstellung dahingehend, ab welcher Drehzahl sich das Verschiebungsgewicht in radialer Richtung aus dem Rotationselement herausbewegt.
-
Gemäß zumindest einer Ausführungsform fährt das Verschiebungsgewicht während der Rotation des Rotationselements um die Rotationsachse, eine Innenfläche des Seitenrahmens vollständig ab und steht, vorzugsweise stets, während der Rotation mit dieser Innenfläche in direktem Kontakt.
-
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Verschiebungsgewicht mit einem Maßelement gebildet.
-
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verschiebungsgewicht einen füllbaren Hohlraum, in welchen eine Flüssigkeit gefüllt ist.
-
Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen. Darin zeigen:
-
1A–1B in schematischen Seitenansichten verschiedene Ausführungsformen der hier beschriebenen Fliehkraftantriebsvorrichtung.
-
2 seitlich schematische Ansichten der in den 1A bis 1B dargestellten Fliehkraftantriebsvorrichtung.
-
Die Erfindung ist nicht anhand der Beschreibung und der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was auch insbesondere jede Kombination der Patentansprüche beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder den Ausführungsbeispielen angegeben ist.
-
In der 1A ist in einer schematischen Draufansicht ein erstes Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen Fliehkraftantriebsvorrichtung 100 gezeigt, wobei aus Vereinfachungsgründen ein Antriebselement 2 zum rotativen Antreiben eines Rotationselements 1 in dieser Ansicht weggelassen wurde, jedoch hinzugedacht werden muss. Dieses Antriebselement 2 ist jedoch der Seitenansicht der 2 zu entnehmen.
-
Aus der 1A ist erkennbar, dass die hier beschriebene Fliehkraftantriebsvorrichtung 100 ein kreisförmiges und flächiges Rotationselement 1 aufweist, welches um eine vorgebbare Rotationsachse 10 rotierbar ist.
-
Weiterhin ist in der 1A dargestellt, dass das Rotationselement 1 drehbar in einem Rotationsrahmenelement 20 gelagert ist. Mit anderen Worten ist das Rotationsrahmenelement 20 nicht relativ zum Rotationselement 1 drehbar.
-
Des Weiteren weist das Rotationsrahmenelement 20 einen Seitenrahmen 12 auf, welcher das Rotationselement 1 in der Rotationsebene 11 seitlich vollständig einrahmt.
-
Zudem sind aus der dargestellten Draufansicht an dem Rotationselement 1 mehrere Verschiebungsgewichte 3 zur zeitweisen und stellenweise Erzeugung einer Unwucht angeordnet. Dabei sind alle Verschiebungsgewichte 3 in radialer Richtung außerhalb der Rotationsachse 10 angeordnet, sodass durch Rotieren des Rotationselements 1 auch die Verschiebungsgewichte 3 in Rotation um die gleiche Rotationsachse 10 versetzbar sind und dadurch stellenweise und/oder zumindest zeitweise die Unwucht erzeugt wird.
-
Zumindest ein Verschiebungsgewicht 3 ist nur in radialer Richtung, insbesondere allein durch die auf das Verschiebungsgewicht 3 wirkende Fliehkraft, relativ zu der Rotationsachse 10 und damit auch relativ zu dem Rotationselement 1 verschiebbar. Mit anderen Worten wird dieses Verschiebungsgewicht 3 in radialer Richtung relativ zu dem Rotationselement 1 durch die Fliehkraft während einer Drehbewegung nach außen gedrückt.
-
Dieses Verschiebungsgewicht 3 fährt daher mit seinem in radialer Richtung äußersten Rand, eine Innenfläche des Rotationsrahmenelements 20 ab. Vorzugsweise steht dieses Verschiebungsgewicht 3 während der Rotation um die Rotationsachse 10 in ständigem und direktem Kontakt mit dieser Innenfläche eines Seitenrahmens 12 des Rotationsrahmenelements 20. Mit anderen Worten wird daher während der Drehbewegung die Lage des Verschiebungsgewichts 3 relativ zu dem Rotationsrahmenelement 20, vorzugsweise allein, durch eine Kurve, in der Drehebene, des Seitenrahmens 12 bestimmt.
-
Zur Anordnung des Verschiebungsgewichts 3 an dem Rotationselement 1 sind über eine Deckfläche 1A des Rotationselements 1 in diese mehrere, vorzugsweise sternförmig um die Rotationsachse 10 angeordnete, Ausnehmungen 1B, eingebracht.
-
In diese Ausnehmungen 1B können jeweils verschiedene Verschiebungsgewichte 3 unterschiedlicher Größe und unterschiedlichen Gewichts eingepasst werden. Im vorliegenden Beispiel ist in einer solchen Ausnehmung 1B, die in radialer Richtung längste, ein Verschiebungsgewicht 3 über die Deckfläche 1A in die Ausnehmung 1B eingepasst und in radialer Richtung beweglich gelagert. In vorliegendem Beispiel ist die Ausnehmung 1B aus Richtung der Deckfläche 1A U-förmig ausgebildet. Jedoch können auch in die anderen Ausnehmungen 1B entsprechende Verschiebungsgewichte 3 eingebracht werden.
-
Zum Beispiel ist das Verschiebungsgewicht 3 passgenau in die Ausnehmung 1B eingebracht. Diese Passung ist jedoch derart bestimmt, dass das Verschiebungsgewicht 3 ab einer bestimmten Drehzahl, oder bereits ab dem ersten Drehen, des Rotationselements 1 durch die Fliehkraft nach außen und gegen den Seitenrahmen 12 gedrückt wird.
-
Als Passung wird die maßliche Beziehung zwischen zwei gepaarten, toleranzbehafteten Teilen bezeichnet, wobei beide Teile das gleiche Nennmaß aufweisen, jedoch Lage und Größe der Toleranzfelder unterschiedlich sein können. Eine Passung gibt immer eine Toleranz an, in der sich die Istmaße von Bohrung und Welle bewegen dürfen.
-
Es ergibt sich am fertigen Bauteil entweder eine Spielpassung oder eine Übermaßpassung (Presspassung). Sofern die Toleranzen sowohl ein Spiel als auch ein Übermaß erlauben, spricht man von einer Übergangspassung, die je nach den in der Produktion gefertigten Maßen in eine der erstgenannten Gruppen fällt.
-
Die erfindungsgemäße Passung kann daher eine Spielpassung oder eine Übermaßpassung sein.
-
Eine Kraft in radialer Richtung, welche die gesamte Fliehkraftantriebsvorrichtung 100 in radialer Richtung r1 bewegt, wird nun dadurch erzeugt, dass die Kurve des Seitenrahmens 12 zumindest bereichsweise einen größeren Kurvenradius (vorbestimmter Radius) r2 aufweist als das Rotationselement 1. In diesem Bereich des größeren Kurvenradius r2 wird relativ zu dem Rotationselement 1 das Verschiebungsgewicht 3 nach außen getragen. In diesem Bereich ragt daher in radialer Richtung r1 das Verschiebungsgewicht 3 aus dem Rotationselement 1 heraus. Eine radiale Ausdehnung des Verschiebungsgewichts 3 ist jedoch vorzugsweise kleiner bemessen als eine Längendifferenz zwischen dem Radius r2 und einem Radius r1. Der Radius r1 ist der Radius des Rotationselements 1. Diese Differenzbegrenzung der einzelnen Radien stellt sicher, dass das Verschiebungsgewicht 3 nicht aus der Ausnehmung 1B vollständig herausrutscht.
-
Durch das Herausführen des Verschiebungsgewichts 3 aus der Ausnehmung 1B wird der effektive Schwerpunkt der Anordnung aus Rotationselement 1 zusammen mit dem Verschiebegewicht 3 von der Rotationsachse 10 wegverschoben. Durch die Fliehkraft entsteht dadurch eine Kraft P1 auf die Rotationsachse 10 in radialer Richtung r1. Diese Kraft treibt die Fliehkraftanordnung 100 in radialer Richtung r1 an.
-
Im Unterschied zu der 1A ist aus der 1B erkennbar, dass dort alle Ausnehmungen 1B die gleiche radiale Ausdehnung haben. Die Ausdehnung der einzelnen Ausnehmungen 1B in Umfangsrichtung ist jedoch dieselbe wie in der 1A bereits gezeigt.
-
Die 2 zeigt in einer schematisch perspektivischen Ansicht die hier beschriebene Fliehkraftanordnung 100. Erkennbar ist, dass auf der Rotationsachse 10 ein Antriebselement 2, beispielsweise ein Elektromotor, angeordnet ist. Dieses Antriebselement 2 ist auf einer Nabe der Rotationsachse 10 angeordnet und daher mechanisch mit dem Rotationselement 1 verbunden.
-
Die Erfindung ist nicht anhand der Beschreibung und der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was auch insbesondere jede Kombination der Patentansprüche beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination von Merkmalen selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder den Ausführungsbeispielen angegeben ist.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Rotationselement
- 1A
- Deckfläche
- 1B
- Ausnehmung
- 2
- Antriebselement
- 3
- Verschiebungsgewicht
- 10
- Rotationsachse
- 11
- Rotationsebene
- 12
- Seitenrahmen
- 13
- äußeres Rad
- 14
- Innenfläche
- 20
- Rotationsrahmenelement
- 31
- Verankerung
- 100
- Fliehkraftantriebsvorrichtung
- P1
- Kraft
- r1
- radiale Richtung
- r2
- Kurvenradius
