DK160637B

DK160637B - Akkumulerende svinghjul

Info

Publication number: DK160637B
Application number: DK503784A
Authority: DK
Inventors: Philip Arthur Charle Medlicott
Original assignee: British Petroleum Co Plc
Priority date: 1983-10-22
Filing date: 1984-10-22
Publication date: 1991-04-02
Also published as: DK160637C; JPS60109641A; GB8328295D0; AU562426B2; NO844198L; EP0145182A1; US4821599A; NO163342C; ES289840Y; EP0145182B1; NO163342B; DK503784D0; CA1230992A; IL73276A0; DK503784A; DE3471509D1; NZ209933A; ES289840U; AU3450484A

Description

i

DK 160637 B

Den foreliggende opfindelse angår akkumulerende svinghjul.

Svinghjuls evne til at modtage og afgive energi over relativt korte tidsperioder har været kendt i mange år, og akkumulerende svinghjul er 5 blevet anvendt eller har været foreslået anvendt i forskellige anvendelser. En anvendelse som har fået forøget opmærksomhed i de senere år er anvendelsen af svinghjul, som et middel til at lagre kinetisk energi i motorkøretøjer.

10 Energimængden, der er lagret i et svinghjul, afhænger af svinghjulets masse og dets omdrejningshastighed. Den maksimale energimængde, som kan lagres, er begrænset af konstruktionsmaterialerne og den måde, hvorpå spændingerne, som er dannet, bliver fordelt inde i svinghjulet. Metaller, som tradionelt er blevet anvendt til fremstilling af sving-15 hjul, er ikke egnet til svinghjul, som skal anvendes til at lagre forholdsvis store energimængder på relativ lille plads. Massen af metalsvinghjul og det nødvendige rum for svinghjulet kan ophæve fordelene ved anvendelse af et sådant energilagringssystem i et køretøj. Derfor har konstruktionsmaterialet for et kompakt højhastighedssvinghjul for-20 trinsvis en lavere vægtfylde end metal, men er mindst lige så stærkt. Egnede materialer er fiberkompositmaterialer.

Det er kendt at masse, som er anbragt mod et svinghjuls ydre radius, bidrager mere til energilagringen end masse, der er anbragt mod sving-25 hjulets centrum. Det er således kendt, at en hensigtsmæssig svinghjulskonstruktion omfatter en krans, der har en relativ stor masse, og som er monteret på en central del, der har en relativ lille masse, og som er i stand til at overføre momentet fra navet til kransen og omvendt.

Den centrale del kan for eksempel være en skive eller et armkryds om-30 fattende et centralt nav med udstrålende eger.

Konstruktionen af sådanne svinghjul af fiberkompositmaterialer medfører visse vanskeligheder. Akkumulerende svinghjul, og især de svinghjul, der er fremstillet af materialer med lav vægtfylde, skal drives 35 ved meget høje omdrejningshastigheder for at opnå store energitæthe- der. Centri fuga!kræfterne, der virker på et svinghjul, som drejer med stor hastighed, medfører en vis radial vækst. Dette betyder, at kræfterne, som forøges med forøgende radial afstand fra omdrejningscentret, vil prøve at skille kransen fra svinghjulets centrale del.

2

DK 1606S7B

Der er foreslået flere metoder til at overvinde dette problem. For eksempel angives i US patentskrift nr. 4.266.442 et svinghjul omfattende en krans, der er en cirkulær ring, som er monteret på en central skivedel, hvorhos kransens indre radius er mindre end skivens ydre 5 radius, således at der er tilvejebragt en prespasning mellem kransen og skiven på mindst 0,001 cm per cm radius fra skivens centrum til kransens ydre omkreds, når svinghjulet er i hvile. For at anbringe kransen på skiven er det nødvendigt at forøge kransens indre radius og/eller at formindske skivens radius. I dette patentskrift beskrives 10 en fremgangsmåde til fremstilling af et sådant svinghjul, som omfatter radial krympning af svinghjulets skive ved at afkøle den til en lav temperatur, for eksempel 4°K, anbringe kransen over den krympede skive og derefter ekspandere skiven for at tilvejebringe den krævede prespasning.

15

Ved svinghjulet ifølge den foreliggende opfindelse overvindes eller i det mindste undertrykkes problemet med adskillelsen af kransen og den centrale del ved høje omdrejningshastigheder. Svinghjulet ifølge den foreliggende opfindelse kræver ikke en hård prespasning mellem den 20 centrale del og kransen, når svinghjulet er i hvile og kan samles uden det er nødvendigt termisk at krympe den centrale del eller at ekspandere kransen.

I JP-A-58-30548 beskrives et akkumulerende svinghjul, hvor tykkelsen 25 af en skive på ydersiden af en rotationsakse!monteringsdel ved midten af skiven gradvis er reduceret i retning mod yderperiferien, og hvor der er defineret flere overflader, som ligger tæt ved planer, der står vinkelret på rotationsakslen, og som har indbyrdes forskellige hældninger, hvor den yderste periferi af skiven forløber via en bueformet, 30 krum overflade, der skal formes som en cylinder, hvor en ring fremstillet af plast armeret med carbonfibre af høj styrke er fastgjort til den ydre periferi af cylinderen, og hvor radialt rettede spalter er dannet i skivens ydre periferi og i cylinderen.

35 Den foreliggende opfindelse overvinder problemerne med lokale spændinger og reduceret mekanisk stivhed, der kan forekomme ved anvendelsen af spalter i en central skive.

Dette opnås ved anvendelsen af en uperforeret skive (bortset fra et

DK 160637 B

3 centralt hul) ifølge opfindelsen, der eliminerer spændingskoncentrationerne, som optræder ved hjørnerne af spalterne i opslidsede eller skårne nav, og som kan føre til lokale fejl i svinghjulet. Ved at anvende skiven ifølge opfindelsen undgås det endvidere, at svinghjulets 5 mekaniske stivhed er reduceret. Dette menes at være af stor betydning, da det, for at gøre den dynamiske stabilitet størst, generelt er fordelagtigt at gøre skivenavets stivhed så stor som mulig. Dette gælder specielt, når svinghjulet er monteret på et køretøj, der udsættes for gyroskopiske kræfter, som er forbundet med ændringer i køretøjets be-10 vægel sesretning.

Ifølge den foreliggende opfindelse er der tilvejebragt et svinghjul, som omfatter en krans, der er en stort set cirkulær ring, som er monteret på en central del i form af mindst ét stort set cirkulært skive-15 formet organ, som har mindst en krum del, hvis radius er således, at en voksende omdrejningshastighed har tendens til elastisk at deformere det skiveformede organ, udrette krumningen og derved forøge det skiveformede organs diameter, og hvilket skiveformede organs specifikke modul er mindre end kransens specifikke modul, kendetegnet ved, at det 20 skiveformede organ er uperforeret bortset fra et centralt hul og omfatter tre integralt dannede, ringformede dele, hvoraf to dele er krumme og er anbragt ved hver sin perifere margin af den tredje del, der er krum eller ret.

25 Den centrale del af svinghjulet ifølge den foreliggende opfindelse omfatter fortrinsvis to eller flere koaksiale skiveformede organer. Et lige antal skiveformede organer vil almindeligvis blive anvendt. De to eller flere skiveformede organer kan være dannet integralt, men er fortrinsvis separate komponenter. De skiveformede organer er fortrins-30 vis ringformede og er fortrinsvis uperforerede bortset fra et centralt hul.

De skiveformede organer for svinghjul ifølge den foretrukne udførelsesform for den foreliggende opfindelse kan omfatte to krumme dele, 35 der er adskilt af et ret del, det vil sige en del, som har en uendelig stor radius. De skiveformede organer omfatter imidlertid fortrinsvis tre krumme dele, det vil sige, at hver del har en endelig radius, og i den foreliggende beskrivelse vil der blive refereret til de skiveformede organers tre dele, som "krumme dele".

DK 160637 B

4 I den foreliggende beskrivelse vil henvisninger til radier for krumme dele betyde krumningsradierne for disse dele og ikke deres radiale stilling i de skiveformede organers cirkulære plan. Radierne er målt til en stilling midtvejs gennem tykkelsen af de skiveformede organers 5 materiale. De krumme dele vil almindeligvis være cirkelbuer. Imidlertid kan de krumme dele være ikke-cirkulære kurver. Hvis en kurve for de krumme dele er en ellipseformet, parabol i sk eller hyperbol i sk bue, vil henvisninger til radius for den krumme del betyde halvdelen af summen af afstande fra fokus til hver ende af buen.

10

Det specifikke modul for hver af de skiveformede organer for et svinghjul ifølge den foreliggende opfindelse, det vil sige forholdet mellem i-plan modulet for det skiveformede organ og vægtfylden for det skiveformede organs konstruktionsmateriale, er fortrinsvis fra 25% til 70% 15 af det specifikke modul for svinghjulets krans, det vil sige forholdet mellem kransens omkredsmodul og vægtfylden af kransens konstruktionsmateriale.

Opfindelsen vil herefter blive forklaret under henvisning til den med-20 følgende tegning, hvori der er illustreret et antal udførelsesformer for opfindelsen, der ikke er begrænset til disse udførelsesformer, og hvor fig. 1 viser et planbillede af et svinghjul ifølge den foreliggende 25 opfindelse, fig. 2 et snitbillede gennem svinghjulet, der er vist i fig. 1, taget langs linien A-A, fig. 3 et snitbillede gennem en del af et skiveformet organ, vist i større målestok, og 30 fig. 4-8 snitbilleder gennem forskellige udførelsesformer for et svinghjul ifølge den foreliggende opfindelse.

De generelle træk ved et svinghjul ifølge den foreliggende opfindelse vil herefter blive beskrevet under henvisning til fig. 1-3.

35

Svinghjulet, der er vist i fig. 1 og 2, omfatter en krans 1, som er en stort set cirkulær ring, der er monteret på en central del 2. Den centrale del 2 omfatter to koaksi ale stort set cirkulære skiveformede organer 3,4, der hver har et centralt hul 5 og omfatter tre integralt

DK 160637 B

5 dannede krumme dele 6,7,8. I denne udførelsesform har alle tre krumme dele 6,7,8 en krumning i samme retning. Alle krumningerne er cirkelbuer, men således som indikeret ovenfor kan kurverne være ikke-cirkulæ-re.

5

Fig. 3 er et snitbillede gennem en del af et skiveformet organ, vist i større målestok. Det skiveformede organ har en form, som generelt svarer til den for de skiveformede organer i fig. 2, og figuren illustrerer i større detaljer geometrien for de skiveformede organer.

10

De skiveformede organer 3,4 har fortrinsvis to ringformede krumme dele, som har radier, der er mindre end den for den tredje krumme del, og den krumme del, som har den største radius, er anbragt mellem de krumme dele med mindre radier. Således har de skiveformede organer 3,-15 4, der er vist i fig. 1-3, en ringformet krum del 6 med en radius rj nærliggende omkredsen af det skiveformede organ, og en ringformet krum del 8 med en radius r2 nærliggende det centrale hul 5 i det skiveformede organ. Radierne r^ og r2 er væsentlig mindre end radius r^ for den ringformede krumme del 7, som er anbragt mellem de krumme dele 6 og 8.

20 Radierne rj, r2, r^ er målt til en stilling midtvejs gennem materialetykkelsen af de skiveformede organer, således som vist i fig. 3.

Radierne rj,r2 for de krumme dele 6,8 nærliggende det skiveformede organs omkreds og centrale hul kan være den samme eller være forskellige 25 og er fortrinsvis i størrelsesordenen fra 0,02 til 0,2 gange diameteren for det skiveformede organ Dj. Radius r2 for den krumme del 8 nærliggende det centrale hul 5 er fortrinsvis ikke mindre end og er typisk mere end 3 gange radius rj for den krumme del 6 nærliggende det skiveformede organs omkreds. Radius r^ for den tredje krumme del 7 er 30 fortrinsvis tilvejebragt i området fra 0,3 til 1,0 gange diameteren for det skiveformede organ Dj.

Omkredsen af det skiveformede organ kan have en tendens til en aksi al bevægelse, når det skiveformede organ drejes ved varierende hastighed, 35 når der ikke er tilvejebragt en krans. Udstrækningen og retningen af denne aksi ale bevægelse er blandt andet bestemt af den indbyrdes placering af krumningscentrum A for den krumme del 6 nærliggende det skiveformede organs omkreds og krumningscentrum B for den krumme del 8 nærliggende det skiveformede organs centrale hul 5. Krumningscentrene

DK 160637 B

6 A, B kan begge ligge i samme plan, der er vinkelret i forhold til svinghjulets omdrejningsakse. Krumningscentrene A,B ligger imidlertid fortrinsvis i forskellige planer, der er vinkelrette i forhold til svinghjulets omdrejningsakse.

5 I fig. 2 ligger krumningscentrene (ikke vist) for de krumme dele 6 og 8 i samme plan. I fig. 3 er svinghjulets omdrejningsakse angivet ved X-X, og en linie Y-Y indikerer et plan vinkelret i forhold til denne omdrejningsakse. Krumningscentret B for den krumme del 8 nærliggende 10 det centrale hul. 5 ligger i dette plan Y-Y, men krumningscentret A for den krumme del 6 nærliggende det skiveformede organs omkreds ligger i et andet plan, som er indikeret af en linie Y'-Y' i fig. 3. Planet Y'-Y' kan være tilvejebragt på en hvilken som helst side af planet Y-Y. I fig. 3 er planet Y'-Y' vist på højre side af planet Y-Y.

15

En aksi al forskydning af krumningscentrene A,B kan anvendes for at tilvejebringe en lille total aksi al trykkraft mellem de skiveformede organer 3,4 og kransen 1. Selv om en sådan trykkraft kan være anvendelig, er det nødvendigt at indgå et kompromis mellem den fordel, der 20 opnås ved trykkraften og effekten af de yderligere bøjningsspændinger, som kan dannes inde i de skiveformede organer.

For et svinghjul, som for eksempel det der er vist i fig. 1-3, der har skiveformede organer med krumme dele med radier indenfor ovennævnte 25 forhold, har det vist sig, at mellemrummet mellem planerne Y-Y og Y'-Y7, det vil sige den aksiale forskydning for krumningscentrene, er i størrelsesordenen (0,81 x - 0,7 x r^).

Diameteren Dg for det centrale hul 5 i de skiveformede organer er 30 valgt, for således at gøre det muligt for svinghjulet at blive monteret på en aksel 9, der passerer gennem de skiveformede organers centrale hul. Den radiale stivhed for det skiveformede organ påvirkes af forholdet mellem diameteren for det centrale hul Dg og diameteren for det skiveformede organ Dj. Typisk er dette forhold fra 0,2 til 0,6.

35

Tykkelse af de skiveformede organer 3,4 er fortrinsvis stort set konstant. Imidlertid kan der anvendes en større materialetykkelse omkring det centrale hul 5, for således at lette svinghjulets fastgørelse til en aksel 9. Der kan også være tilvejebragt yderligere masse ved de

DK 160637 B

7 skiveformede organers omkreds, for således at tilvejebringe en yderligere kraft, som virker radialt udefter, når svinghjulet drejes. Denne yderligere kraft kan medvirke ved forøgelse af radius Rj for de skiveformede organer, når svinghjulet drejes ved høj hastighed.

5

For at være effektive skal de skiveformede organer 3,4 være tilstrækkelig stive til at overføre moment fra den drejelige aksel 9 til kransen 1 og omvendt, medens de samtidig skal være tilstrækkeligt fleksible i radial retning til at gøre det muligt for diameteren Dj for de 10 skiveformede organer at forøges med større omdrejningshastighed for derved at gøre det muligt for den centrale del 2 at forblive i kontakt med kransen 1 over svinghjulets område af driftshastigheder. Denne balance mellem stivhed og fleksibiltet opnås ved valget af form og dimensioner for de skiveformede organer 3,4.

15

De aktuelle dimensioner for en hvilken som helst specifik form for de skiveformede organer 3,4 kan vælges i overensstemmelse med kendte maskinkonstruktionsprincipper, for eksempel ved anvendelse af finite element analyse.

20

De krumme dele 6,7,8 giver tilstrækkelig fleksibilitet i de skiveformede organer 3,4 til at gøre det muligt for de skiveformede organers diameter Dj at forøges med forøget omdrejningshastighed. De skiveformede organer 3,4 vil, når de ikke er begrænset af kransen 1, være i 25 stand til få en forøgelse af diameteren Dj, som i det mindste er lig med forøgelsen af kransen l's inderdiameter ved den maksimale driftshastighed for svinghjulet. De skiveformede organer 3,4 er fortrinsvis i stand til at få en forøgelse af diameteren Dj, som er fra 1,15 til 2 gange den forventede forøgelse af kransens inderdiameter, når denne 30 drejes ved den maksimale hastighed, ved hvilket svinghjulet er beregnet til at blive anvendt. Den aktulle forøgelse af diameteren Dj for de skiveformede organer 3,4 vil blive begrænset af kransen 1, som er mere stiv i radial retning end de skiveformede organer 3,4. Den yderligere kapacitet for en forøgelse af diameteren Dj tilvejebringer en 35 sikkerhedsfaktor.

For en hvilken som helst specifik diameter Dj for de skiveformede or ganer 3,4, når disse måles i hvile, vil en forøgelse i radierne rj og r2 for den ene eller begge de krumme dele 6 og 8 samt en tilsvarende

DK 160637 B

8 reduktion i radien r^ for den krumme del 7 have en tendens til at forøge de skiveformede organer 3,4's fleksibilitet og således forøge den størrelse med hvilken diameteren Dj forøges ved en specifik omdrejningshastighed. En forøgelse i radius har en tendens til at forøge 5 det skiveformede organs aksiale stivhed.

De skiveformede organer 3,4 er fortrinsvis fremstillet af højstyrkefibre, der er bundet i et matriksmateriale. Passende højstyrkefibre omfatter aramidfibre, kulstoffibre eller glasfibre. Passende glasfibre 10 omfatter glasfibre med lav al kali borosil i kat, der er kendt som E glas. Passende matriksmaterial er omfatter epoxykunstharpikser og polyester-kunstharpikser.

Fibrene er fortrinsvis tilvejebragt i form af vævet eller strikket 15 klæde med en god draperingsevne. Klædet har fortrinsvis stort set identiske fysiske egenskaber både i kæde og islætsretning.

En egnet fremgangsmåde til fremstilling af de skiveformede organer er kunstharpiks sprøjtestøbeteknik. Flere lag af fibrene lægges ud i en 20 form og formen lukkes. Hatriksmaterial et sprøjtes derefter ind i formen og udfylder hulrummene i alt væsentligt uden at forskyde fibrene. Indsprøjtningen stoppes når formen er fyldt, og matriksmaterial et får derefter lov til at hærde. De skiveformede organer har fortrinsvis kvasi-isotropiske egenskaber, og således er fibrene fortrinsvis arran-25 geret i formen i lag på en sådan måde, at størstedelen af fibrene i hvert lag er tilvejebragt under en vinkel i forhold til størstedelen af fibrene i nærliggende lag. En alternativ fremgangsmåde til fremstilling af de skiveformede organer er anvendelse af præimprægnerede fibre eller klæde, det vil sige højstyrkefibre eller klæde, der er 30 vævet eller strikket af sådanne fibre, som er imprægneret med matriksmateri al et. De præimprægnerede fibre eller klæde oplægges i en form og hærder derefter i en autoklav. Komposi tmaterialet, hvoraf de skiveformede organer 3 og 4 er fremstillet, omfatter fortrinsvis fra 40 til 60 volumenprocent højtrækstyrkefi bre.

35

Kransen 1 er stort set cirkulær og kan, således som vist i fig. 1 og 2, omfatte flere lag 10, 11 og 12. Kransen 1 er fortrinsvis fremstillet af fibre, der er viklet langs omkredsen og bundet i et hensigtsmæssigt matriksmateriale. Hensigtsmæssige materialer omfatter kul-

DK 160637 B

9 stof-, aramid- eller glasfibre i epoxykunstharpiks eller polyester-kunstharpiks. Metal vi rer, for eksempel stål vi rer, der er bundet i et passende matriksmateriale kan også være hensigtsmæssigt. Hvis kransen 1 omfatter flere lag, vil de inderste lag fortrinsvis have et lavere 5 specifikt modul end de ydre lag, således at de indre lags radier vil have en tendens til at forøges mere end radierne for de ydre lag, når svinghjulet drejes ved høj hastighed. Dette arrangement modvirker adskillelse af lagene ved høje omdrejningshastigheder. Når svinghjulet er i hvile er forholdet mellem den indre radius og den ydre radius for 10 den ringformede krans fortrinsvis fra 0,60 : 1 til 0,85 : 1.

Kransen 1 og den centrale del 2 kan være fremstillet, således at den centrale del 2 er tilvejebragt i gi idepasning med kransen 1. Alternativt kan den centrale del være tilvejebragt i en stram pasning med 15 kransen, det vil sige, der kan være en lille prespasning mellem den centrale del 2 og kransen. Diameteren Dj for den centrale del 2's skiveformede organer er fortrinsvis fra 0,01% mindre til 0,05% større end kransens inderdiameter, når svinghjulet er i hvile. Hvis den centrale del 2 har en diameter Dj, som fra begyndelsen er mindre end kransens 20 indre diameter, kræves der organer for fastgørelse af den centrale del til kransen. Mekaniske befæstelser anvendes ikke for at fastgøre kransen til den centrale del, da sådanne fastgørelsesorganer kan medføre uønskede spændingskoncentrationer. En hensigtsmæssig fastgørelsesmåde er at anvende et klæbemiddel, som for eksempel hærdet epoxykunsthar-25 piksklæbemiddel. Hvis den centrale dels diameter Dj ikke er mindre end kransen l's inderdiameter vil fastgørelsesorganer som en klæbemiddel -samling ikke være nødvendige. Svinghjulet ifølge den foreliggende opfindelse nødvendiggør ikke en stram prespasning, og således kan svinghjulene monteres uden at forspænde kransen eller den centrale del væ-30 sentligt og uden at danne uacceptable spændingsniveauer i det samlede svinghjul. En relativ lille temperaturforskel, for eksempel 20 til 30° mellem kransen 1 og den centrale del 2, kan anvendes for at lette samlingen. En aksi al belastning kan påføres omkring det centrale hul 5 for de skiveformede organer 3, 4 ved montering, for således at for-35 spænde de skiveformede organer.

Når svinghjulet drejes ved forøget hastighed, ekspanderer hele svinghjulet radialt, og kransens inderdiameter forøges. Centrifugalkrafterne, der virker på de skiveformede organer 3, 4, vil få den centrale

10 DK 160637 B

del 2's diameter Dj til at vokse ved elastisk deformation af de skiveformede organer 3,4. Diameteren Dj for de skiveformede organer 3,4 varieres ved forøgelse eller formindskelse i radierne for de krumme dele 6, 7, 8. Denne forøgelse af diameteren Dj for de skiveformede 5 organer 3,4 på grund af den elastiske deformation af de skiveformede organer 3,4 holder den centrale del 2 i kontakt med kransen. De skiveformede dele 3,4 er mindre stive end kransen 1, og således vil kræfterne, der virker på de skiveformede dele 3,4 for at tvinge disse mod kransens inderside, ikke være tilstrækkelig store til i væsentlig grad 10 at deformere kransen. De skiveformede organers form er valgt, for således at minimere eventuel forøgelse af diameteren Dg for det centrale hul 5 i de skiveformede organer 3,4, når svinghjulet drejes ved forøget hastighed.

15 Den centrale del 2 af svinghjulet ifølge den foreliggende opfindelse er ikke fastgjort til kransen 1 ved hjælp af mekaniske befæstelser, da sådanne fastgørelsesorganer kan medføre uønskede spændingskoncentrationer. Imidlertid vil en kraft, der ikke er en i radial retning virkende kraft, og som påføres svinghjulet ifølge den foreliggende opfindel-20 se, kunne få de skiveformede organer til at glide på kransens inderside. En forskydning af de skiveformede organer i forhold til kransen kan bevirke, at svinghjulet kommer ud af balance. En mekanisk indbyrdes fastgørelse må derfor være tilvejebragt mellem kransen 1 og de skiveformede organer 3,4. Den mekaniske indbyrdes fastgørelse skal 25 forhindre aksial bevægelse af kransen i forhold til de skiveformede organer uden at interferere med deres radiale bevægelse.

En hensigtsmæssig mekanisk indbyrdes fastgørelse er vist i fig. 2 og består ganske enkelt af to recesser 13, 14 i kransens inderside, med 30 hvilke de ydre kanter af de skiveformede organer er i indgreb. Hvis kransen er fremstillet af fiberkompositmateriale er recesserne 13,14 fortrinsvis dannet ved kransens fremstilling i stedet for at blive udskåret af den fremstillede genstand.

35 Hvilke som helst hensigtsmæssige organer kan anvendes for at montere svinghjulet på en drejelig aksel, der passerer gennem de koaksiale centrale huller i de skiveformede organer 3,4. Svinghjulet kan for eksempel fastspændes på akslen ved anvendelse af hensigtsmæssige tilbageholdelsesorganer. Ligeså vel eller istedet for at fastspænde

DK 160637 B

11 svinghjulet til asklen kan der anvendes en prespasning for at fastgøre svinghjulet til akslen.

Svinghjulet, der er vist i fig. 1 og 2, er monteret på den drejelige 5 aksel 9 ved anvendelse af en bøsning 15 samt kraver 16, 17. Bøsningen 15 kan være en aksialt opslidset cylinder, som har en aksialt tilspidset boring, som svarer til en tilspidset del af akslen 9. Hver af kraverne 16, 17 omfatter en cylinder, hvis yderside er i indgreb med de skiveformede organer 3,4. Kraverne 16, 17 kan være forsynet med reces-10 ser eller andre former for mekanisk indbyrdes fastgørelser, som er i stand til at gå i indgreb med og modvirke aksial bevægelse af de skiveformede organer 3,4. En montering af komponenterne og en forskydning af bøsningen 15 langs den tilspidsede aksel 9 vil fastgøre svinghjulet til akslen.

15

Fig. 4-8 er snitbilleder gennem forskellige udførelsesformer for svinghjulet ifølge den foreliggende opfindelse. Svinghjulene i fig.

4-6 har skiveformede organer med en form, som generelt svarer til den for de skiveformede organer i svinghjulet, som er vist i fig. 1 og 2.

20 Fig. 7 og 8 illustrerer svinghjul, der har skiveformede organer med alternative former.

Svinghjulet, der er illustreret i fig. 4, svarer til svinghjulet i fig. 1 og 2, idet det omfatter en fieri åget krans 1, som er monteret 25 på en central del 2. Den centrale del 2 omfatter to skiveformede organer 20,21, der hver omfatter tre ringformede krumme dele 22, 23, 24.

Alle de krumme dele er krummet i samme retning og er cirkelbuer. De skiveformede organer 20,21 er anbragt med deres stort set konkave overflader nærliggende, i stedet for at have deres stort set konvekse 30 overflader nærliggende, således som vist i fig. 2. Selv om de skiveformede organer 20,21 i fig. 4 svarer til de skiveformede organer 3,4 i fig. 2, vil de sandsynligvis have en forskellig aksial forskydning af krumningscentrene for de krumme dele 22 og 24.

35 Fig. 5 er et snitbillede gennem et svinghjul med fire skiveformede organer 25,26,27,28 til at understøtte den fieri agede krans 1. Hver af de skiveformede organer har en form, som generelt svarer til den for de skiveformede organer, der er vist i fig. 2 og 4. De skiveformede organer 25,26,27,28 er arrangeret i par, således at de stort set kon-

DK 160637 B

12 kave flader fra hvert par er nærliggende. Den drejelige aksel 29 har to tilspidsede dele for at lette monteringen.

Fig. 6 viser igen fire skiveformede organer 30,31,32,33, der er arran-5 geret i par for at understøttet en fieri åget krans 1. I denne udførelsesform er hver af de skiveformede organer imidlertid anbragt, således at de stort set konvekse overflader er rettet mod svinghjulets midterlinie C-C.

10 Svinghjul, der kun har to skiveformede organer, således som disse der er vist i fig. 2 og 4, har en fordel ved enkelhed. Anvendelsen af mere end to skiveformede organer tilvejebringer en yderligere understøtning for kransen.

15 I svinghjulet, der er vist i fig. 7, er der anvendt to skiveformede organer 34,35, som omfatter tre krumme dele 36,37,38, hvoraf to krumme dele 36,37 er krummet i samme retning, og hvor den tredje del 38 er krummet i modsat retning. De krummede dele 36,37, 38 er alle cirkelbuer. Radierne for de krumme dele 36 og 38 er tilnærmelsesvis identisk 20 og er væsentlig mindre end radius for den krumme del 37.

For et svinghjul med skiveformede organer af den form der generelt er vist i fig. 7 og som har krumme dele med radier inden for forholdene, der er angivet ovenfor, har det vist sig, at den aksiale forskydning 25 af krumningscentrene for de krumme dele 36,38 er i størrelsesordenen (0,9 x + 0,81 x r^).

I svinghjulet, der er vist i fig. 8, er der anvendt to skiveformede organer 39,40, som hver omfatter tre ringformede krumme dele 41,42,43.

30 Ligesom de skiveformede organer for svinghjulet, der er vist i fig. 7, er to af de krumme dele 41,43 krummet i samme retning, medens den tredje del 42 er krummet i modsat retning. Alle de krumme dele er cirkelbuer. Radierne for de krumme dele 41 og 43 er væsentlig mindre end radius for den tredje krumme del 42, og radius for den krumme del 43 35 er noget større end radius for den krumme del 41.

For et svinghjul med skiveformede organer af den form, der generelt er vist i fig. 8, og som har krumme dele med radier inden for de ovenfor angivne forhold, har det vist sig, at den aksiale forskydning af krum- 13

DK 160637 B

ningscentrene for de krumme dele 41,43 er i størrelsesordenen (0,98 x r2 - 0,94 x rj).

Forstærkningsringe 44,45 er vist anbragt langs de skiveformede organer 5 39,40 nærliggende det centrale hul i hver skiveformet organ. Sådanne ringe kan anvendes for at forbedre ringstyrken langs det centrale hul 5 i de skiveformede organer 39, 40 og kan medvirke ved svinghjulets fastgørelse til den drejelige aksel. Forstærkningsringene 44,45 omfatter hensigtsmæssigt langs omkredsen viklede højstyrkefibre, der er 10 bundet i et matriksmateriale. Hensigtsmæssige fibre omfatter aramid-, kulstof- og glasfibre, og hensigtsmæssige matriksmaterial er omfatter epoxy- og polyesterkunstharpikser. Ringene kan være dannet separat og derefter anbragt på svinghjulssammenstillingen eller kan være en integralt dannet del af de skiveformede organer. Hvis ringene 44,45 er 15 dannet adskilt, kan de blive fastgjort til de skiveformede organer ved anvendelse af en hvilken som helst hensigtsmæssig fremgangsmåde, for eksempel en prespasning. En klæbesamling kan anvendes for at fastholde ringene på plads. Forstærkningsringene kan anvendes i forbindelse med et hvilket som helst af svinghjulene ifølge den foreliggende opfindel-20 se.

Selv om alle de viste udførelsesformer har været skiveformede organer med tre krumme dele, kan de skiveformede organer, således som indikeret ovenfor, have to krumme dele på hver side af en ret del, det vil 25 sige en del med uendelig radius. I den medfølgende tegning kan skiveformede organer, der har samme generelle form, således have rette dele, det vil sige delene 7, 23, 37 og 42 kan være rette.

30 35

Claims

1. Svinghjul, som omfatter en krans (1), der er en stort set cirkulær ring, som er monteret på en central del (2) i form af mindst ét stort 5 set cirkulært skiveformet organ (3), som har mindst en krum del, hvis radius er således, at en voksende omdrejningshastighed har tendens til elastisk at deformere det skiveformede organ (3), udrette krumningen og derved forøge det skiveformede organs (3) diameter, og hvilket skiveformede organs (3) specifikke modul er mindre end kransens (1) spe-10 cifikke modul, kendetegnet ved, at det skiveformede organ (3) er uperforeret bortset fra et centralt hul (5) og omfatter tre integralt dannede, ringformede dele (6,7,8), hvoraf to dele (6,8) er krumme og er anbragt ved hver sin perifere margin af den tredje del (7), der er krum eller ret. 15

2. Svinghjul ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den centrale del (2) af svinghjulet omfatter to eller flere koaksiale skiveformede organer (3,4).

3. Svinghjul ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at det specifikke modul for hvert af de skiveformede organer er fra 25 til 70% af det specifikke modul for kransen.

4. Svinghjul ifølge et hvilket som helst af kravene 1-3, kende-25 tegnet ved, at de to perifere, krumme dele (6,8), har radier, der er mindre end radius for den tredje ringformede, krumme del (7).

5. Svinghjul ifølge krav 4, kendetegnet ved, at radierne for de to perifere, krumme dele (6,8) er identiske eller forskellige og er 30 fra 0,02 til 0,2 gange diameteren for det skiveformede organ.

6. Svinghjul ifølge krav 4 eller 5, kendetegnet ved, at radius for den krumme del (7) med den største radius er fra 0,3 til 1,0 gange diameteren for det skiveformede organ. 35

7. Svinghjul ifølge et hvilket som helst af kravene 1-6, kendetegnet ved, at radius (r2) for den krumme del (8) nærliggende det skiveformede organs (3) centrale hul (5) er fra 1 til 3 gange radius (rj) for den krumme del (6) nærliggende det skiveformede organs (3) DK 160637 B omkreds.

8. Svinghjul ifølge et hvilket som helst af kravene 1-7, kendetegnet ved, at krumningscentret for den krumme del (6) nærliggen-5 de det skiveformede organs (3) omkreds og krumningscentret for den krumme del (8) nærliggende det skiveformede organs (3) centrale hul (5) ligger i forskellige planer, hvilke planer er vinkelrette i forhold til svinghjulets omdrejningsakse.

9. Svinghjul ifølge et hvilket som helst af kravene 1-8, kende tegnet ved, at forholdet mellem diameteren for de skiveformede organers centrale hul og de skiveformede organers diameter er fra 0,2 til 0,6.

10. Svinghjul ifølge et hvilket som helst af kravene 1-9, kende tegnet ved, at diameteren for de skiveformede organer er fra 0,01% mindre til 0,05% større end kransens inderdiameter.

11. Svinghjul ifølge et hvilket som helst af kravene 1-10, kende-20 t e g n e t ved, at den centrale del er fastgjort til kransen ved anvendelse af en klæbemiddel samling.

12. Svinghjul ifølge et hvilket som helst af kravene 1-11, kendetegnet ved, at forholdet mellem kransens indre radius og kransens 25 ydre radius er fra 0,6 : 1 til 0,85 : 1. 30 35