DE2115163A1 - Federgelenk - Google Patents

Description

Federgelenk

Die Erfindung bezieht sich auf einen für Meßgeräte bestimmten schnell umlaufenden Rotor mit einem zwischen ihm und seiner. Welle angeordneten dynamisch abstimmbaren Federkardangelenk mit einem Kardankörper, der mit dem Rotor und einer Nabe der Welle durch Federn "derart verbunden ist, daß der Kardankörper relativ zur Nabe unter Verformung einiger Federn um eine zur Wellenachse senkrechte erste Kardanachse drehbar und der Rotor relativ zum Kardankörper unter Verformung anderer Federn um eine zur Rotorachse senkrechte und vorzugsweise zur ersten

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Kardanaohse senkrechte zweite Kardanachse drehbar 4st, s mit speichenähnlich angeordneten Federn in der die Kardanachsen aufnehmenden Ebene« Der Rotor kann beispielsweise der Kreiselläufer eines Kreiselgeräts sein«

Im Prinzip und in· verschiedenen Ausführungsformen sind derartige Rotoren bekannt, vergleiche den Aufsatz "!he dynami—■ oally tuned free rotor gyro", Control Engineering Juni 1964; ferner die US-Patentsehriften Nr·3.512*419, 3»301.073,*"> 3.477.298/ 3.354.72JS und die Schweizerische Patentschrift 483o62D.

Bei niedriger Drehzahl oder im Ruhezustand suchen die Federn den Rotor und die Welle in der gleichachsigen Lage zu halten oder sie. mit einer gewissen Rückstellkraft in diese zurückzuführen, wenn sie einen Winkel miteinander bilden sollten» Wenn die Drehzahl des. Rotors aber einen bestimmten Wert einhält, auf den die Anordnung dynamisch abgestimmt ist, dann übt der um seine Kardanaohsen schwingende Üardankörper auf den Rotor und auf seine Welle Massenkräfte aus, die das Federrückstellmoment aufheben. D_as hat dann zur Folge, daw auf den Rotor keinerlei Kräfte wirken, die seine Umlaufachse, zu kippen suchen_e Bei geeigneter Abstimmung der G-elenk~Parameter und der Drehzahl ("dynamische Abstimmung"·')* können also die durch das Gelenk zwischen den dadurch verbundenen Körpern übertragenen Kippmomente im Idealfall zu Null gemacht werden»

Voraussetzung für die Möglichkeit einer solchen dynamischen Abstimmung Ist es, daß die beiden Kardanaehsen in der Grundstellung, in der die Achsen des Rotors und der Welle zusammenfallen,, die beiden Kardanachsen senkrecht auf den Achsen des Rotors und der Welle stehen, daß ferner der Kardankörper . eine ausreichend große Masse hat und da*> der Kardankörper mit dem Rotor und mit der Welle gegenüber Drehbewegungen um die Kardanachaen positiv elastisch gekuppelt ist·

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Bezeichnet man die äquatoriale Drehmasse mit HL» die polare Drehmasse des Kardankörpers mit I , die Drehfederkonstante der elastischen Kopplung mit G, und die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors und der Welle mit Uj , dann verwirklicht die dynamische Abstimmung die Formel

ο = oj* . (ig,- Ξβ ).

Bilden die beiden Umlaufachsen von Welle und Rotor einen Winkel miteinander, dann wird der Kardankorper beim Umlauf gezwungen, um die beiden Kardanachsen so zu schwingen, daio er eine Taumelbewegung ausführt. Er übt dabei Drehbeschleunigungs- und Coriolis-Drehmomente auf die Welle und auf den Rotor aus ο Diese üräftemomente ergeben diejenige Kraft, die den Winkel zwischen den beiden Umlaufachsen von Rotor und Welle zu vergrössern sucht und daher die Federrückstellkraft aufhebt, die diesen Winkel auf Null zu verringern sucht· Diese Drehbeschleunigungs— und Coriolis—Drehmomente werden durch die Rotation des Kardanachsenkreuzes demoduliert, und daraus entsteht eine negative dynamische Dreh-Federkonstante

TO -f"

(Xp - _£> )♦ Diese kompensiert genau die positive Feder-2

konstante C der elastischen Kopplung zwischen Rotor und Welle·

Um die dynamische Abstimmung mit grosser Genauigkeit zu ermöglichen, werden zweckmäßig verstellbare Abstimmelemente vorgesehen, mit deren Hilfe die äquatoriale Drehmasse Χ_φ des Kardankörpers eingestellt werden kann. Es kann sich dabei zum Beispiel um ochrauben handeln, die parallel zur Rotationsachse verstellbar sind.

J..-& die federn nicht nur die Rückstellkraft liefern, die den ..inkel zwischen den Achsen von Rotor und Nabe _auf Null zu verringern ,su oh-¹;, sondern auch der Führung von Rotor, Kar dan—

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körper und Kst&e' **^ei ihrer relativen Bewegung dienen, fallen reibungsbehaftete Führungen, wie beispielsweise Gleitlager, fort. Infolge der Nachgiebigkeit der Federn ist es wichtig, das Steifheitsverhältnis, das heisst die Steifheit gegenüber'Drehhungen um die Kardanachsen im Verhältnis zur Steifheit gegenüber allen anders gerichteten Drehmomenten, möglichst klein zu gestalten und das Gebilde auch gegenüber Translationskräften beliebiger Richtung zwischen Nabe und Rotor steif zu halten_e Ferner soll eine hohe geometrische Konstanz aller wichtigen Teile unter allen geforderten Umweltbedingung en und eine hohe Isoelastizität des Kardangelenks (gleiche Elastizität gegenüber Kräften, die zwischen Rotor und Wellen in verschiedenen Lastrichtungen wirken) erzielt werden.

Diesen Forderungen zu entsprechen ist die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe„

Diese Aufgabe ist nun erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Federn einschließlich der speichenähnlichen Federn stab- oder streifenförmig gestaltet und in den drei durch die Viel— lenachse und die Kardanachsen bestimmten Ebenen (AB, AG und BC) in einer solchen Richtung angeordnet sind, da« sie bei Auftreten beliebig gerichteter linearer Kräfte zwischen Rotor und Nabe im wesentlichen nur auf Zug beansprucht sind.

Die eingangs erwähnten Vorveröffentlichungen beschreiben Anordnungen, bei denen die Erfindungsaufgabe nicht befriedigend gelöst ist. So verwendet eine Gruppe dieser' bekannten Ausführungsformen Feder- und Führelemente, die bei Auslenkung des Rotors gegenüber der Nabe tordiert werden und deren Längsachsen physikalisch die Kardanachsen des Gelenkes darstellen» Beispielhaft für diese Gruppe ist die Verwendung von Kreuz- und V-Profil-(US-Patent 3ο512«419)—Torsionselement en _o

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Eine andere Gruppe bekannter Ausführungsi'ormen benutzt Peder- und Führelemente, die bei Auslenkung des Rotors gegenüber der Welle einer Biegung unterworfen .werden und deren geometrische Drehachsen in der Umgebung dea Auslenkwinkels Null die Kardanaohsen des Gelenkes darstellen· Beispiele derartiger Konstruktionen sind solche mit gekreuzten Blattfedern (US-Patent 3,301.073 und 3.477*298» Sohweizerisohe Patentschrift 483.620}* und mit Biege— leder element en, die durch Enschnürungen eines monolithischen Körpers dargeetellt werden (US-Patent 3.354.726)·

Allen bekannten und oben beispielhaft aufgeführten Gelenkkonatruktionen ist gemeinsam, daß bei Belastung durch Translatiotyskräfte beliebiger Richtung «wischen den drei Körpern Welle, Kardankörper und Rotor in den Federelementen gemischte Und für die verschiedenen Kraftrichtungen unttrschliedliofye Belastungefälle unter Einschluß» der Möglichkeiten von,Knickung und Beulung auftreten, die die Gelenke unterschiedlich widerstandsfähig gegen Kräfte verschiedener Riohtuig machen und die mikroplastisohe Verformung begünstigei., die besonders angesichts des E_rfordernietea extremer geometrischer Konstanz des Gebildes bei Kreiselgerät en äusecrst unerwünscht ist* Die bekannten Gelenke müeaen in ihrer Festigkeit gegenüber Sranslationskräften für die ungünstigslje Kraftriohtung ausgelegt werden, wodurch eioh ein relativ ungünstiges Verhältnis der Belastbarkeit durch Translatioi^skräfte zur Drehsteifheit in den Richtungen der Kardanaohsejn ergibt. Weiterhin sind bei diesen Konstruktionen das Verhältnis der Drehsteifheit um die Kardanaohsen zur Drehstelfheit um dazu senkrechte Achsen und die Eigenfrequenz für Iranslationssohwingungen der Körper gegeneinander wesentlich begrenzt,

Zweckmässige Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

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In den Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es «eigen

Fig. 1 schaubildlich, teilweise im Schnitt, eine Ausfährungaform, "bei welcher der Kardankärper einerseits mit der Wellennabe- und andererseits mit dem Rotor jeweils durch ein Doppelpaar von Biegefedern miteinander verbunden ist,

Pig. 2 den in Fig. 1 gezeigten Kardankörper in kleinerem Maßstab für sich herausgezeichnet im Aufriß,

Fig. 3 schaubildlich, teilweise im Schnitt, eine der Fig. 1 entsprechende Ausführungsform, deren Kardankörper zweiteilig ausgeführt ist·

Pig. 4 einen in Aohsenrichtung ier lauf enden Schnitt durch eine dritte Ausführungsform, bei der die Federn gämtlioh aus einem zusammenhängenden Stück Flachmaterial hergestellt sind, im Schnitt nach der Linie IV-IY der Fig. 5,

Fig. 5 die zur Fig. 4 gehörige Seitenansicht des Kardankörpers und der Welle in Richtung des Pfeiles V betrachtet,

Fig. 6 den zur Fig. 4 gehörigen Gründriß,

Fig. 7 das Stück Flachmaterial, dessen verschiedene Abschnitte die Federn des dritten Ausführungsbeispiels bilden,

Fig. 8 den zur Fig. 7 gehörigen Aufriß und

Fig. 9 eine schaubildliche Ansicht einer vierten Ausführungsform, teilweise im Schnitt, bei der iioh der Kardankörper in einem inneren Hohlraum der Wellennabe

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■befindet.

Die Welle 10, Pig«. 1, die in gehäusefesten Lagern eines Mgßgeräts umläuft und motorisch, angetrieben ist, ragt in den Innenraum eines Rotors 12 hinein und ist mit diesem durch ein federkardangelenk derart verbunden, daß der Rotor 12 relativ zur Welle 10 um zwei einander schneidende,, vorzugsweise rechtwinklig zueinander verlaufende Kardanachsen B und G kippen, abe£ keine Drehung gegenüber der Wellenachse A. ausführen kann, die durch tden Schnittpunkt der beiden Kardanachsen B und C senkrecht zu diesen verläuft.

Der Rotor 12 besteht aus einem ringförmigen Rotationskörper und aus zwei einander gegenüberliegenden Nasen 14, die von der Innenfläche des Rotationskörpers in Richtung auf dessen Achse vorspringen und je einen sich nach innen öffnenden radialen Schlitz habenβ

Der Rotor einschließlich seiner beiden ^asen 14 ist in der die Kardanachsen B und C aufnehmenden Querebene geteilt, und seine beiden Hälften sind starr miteinander verbunden, zum Beispiel verschraubt,«,

Die Welle 10 trägt aui" ihrer im Inneren des Rotors 12 liegenden Ebene eine Nabe 16, die von einem zur Ebene AB symmetrisch gestalteten prismatischen Körper gebildet werden kann, der zwei einander gegenüberliegende, auswärts gerichtete Arme 18 trägt» Auch diese Habe einschließlich ihrer Arme ist in der Querebene BG geteilt. Die Arme 18 haben sich n?ch auesen öffnende achsparallele Schlitze.

Tie Schlitze eier Nasen 14 des Rotors und die Schlitze der -rme 13 der i;abe 16 nehmen den mittleren Abschnitt von streifenförmig gestalteten Biegefedern 10 bzw. 22 auf, die aus lederstahlblesh ausgesanzt sein können, oben und unten aus

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den Schlitzen der Nasen 14 und der Arme 18 um gleiche Strekken herausragen und an ihren Enden mit verbreiterten Köpfen versehen sind»

Bei der in Figo 1 gezeigten Grundstellung der Teile fällt die Umlaufachse des Rotors 12 mit der Achse A der welle 10 zusammen. In dieser Grundstellung liegt das Doppelpaar der Biegefedern 20 in der Ebene AG und das Doppelpaar der Biegefedern 22 in der Ebene AB.

Mit ihren Köpfen sind nun die beiden Doppelpaare von Biegefedern an einem Kardankörper 24 befestigt, der sich im inneren Hohlraum des Rotors 12 befindet und dort die 'welle 10 umgibt. Dieser Kardankörper hält jedoch vom Rotor 12 und dessen ^asen 14 und von der Welle 10 und deren mit den Armen 18 versehenen Nabe 16 einen so grossen Abstand ein, daw er relativ zur Welle um die Kardanachse B und relativ zum Rotor um die Kardanachse G kippen kann. Der Kardankörper 24 hat die Gestalt eines Zylinders, dessen üchae in der Grundstellung -mit der Wellenachse A und mit der Achse des Rotors 12 zusammenfällt und der oben durch eine Platte 26 abgeschlossen ist. Dieser Zylinder hat vier sich nach oben, unten und aussen öffnende radiale Schlitze 30, deren Weite oben und unten der Dicke des Federblattmaterials der Biegefedern 20,22 entspricht, aber auf halber Höhe wesentlich grosser bemessen ist« Das bedeutet also, daß die erweiterten Schlitze 30 in der Mittelebene 30 wesentlich grosser sind als oben und unten, ver^l. Pig. 2«

Ausserdem hat der Hantel des zylinderförmigen Kardankörpers 24 zwischen den radialen Schlitzen 30 radiale Bohrungen 32, verglo Fig. 2. Die Platte 26 des zylinderförmigen Kardankörpers 24 trägt in ihrer Mitte eine abwärts gerichtete, mit einer axialen Gevindebohrung versehene Nabe 34, die sich in einigem Abstand über der Nabe 16 befindet und zur Aufnahme

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.einer Stellschraube 36 dient. Diese Stellschraube ragt mit reichlichem Spielraum in den inneren Hohlraum der hohl ausgebildeten Welle 10 hinein,

Ferner ist die Platte 26 "beiderseits der radialen Schlitze durch leisten 28 versteift.

Die vier radialen Schlitze 30 des Kardankörpers 24 nehmen nun mit stoffschlüssiger Verbindung die oberen und unteren Köpfe der Biegefedern 20 und 22 auf. Das bedeutet, dai* die Nasen des Rotors 12 und die Arme 18 der Nabe 16 in den erweiterten Abschnitten der Schlitze 30 angeordnet sind. Sie haben dort einen ausreichenden Spielraum, um Kippbewegungen um die Kardanachsen BC ausführen zu können« Innen kann der Mantel des zylinderförmigen Kardankörpers 24 an seiner Unterseite einen inneren Plansch haben, der die Welle 10 mit Abstand umgibt und durch die radialen Schlitze 30 nicht durchschnitten isifc. In Fig. 1 ist dieser Plansch nicht mitdargestellt. Er dient der Versteifung des Kardankörpers, Dieser muß nämlich sehr steif ausgeführt sein, damit er in der Lage ist, die oberen und inneren Köpfe der Biegefedern 20,22: so fest zu klemmen, da^ diese Köpfe bei einer Durchbiegung der Federn ihre achsparallele Lage beibehalten. Da auch die mittleren Abschnitte der Federn, die in den Schlitzen der Nasen 14 und der Arme 18 liegen, in diesen festgeklemmt sind und achspa— rallel gehalten werden, biegen sich bei einer Kippbewegung des Rotors 12 relativ zur -^abe 16 um die Achsen BC nur die freien Abschnitte der Biegefedern durch, die im Inneren der Schlitze 30 und über und unter den Nasen 14 und den Armen liegen.

Nicht nur der Rotor 12., sondern auch die Nabe 16 ist in der Querebene BC geteilt.

Die beschriebene Anordnung der Biegefedern 20 und 22 gewährleistet eine einwandfreie Orthogonal!tat der Kardanachsen BC

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und eine hohe Steifheit und Festigkeit gegen Kräfte, die' parallel zur Achse A auftreten, nicht jedoch gegen Kräfte, die in der Querebene BC aus "beliebigen Richtungen wirken und beispielsweise durch Beschleunigungen des Meßgeräts hervorgerufen werden können<·

Um auch diese Kräfte aufzufangen und um dabei eine hohe I_soelastizität des gesamten Gelenkes zu erreichen, ist eine in der Grunds teilung ebene Membran in der Ebene BG vorgesehen» Diese Membran besteht aus einem ringförmigeil Mittelteil, der zwischen den Hälften der quergeteilten Nabe 16 eingespannt ist und vier radial nach aussen ragende Arme 38 hat, die durch die Bohrungen 32 des'Kardankörpers 24 hindurchgehen und mit ihren Enden zwischen den Hälften des Rotors 12: ein— gespannt sind» Das Biegemoment dieser vier Arme 38 kann beliebig klein gehalten werden» Diese Arme haben die Aufgabe, den Rotor 12 auf der.Welle 16 zu zentrieren

Die starre Lage der Mittelteile der Biegefedern 20,22 in den Nasen 14 und den Armen 18, die starre Lage der Köpfe der Biegefedern 20j 22 im Kardankörper 24 und die starre Lage der Arme 38 zwischen den Hälften des Rotors 12 kann statt durch Spannkräfte z„B. auch durch stoffschlüssige Verbindungen hergestellt werden«

Die äquatoriale Drehmasse X^ läßt sich durch wahl einer entsprechenden Länge der Stellschraube 36 und durch deren Verstellung so groß bemessen, daß bei einer bestimmten Drehzahl der Welle 10 die eingangs erläuterte dynamische Abstimmung erreicht ist.

In diesem Falle bleibt der Rotor 12 frei von allen Dreh- oder Kippmomentenj gegebenenfalls mit Ausnahme des von der Welle 10 ausgeübten Antriebsmomentes. Bei richtiger Einstellung der Schraube 36 und bei richtiger Wahl ihrer Länge entstehen

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auch "bei einer Beschleunigung des die Wellenlager der Welle 10 tragenden Gehäuses, zum Beispiel "bei Verwendung auf einem "bewegten Fahrzeug, keine Kippmomente, die auf den Rotor wirken. Denn bei richtiger Abstimmung fällt der Massenmittelpunkt des Rotors 12 und des Kardankörpers 24 mit dem Schnittpunkt der Achsen A, B und G zusammen. Dank der beschriebenen Ausgestaltung ist auch eine hohe geometrische Konstanz der kritischen Teile, insbesondere des Rotors 12 und des Kardankörpers 24, gewährleistet« Auch lässt sich ohne weiteres eine hohe Isoelastizität des Kardangelenks für alle Lastrichtungen erreichen. Das ist dadurch erzielt, daß die Biegefedern 20,22: und die speichenähnlichen Membranarme 38 in den drei durch die Wellenachse und die Kardana.chsen bestimmten Ebenen AB, AO und BO in einer solchen Richtung angeordnet sind, daß sie bei Auftreten beliebig gerichteter linearer Kräfte zwischen Rotor 12 und Nabe 16 im wesentlichen nur auf Zug beansprucht oind. Die Ebenen, in denen die 1-oppelpaare der Biegefedern 20,22 liegen, schneiden sich in der vvellenachse A und stehen senkrecht aufeinander. Die Arme 38 der einen Speichenstern bildenden Membran erstrecken sich im spitzen 'Jinkel, beim gezeigten Ausführungsbeispiel in einem Winkel von 45°, zu den Ebenen AG, iJB der von den Biegefedern 20 und 22 gebildeten Doppelfederpaare. Die Mitte der Hnbe 16 liegt dabei in der die Kardanachsen B und G aufnehmenden Lbene. Bei Auftreten belieb!,:; gerichteter linearer Kräfte zwischen Rotor 12 und Nabe 16 werden die Federn 20,22 und 38 nur auf Zug beansprucht. Das hat den Vorteil, daß sie verhältnismäßig dünn ausgeführt sein können und daher auch bei starker Durchbiegung eine hohe Lebensdauer haben«, Insbesondere ist; vermieden, daß bei Belastung durch l'rans-1'■ uionskräite beliebiger Richtung in den Federn 20,22 und 38 rremiöcliLe und für die verschiedenen Kraftrichtun^en unterschiedlich-15 e 1 as tungs fälle, etwa Knickung und jieulun,~, auf- ti: t;iio .:; ergibt sich daher ein günstiges Verhältnis der

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Belastbarkeit durch, Iranslationskräfte zur Drehsteifheit in den Richtungen der Kardanachsen B und O₀ Auch ist das Verhältnis der Drehsteifheit um diese Kardanachsen zur Drehsteifheit um dazu senkrechte Achsen sehr günstig.

Die zweite Ausführungsform der Erfindung gemäß Figo 3 unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch·, daß auch der Kardankörper 324 längs der mittleren Queretuene B₁O geteilt ist und daß seine Hälften elastisch, nämlich durch die achsparallel angeordneten Federn 320 und 322- verbunden sind und sich daher um die gemeinsame Achse relativ zueinander verdrehen können.. In diesem Falle kann die untere Hälfte des zylinderförmigen Kardankörpers 324 mit einem inneren ringförmigen Plansch versehen sein, der durch die radialen, die unteren Federköpfe aufnehmenden Schlitze nicht durchtrennt ist und daher die durch die radialen Schlitze gebildeten Sektoren der unteren Hälfte des Kardankörpers zusammenhält und starr miteinander vereinigt» Kippt der Rotor 312. relativ zur Welle 310 beispielsweise um die Kardanachse C im Uhrzeigersinn, versuchen die beiden Biegefedern 320 diese Kippbewegung um die Achse 0 im Uhrzeigersinn mitzumachen,, Dabei üben sie auf jede Hälfte des Kardankörpers 324 Drehmomente aus, die entgegengesetzt und gleich groß sind. Aus diesem Grunde tritt eine relative Drehung der beiden Hälften des Kardankörpers 324 zueinander nicht auf.

Da die beiden Ausführungsformen der Erfindung weitgehend miteinander übereinstimmen, kann auf eine Erläuterung der übrigen Elemente der zweiten Ausführungsform der Figo 3 verzicht'et werden. Die Bezugszahlen dieser Elemente unterscheiden sich von denen der Fig. 1 lediglich dadurch, daß sie durch die Hunderterstelle "3" ergänzt öind.

Die Enden der Arme 338 des Membranfedersterns sind bei dem zweiten Ausführungsbeispiel übrigens durch einen zwischen

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,den Hälften des Rotors 312 eingeklemmten Ring 339 ergänzt, für den es bei der ersten Ausführungsform an einem Gegenstück fehlt.

Bei der dritten, in den Figuren 4 ~ 8 gezeigten Ausführungsform der Erfindung bestehen die Federn sämtlich aus einem zusammenhängenden Stück Flachmaterial aus !federwerkstoff· Die Nabe 416 der Welle 410 hat einander in Durchmesserrichtung gegenüberliegende Arme 418, Fig. 6, und sie ist einschließlich ihrer Arme in der mittleren, die Kardanachsen B und G aufnehmenden Querebene geteilt. Jedoch hat die untere Hälfte der Nabe 416 einen aufwärts r_agenden rohrförmigen Ansatz, auf den die obere Hälfte aufgeschoben ist» Die Arme 4l£P haben je einen lotrechten radialen Schlitz zur Aufnahme der Megefedern 422.

Der in Fig. 4 strichpunktiert angedeutete Rotor 412 umgibt die Nabe 416 mit erheblichem Abstand. Das obere Ende der Welle 410 mit der Nabe 416 liegt im Inneren des zylinderförmigen Kardankörpers 424» der an seinem oberen Ende einen ringsherumlaufenden Flansch 426 hat. In das untere Ende des zylindrischen Kardankörpers 424 ist die Nabe einer Scheibe 425 eingeschoben. Der Flansch 426 und die Scheibe 425 haben je vier zueinander ausgerichtete achsparallele radiale Schlitze, die aussen, oben und unten offen sind und zur Aufnahme der Biegefedern dienen. Der zylinditische Kardankörper 424 weist oberhalb der Nabe 416 einen aus einem Stück mit ihm bestehenden Deckelteil auf, der eine achsia-Ie Gewindebohrung zur Aufnahme einer Stellschraube 436 trägt, die mit Spielraum in das Innere der rohrförmigen Welle 410 hineinragt.

Der Rotor 412 hat innen einen Flansch 413, auf dem zwei einander in Durchmesserrichtung gegenüberliegende Ringschei— bensegmente 414 befestigt sind, zwischen denen sich mit

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einem erheblichen Spielraum die Arme 418 der Nabe befin-. den. Jedes Ringscheibensegment 414 trägt einen flach auf ihm aufliegenden Abschnitt 419 einer Blattfeder, die in zwei parallele, gleich lange und gleich breite Abschnitte 420 ausläuft, deren einer abwärts, deren anderer aufwärts in achsparallele Lage umgebogen ist und mit seinem Ende in einem der radialen Schlitze des Kardankörpers 426 bzw« der daran sitzenden Platte 425 eingefügt und befestigt ist„ Um die.Federabschnitte 419 auf den Ringsegmenten 414 zu befestigen, liegen auf diesen 'Federabschnitten je ein kurzes Ringscheibensegment 415 auf, das auf dem darunter beiindlichen Ringscheibensegment 414 befestigt ist und zwischen diesem und sich selbst den Federabschnitt 419 fest einklemmte

Wie die Figuren 7 und 8 zeigen, bestehen die Blattfederab— schnitte 419 aus einem Stück mit einem zwischen den beiden Hälften der Nabe. 416 eingeklemmten ringförmigen Abschnitt 437 und sind mit diesem durch radiale Abschnitte 438 verbunden. Der Ringabschnitt 437 hat aber noch ein zweites Paar einander gegenüberliegender radialer Arme 439, die sich rechtwinklig zu den Armen 438 erstrecken und je in einen ringsegmentformigen Federabschnitt 440 auslaufen, der seinerseits an den Enden durch zwei gleichlange und gleichbreite gerade Federabschnitte 422 fortgesetzt ist. Diese Federabschnitte 422 sind rechtwinklig uangebogen und zwar \der eine aufwärts und der andere abwärts. Die Enden der Federabschnitte 422 sind in den radialen Schlitzen des Kardankörpers 425r 426 eingefügt und darin starr befestigt, während die Abschnitte 440 je zwischen zwei Ringscheibensegmenten eingeklemmt sind, die den Teilen 414, 415 ähnlich und an den Köpfen der Arme 4I8 befestigt sindo

Wie Figo 7 erkennen lässt, können sämtliche Federabschnitte 419, 420, 422 und 437 —440 aus einem einzigen Stück Federflachmaterial bestehen und aus diesem durch Formätzen, durcn

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Stanzen oder durch ein gleichwertiges Verfahren ausgeschnitten seine Zunächst liefen dann die Jj'ederabschnitte 420 und 422 in derselben Ebene wie die anderen Fe der ab schnitte«, Durch Abkanten werden sie dann nach oben und nach unten umgebogen.

Auch können die Rings cheibe'nsegmente 414 und 415 zunächst aus einem btück mit den auf den verbreiterten Köpfen der Arme 418 befestigten Ringscheibensegmenten bestehen und mit diesen einen Ring bilden. Dieser Ring und die darin befindliche Blattfeder werden dann zur Trennung der Ringscheibensegmente 414 und 415 von den Köpfen der Nabe 416 durch vier radiale Einschnitte bei 442 getrennte

Zwei dieser radialen Schnitte gehen mitten durch die Pederabschnitte 440 hindurch und unterteilen daher diesen Abschnitt in zwei Teile. Der eine verbleibt am Rotor zwischen den Ringscheibensegmenten 414 und 415; der andere Teil des Pederabschnitts 414 aber verbleibt an dem betreffenden Arm 418 ο

Die vierte, in Fig. 9 gezeigte Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von derjenigen der Pig. I hauptsächlich dadurch, daß sich der zylindrische Kardankörper 924 im Inneren der hohlen zylindrischen Nabe 916 der Welle 910 befindet, wobei diese Nabe ihrerseits vom ringförmigen Rotor 912 umgeben ist, und wiederum die axial verstellbare Einst eilsciaraube 936 trägt und in der die Kardanachsen B und G aufnehmenden mittleren Querebene vier radiale Arme 914 bzw. 918 trägt, die an ihren Enden achsparallele, oben, unten und aussen offene öchlitze zur Aufnahme der blattförmigen Biegefedern 920 bzw. 922 haben. D_as Doppelfederpaar 920 befindet sich in fensterartigen Ausschnitten des Rotors 912 und ist mit seinen ^nden in schlitzen dieses Rotors starr befestigt. Das Doppelxederpaar 922 liegt in Ausschnitten der Nabe 916 und i;jt mit seinen „inden in Schlitzen dieser Nabe befestigte

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Aus s er dem ist eine dünne membranförmige Blattfeder in Gestalt eines üpeichensternes vorgesehen, dessen innerer Abschnitt zwischen den Hälften der quergeteilten Nabe 916 eingeklemmt ist und deren äusserer ringförmiger Teil zwischen den Hälften des quergeteilten Rotors 912 eingeklemmt ist» Die radialen Arme 938 dieses Speichensternes haben dieselbe Aufgabe'wie die Arme 38 in Pig. I, während die Federn 920 und 922 hinsichtlich Anordnung, Ausgestaltung und '»virkung den Federn 20 und 22 entsprechen«

Der Rotor kann einen Kreisel bilden» Er kann aber auch dazu dienen, irgendeinen Instrumentteil zu tragen, zum Beispiel ein optisches Ge^rat, das rückwirkungsfrei, allseitig kippbar gelagert sein soll und auf dem Rotox beispielsweise mittels eines Wälzlagers ruhen kann*

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Für Messgeräte bestimmter schnell umlaufender Rotor mit einem zwischen ihm und seiner Welle angeordneten dynamisch abstimmbaren Federkardangelenk mit einem Kardankörper, der mit dem Rotor und einer Nabe der Welle durch Federn derart verbunden ist, daß der Kardankörper relativ zur Nabe unter Verformung einiger Federn um eine zur Wellenachse senkrechte erste Kardanachse drehbar und der Rotor relativ zum Kardankörper unter Verformung anderer Federn um eine zur Rotorachse senkrechte und vorzugsweise zur ersten Kardanachse senkrechte zweite Kardanachse drehbar ist, sowie mit speichenähnlich angeordneten Federn in der die Kardanachsen aufnehmenden Ebene,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Federn einschließlich der speichenähnlichen Federn stab- oder streifenförmig gestaltet und in den drei durch die Wellenachse und die Kardanachsen bestimmten Ebenen (AB, AO und BC) in einer "solchen Richtung angeordnet sind, daß sie bei Auftreten beliebig gerichteter linearer Kräfte zwischen Rotor und Nabe im wesentlichen nur auf Zug beansprucht sind«,

   2, Rotor nach Anspruch 1, dessen speichenförmige Federn sich zwischen ihm und der Nabe in der die Kardanachsen aufnehmenden Ebene erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe mit dem Kardankörper und der Kardankörper mit dem Rotor jeweils durch ein Doppelpaar von Biegefedern miteinander verbunden sind, wobei die Federn jedes Doppelpaares im Normalzustand in einer die Wellenachse aufnehmenden Ebene liegen, sich in dieser Ebene beidseitig der Wellenachse parallel zu dieser von der die Kardanachsen aufnehmenden Ebene aus in beiden achsparallelen Richtungen erstrecken, und die Ebenen, in denen die Doppelpaare liegen, sich in der Wellenachse schneidend aufeinander senkrecht stehen.

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   3« Rotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn, jedes Doppelpaares von der Wellenachse beidseitig den gleichen Abstand haben,

   4e Rotor nach Anspruch 2 oder 3> dadurch gekennzeichnet,, daß die achsparallele Ausdehnung der Doppelpaare der Biegefedern beiderseits der die Kardanachsen aufnehmenden Ebene gleich groß ist₀

   59 Rotor nach einem der Ansprüche 2-4, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Speichensterns in der die Kardanachsen aufnehmenden Ebene, dessen Speichen sich im spitzen Winkel zu den Ebenen der Doppelfederpaare erstrecken»

   6β Rotor nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitte der Nabe in der die Kardanachsen aufnehmenden Ebene liegt und daß der Kardankörper von zwei in axialem Abstand von dieser Ebene parallel zu ihr angeordneten scheibenförmigen Körpern gebildet ist»

   7β Rotor na_ch Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die scheibenförmigen Körper starr miteinander verbunden sind ρ

   8_# Rotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die scheibenförmigen Körper nur durch die Federdoppelpaare · miteinander verbunden sind«

   9. Rotor nach einem der Ansprüche 1-5», dadurch gekennzeichnet, daß der Kardankörper aus einem scheibenförmigen Körper besteht, dessen Mitte mit der die Kardanachsen aufnehmenden Ebene zusammenfällt₉

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   10_o Rotor nach einem'der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kardankörper mit Abstimmelementen versehen ist, welche die axiale Lage des Schwerpunktes und unabhängig davon das äquatoriale Trägheitsmoment des Kardankörpers einzustellen gestatten«,

   11«, Rotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstimmelemente als zur Wellenachse parallel verstellbare Schrauben ausgebildet sind.

   12«, Rotor nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstimmelemente gleichachsig in der Mitte des G-elenkes angeordnet sind.

   13β Rotor nach einem der Ansprüche 2-12 mit vorzugsweise vier Speichen, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn sämtlich aus einem zusammenhängenden Stück Flachmaterial aus Federwerkstoff bestehen, wobei die speichenförmigen Federn durch Formätzen, Stanzen oder ein gleichwertiges Verfahren aus dem Flachmaterial gebildet sind und die in den die V/ellenachse einschließenden Ebenen liegenden Federn durch rechtwinkliges Abkanten von solchen Abschnitten des Flachmaterialstücks gestaltet sind, die mit den die speichenförmigen Federn bildenden Abschnitten des gleichen Stücks verbunden sind,

   14« Rotor nach Anspruch 13 mit vier speichenförmigen Federn, dadurch gekennzeichnet, daß. das Stück Federflachmaterial, aus dem sämtliche Federelemente gebildet sind, vier von einem mittleren Nabenstück sich radial erstreckenden .Speichen enthält, an die sich an ihren äusseren Enden einseitig tangential in einem für alle Speichen gleichen Rich-■tungssinn gerichtete Ringsegmente anschließen, die sich über einen spitzen Winkel erstrecken und sich weiter in tangential anschließende gerade Lappen fortsetzen, die an ihrer

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   Anschlußstelle zu den Ringsegmenten um 90° abgewinkelt sind, so daß sie parallel zur v/ellenachse stehen,,

   15« Rotor nach Anspruch 14? dadurch gekennzeichnet, daß die geraden Lappen der Länge nach gespalten sind und je zur Hälfte nach beiden Seiten aus der Ebene des flachen Stücks abgewinkelt sind«,

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