DE359470C

DE359470C - Device for converting rotating into reciprocating motion

Info

Publication number: DE359470C
Application number: DET23964D
Authority: DE
Original assignee: DET TEKNISKE FORSOEGSAKTIESELS
Current assignee: DET TEKNISKE FORSOEGSAKTIESELS
Priority date: 1920-05-10
Filing date: 1920-05-18
Publication date: 1922-09-21

Description

Vorrichtung zur Umwandlung drehender in hin und her gehende Bewegung. Zusatz zum Patent 34811o. Für diese Anmeldung ist gemäß dem Unionsvertrage vom z. Juni i9Ti die Priorität auf Grund der Anmeldung in Dänemark vom io. Mai 192o beansprucht. Bei der Beschreibung des Schleudergetriebes in dem Hauptpatent wurde von der Betrachtung des einfachen Falles ausgegangen, wo eine -um einen Halbmesser kreisende Masse o auf eine zweite u durch Schleuderkräfte einwirkt und sie in Hin- und Herbewegungen versetzt.Device for converting rotating motion into reciprocating motion. Addendum to patent 34811o. According to the Union Treaty of z. June i9Ti the priority due to the registration in Denmark from io. Claimed May 1942. In the description of the centrifugal gear in the main patent, consideration was given to assumed the simple case where a mass or the like circling around a radius acts on a second u by centrifugal forces and moves them to and fro offset.

In den .meisten Fällen liegen die Verhältnisse so, daß sich die natürlichen Vorgänge nicht mehr überwiegend als ein Hin- und Herspielen der Kräfte zwischen den beiden Massen auffassen lassen, In diesem Zusatzpatent sollen nun Anordnungen behandelt werden, wo durch die Natur der Einrichtung oder durch besonders geschaffene bauliche Einrichtungen weitere Kraftspeicher vorliegen, deren Nutzen unter Umständen groß ist.In most cases the relationships are such that they are natural Processes no longer predominantly than a back and forth Play the Forces between the two masses can be understood in this additional patent now dealt with where by the nature of the establishment or by arrangements specially created structural facilities further energy storage are available, their Benefit may be great.

Schon die Hubbegrenzer mit ihren Federn bedingen, daß diese einen Teil der Kraft aufspeichern und wieder abgeben, und diese Rolle der Federn kann zu einer sehr erheblichen werden. Das tritt z. B. bei dem Flugzeug ein, das in dem Zusatzpatent eingehender betrachtet wurde. Die Beschleunigungs- und Verzögerungsarbeit der bewegten Masse a tritt hier gegenüber der Nutzarbeit überhaupt in den Hintergrund, und außerdem werden die Verhältnisse noch verwickelt durch die verschiedene Größe der Arbeitsleistung beim Aufschlag und Niederschlag der Schlagschwinge. Hier wirken die Begrenzerfedern, insbesondere die oberen als Kräfteausgleicher zur Herstellung des Kräfte- oder Antriebgleichgewichts zwischen zwei aufeinanderfolgenden Arbeitshalbperioden. Der Überschuß an Kraft nach der widerstandsfreieren Hubperiode wird durch die obere Begrenzungsfeder aufgenommen und der Schlagperiode zugeführt. Wegen dieser Anforderungen wird man die Federn ausbilden und häufig aus baulichen Gründen oder zur Vermeidung von Stößen oder Erschütterungen über eine größere oder die ganze Strecke des Arbeitsweges wirken lassen müssen.Even the stroke limiters with their springs require that this one Part of the force is stored and released again, and this role of the springs can to be a very substantial one. This occurs z. B. in the aircraft that is in the Additional patent was considered in more detail. The acceleration and deceleration work the moving mass a takes a back seat to the useful work, and besides, the proportions are made more complicated by the difference in size the work done during the impact and knockdown of the swing arm. Act here the limiter springs, especially the upper ones as a force equalizer for manufacture the balance of forces or drives between two successive working half-periods. The excess of force after the less resistance stroke period is due to the upper Limitation spring added and fed to the impact period. Because of these requirements you will train the springs and often for structural reasons or to avoid them from shocks or vibrations over a greater or the entire distance of the commute have to let it work.

Ein Erfolg der Federn ist, daß nicht nur bei Niederschlagen der Schwingen das Flugzeug getragen wird, sondern daß auch während des Flügelhubes (Abb. i) die Schleuderkräfte der Schwunggewichte o das ganze Flugzeug nach oben ziehen.One of the springs' successes is that not only when the wings are knocked down the aircraft is carried, but that also during the wing lift (Fig. i) the The centrifugal forces of the flyweights o pull the whole plane upwards.

Will man möglichst erschütterungsfreies Arbeiten erzielen, so rn@uß man den Federn F (Abb. i) eine möglichst große »Vorspannung« geben, d. h. sie von vorn herein so stark zusammendrücken, daß eine weitere Spannung oder Entspannung während des Arbeitsvorganges die Federkraft fast gar nicht ändert. Dann erfolgt die Arbeit und damit das Heben des Flugzeuges mit praktisch konstanter Kraft.If you want to work as vibration-free as possible, rn @ uß the springs F (Fig. i) are given the greatest possible “pre-tension”, d. H. they from squeeze so hard at the beginning that there is further tension or relaxation the spring force hardly changes at all during the work process. Then it takes place the work and thus the lifting of the aircraft with practically constant force.

Das Gewicht des Flügels spielt hier in gewissem Sinne die Rolle einer »Feder mit konstanter Kraft«, es ist aber verhältnismäßig zu unbedeutend um wesentlich in Betracht zu kommen. Seine »ausgleichende« Wirkung ist aber besonders durchsichtig: Beim Aufschlag muß durch Heben des Flügelgewichtes Arbeit aufgespeichert werden, und diese kommt der Überwindung des Luftwiderstandes beim Niederschlag wieder zugute. Beim Flugzeug, wie in vielen anderen Fällen ist die Feder oder die Schwerkraft, die den schwingenden Teil a auf einem größeren oder geringeren Teil' seines Weges bzw. auf dem ganzen Weg beeinfl@ußt von erheblichem Nutzen.The weight of the grand piano plays the role of one here in a sense "Spring with constant force," but it is comparatively too insignificant to be essential to be considered. Its "balancing" effect is particularly transparent: When the upstroke, work must be saved by lifting the sash weight, and this benefits the overcoming of air resistance during precipitation. In the airplane, as in many other cases, the spring or the force of gravity, which the vibrating part a on a greater or lesser part 'of its way or influenced on the whole way of considerable benefit.

Sinngemäß können beide »Begrenzerfedern« F, und FZ (Abb. a) so eingerichtet sein, daß sie ihre Kraft längere Zeit ausüben..Analogously, both "limiter springs" F and FZ (Fig. A) can be set up in this way be that they exercise their power for a long time ..

Als zweites Ausführungsbeispiel für die Übertragung von Arbeit während einer »Leerperiode« auf die »Arbeitsperiode« möge der Hammer angeführt werden. Es soll zunächst darauf hingewiesen werden, daß bei der Arbeit nicht eine Feder, sondern der Amboß (!I in Abb.3) oder das Werkstück einen »Begrenzer« darstellt, so daß meistens einer der künstlichen Begrenzer mit seiner Feder außer Tätigkeit oder gar in Fortfal'1 kommen kann. Unter Umständen ist es aber nützlich, diese Feder zu belassen, wenn sie freilich auch nicht so stark sein darf, daß sie die ganze Arbeit des Hammerbäres aufnimmt. Hierdurch können besondere Vorteile erreicht werden, auf die weiter unten eingegangen werden soll. Bei vertikalen, sehr schweren Hämmern (Rammen) wird die Kraft der zweiten Feder durch die Schwerkraft ersetzt, so daß man gar keine Feder brauchte, es sei denn, daß es zweckmäßig erscheint, die Schwerkraft zu unterstützen, den Hub zu verringern oder die Schlagkraft durch die eine oder durch beide Federn zu regeln. Diese Regelung kann bei Hämmern aller Art, wie überhaupt bei allen Einrichtungen mit Schleudergetrieben, durch Änderung der Federkraft selbst (verschiedene Spannung, Einschaltung von einer oder mehreren Federn, Festhalten von Windungen u. dgl.) oder aber durch Beeinflussung- der Zeit bewirkt werden, während der der Hammerbär unter der Federkraft steht. Hierbei ist immer das Impulsgesetz im. Auge zu behalten, wonach: Masse d°s Bären (Aufschlaggeschwindigkeit - Rückprallgeschwindigkeit) mittlerer Druck auf den Bär Zeitdauer dieses Druckes. Bei Handhämmern spielt das G°-wicht des Bären gegenüber der Federkraft meistens nur eine geringe Rolle, schon deswegen, weil diese Apparate sowohl reit der Schlagrichtung nach unten und nach oben, wagerecht -und schräg benutzt werden können. Hier hat also die Feder als Kraftspeicher während des Rückganges und als Beschleunigungsmittel während des Schlagweges praktisch allein den ganzen »mittleren Druck« des Impulses auszuüben. Den selben Druck gibt die Feder @an das Gehäuse B, den Griff G und damit an die Hand weiter. H stellt hier einen Meißel oder ein Nietw erkz:eug o. dgl. dar, das meist lose im Gehäuse geführt ist und mit der linken Hand gehalten wird, während die rechtedenAnpressungsdruck ausübt. Je nachdem dieser stärker oder schwächer ist, wird sich das Verhältnis (Abb. 3) gleich: »Weg ohne Federdruck« dividiert durch »Weg mit Federdruck« selbsttätig ändern und damit die Zahl der Schläge in der Sekunde. Sobald der Anpressungsdruck (mittlerer Federdruck) einen kritischen Wert unterschreitet, erfolgt nämlich zunächst in den aufeinanderfolgenden Umdrehungen der Schlag mit verschiedener Stärke. Sinkt der mittlere Anpressungsdruck noch weiter, so tritt nur für jede zweite, dritte usw. Umdrehung ein Aufschlag ein. Die Schwunggewichte überschlagen sich gewissermaßen einmal oder öfter, während der Bär noch unterwegs ist. Bei höheren Drücken als dem kritischen ergibt sich für jede Periode ein Schlag, es stellt sich aber »toter Gang« der Schwunggewichte ein, d. h. der Aufschlag des Bären H auf den Amboß A (Abb. q.) erfolgt schon, wenn die Schleuderkraft noch nach unten wirkt. Die Schwunggewichte müssen also einen toten Winkel a durchlaufen, bis ihre Schleuderkraft eine senkrechte Komponente nach oben erhalten hat, die groß genug ist, das Bärgewicht und gegebenenfalls die Federkraft zu überwinden und die Hubperiode einzuleiten.As a second exemplary embodiment for the transfer of work during an "idle period" to the "working period", the hammer should be cited. It should first be pointed out that when working, it is not a spring, but the anvil (! I in Fig. 3) or the workpiece that represents a "limiter", so that usually one of the artificial limiter with its spring is out of action or even in Fortfal'1 can come. Under certain circumstances, however, it is useful to leave this feather in place, even if it must not be so strong that it takes up the whole work of the hammer bear. In this way, particular advantages can be achieved, which will be discussed further below. With vertical, very heavy hammers (ramming), the force of the second spring is replaced by gravity, so that no spring is needed, unless it seems appropriate to support gravity, reduce the stroke or increase the impact force to regulate one or both springs. With hammers of all kinds, as with all devices with centrifugal gears, this regulation can be effected by changing the spring force itself (different voltage, switching on one or more springs, holding coils, etc.) or by influencing the time, while the hammerbear is under the spring force. Here the law of momentum is always im. To keep an eye on, according to which: mass of the bear (impact speed - rebound speed) mean pressure on the bear duration of this pressure. In the case of hand hammers, the G ° weight of the bear compared to the spring force usually plays only a minor role, if only because these devices can be used both in the direction of impact downwards and upwards, horizontally and at an angle. Here the spring has to exert practically the entire "mean pressure" of the impulse as a force store during the retreat and as an accelerator during the stroke. The spring @ applies the same pressure to the housing B, the handle G and thus to the hand. H represents a chisel or a riveting tool: eug or the like, which is usually loosely guided in the housing and held with the left hand while the right hand exerts the contact pressure. Depending on whether this is stronger or weaker, the relationship will change (Fig. 3) the same: "Travel without spring pressure" divided by "Travel with spring pressure" change automatically and thus the number of beats per second. As soon as the contact pressure (mean spring pressure) falls below a critical value, the impact initially occurs with different strengths in the successive revolutions. If the mean contact pressure drops even further, an impact occurs only for every second, third, etc. revolution. The swing weights, so to speak, overturn one or more times while the bear is still on the move. At higher pressures than critical, a blow results for each period, but the swing weights are "dead", ie the impact of the bear H on the anvil A (Fig. Q.) Occurs when the centrifugal force is still after acts below. The flyweights must pass through a dead angle a until their centrifugal force has received a vertical component upwards that is large enough to overcome the bear weight and possibly the spring force and initiate the stroke period.

Wie beim Flugzeug ist auch bei Hämmern, vor allem beim Handhammer eine starke Vorspannung der Feder zur Verminderung von Schütterungen von Wichtigkeit.As with the airplane, it is also with hammers, especially with the hand hammer a strong bias of the spring to reduce vibrations of importance.

Um die Lager der Schwunggewichte und das Getriebe gegen den Stoß beim Aufschlag des Hammers zu schützen, können diese durch eine Feder F gegen den eigentlichen Bär H (Abb. 5) abgefedert werden.Around the bearings of the flyweights and the gearbox against the shock when To protect the impact of the hammer, this can by a spring F against the actual Bear H (Fig. 5) can be cushioned.

Es sei erwähnt, daß bei Handhämmern die Aufhebung der Wirkung der Seitenkräfte, wie bei der Verwendung zweier gegenläufiger Schwunggewichte, besonders wichtig ist, @d1a nicht immer eine feste Führung des Bärm-n vorgesehen werden kann.It should be mentioned that hand hammers cancel the effect of the Lateral forces, such as when using two counter-rotating swing weights, especially it is important that @ d1a not always a firm guidance of the Bärm-n can be provided.

In der Beschreibung des Hauptpatentes ist eine einfache Formel zur Berechnung des Schwingungsweges (beim Hammer, des Hubes) s, gegeben worden, die sich auf den Fall bezieht, daß nur zwei Massen, eine o mit einem brehhalbmesserr kreisende, die zweitea völlig frei schwingend, in Betracht kommen: Sobald Federn vorhanden sind, oder, wie beim Hammer, auf a. die Sch-verkraft tätig einwirkt, gilt diese Formel natürlich nicht mehr. Durch Einengung mit Begrenzern kann s kleiner gemacht werden. Beim Hammer wird der Hub, weil nach jedem Schlage immer wieder ein neues Spiel Einsetzt und der »Dauerzustand«, auf den sich die Formel bezieht, nie erreicht wird, erheblich größer, es sei denn, daß der Federimpuls sehr groß wird. Uns interessiert hier ein Verfahren, durch das der Hub und die Aufschlaggeschwindigkeit wesentlich steigt, weil dadurch ein Mittel gegeben - ist, tun mit kleinen Schwunggewichten an ganz kurzem Drehradiüs. große Wirkungen zu erzielen.In the description of the main patent, a simple formula for calculating the oscillation path (in the case of a hammer, the stroke) s has been given, which refers to the case that only two masses, one o circling with a turning radius, the second a completely freely oscillating, be considered: As soon as springs are present, or, as with the hammer, on a. the Sch-verkraft actively acts, this formula no longer applies, of course. By narrowing it down with delimiters, s can be made smaller. With the hammer, the stroke becomes considerably larger, because after each strike a new game begins and the "permanent state" to which the formula refers is never reached, unless the spring momentum is very large. We are interested in a method by which the stroke and the impact speed increase significantly, because this gives a means - do with small swing weights at very short turning radii. to achieve great effects.

Der Erklärung möge ein Hammer zugrunde gelegt werden, und zwar ,der Einfachheit halber . eine Ramme, bei der der Bär so schwer sei, daß eine obere Feder entbehrlich wird. Das Gewicht der Ramme spielt aber, wie oben erläutert, nur die Rolle einer Feder mit konstanter Druckkraft nach unten. Beim Amboß (Rammpfahl) A oder am Hammerbär H (Abb. 6) seien Federn F vorgesehen, die eine gewisse Strecke vor dem Aufschlage zusammengepreßt -werden, so daß die Arbeit des Bären H, sich nicht vollständig im Schlage entlädt, sondern zum größeren oder geringeren Teil in diesen Federn ajufgespeichert wird. Abb. 7 und 5 (wo die Feder F zugleich einen Schutz für Lager und Getriebe bildet) stellen eine etwas andere Anordnung dar, wobei aber die gleiche Erscheinung eintritt. Geht man von dem Zustand aus, wo noch kein Schlag erfolgt ist, und der Bär H auf dein Amboß A ruht, so wird durch die Zentrifugalkraft der Schwunggewichte der Bär von der Geschwindigkeit o aus nach oben beschleunigt. Er erreicht eine gewisse Höhe und fällt dann unter der Wirkung der Schwerkraft und des Zuges der Schleudergewichte herunter. Nach dem Schlag hat der Bär aber durch das Frei"verden der in den Federn F aufgespeicherten Arbeit nicht die Geschwindigkeit o, von der beim ersten Schlag ausgegangen wurde, sondern eine gewisse Anfangsgeschwindigkeit, die als Rückprall- oder als Reflexgeschwindigkeit bezeichnet werden möge. Zu dieser tritt, wie beim ersten Hub, die Beschleunigung durch die Schwunggewichte, so daß der Hammer eine größere Höhe erreicht als vorher. Infolgedessen ist au,cb die Aufschlaggeeschwindigkeit größer und mit ihr die Reflexgeschwindigkeit des dritten Hubes. Die Steigerung von Spiel zu Spiel geht so weiter bis zu einem Maximum, das von dem Verhältnis der Reflexgeschwindig-Iteit zur Aufschlaggeschwindigkeit abhängt. Die Feder F muß sehr steif sein und kann unter Umständen die Form eines massiven Stahlstückes (Hammerbär selbst, Meißelkörper -u. dgl.) annehmen.The explanation may be based on a hammer, for the sake of simplicity. a ram in which the bear is so heavy that an upper spring can be dispensed with. However, as explained above, the weight of the ram only plays the role of a spring with a constant downward pressure force. On the anvil (pile) A or on the hammerbear H (Fig. 6) springs F are provided, which are compressed a certain distance before the impact, so that the work of the bear H, does not discharge completely in one stroke, but is stored in these springs to a greater or lesser extent. Fig. 7 and 5 (where the spring F also forms a protection for the bearing and gearbox) show a slightly different arrangement, but the same phenomenon occurs. Assuming the state where no blow has yet occurred and the bear H rests on your anvil A, the centrifugal force of the flyweights accelerates the bear from the speed o upwards. It reaches a certain height and then falls down under the action of gravity and the pull of the sling weights. After the blow, however, because the work stored in the springs F is free, the bear does not have the speed o that was assumed for the first blow, but a certain initial speed, which may be referred to as the rebound or reflex speed As with the first stroke, the acceleration is caused by the swing weights, so that the hammer reaches a greater height than before. As a result, the impact speed is greater and with it the reflex speed of the third stroke. The increase from game to game goes on like this up to a maximum, which depends on the ratio of the reflex speed to the impact speed. The spring F must be very stiff and can possibly take the form of a solid piece of steel (hammerbear itself, chisel body etc.).

Diese Steigerungen haben, ebenso wie. die Energiependelungen des Schleudergetriebes an sich, in ihrer äußeren Erscheinung eine große Ähnlichkdeit mit- den Resonanzerscheinungen bei Feder und Masse und in der Elektrotechnik, insbesondere der drahtlosen Telegraphie, mit der willkommenen Besonderheit, daß die scharfen »Resonanzbedingungen« hier nicht erfüllt zu sein brauchen.These increases have, as well as. the energy oscillations of the centrifugal gear in itself, in their external appearance a great similarity with the resonance phenomena at Spring and mass and in electrical engineering, especially wireless telegraphy, with the welcome peculiarity that the strict "resonance conditions" are not here need to be fulfilled.

Kraftspeicher sind aber nicht nur von Nutzen bei der schwingenden Bewegung, auch bei den kreisenden Scbw unggewichten sind sie unter Umständen erwünscht. Das zum Treiben der Schwunggewicbts-,velle erforderliche Drehmoment ist nämlich nicht gleichförmig, es hat meistens zwei Maxima und Minima innerhalb einer UmcTehung. Außerdem wirkt beim Hammer der Aufschlag des Bären bremsend. Um dies,> Schwankungen vom Antrieb fernzuhalten, kann man sich in der Weise helfen, daß man auf der Schwunggewichtswelle oder der Antriebswelle oder bei beiden (Abb. 8) Schwungräder S, bzw. S. vorsieht. Sehr wirksam ist auch eine nachgiebige oder federnde Kupplung K zwischen beiden. S, hat gewissermaßen eine primäre Wirkung, indem es die Schwankungen der erforderlichen Drehmomente ausgleicht und die Winkelgeschwindigkeit gleichförmig .macht, K ninwnt einen Teil der übriggebliebenen Ungleichförmigkeiten auf und S2 den Rest.Energy accumulators are not only useful for vibrating Movement, even with unweighted circling scbws, may be desirable. The torque required to drive the Schwunggewicbts-, velle is namely not uniform, it usually has two maxima and minima within one inversion. In addition, the impact of the bear has a braking effect on the hammer. To this,> fluctuations To keep away from the drive, one can help oneself in such a way that one is on the flywheel shaft or the drive shaft or both (Fig. 8) flywheels S or S. A flexible or resilient coupling K between the two is also very effective. S, in a sense, has a primary effect by reducing the fluctuations in the required Compensates torques and makes the angular velocity uniform., K ninwnt some of the remaining irregularities and S2 the rest.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Improvement of the arrangement and the procedure for converting rotating into oscillating movement and vice versa and for force and mass balancing with the help of flyweights according to patent 348l io, thereby marked, .that to regulate the vibrations according to size, frequency, strength and uniformity spring forces or the shear, ver force or both so in the vibrations intervene so that work is stored up at one point in order to return to another to be delivered.

2. Application of the arrangement and the method according to claim i, characterized in that the size of the oscillation path, the oscillation number or the work done by the vibrating component by changing the spring impulse (Force or time or both) can be regulated.

3. Improvement of the process after Claim i and. 2, characterized in that the springs have such a bias obtained that the most uniform possible force is achieved.

4. Application of the procedure and the arrangement according to claims 1 to 3 to aircraft with flapping wings, thereby characterized that with the help of cushioning an increase in the impact force of Vibration through the transfer of force from the stroke period to the stroke period and from the stroke period into the stroke period and a load bearing capacity that is as uniform as possible brought about and, if necessary, the wing beats are regulated according to type, frequency and strength will.

5. Application of the method and the arrangement according to claim i to 3 Hammers, characterized in that with the help of cushioning an increase in Striking force of the hammer bear by transferring force from the stroke period into the Flapping period and from the flapping period into the lifting period and as uniform as possible Back pressure is brought about on the frame and, if necessary, the hammer blows according to type, Frequency and strength are regulated.

6. Arrangement and procedure for the protection of the Bearings of the flyweights and their drive mechanism, characterized in that the the bearing-bearing machine part cushioned against the ül) rigen vibrating body will.

7. Arrangement and procedure for absorbing impacts on the flywheel shafts and the drive of these waves and to achieve: urg as uniform an angular velocity as possible, characterized in that rotating centrifugal masses .on the side of the momentum = weight woe or on the side of the drive or both and that, if necessary, a flexible or resilient transmission means between the flywheel shaft and the drive is switched on.