DE2610646A1 - Dynamic machine drive mechanism - has pairs of eccentric weights with their centre of gravity following restricted path - Google Patents
Dynamic machine drive mechanism - has pairs of eccentric weights with their centre of gravity following restricted pathInfo
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- F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G3/00—Other motors, e.g. gravity or inertia motors
Abstract
Description
Bezeichnung : Dynamisch wirkende Systeme, als antriebe für Fortbewegungs-und Beförderungsmittel Die vorliegende Erfindung betrifft dynamisch wirkende Systeme, die in unterschiedlicher Ausführung und in Verbindung mit unwirksamen Systemen als Antriebe für diese in Frage kommen. Zu den unwirksamen Systemen zählen Fortbewegungs- und Beförderungsmittel aller Art.Description: Dynamically acting systems, as drives for locomotion and Means of transport The present invention relates to dynamically acting systems, those in different versions and in connection with ineffective systems as Drives for this come into question. Ineffective systems include locomotion and means of transport of all kinds.
Bisher hatten dynamisch wirkende Systeme die Fähigkeit, in Verbindung mit unwirksamen Systemen eine abhängige Fortbewegung des Ganzen zu erzeugen. Zugeführte Energie wird mit ungleichmässig sich bewewenden mechanischen Elementen in eine in einer Richtung wirkende impulskraft umgewandelt.Up to now, systems that act dynamically have had the ability to connect to produce a dependent locomotion of the whole with ineffective systems. Supplied With unevenly moving mechanical elements, energy is converted into an in Impulse force acting in one direction is converted.
Eines dieser Systeme arbeitet mit hilfe von Fliehkräften. Einem Paar gegeneinander rotierenden Exzentern wird zusätzlich eine ebene vorwärts und rückwirts Bewegung ermöglicht. An einem der beiden Wendepunkte wird mit einem Anschlag, die dynamisch wirkende Kraft dem unwirksamen System übergeben. Da diese Kraft nur einen 'feil im Kreisdiagramm wirkt, erzielt man durch phasenverschobene Bewegungen mehrerer Exzenternaare eine kontinuierliche Kraft. Aufgrund der Abhängigkeit der primären und sekundären Bewegung der Exzenterpaare ist dieser Mechanismus in seiner Leistung begrenzt.One of these systems works with the help of centrifugal forces. A couple Eccentrics rotating against each other also have a plane forwards and backwards Movement made possible. At one of the two turning points, the Hand over dynamically acting force to the ineffective system. Because this power is only one '' works in the pie chart, can be achieved by out-of-phase movements of several Eccentric nares a continuous force. Due to the dependence of the primary and secondary movement of the eccentric pairs is this mechanism in its performance limited.
Andere dynamisch wirkende Systeme nützen eine oszillierende, gradlinige Bewegung eines Gewichtes aus. Sie wird in einer Richtung von einer Nocke gesteuert und im Rücklauf von einer Feder in die Ausgangsposition geschleudert. Die resultierende Impulskraft kann wegen der Oszillationsbewegung nicht beliebig erhöht werden.Other dynamic systems use an oscillating, straight one Movement of a weight. It is steered in one direction by a cam and thrown into the starting position by a spring in the return movement. The resulting Impulse force cannot be increased at will because of the oscillation movement.
Ausserdem wirkt sich eine Steigerung der Frequenz im Lärmpegel aus. Die Lebensdauer eines solchen Systems ist klein, denn der Abnutzungsgrad ist dementsprechend hoch. ie Anwendungsmöglichkeit ist somit sehr gering, Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, die vorstehend genannten nachteile zu beseitigen.In addition, an increase in the frequency has an effect on the noise level. The service life of such a system is short, because the degree of wear is correspondingly high. The possible application is therefore very limited. The present invention now aims to eliminate the disadvantages mentioned above.
Es stellt sich somit die Aufgabe, die Fortbewegungsmöglichkeit zu erweitern und gänzlich unabhängig zu gestalten.The task is thus to provide the means of locomotion expand and design completely independently.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Erzeugung der Impulskraft mittels mehrerer ungleichförmig und ungleichmässig sich bewegender Gewichte erfolgt. Mit einer Koordinierung der dynamisch wirkenden Kräfte, einer Frequenzerhöhung, als auch einer entsprechenden Modulierung entsteht eine genügend grosse dynamisch wirkende Kraft, die in Uebertragung auf ein unwirksames System eine unabhängige Fortbewegung des Ganzen ermöglicht.According to the invention, this object is achieved in that the generation the impulse force by means of several irregularly and irregularly moving Weights is done. With a coordination of the dynamically acting forces, one Frequency increase, as well as a corresponding modulation creates a sufficient great dynamically acting force which is transferred to an ineffective system enables independent movement of the whole.
Der dabei entstandene Lärmpegel ist in einem solchen Toleranzbereich, dass eine allgemeine Anwendung begünstigt wird.The resulting noise level is in such a tolerance range, that a general application is favored.
Die Lebensdauer entspricht den heute im Betrieb stehenden Antrieben, da es zu keinen Stössen zwischen zwei Teilen im dynamisch wirkenden System kommt.The service life corresponds to the drives in operation today, since there are no collisions between two parts in the dynamically acting system.
Sobald die zugeführte Energie in Form von elektrischer Energie erfolgt, wird zugleich das Problem der heutigen Buftverschmutzung durch konventionelle Antriebe beseitigt.As soon as the supplied energy takes the form of electrical energy, becomes at the same time the problem of today's air pollution from conventional drives eliminated.
Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten nusführunsbeispielen erläutert. Es zeigen: Fig. 1 Kreis-Wegdiagramm eines Gewichtspaares mit eingezeichneten Bahnen der Gewichte T1 und T3, sowie des Schwerpunktes T13, für eine Lösung in ebener Form.The invention is illustrated schematically with reference to in the drawing examples explained. The figures show: FIG. 1 a circular path diagram of a weight pair with traces of weights T1 and T3 drawn in, as well as the center of gravity T13, for a solution in planar form.
Fig. 2 Kreis-Wegdiagramm mit durchgeführter Richtungskoordination in die x- und y-Achse und Andeutung der Veränderung konstanter Winkelgeschwindigkeit aJl 1 in eine variable Winkelgeschwindigkeit # 2.2 circular path diagram with direction coordination carried out in the x- and y-axes and indication of the change in constant angular velocity aJl 1 into a variable angular velocity # 2.
Fig. 3 Schematische Darstellung eines dynamisch wirkenden Systems mit sämtlichen Baugruppen, die auch eine Frequenzerhöhung und Modulierung der Antriebskraft ermöglichen.Fig. 3 Schematic representation of a dynamically acting system with all assemblies that also increase the frequency and modulate the drive force enable.
Fig. 4 Darstellung eines Schnittes der Kerngruppe eines dynamisch wirkenden Systems mit der Lösung in ebener Form.4 shows a section of the core group of a dynamic acting system with the solution in planar form.
Fig. 5 Teilansicht von Fig. 4 mit Hervorhebung der Gewichtspaare und deren Führung in den zuständigen Zylindernocken.FIG. 5 shows a partial view of FIG. 4 with emphasis on the weight pairs and their guidance in the responsible cylinder cam.
Fig. 6 Eine weitere Teilansicht von Fig. 4 mit einem Schnitt durch die variabel arbeitenden Uebersetzungselemente.FIG. 6 Another partial view of FIG. 4 with a section through the variably working translation elements.
In Fig. 1 ist ein Beispiel der ungleichförmigen gezwungenen Bewegung eines Gewichtspaares zum Drehpunkt P aufgezeichnet.In Fig. 1 is an example of the non-uniform constrained movement of a pair of weights to the pivot point P.
Wenn die Führungspunkte 1 der Gewichte in Polarkoordinaten mit und T3 mit /2/ #T = r / 2 - cosny, / 3 festgelegt sind, ergibt sich für die Oszillationsbewegung des Schwerpunktes T1f, die nur auf einer Kreisflächenhälfte verläuft, die Gleichung /3/ #T13 = r.cosny, in denen /n/ eine beliebige ganze Zahl ist. Der Winkel# gilt für den Bereich - T/2 bis #/2.If the guide points 1 of the weights in polar coordinates with and T3 are defined with / 2 / #T = r / 2 - cosny, / 3, the equation / 3 / # T13 = r.cosny results for the oscillatory movement of the center of gravity T1f, which runs only on one half of the circular surface, in which / n / is any integer. The angle # applies to the range - T / 2 to # / 2.
Die Fliehkraft ergibt sich dann in Form von /4/ F = m0.r.cosn#.#1² bei konstanter Winkelgeschwindigkeit.The centrifugal force then results in the form of / 4 / F = m0.r.cosn #. # 1² at constant angular velocity.
Die benötigte Modulierung der Winkelgeschwindigkeit #1 wird mit variablen Uebersetzungselementen getätigt, die aufgrund von k² + 1 + /k² - 1/.cos 2# /5/ #2 = #1.The required modulation of the angular velocity # 1 is variable with Translation elements made based on k² + 1 + / k² - 1 / .cos 2 # / 5 / # 2 = # 1.
2.k bestimmt sind. 2.k are determined.
Der Parameter k ist mit /6/ k = a : b vorgesehen, wobei a die grosse Achse und b die kleine Achse eines variablen Uebersetzungselementes sind, dass im Zentrum gelagert ist.The parameter k is provided with / 6 / k = a: b, where a is the large one Axis and b are the minor axis of a variable translation element that im Center is stored.
Die Frequenzerhöhung der dynamisch wirkenden Kraft wird mit Uebersetsungselementen ermöglicht, die mit ihrem Uebersetzungsverhältnis p, die konstanten Antriebsumdrehungen u ins Schnelle verwandeln und kann mit /7/ = W. p -@.u /7/ #1 = #. p = 30 ausgedrückt werden.The frequency increase of the dynamically acting force is achieved with translation elements enables the constant drive revolutions with its transmission ratio p u quickly and can be changed with / 7 / = W. p - @. u / 7 / # 1 = #. expressed as p = 30 will.
Mit der nach Fig. 2 durchgeführten Richtungskoordination der Fliehkräfte F, in dem zwei Gewichtspaare sich symmetrisch gegeneinander bewegen, können die Fli ehkraftkomponenten mit der dynamisch wirkenden Antriebskraft und die gegenseitig sich aufhebenden Fliehkraftkomponenten mit angeführt werden.With the coordination of the direction of the centrifugal forces F carried out according to FIG. 2, in which two weight pairs move symmetrically against one another, the centrifugal force components can also be used the dynamically acting driving force and the mutually canceling centrifugal force components be cited.
Nach einer Vereinfachung erhalten wir für die konstante Fliehkraftkomponente Fk die Gleichung /10/ Fk - 0,0219524 . mO . r . u2 . p2 . On /kp/ F Die Konstante CnF ist für n = 1 mit festgehalten. Nach einsetzen von k - 1 - 4 erhalten wir die jeweiligen Werte.After a simplification we get the equation / 10 / Fk - 0.0219524 for the constant centrifugal force component Fk. mO. r. u2. p2. On / kp / F The constant CnF is for n = 1 with held. After inserting k - 1 - 4 we get the respective values.
Im ganzen ergibt sich nach der vorliegenden Erfindung die Möglichkeit mit 6 Wahlparametern, eine vielzahl an dynamisch wirkenden Systemen zu konzipieren, die jeden gewünschten Anwendungszweck am wirtschaftlichsten ansprechen.Overall, according to the present invention, the possibility arises with 6 optional parameters to design a variety of dynamically acting systems, that most economically address any desired application.
Mit Hilfe der Gleichung für die Leistungsenergie Le' die zur Tätigung der Bewegung eines Gewichtspaares benötigt wird und mit geschrieben werden kann, sind weitere 6 Parameter festgehalten, die die Konstruktion der einzelnen Baugruppen eines dynamisch wirkenden Systems beeinflussen.With the help of the equation for the power energy Le 'which is required to make the movement of a weight pair and with can be written, another 6 parameters are recorded, which influence the construction of the individual assemblies of a dynamically acting system.
Die Konstante Cn für n = 1 hat die Grösse von G r 0,6366202 und die Konstante 0 für n = 2 ist gleich der np Konstante CnF für n = 1.The constant Cn for n = 1 has the size of G r 0.6366202 and the Constant 0 for n = 2 is equal to the np constant CnF for n = 1.
# ist der Rollreibungskoeffizient und R der Rolldurchmesser, #1 - #4 sind die Wirkungsgrade der Baugruppen: Antriebsaggregate, Planeten- und variables Getriebe, als auch der Kerngruppe.# is the coefficient of rolling friction and R is the rolling diameter, # 1 - # 4 is the efficiency of the assemblies: drive units, planetary and variable Transmission, as well as the core group.
Die Voraussetzung einer Steuerung der Fliehkraftkomponente Fk in ihrer Wirkrichtung, kann mit /13/ Fk² = Fk²./cos²α/sin²ß+ cos²ß/ + sin²α/ angeführt werden. Damit wurde eine Zuordnung in eine waagrechte und senkrechte Komponente durchgeführt.The prerequisite for controlling the centrifugal force component Fk in their Effective direction, can with / 13 / Fk² = Fk². / Cos²α / sin²ß + cos²ß / + sin²α / be cited. This resulted in an allocation to a horizontal and vertical component carried out.
Dadurch nehmen noch weitere Parameter auf die endgültige Konzeption eines dynamisch wirkenden Systems Einfluss.This means that even more parameters affect the final design influence of a dynamically acting system.
In Fig. 3 ist eine schematische Darstellung einer Zusammenstellung der einzelnen Gruppen und Aggregate angedeutet. Als Ausgangspunkt eines dynamisch wirkenden Systems gilt d.ie Kerngruppe mit zwei Gewichtspaaren 1 und 2, sowie mehreren Sicherungselementen 7. Die ungleichmässige rotierende Bewegung der Sicherungselemente 7 wird mit dem variabel arbeitenden Getrieben und deren Uebersetzungselementen 3 und 4 getätigt. Im hnschluss daran folgen Energiespeicher 10, die dem dynamisch wirkenden System eine höhere Wirtschaftlichkeit geben. Zwischen diesen Energiespeichern 10 und den Antriebsaggregaten 5 sind noch Uebersetzungselemente 9 eingebaut, z.B. Planetengetriebe, die eine Erhöhung der Antriebsdrehzahl ermöglichen. Als Antriebsaggregate 5 können sehr vorteilhaft Gleichstrommotoren eingesetzt werden.In Fig. 3 is a schematic representation of a compilation of the individual groups and aggregates indicated. As a starting point of a dynamic effective system applies d. the core group with two weight pairs 1 and 2, as well as several Securing elements 7. The uneven rotating movement of the securing elements 7 is connected to the variable transmission and its transmission elements 3 and 4 made. This is followed by energy storage devices 10, which are dynamic giving the effective system a higher profitability. Between these energy stores 10 and the drive units 5 are still built-in transmission elements 9, e.g. Planetary gears that allow the drive speed to be increased. As drive units 5 DC motors can be used very advantageously.
In Fig. 4, 5 und 6 ist eine Ausführung eines in einer Ebene wirkende dynamischen Systems aufgezeichnet.In Figs. 4, 5 and 6 there is an embodiment of one acting in a plane dynamic system recorded.
Im Gehäuse 11 sind zwei Zylindernocken 8 so eingebaut, dass sie die Bewegung der beiden Gewichtspaare 1 und 2 koordinieren und die Fliehkraftkomponenten Je exakt gegeneinander wirken. Die Sicherung 14 verhindert ein gegenseitiges verdrehen der Zylindernocken 8.In the housing 11 two cylinder cams 8 are installed so that they Coordinate movement of the two weight pairs 1 and 2 and the centrifugal force components Each work exactly against each other. The fuse 14 prevents mutual rotation the cylinder cam 8.
Sie haben die Aufgabe die Bewegung der Schwerpunkte der Gewichtspaare 1 und 2 ständig nur auf einer Kreishälfte verlaufen zu lassen. Mit dieser Modulierung wird die Leistung des dynamisch wirkenden Systems verdoppelt. Die Gewichtspaare 1 und 2 sind in den Sicherungselementen 7 so gelagert, dass noch eine zusätzliche gradlinige Bewegung ermöglicht wird.You have the task of moving the centers of gravity of the weight pairs 1 and 2 always run on only one half of the circle. With this modulation the performance of the dynamically acting system is doubled. The weight pairs 1 and 2 are stored in the securing elements 7 so that an additional linear movement is made possible.
Ausserdem wird jedes Gewicht mit zwei Druckfedern 15 gegen die Führungsfläche des Zylindernockens 8 gedrückt. Dadurch entsteht hauptsächlich beim Bremsen oder Anlaufen des dynamisch wirkenden Systems kein Lärm.In addition, each weight with two compression springs 15 against the guide surface of the cylinder cam 8 pressed. This mainly occurs when braking or Starting the dynamically acting system, no noise.
Von beiden Seiten des Gehäuses 11 sind Mittelstücke 12 angebracht und mit den Deckeln 13 wird die Lagerung der '.icherungselemente 7, der Pntriebswellen 16 sowie der Sicherungswellen 17 sicher gestellt. Auf der Antriebswelle 16 sind die Uebersetzungselemente @ des variablen Getriebes aufgesteckt. Die Uebersetzungselemente 4 sind auf den entsprechenden Sicherungselementen 7 montiert. Der Gleichlauf der Sicherungselemente 7 auf der rechten und linken Seite im aTehäuse 11 wird mittels zweier Sicherungswellen 17 geregelt. Diese bilden die mechanische Verbindung.Center pieces 12 are attached from both sides of the housing 11 and with the covers 13 the storage of the '.icherungselemente 7, the drive shafts 16 and the locking shafts 17 are ensured. On the drive shaft 16 are the transmission elements @ of the variable transmission are attached. The translation elements 4 are mounted on the corresponding securing elements 7. The synchronism of the Fuse elements 7 on the right and left side in a housing 11 is by means of two safety shafts 17 regulated. These form the mechanical connection.
Die zwei Antriebsaggregate 5, in diesem Falle zwei Gleichstrommotore, erzeugen über die Sicherungselemente 7 die prümäre, rotierende Bewegung der Gewichtspaare 1 und 2. Beide Antriebsaggregate 5 bilden eine elektrische lle. Sie drehen sich gegeneinander und beseitigen dadurch bei Beschleunigung und Verzögerung eine sonst auftretende Drallbewegung, des dynamisch wirkenden Systems.The two drive units 5, in this case two DC motors, generate via the securing elements 7 the primal, rotating movement of the weight pairs 1 and 2. Both drive units 5 form an electrical line. They spin against each other and thereby eliminate an otherwise during acceleration and deceleration occurring twisting movement, of the dynamically acting system.
Die kontinuierliche Regelung der Grösse der Fliehkraftkomponente Fk ist bei dieser Ausführung leicht mit einer Drehzahländerung der Antriebsaggregate 5 zu erreichen.The continuous regulation of the size of the centrifugal force component Fk is easy in this version with a change in the speed of the drive units 5 to achieve.
Mit einer gyroskopischen Lagerung, die in Fig. 3-6 nicht eingezeichnet ist, kann jedes dynamisch wirkende System in einem unwirksamen System eingebaut werden.With a gyroscopic storage, which is not shown in Fig. 3-6 is, any dynamically acting system can be built into an ineffective system will.
Damit ist die Voraussetzung einer Richtungsänderung der Fliehkraftkomponente Fk freigeben. Fiir den Einbau sind die Lager 6 vorgesehen.This is the prerequisite for a change in direction of the centrifugal force component Share Fk. The bearings 6 are provided for installation.
Die Ausführung euf Fig. 4,5 und 6 hat keine Energiesneicher 10 und auch keine Uebersetzungselemente 9 eingezeichnet.The embodiment euf FIGS. 4, 5 and 6 has no energy accumulators 10 and also no translation elements 9 shown.
Ausser der Ausführung in ebener Form existiert auch eine räumliche Lösung. Dabei bewegen sich die Gewichte auf Kugelhälften. Die bewegung der Gewichte wird mit Hilfe von Kegelradgetrieben getätigt. Die Zylindernocken 8 aus der ebenen Ausführung entfallen.In addition to the flat design, there is also a spatial one Solution. The weights move on halves of the ball. Moving the weights is done with the help of bevel gears. The cylinder cam 8 from the flat Execution is omitted.
L e e r s e i t eL e r s e i t e
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- 1976-03-13 DE DE19762610646 patent/DE2610646A1/en not_active Ceased
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