DE4217129C1 - - Google Patents

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Horst Dipl.-Ing. 6900 Heidelberg De Link
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    • F16F15/30Flywheels
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

A flywheel has means for dampening undesirable vibrations. In order to control the dampening of the vibrations of the flywheel with means as simple as possible, the dampening means consist of at least one elastic hollow body (12, 13) expandable by filling with a liquid or gaseous medium. At least one holder (9) which receives the hollow body (12, 13) is stationarily arranged with respect to the flywheel mass (8) of the rotor (3, 6, 7, 8), so that the flywheel mass (8) touches the hollow body (12, 13) when the latter is in its expanded state.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schwungrad, das einen Stator und einen daran drehbar gelagerten Rotor besitzt, welcher am äußeren Umfang eine Schwungmasse aufweist, wobei Mittel vorgesehen sind, welche unerwünschte Schwingungen des Rotors dämpfen.The present invention relates to a flywheel, the one Has a stator and a rotatably mounted rotor, which has a flywheel on the outer circumference, wherein Means are provided which undesirable vibrations of the Steam the rotor.

Mit einem Schwungrad, wie es z. B. zur Stabilisierung von Raumfahrzeugen eingesetzt wird, soll bei einer bestimmten Drehzahl ein vorgeschriebener Drall erreicht werden. Da bei einem rotierenden Körper das Trägheitsmoment und somit der Drall vom Quadrat des Abstandes der drehbaren Masse abhängig ist, wird die Schwungmasse am äußeren Radius des Rotors vorgesehen; diese ist mittels Verbindungselementen, beispielsweise Speichen, mit einem Lager am Stator verbunden. Ein solcher Rotor stellt jedoch ein schwingungsfähiges System dar. Insbesondere beim Start des Raumfahrzeuges können bei Auftreten von äußeren Anregungen mit der Resonanzfrequenz des Systems sehr große Belastungsspitzen auftreten, die zu Beschädigungen des Lagers, wenn nicht gar zu völliger Unbrauchbarkeit des gesamten Schwungrades führen können.With a flywheel, as z. B. to stabilize Spacecraft used is said to be at a particular Speed a prescribed swirl can be achieved. There with a rotating body the moment of inertia and thus the Swirl depends on the square of the distance of the rotatable mass is the flywheel mass on the outer radius of the rotor intended; this is by means of connecting elements, for example spokes, connected to a bearing on the stator. However, such a rotor constitutes an oscillatory system . In particular when launching the spacecraft at Occurrence of external stimuli with the resonance frequency of the Systems very large load peaks occur that too Damage to the bearing, if not too complete Unusability of the entire flywheel.

Gemäß der DE 32 07 609 A1 besitzt das Schwungrad zwei getrennte Schwungmassen. Um hierbei störende Schwingungen zu dämpfen, sind zwischen den beiden Schwungmassen Dämpfungselemente, z. B. Reibbeläge, vorgesehen und die beiden Schwungmassen sind zueinander so angeordnet, daß sie sich berühren, sobald eine oder beide in Schwingung geraten. Bei dieser bekannten Anordnung hängt der Grad der Dämpfung allein vom Schwungungsverhalten der beiden Schwungmassen ab; eine variable Beeinflussung der Dämpfung von außen ist hier nicht möglich. Um eine gewünschte Schwingungsdämpfung des Rotors zu erzielen, müssen die beiden Schwungmassen und deren gegenseitiger Abstand innerhalb sehr enger Toleranzen dimensioniert werden.According to DE 32 07 609 A1, the flywheel has two separate ones Flywheels. To dampen disturbing vibrations, are damping elements between the two flywheels, z. B. Friction linings, provided and the two flywheels are arranged so that they touch each other as soon as one or both vibrate. In this known The degree of damping depends solely on the arrangement Swing behavior of the two inertial masses; a  there is no variable influence on the damping from the outside possible. To achieve a desired vibration damping of the rotor achieve, the two flywheels and their mutual distance within very narrow tolerances be dimensioned.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Schwungrad der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem die Schwingungsdämpfung steuerbar ist und das mit möglichst wenig aufwendigen Mitteln.The invention is based on the object, a flywheel of the type mentioned at the beginning, in which the Vibration damping is controllable and with as little as possible expensive means.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruch 1 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.According to the invention, this object is achieved through the features of Claim 1 solved. Appropriate developments of the invention emerge from the subclaims.

Der nach der Erfindung verwendete elastische Hohlkörper, welcher mit einem Gas oder einer Flüssigkeit füllbar ist, kann verschieden stark ausgedehnt werden, womit sein Druck auf die Schwungmasse steuerbar ist. Die Dämpfung des Rotors läßt sich dadurch also sehr flexibel einstellen, indem der Hohlkörper unter einen mehr oder weniger starken Gas- oder Flüssigkeitsdruck gesetzt wird.The elastic hollow body used according to the invention, which can be filled with a gas or a liquid be expanded to different extents, putting his pressure on the Inertia is controllable. The damping of the rotor can be thereby adjust very flexibly by the hollow body under a more or less strong gas or Fluid pressure is set.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert.Using one shown in the drawing The invention will be described in more detail below explained.

Die Figur zeigt einen Querschnitt durch ein Schwungrad. Das Schwungrad besteht im Wesentlichen aus einen Stator 1 der mit einem Gehäuse 2 starr verbunden ist, und einem an dem Stator 1 drehbar gelagerten Rotor. Der Rotor besitzt eine Nabe 3, die mittels Lagern 4 und 5 auf dem Stator 1 drehbar angeordnet ist. Über Speichen 6 und 7 ist eine ringförmige Schwungmasse 8 mit der Nabe 3 verbunden. The figure shows a cross section through a flywheel. The flywheel essentially consists of a stator 1 which is rigidly connected to a housing 2 and a rotor which is rotatably mounted on the stator 1 . The rotor has a hub 3 which is rotatably arranged on the stator 1 by means of bearings 4 and 5 . An annular flywheel 8 is connected to the hub 3 via spokes 6 and 7 .

Insbesondere beim Start eines Raumflugkörpers, in dem ein solches Schwungrad eingebaut ist, gerät die Schwungmasse mit den Speichen in sehr starke Schwingungen, so daß die Gefahr besteht daß die Lager 4 und 5 zerstört werden. Es sind deshalb Mittel vorgesehen, welche unerwünschte Schwingungen des Rotors dämpfen können. Zu diesem Zweck umgibt den Rotor eine als Zylinder ausgebildete Halterung 9. Diese Halterung 9 ist beim Ausführungsbeispiel mit zwei an seiner Innenseite angebrachten zur Schwungmasse 8 hin geöffneten Aussparungen 10 und 11 versehen. In jeder dieser Aussparungen 10, 11 ist ein einen geschlossenen Ring bildender elastischer Hohlkörper 12, 13 untergebracht. Die Hohlkörper 12, 13 können mit einem gasförmigen oder flüssigen Medium gefüllt werden. Dazu weist jeder Hohlkörper 12, 13 ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Ventil auf. Dadurch daß die Hohlkörper 12, 13 elastisch sind, dehnen sie sich in Abhängigkeit von der zugeführten Gas- bzw. Flüssigkeitsmenge mehr oder weniger stark aus. Die Halterung 9 ist mit den Hohlkörpern 12 und 13 so dicht neben der Schwungmasse 8 angeordnet, daß im ausgedehnten Zustand die Hohlkörper 12 und 13 die Schwungmasse 8 berühren. Durch die Reibung der Schwungmasse 8 an den Hohlkörpern 12, 13 werden Schwingungen des Rotors gedämpft. Da die Hohlkörper 12, 13 verschieden stark ausdehnbar sind, ist der Grad der Dämpfung steuerbar. Lediglich durch eine einfach handzuhabende Gas- bzw. Flüssigkeitszuflußregelung kann jede gewünschte Schwingungsdämpfung eingestellt werden.Especially when a spacecraft is launched, in which such a flywheel is installed, the flywheel mass with the spokes vibrates very strongly, so that there is a risk that bearings 4 and 5 will be destroyed. Means are therefore provided which can dampen undesirable vibrations of the rotor. For this purpose, the rotor is surrounded by a holder 9 designed as a cylinder. In the exemplary embodiment, this holder 9 is provided with two cutouts 10 and 11 , which are provided on its inside and open towards the flywheel 8 . An elastic hollow body 12 , 13 forming a closed ring is accommodated in each of these recesses 10 , 11 . The hollow bodies 12 , 13 can be filled with a gaseous or liquid medium. For this purpose, each hollow body 12 , 13 has a valve, not shown in the drawing. Because the hollow bodies 12 , 13 are elastic, they expand to a greater or lesser extent depending on the amount of gas or liquid supplied. The holder 9 is arranged with the hollow bodies 12 and 13 so close to the flywheel 8 that the hollow bodies 12 and 13 touch the flywheel 8 in the expanded state. Vibrations of the rotor are damped by the friction of the flywheel 8 on the hollow bodies 12 , 13 . Since the hollow bodies 12 , 13 can be expanded to different extents, the degree of damping can be controlled. Any desired vibration damping can only be set by means of an easy-to-use gas or liquid flow control.

Die Erfindung ist nicht an den Einsatz von zwei ringförmigen Hohlkörpern als Dämpfungselemente gebunden. Unter Umständen reicht auch nur ein ringförmiger Hohlkörper aus. Abweichend davon können auch mehrere kleinere Hohlkörper um den Rotor verteilt angeordnet werden.The invention is not based on the use of two annular Hollow bodies bound as damping elements. In certain circumstances even an annular hollow body is sufficient. Deviating several smaller hollow bodies can be placed around the rotor be distributed.

Claims (4)

1. Schwungrad, das einen Stator und einen daran drehbar gelagerten Rotor besitzt, welcher am äußeren Umfang eine Schwungmasse aufweist, wobei Mittel vorgesehen sind, welche unerwünschte Schwingungen des Rotors dämpfen, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsmittel aus mindestens einem elastischen Hohlkörper (12, 13) bestehen, der durch Auffüllen mit einem flüssigen oder gasförmigen Medium ausdehnbar ist, und daß mindestens eine den Hohlkörper (12, 13) aufnehmende Halterung (9) so gegenüber der Schwungmasse (8) des Rotors (3, 6, 7, 8) feststehend angeordnet ist, daß die Schwungmasse (8) den Hohlkörper (12, 13) berührt, wenn dieser sich im ausgedehnten Zustand befindet.1. flywheel, which has a stator and a rotor rotatably mounted thereon, which has a flywheel on the outer circumference, means being provided which dampen undesirable vibrations of the rotor, characterized in that the damping means consist of at least one elastic hollow body ( 12 , 13 ), which is expandable by filling with a liquid or gaseous medium, and that at least one holder ( 9 ) receiving the hollow body ( 12 , 13 ) is fixed relative to the flywheel ( 8 ) of the rotor ( 3 , 6 , 7 , 8 ) it is arranged that the flywheel ( 8 ) touches the hollow body ( 12 , 13 ) when it is in the expanded state. 2. Schwungrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (12, 13) ein den Rotor (3, 6, 7, 8) umgebender geschlossener Ring ist.2. Flywheel according to claim 1, characterized in that the hollow body ( 12 , 13 ) is a rotor ( 3 , 6 , 7 , 8 ) surrounding a closed ring. 3. Schwungrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (12, 13) ein Ventil zum Ein- und Auslassen des flüssigen oder gasförmigen Mediums aufweist.3. Flywheel according to claim 1 or 2, characterized in that the hollow body ( 12 , 13 ) has a valve for inlet and outlet of the liquid or gaseous medium. 4. Schwungrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (9) ein den Rotor (3, 6, 7, 8) umgebender Zylinder ist, der zur Aufnahme jedes Hohlkörper-Ringes (12, 13) an seiner Innenseite eine umlaufende Aussparung (10, 11) die zur Schwungmasse (8) hin geöffnet ist, aufweist.4. Flywheel according to claim 1 or 2, characterized in that the holder ( 9 ) is a rotor ( 3 , 6 , 7 , 8 ) surrounding cylinder, which for receiving each hollow ring ( 12 , 13 ) on its inside circumferential recess ( 10 , 11 ) which is open towards the flywheel ( 8 ).
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