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.