WO2004061335A1

WO2004061335A1 - Antriebseinrichtung und verfahren zum betrieb einer antriebseinrichtung

Info

Publication number: WO2004061335A1
Application number: PCT/DE2003/004247
Authority: WO
Inventors: Siegbert Pietschmann
Original assignee: Siegbert Pietschmann
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2003-12-22
Publication date: 2004-07-22
Also published as: DE10361093A1; WO2004061335A8; AU2003300498A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung zur Erzeugung einer linearen Kraft aus einem Antriebsdrehmoment. Eine Antriebseinheit (1) der Antriebseinrichtung umfasst einen um eine Drehachse (2) gegenüber einem festen Raumachsensystem (3) drehend antreibbaren Antriebskörper (4) und ein in Drehrichtung mit dem Antriebskörper (4) verbundenes Schwungmassensystem (5). Der Massenschwerpunkt des Schwungmassensystems (5) ist dabei in einer Antriebsstellung bezogen auf die Drehachse (2) und in einer gegenüber dem Raumachsensystem (3) orientierten Radialrichtung verschoben. Es ist eine zweite, im wesentlichen identische Antriebseinheit (1') vorgesehen, die in Gegenrichtung zur ersten Antriebseinheit (1) mit gleicher Drehzahl antreibbar ist. Des weiteren sind Mittel (6, 6') zur gemeinsamen radialen Verschiebungsveränderung der beiden Schwungmassensysteme (5, 5') beider Antriebseinheiten (1, 1') relativ zur Drehachse (2) vorgesehen.

Description

Antriebseinrichtung und Verfahren zum Betrieb einer Antriebseinrichtung

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb einer entsprechenden Antriebseinrichtung sowie ein Verfahren zum Betrieb nach dem Vorbegriff des Anspruchs 7.

Es sind eine Vielzahl von Antriebseinrichtungen bekannt, bei denen eine lineare Kraft aus einem Antriebsdrehmoment erzeugt wird. Gattungsgemäße Antriebseinrichtungen weisen eine Antriebseinheit auf, die einen um eine Drehachse gegenüber einem festen Raumachsensystem drehend antreibbaren Antriebskörper und ein in Drehrichtung mit dem Antriebskörper verbundenes

Schwungmassensystem umfasst. Der Massenschwerpunkt des Schwungmassensystems ist dabei in einer Antriebsstellung bezogen auf die Drehachse und in einer gegenüber dem Raumachsensystem orientierten Radialrichtung verschoben. Bei einer Drehung des Antriebskörpers in Folge des Antriebsdrehmomentes dreht sich das Schwungmassensystem mit. Geeignete Führungssysteme verschieben das Schwungmassensystem gegenüber der Drehachse so, dass dessen Schwerpunkt in einem radialen Abstand zur Drehachse liegt. Die Richtung der radialen Verschiebung dreht sich nicht mit dem Antriebskörper mit, sondern liegt in einem definierten Betriebszustand konstant in einer Richtung bezogen auf das Raumachsensystem. Einzelne Teilmassen des

Schwungmassensystems folgen dabei einer Bahn mit zyklisch veränderlichem Radius bezogen auf die Drehachse. Bei einer konstanten Winkelgeschwindigkeit ergibt sich bei kleinem örtlichen Radius auch eine kleine Umfangsgeschwindigkeit. Es tritt eine entsprechend kleine Fliehkraft auf. Auf einem bezüglich des Raumachsensystems gegenüberliegenden Bahnkurvenpunkt bewegt sich die Einzelmasse mit großem Radius und hoher Umfangsgeschwindigkeit. Es stellt sich eine vergleichsweise hohe Fliehkraft ein. Die Fliehkraft der bahnäußeren Einzelmassen überwiegt die Fliehkraft der radial gegenüberliegenden bahninneren Einzelmassen. Es entsteht ein in Richtung der Schwerpunktsverschiebung wirkende resultierende Linearkraft.

Die resultierende Linearkraft ist frei von äußeren Reaktionskräften und eignet sich zum Antrieb oder zur Positionierung verschiedener Einrichtungen. Beispielsweise können in Raumfahrtanwendungen Gegenstände unter Bedingungen der Schwerelosigkeit ohne Abstützung gegen ein festes System bewegt oder positioniert werden.

Nachteilig bei den bekannten Antriebssystemen der vorgenannten Art liegen in der Steuerung der resultierenden Kraft. Änderungen der radialen Schwerpunktsverschiebung sind nur schwer möglich. Derartige Änderungen und/ oder Veränderungen der Antriebsdrehzahl erzeugen Reaktions- und Kreiselmomente, die abgestützt werden müssen. Eine freie Positionierung ist nur eingeschränkt möglich.

Die Erfindung und Ihre Vorteile

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gattungsgemäße Antriebseinrichtung derart weiter zu bilden, dass eine einfache Steuerbarkeit gegeben ist.

Die Aufgabe wird durch eine Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der Erfindung liegt des weiteren die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Antrieb seinrichtung mit einer einfachen und variablen Steuerbarkeit anzugeben.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.

Es wird ein Antriebseinrichtung vorgeschlagen, bei der zusätzlich zur Antriebseinheit eine zweite, im wesentlichen identische Antriebseinheit vorgesehen ist, die in Gegenrichtung zur ersten Antriebseinheit mit gleicher Drehzahl antreibbar ist. Dabei sind Mittel zur gemeinsamen radialen Verschiebungsveränderung der beiden Schwungmassensysteme beider Antriebseinheiten relativ zur Drehachse vorgesehen. Bei der gemeinsamen

Schwerpunktsverschiebung addieren sich die resultierenden Kräfte der beiden Schwungmassensysteme zu einer resultierenden Gesamtkraft, während sich die gegenläufigen Antriebsmomente gegenseitig aufheben. Eine Veränderung der radialen Verschiebung und/ oder der gegenläufigen, im Betrag aber gleichen Drehzahlen führt zu einer Vergrößerung bzw. zu einer Verkleinerung der resultierenden Kraft. Dabei entstehende Reaktionsmomente heben sich gegenseitig auf. Es ist keine Momentenabstützung erforderlich. Die Antriebseinrichtung kann auch bezogen auf das Raumachsensystem frei gedreht werden, um der resultierenden Kraft eine andere Richtung zu geben. Selbst bei einer Schwenkbewegung um eine von der Drehachse der Antriebseinheit abweichenden Schwenkachse führen die entstehenden Kreiselmomente an den einzelnen Antriebseinheiten nicht zu einem äußeren Reaktionsmoment. Vielmehr heben sich die Kreiselmomente der beiden einzelnen Antriebseinheiten gegenseitig auf, in dessen Folge auf eine äußere Abstützung verzichtet werden kann. In einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Mittel zur Verschiebungsveränderung als Mittel zur Veränderung des radialen Achsabstandes ausgebildet. Durch eine verändernde Verschiebung der Schwerpunktslage vom Schwungmassensystem tritt eine Veränderung des radialen Abstandes zur Drehachse ein. Die Verschiebung kann so gewählt sein, dass der Schwerpunkt des Schwungmassensystems auf der Drehachse liegt, wobei sich die entstehenden Fliehkräfte aufheben. Es entsteht keine Antriebskraft. Bei einer Verschiebung des Schwerpunktes in radialer Richtung entwickelt sich in gleicher Richtung eine Antriebskraft, die sich mit einer Veränderung der radialen Verschiebungslage ebenfalls ändert. Durch Steuerung der Verschiebungslage kann der Betrag der Antriebskraft leicht eingestellt werden. Die Verschiebung ist mit geringen Stellkräften schnell herbeiführbar. Es ergeben sich geringe Stellzeiten, die einen schnellen Kraftaufbau oder -Abbau ermöglichen. Das in Drehrichtung träge System kann zumindest im wesentlichen mit konstanter Drehzahl betrieben werden, was Störgrößen durch Reaktionsmomente vermeidet. Bedarfsweise kann aber auch eine Steuerung des Kraftbetrages durch Veränderung der Systemdrehzahl herbeigeführt werden.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung sind die Mittel zur Verschiebungsveränderung als Mittel zur Veränderung der radialen Richtung bezogen auf das Raumachsensystem ausgebildet. Die Richtung der erzielbaren Antriebskraft lässt sich zumindest innerhalb der durch die Antriebseinheiten vorgegebenen gemeinsamen Drehebene leicht einstellen. Das insgesamt träge Gesamtsystem kann in seiner Lage unverändert bleiben. Es ist lediglich die Richtung der radialen Schwerpunktsverschiebung zu verändern. Wie auch bei der Steuerung des Kraftbetrages kann die Steuerung der Kraftrichtung mit geringen Stellkräften reaktionsschnell durchgeführt werden. Eine vorteilhafte Ausführung der Antriebseinrichtung ergibt sich, wenn der Antriebskörper als Antriebsscheibe mit mindestens zwei und insbesondere acht gleichmäßig über den Umfang verteilter, in radialer Richtung verlaufender Führungsschienen ausgebildet ist. Das Schwungmassensystem (5, 5') umfasst dabei eine entsprechende Anzahl einzelner, in den Führungsschienen radial verschieblich geführter Planetenkörper, wobei die Mittel zur

Verschiebungsveränderung eine die Planetenkörper außenseitig mit einer Ringlaufbahn umschließende Kulisse aufweisen. Die radial verlaufenden Führungsschienen erlauben eine freie radiale Verschieblichkeit der Planetenkörper mit geringen Stellkräften. In Drehrichtung ist eine feste Führung gegeben, die die Winkelgeschwindigkeit der Planetenkörper konstant hält. Es ergibt sich bezogen auf die vorgegebene Drehzahl ein hoher Wirkungsgrad, wobei die Führungsschienen unter der zyklischen relativen Radialverschiebung der Planetenkörper nur gering belastet sind. Die Planetenkörper schmiegen sich unter Einwirkung der Fliehkraft selbsttätig, ggf. unterstützt durch eine Federvorspannung innenseitig an die Ringlaufbahn an. Dort sind sie gleitend oder abrollend geführt. Das System weist einen geringen Verschleiß auf. Insbesondere bei mindestens etwa acht Planetenkörpern führt die zyklische Bewegung der Einzelmassen zu einer nahezu gleichförmigen Bewegung des Schwungmassensystems. Die entstehende Antriebskraft ist zumindest näherungsweise frei von zyklischen Unregelmäßigkeiten.

In einer zweckmäßigen Variante sind die Planetenkörper mit je einem um den jeweiligen Planetenkörper mit radialem Abstand drehbaren Co-Planeten versehen, wobei die Co-Planeten außenseitig von einer Ringlaufbahn einer Co-Kulisse umschlossen sind. Die frei relativ zu den Planetenkörpern verschieblichen Co-Planeten erlauben zusätzliche Freiheitsgrade bei der Erzeugung der Antriebskraft und deren Steuerung. Zur Erzielung einer hohen Antriebskraft ist eine ausgeprägte Radialverschiebung des Schwungmassensystems erforderlich. Die Planetenkörper laufen dabei auf einer Bahn, die in Kraftrichtung einen großen Achsabstand aufweist. In der gegenüberliegenden Radialrichtung verläuft die Bahn nahe der Drehachse. Die radiale Verschiebung der Planeten ist durch die Drehachse begrenzt, nahe derer die Führungsschienen ihr inneres Ende aufweisen. Die Co-Planeten lassen sich mit geeigneten Mitteln relativ zu den Planetenkörpern auf ihrem radial inneren Bahnkurvenbereich über die Drehachse hinaus verschieben. Bei einer entsprechenden Massenverteilung kann sogar der Schwerpunkt des Einzelsystems aus einem Planetenkörper und dem zugehörigen Co-Planeten über die Drehachse hinaus in die gewünschte Antriebskraftrichtung verschoben werden. Der mögliche Verschiebungsweg des Schwungmassen-Systemschwerpunktes ist erweitert. Bei gegebener Antriebsdrehzahl kann eine höhere Antriebskraft erzeugt werden.

Die Ringlaufbahn der Kulisse und/ oder der Co-Kulisse ist vorteilhaft kreisförmig ausgebildet. Es kann eine Schwerpunktsverschiebung in beliebiger Raum-Richtung herbeigeführt werden, ohne dass sich die Bahncharakteristik der Planetenkörper bzw. der Co-Planeten ändert. Es ist nur ein geringer Steuerungs- bzw. Regelungsaufwand erforderlich.

Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung erlaubt eine Vielzahl von Betriebs- und Steuerungsmöglichkeiten. Zur Erzeugung einer rein linearen Kraft werden zweckmäßig beide Antriebseinheit mit gleicher Drehzahl und entgegengesetzter Drehrichtung angetrieben, wobei die Größe der erzeugten Kraft durch eine gemeinsame gleichgerichtete radiale Verschiebung der Massenschwerpunkte von den Schwungmassensystemen relativ zur Drehachse eingestellt wird. Die gemeinsame, gleichgerichtete Verschiebung bewirkt eine gleichmäßige Kraftverteilung auf beide Antriebssysteme, ohne dass ein Kippmoment entsteht. Mit dem Verschiebungsprozess möglicherweise einhergehende Drehzahlschwankungen wirken sich auf beide Antriebseinheiten in gleicher Größe, jedoch in entgegengesetzter Richtung aus. Die Wirkungen beider Drehzahlschwankungen kompensieren sich gegenseitig. Das System bleibt frei von Rektionsmomenten.

Die Größe und die Richtung der erzeugten Antriebskraft bezogen auf das Raumachsensystem lässt sich vorteilhaft durch die Verschiebung des Massenschwerpunktes des durch die Planetenkörper bzw. die Co-Planeten gebildeten Schwungmassensystems einstellen, wobei dazu insbesondere eine Relatiwerschiebung der Kulisse bzw. der Co- Kulisse zur Antriebsscheibe vorgesehen ist. Die Einstellung der Kraftrichtung ist dabei auf in der Drehebene der Antriebsscheiben liegende Kraftkomponenten beschränkt.

Weitere Raumachsen-Richtungskomponenten der erzeugten Kraft lassen sich vorteilhaft durch einen Betrieb der beiden Antriebseinheiten mit unterschiedlichen Drehzahlen einstellen. Die beiden Schwungmassensysteme können mit einer gemeinsamen gekoppelten Einrichtung radial verschoben werden, wobei insbesondere im Hinblick auf einen verschwenkungsfreien Betrieb eine Unsymmetrie der Kraftentfaltung vermieden ist. Für die Verschwenkung des Systems wird beispielsweise eine der beiden Antriebseinheiten kurzzeitig abgebremst. Es entstehen bei gleicher radialer Verschiebung in Folge der unterschiedlichen Drehzahlen unterschiedliche Antriebskräfte, die bei einem axialen Abstand der beiden Antriebseinheiten zu einander zu einem Kippmoment führen. In Verbindung mit der entsprechenden Kreiselwirkung kann das System derart gekippt werden, dass sich die Drehebene der Antriebseinheiten verändert. In der herbeigeführten neuen Drehebene kann die Richtung in zuvor beschriebener Weise eingestellt werden. Die Antriebskraft kann in eine beliebige Raum- Richtung weisen.

In einer zweckmäßigen Variante des Verfahrens kann eine Kippbewegung des Systems dadurch herbeigeführt werden, dass die gegenläufigen Drehzahlen beider Antriebseinheiten konstant gehalten werden und dass eine unterschiedliche Radialverschiebung der beiden Schwungmassensysteme erfolgt. Die Veränderung der Radialverschiebung ist mit geringen Stellkräften schnell herbeizuführen. Insbesondere durch eine relative Verschiebung einer oder beider Kulissen bezüglich der Antriebsscheiben ergibt sich eine reaktionsschnelle Steuerbarkeit.

In einer weiteren vorteilhaften Variante des Verfahrens verbleiben die Kulissen unverändert in ihrer Position. Bei gleicher Auslenkung ergibt sich eine kippmomentenfreie Antriebskraft. Eine Verschwenkung des Systems wird dabei durch eine Verschiebung der Co-Kulissen um den gleichen Betrag in entgegengesetzter Richtung relativ zu den jeweiligen Antriebsscheiben herbeigeführt. Die gegenläufige Relatiwerschiebung erzeugt ein reines Kippmoment ohne einen Anteil einer linearen Kraft. Die durch die Planetenkörper bewirkte Antriebskraft bleibt in ihrem Betrag unverändert erhalten und wird lediglich in ihrer Richtung verändert. Ein auf diese Weise angetriebenes System kann mit konstanter Antriebskraft beispielsweise entlang einer Bahnkurve geführt werden.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar. Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in einer schematischen Frontansicht eine Antriebseinheit mit einer drehbaren Antriebsscheibe, mit radial verlaufenden Führungsschienen und mit zentrisch angeordneten Planetenkörpern;

Fig. 2 die Anordnung nach Fig. 1 mit über eine Kulisse radial ausgelenkten Planetenkörpern;

Fig. 3 in einer schematischen Seitenansicht die Anordnung nach den Fig. 1 und 2 mit zwei achsgleich zueinander liegenden gegenläufigen Antriebseinheiten;

Fig. 4 eine Variante der Anordnung nach Fig. 3 mit zusätzlichen Co-Planeten und zusätzlichen Co-Kulissen.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Frontansicht eine Antriebseinheit 1 einer Antriebseinrichtung zur Erzeugung einer linearen Kraft aus einem Antriebsdrehmoment. Die Antriebseinheit 1 umfasst einen Antriebskörper 4, der um eine Drehachse 2 mit hoher Drehzahl in einer durch einen Pfeil 15 angedeuteten Drehrichtung antreibbar ist. Der Antriebskörper ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als kreisrunde Antriebsscheibe 7 ausgebildet, kann aber auch eine andere geeignete Form haben. Es ist ein Schwungmassensystem 5 vorgesehen, das im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einer Vielzahl einzelner, separater Planetenkörper 9 besteht. Beispielhaft sind acht Planetenkörper 9 gezeigt, wobei auch eine abweichende Anzahl zweckmäßig sein kann. Die Planetenkδrper 9 sind in je einer von acht radial verlaufenden und gleichmäßig über den Umfang verteilten Führungsschienen 8 geführt. In Radialrichtung sind die Planetenkörper 9 entlang der jeweiligen Führungsschiene 8 frei verschieblich und in Umfangsrichtung fest mit der Antriebsscheibe 7 verbunden. In der gezeigten Ruheposition liegen alle Planetenkörper 9 im gleichen radialen Abstand zur Drehachse 2. In Folge der Drehbewegung der Antriebsscheibe 7 bewegen sich alle Planetenkörper 9 auf einer gleichförmigen zentrischen Kreisbahn um die Drehachse 2. Der Massenschwerpunkt des Schwungmassensystems 5 liegt in der gezeigten Ruheposition in der Drehachse 2.

Es sind Mittel 6 zur radialen Verschiebungsveränderung des Schwungmassensystems 5 vorgesehen, deren Funktionsweise im Zusammenhang mit Fig. 2 näher erläutert ist. Die Mittel 6 umfassen im gezeigten Ausführungsbeispiel eine schematisch angedeutete Kulisse 11 mit einer innen liegenden kreisförmigen Ringlaufbahn 10. Die Ringlaufbahn 10 kann auch bedarfsweise elliptisch, oval oder dgl. ausgeführt sein. In Folge der auf die Planetenkörper 9 wirkenden Fliehkräfte legen diese sich innenseitig an die Ringlaufbahn 10 an. Die Anlage kann auch insbesondere in der Anlaufphase des Systems durch Federkraft unterstützt sein.

Fig. 2 zeigt die Anordnung nach Fig. 1 in einer Antriebsstellung. Die Antriebsscheibe 7 dreht sich um die Y-Achse eines angedeuteten Raumachsensystems 3. Die Kulisse 11 mit der Ringlaufbahn 10 ist beispielhaft bezogen auf das Raumachsensystem 3 in Z-Richtung verschoben. Die Orientierung der Verschiebung bleibt bezogen auf das feste Raumachsensystem unabhängig von der Drehung der Antriebsscheibe 7 bestehen, dreht sich also nicht mit der Antriebsscheibe 7 mit. Die Führungsschienen 8 bewirken einen Antrieb der Planetenkörper 9 in Umfangsrichtung, während die radial verschobene Position der Kulisse 11 einen zyklisch sich verändernden Radialabstand der Planetenkörper 9 bezüglich der Drehachse 2 herbeiführt. Es entsteht eine kreisförmige exzentrische Bahnkurve der Planetenkörper 9. In der Verschiebungsrichtung der Kulisse 1 1 liegend weisen die umlaufenden Planetenkörper 9 einen größeren Radialabstand auf als beim gegenüberliegenden Bahnabschnitt. Die entstehenden Fliehkräfte bewirken eine resultierende Gesamtkraft als Antriebskraft in Richtung der Radialverschiebung.

Die Fliehkräfte der Planetenkörper 9 übertragen sich auf die Kulisse 11, die durch geeignete Stellmittel in Position gebracht ist. Beim weiteren Verschieben der Kulisse 11 in Richtung der resultierenden Kraft wirkt diese unterstützend auf die Stellkraft. Bei hinreichend hoher Drehzahl kann ggf. energiesparend die Fliehkraft zur Erzeugung der Stellbewegung in Kraftrichtung herangezogen werden. Auf eine aktive Betätigung der Stellmittel in Kraftrichtung kann verzichtet werden. Bei einer Stellbewegung der Kulisse 11 in Richtung der Drehachse 2 zur Verringerung der erzeugten Kraft sind drehzahlabhängig höhere oder niedrigere Stellkräfte erforderlich. Sofern jedoch bei hoher Systemdrehzahl die Stellkraft zur Verschiebung der Kulisse 11 in Richtung der Drehachse 2 nicht ausreichen sollte, kann auch die gegenläufige Drehzahl beider Antriebseinheiten 1, 1' (Fig. 3) synchron reduziert werden. Die resultierende Kraft nimmt in gewünschter Weise ab. Gleichzeitig nimmt auch die erforderliche Stellkraft in einer Weise ab, die eine Betätigung der Stelleinrichtung zur Drehachse 2 hin ermöglicht. Neben der beispielhaft gezeigten Radialverschiebung in Z-Richtung kann auch eine solche in X- Richtung herbeigeführt werden. Die möglichen Richtungskomponenten der Verschiebung und damit der resultierenden Antriebskraft beschränken sich auf die Drehebene der Antriebsscheibe 7. Durch Veränderung der Position der Kulisse relativ zur Drehachse 2 wird eine Verschiebungsveränderung des Massenschwerpunktes vom Schwungmassensystem 5 (Fig. 1) und damit eine Steuerung der resultierenden Antriebskraft in Betrag und Richtung unabhängig von der Drehzahl erreicht.

Fig. 3 zeigt in einer schematischen Seitenansicht eine Antriebseinrichtungen mit zwei identischen, spiegelsymmetrisch und koaxial zu einer gemeinsamen Drehachse 2 angeordneten Antriebseinheiten 1, 1' nach den Fig. 1 und 2. Jeder Antriebseinheit 1, 1' ist je ein Antriebsmotor 20, 20' zugeordnet, über die die Antriebsscheiben 7, 7' mit gleicher Drehzahl und entgegengesetzter Drehrichtung angetrieben werden. Die zugehörigen Antriebsscheiben 7, 7' sind jeweils mit einer Anzahl von Planetenkörper 9 versehen, die im gezeigten Ausführungsbeispiel hanteiförmig ausgebildet sind und die Antriebsscheiben 7, 7' an den Führungsschienen 8 (Fig. 1) symmetrisch durchgreifen. Der Schwerpunkt der einzelnen Planetenkörper 9 liegt damit in der Ebene der jeweiligen Antriebsscheibe 7, 7'. Kraft-Exzentrizitäten sind vermieden.

Es ist ein bezogen auf das Raumachsensystem 3 ortsfestes Gehäuse 16 vorgesehen, an dem mittels einer Vertikalführung 22 ein Lagergehäuse 17 in Z-Richtung verschieblich gehalten ist. Über einen Stellmotor 18 ist das Lagergehäuse 17 in seiner Relativposition zum Gehäuse 16 verstellbar. Die Einheit aus den Motoren 20, 20' und den Antriebsscheiben 7, T ist am Lagergehäuse 17 gehalten und gemeinsam damit in Z-Richtung verstellbar. Ein weiterer Stellmotor 19 ist zusammen mit einer Horizontalführung 21 für eine Lageverstellung der Antriebseinheiten 1, V in horizontaler X- Richtung relativ zum Lagergehäuse 17 vorgesehen.

Die die Planetenkörpern 9 in Umfangsrichtung umgreifenden Kulissen 11 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel fest mit dem Gehäuse 16 verbunden. Es kann auch eine Anordnung zweckmäßig sein, bei der die Antriebseinheiten 1, 1' am Gehäuse festgelegt sind, wobei die Stellmotoren 18, 19 zur Lagepositionierung der Kulissen 11 vorgesehen sind. In beiden Fällen ergibt sich eine gemeinsame Verschiebungsveränderung der beiden Schwungmassensysteme 5, 5' beider Antriebseinheiten 1, 1' relativ zur Drehachse 2, wobei Betrag und Richtung der Verschiebung gleich sind.

Durch einen Betrieb der beiden Antriebseinheiten 1, 1' mit unterschiedlichen Drehzahlen bei gleicher Auslenkung entstehen in beiden Antriebseinheiten 1, 1' unterschiedliche Einzel-Antriebskräfte. In Folge des axialen Abstandes der beiden Antriebseinheiten 1, 1' zueinander entsteht ein Kippmoment, über das die gezeigte Antriebseinrichtung insgesamt relativ zum Raumachsensystem 3 verschwenkt werden kann.

Je nach Richtung der radialen Auslenkung entsteht ein Kippmoment, das unter Berücksichtigung der Kreiselmomente zu einem Kippen des Systems um eine von der Drehachse 2 abweichende Raumachse führt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel liegt die Drehachse 2 parallel zu Y-Achse des Raumachsensystems 3. Durch das vorgenannte Verfahren lassen sich also Kippbewegungen um die X- und/oder Z-Achse herbeiführen. Eine Kippbewegung um die Drehachse 2 ist beispielsweise durch kurzzeitiges asynchrones Abbremsen oder Beschleunigen einer der beiden Antriebseinheiten 1 , 1' erzielbar. Zur Erzielung einer Schwenk- bzw. Kippbewegung um eine von der Drehachse 2 abweichenden Raumachse kann es auch zweckmäßig sein, bei zumindest näherungsweise gleicher gegenläufiger Drehzahl beider Antriebseinheiten 1, 1' eine unterschiedliche Relatiwerschiebung vorzunehmen.

Fig. 4 zeigt eine Variante der Anordnung nach Fig. 3 mit zusätzlichen Co-Planeten 12 und zusätzlichen Co-Kulissen 14, 14'. Die beiden Antriebseinheiten 1, 1' sind spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet und jeweils für sich spiegelsymmetrisch zur Ebene der Antriebsscheiben 7, 7' ausgebildet. Jeder Planetenkörper 9 ist mit einem beidseitig der jeweiligen Antriebsscheibe 7, 7' angeordneten Paar von Pleueln 23 versehen, an denen exzentrisch mit einem radialen Abstand ein Paar von Co-Planeten 12 angebracht ist. Die Co-Planeten sind mittels der jeweiligen Pleuel 23 um den zugehörigen Planetenkörper 9 drehbar. Eine in einer gemeinsamen Ebene liegende Gruppe von Co-Planeten 12 ist radial außenseitig von einer kreisförmigen Ringlaufbahn 13, 13' einer zugeordneten Kulisse 14, 14' umschlossen.

Die gezeigte Anordnung ist beispielhaft zur Erzeugung einer Antriebskraft nur in Z-Richtung vorgesehen, wobei Stellmotoren 18, 24, 24' zur Erzeugung einer geeigneten Relatiwerschiebung nur in Z- Richtung wirkend angeordnet sind. Ebenso können auch Stellglieder zur Erzeugung einer Relatiwerschiebung auch in X-Richtung vorgesehen sein.

Die Kulissen 11, 11' sind fest mit dem Gehäuse 16 in Form einer Bodenplatte verbunden. Die Antriebsmotoren 20, 20' sind in der Höhe relativ zum Gehäuse 16 mittels des Stellmotors 18 verstellbar. Jede der vier gezeigten Co-Kulissen 14, 14' ist mit einem eigenen in Z-Richtung wirkenden Stellmotor 24, 24' versehen und dadurch in Höhenrichtung relativ zum Gehäuse 16 einstellbar. Die Stellmotoren 24 und die Stellmotoren 24' bilden jeweils ein synchronisiertes Paar, mittels dessen das zugeordnete Paar von Co-Kulissen 14 bzw. das Paar von Co-Kulissen 14' gleichsinnig und um das gleiche Maß verstellt werden kann. Die beiden Antriebsmotoren 20, 20' können zusammen mit den beiden Antriebsscheiben 7, 7' um das gleiche Maß verstellt werden. Bei Betätigung des Stellmotors 18 aus einer Ruheposition heraus in eine Antriebsstellung erzeugen die beiden Antriebseinheiten 1, 1' je eine gleichgerichtete Kraft gleicher Größe, ohne dass ein Reaktionsmoment eintritt. Die Co-Kulissen 14, 14' können zunächst in der gezeigten Ruheposition verbleiben, in dessen Folge die Co-Planeten 12 keine Wirkung haben. Bei einer Verstellung der Co-Kulissen 14, 14' derart, dass die Co-Planeten 12 eine gleichgerichtete Relatiwerschiebung erfahren wie die Planeten 9 erzeugen die Co-Planeten eine Antriebskraft nach dem in Fig. 2 gezeigten Prinzip, die die Antriebskraft der Planeten 9 verstärkt. Auch die Auslenkung der Co-Planeten 12 bewirkt kein äußeres Moment.

Bedarfsweise kann auch ein Paar von Co-Kulissen 14 in radialer Richtung um das gleiche Maß, aber gegensinnig zu dem weiteren Paar von Co-Kulissen 14' verstellt werden. Die lineare Antriebskraft der Planetenkörper 9 bleibt erhalten. Die resultierenden Kräfte der Co-Planeten 12 heben sich durch die gleich großen, aber gegenläufig gerichteten Einzelkräfte in einer lateralen Richtung auf. Durch den axialen Abstand der beiden Antriebseinheiten 1, 1' zueinander entsteht aber ein Kippmoment, mittels dessen das Gesamtsystem relativ zum Raumachsensystem verschwenkt werden kann.

Anstelle der gezeigten paarweise Ausbildung von Co-Planeten 12, Pleueln 23 und Co-Kulissen 14, 14' kann auch eine Ausbildung zweckmäßig sein, bei der jedem Planetenkörper 9 nur ein Pleuel 23 und ein Co-Planet sowie jeder Antriebseinheit 1, V nur eine Co- Kulisse 14, 14' zugeordnet ist. In den übrigen Merkmalen und Bezugszeichen stimmt das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 mit dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 überein.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Bezugszahlenliste

1. Antriebseinheit

2. Drehachse

3. Raumachsensystem

4. Antriebskörper

5. Schwungmassen system

6. Mittel zur Verschiebungsveränderung

7. Antriebsscheibe

8. Führungsschiene

9. Planetenkörper

10. Ringlaufbahn (Kulisse)

11. Kulisse

12. Co-Planet

13. Ringlaufbahn (Co-Kulisse)

14. Co-Kulisse

15. Pfeil

16. Gehäuse

17. Lagergehäu se

18. Stellmotor

19. Stellmotor

20. Antriebsmotor

21. Führung

22. Führung

23. Pleuel

24. Stellmotor

Claims

Ansprüche

1. Antriebseinrichtung zur Erzeugung einer linearen Kraft aus einem Antriebsdrehmoment, mit einer Antriebseinheit (1), die einen um eine Drehachse (2) gegenüber einem festen Raumachsensystem (3) drehend antreibbaren Antriebskörper (4) und ein in Drehrichtung mit dem Antriebskörper (4) verbundenes Schwungmassensystem (5) umfasst, wobei der Massenschwerpunkt des Schwungmassensystems (5) in einer Antriebsstellung bezogen auf die Drehachse (2) und in einer gegenüber dem Raumachsensystem (3) orientierten Radialrichtung verschoben ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite, im wesentlichen identische Antriebseinheit (1') vorgesehen ist, die in Gegenrichtung zur ersten Antriebseinheit (1) mit gleicher Drehzahl antreibbar ist, und dass Mittel (6, 6') zur gemeinsamen radialen Verschiebungsveränderung der beiden

Schwungmassensysteme (5, 5') beider Antriebseinheiten (1, 1') relativ zur Drehachse (2) vorgesehen sind.

2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (6, 6') zur Verschiebungsveränderung als Mittel zur Veränderung des radialen Achsabstandes ausgebildet sind.

3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (6, 6') zur Verschiebungsveränderung als Mittel zur Veränderung der radialen Richtung bezogen auf das Raumachsensystem (3) ausgebildet sind.

4. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebskörper (4, 4') als Antriebsscheibe (7, 7') mit mindestens zwei und insbesondere acht gleichmäßig über den Umfang verteilter, in radialer Richtung verlaufender Führungsschienen (8) ausgebildet ist, dass das Schwungmassensystem (5, 5') eine entsprechende Anzahl einzelner, in den Führungsschienen (8) radial verschieblich geführter Planetenkörper (9) umfasst, und dass die Mittel (6, 6') zur Verschiebungsveränderung eine die Planetenkörper (9) außenseitig mit einer Ringlaufbahn (10, 10') umschließende Kulisse (11, 11') aufweisen.

5. Antrieb seinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenkörper (9) mit je einem um den jeweiligen Planetenkörper (9) mit radialem Abstand drehbaren Co- Planeten (12) versehen sind, wobei die Co-Planeten (12) außenseitig von einer Ringlaufbahn (13, 13') einer Co-Kulisse (14, 14') umschlossen sind.

6. Antriebseinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringlaufbahn (10, 10', 13, 13') kreisförmig ausgebildet ist.

7. Verfahren zum Betrieb einer Antriebseinrichtung, insbesondere einer Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem beide Antriebseinheiten (1, 1') mit gleicher Drehzahl und entgegengesetzter Drehrichtung angetrieben werden, wobei die Größe der erzeugten Kraft durch eine gemeinsame gleichgerichtete radiale Verschiebung der

Massenschwerpunkte von den Schwungmassensystemen (5, 5') relativ zur Drehachse (2) eingestellt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der erzeugten Kraft durch eine radiale Verschiebung des Massenschwerpunktes der Planetenkörper (9) eingestellt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der erzeugten Kraft durch eine radiale Verschiebung des Massenschwerpunktes der Co-Planeten (12) eingestellt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung der erzeugten Kraft durch Einstellung der Richtung der radialen Verschiebung relativ zum Raumachsensystem (3) und insbesondere durch eine Relatiwerschiebung der Kulisse (11, 11') bzw. der Co-Kulisse (14, 14') zur Antriebsscheibe (7, 7') vorgegeben wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung der erzeugten Kraft durch einen Betrieb der beiden Antriebseinheiten ( 1, 1') mit unterschiedlichen Drehzahlen verändert wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung der erzeugten Kraft durch eine unterschiedliche . Radialverschiebung der beiden

Schwungmassensysteme (5, 5') verändert wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulissen (11, 11') unterschiedlich relativ zur jeweiligen Antriebsscheibe verschoben werden.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulissen (11, 11') unverändert in ihrer Relativposition verbleiben, und dass die Co-Kulissen (14, 14') unterschiedlich relativ zur jeweiligen Antriebsscheibe (7, 7') verschoben werden.