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Die Erfindung bezieht sich auf einen Wendekreisel, dessen Kreiselrotor
in seiner Präzessionsbewegung gedämpft ist durch eine Dämpfungsvorrichtung mit einer
drehbaren Welle, mit der sich ein zylindrischer Bauteil relativ zu einem zweiten
zylindrischen, ortsfest angeordneten Bauteil dreht, derart, daß der erste Bauteil
sich in einer zylindrischen Bohrung des zweiten koaxial dreht, und mit einer Flüssigkeit,
die zum Dämpfen der Bewegung der Welle dient und in dem Ringraum zwischen den beiden
zylindrischen Bauteilen eingeschlossen ist, wobei Ringflächen bildende Schichten
aus einem Material, welches nicht von der Flüssigkeit benetzt wird, auf die zylindrischen
Bauteile an beiden Enden des Ringraums ausgebracht sind, und wobei die Schichten
die beiden Enden des Ringraums unverschlossen lassen und die zylindrischen Bauteile
derart ausgewählte Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, daß eine temperaturabhängige
Dimensionsänderung des Ringraums die temperaturbedingte Änderung der Viskosität
der Flüssigkeif auszugleichen sucht, nach Patent 1236 891.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Wirkung der Dämpfungsvorrichtung
bei einem Wendekreisel zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird bei einem Wendekreisel der eingangs genannten Art
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der drehbar nachgiebige Bauteil des Wendekreisels
und die Dämpfungsvorrichtung an dem gleichen Ende des Kardanbügels des Wendekreisels
angeordnet sind und daß an diesem Ende ein Lager vorgesehen ist, dessen Spiel gegenüber
der Welle derart ist, daß es keinen Druck beim Fehlen einer seitlichen Ablenkung
der Welle aufnimmt.
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Durch die Anordnung der Dämpfungsvorrichtung an dieser Stelle wird
eine wirkungsvollere Dämpfung gewährleistet. Dadurch, daß das Lager am gleichen
Ende wie die Dämpfungsvorrichtung angeordnet ist, ergibt sich ferner der Vorteil,
daß das Lager nicht nur die Seitenablenkung des Kardanbügels begrenzt, sondern dieses
auch in dem notwendigen Ausmaß tun kann, um eine mögliche Berührung zwischen den
koaxialen Bauteilen zu vermeiden. Darüber hinaus wirkt die Dämpfungsvorrichtung
in der Weise, daß eine Dämpfung für jegliche Seitenablenkung gewährleistet ist.
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Die Erfindung soll nunmehr an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden
Zeichnung, die einen Schnitt durch den Wendekreisel darstellt, näher erläutert werden.
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Der Kreisel hat ein hohlzylindrisches Gehäuse 1, an welchem am einen
Ende ein geformter Bauteil 2 und eine Endplatte 3 und am anderen Ende ein geformter
Bauteil 14 und eine Platte 15 durch Schrauben 4 (nur eine Schraube ist gezeigt)
befestigt sind. Ein Rotor 5 eines Hysteresemotors wird im Betrieb mit einer gleichmäßigen
Winkelgeschwindigkeit um eine Achse 6 (welche die erste Achse bildet) in einem Kardanbügel
7 gedreht. Der Bügel 7 hat Wellen 8 und 9 an gegenüberliegenden Enden, welche in
Lagern 10 bzw. 11 um eine Achse 12 (welche die zweite Achse bildet) drehbar sind.
Das Lager 10 ist mit Kugellagern und inneren und äußeren Laufflächen versehen, wobei
die äußere Lauffläche starr in einer Vertiefung 13 im Bauteil 2 befestigt
ist. Die innere Lauffläche des Lagers 10 umgibt die Welle 8 mit einem Spiel 28 von
0,025 mm. Die Kugellager ermöglichen eine Drehung der Welle 8, wenn sie an der zylindrischen
Fläche der inneren Lauffläche des Lagers 10 ruhen. Das Lager 11 ist ebenfalls mit
Kugellagern und inneren und äußeren Laufflächen versehen, wobei die innere Lauffläche
mit Gleitsitz auf der Welle 9 sitzt, während die äußere Lauffläche einen Gleitsitz
in einem hohlzylindrischen Teil 16 des Bauteils 14 bildet. Die Drehbewegung des
Kardanbügels 7 wird durch einen drehbar nachgiebigen Bauteil 17 gedämpft,
welcher koaxial zur Welle 8 liegt und dessen eines Ende an der Welle 8 befestigt
ist, während das andere Ende am Bauteil 2 festgeklemmt ist.
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Ein ringförmiger Bauteil 18 ist am Kardanbügel 7 (durch nicht
gezeigte Mittel) befestigt, so daß er sich zusammen mit dem Kardanbügel7 dreht.
Der Bauteil 18 ist mit einer zylindrischen Fläche 19 versehen, die eine ähnliche
zylindrische Fläche 20 eines ringförmigen Teils 21 des Bauteils
2 mit einem ringförmigen Spalt von etwa 0,05 mm dazwischen umgibt. Der ringförmige
Spalt zwischen den Flächen 19 und 20 ist mit einem Körper aus einem Silikonmedium
gefüllt, welches durch Ringe 22, 23, 24 und 25 aus Polytetrafluoräthylen in dem
Spalt gehalten wird.
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Eine elektromagnetische Abnahme- oder Abgreifvorrichtung hat einen
Rotor 26, der an der Welle 9 angebracht ist, und einen Stator 27, der am Bauteil
14 befestigt ist und im Betrieb auf bekannte Weise ein Wechselstromsignal liefert,
welches von dem Winkelmaß der Präzessionsbewegung des Kardanbügels 7 um die Achse
12 abhängt.
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Das Gewicht des Kardanbügels wird hauptsächlich von dem Lager 11 und
dem Bauteil 17 gehalten. Die Flüssigkeit zwischen den Flächen 19 und 20 trägt in
kleinem Maß zur Abstützung des Gewichts bei.
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Im Betrieb präzessiert, wenn der Wendekreisel um die Achse gedreht
wird, die jeweils senkrecht zu den Achsen 6 und 12 (d. h. der dritten Achse) verläuft,
der Kardanbügel7 um die Achse 12 entgegen dem Widerstand des drehbar nachgiebigen
Bauteils 17. Die Präzessionsbewegung des Kardanbügels 7 wird durch das Medium zwischen
den Flächen 19 und 20
gedämpft und durch die Abnahme- oder Abgreifvorrichtung
gemessen, die so angeordnet ist, daß sie ein Ausgangssignal proportional der Geschwindigkeit
der Drehung des Wendekreisels um die dritte Achse liefert.
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Der drehbar nachgiebige Bauteil 17 ist so gebaut, daß er eine relativ
kleine Torsionssteifheit hat, so daß der Kreisel empfindlich für kleine Drehgeschwindigkeiten
um die dritte Achse (z. B. 0,005 'Sekunde oder weniger) ist und einer Bewegung
des Kardanbügels 7 unter einer Beschleunigung in einer Richtung senkrecht zur Achse
12 entgegenwirkt. Das Medium zwischen den Flächen 19 und 20 dämpft die Bewegung
des Kardanbügels 7 in einer Richtung senkrecht zur Achse 12.
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Da der drehbar nachgiebige Bauteil 17 eine relativ geringe
Torsionssteifheit hat, übt er auch eine relativ geringe Dämpfwirkung auf die Bewegung
des Kardanbügels 7 in einer Richtung senkrecht zur Achse 12 aus und ermöglicht es,
daß die Welle 8 in Berührung mit der inneren Lauffläche des Lagers 10 kommt, wenn
der Kardanbügel7 sich unter einer Beschleunigung über einen vorbestimmten Wert von
ungefähr 1 oder 2 g bewegt.
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Der Kardanbügel7 kann immer noch um die Achse 12 auf eine Drehung
um die dritte Achse hin präzessieren, wenn die Welle 8 in Berührung mit der
inneren
Lauffläche befindet, da die Kugellager des Lagers 10 eine Drehung der Welle
8 zulassen. Die Abnahme- oder Abgreifvorrichtung befindet sich in der Nähe
des Lagers 11 und ist daher vom Ende des Kardanbügels 7 entfernt, welcher
sich in einer Richtung senkrecht zur Achse 12 bewegen kann, und ist verhältnismäßig
unempfindlich für eine Bewegung des Kardanbügels 7 in Richtungen senkrecht zur Achse
12.
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Ein Wendekreisel, der in einem Passagierflugzeug eingebaut ist, wird
normalerweise Beschleunigungen über 2 g nicht ausgesetzt sein, aber diejenigen Kreisel,
die in Militärflugzeugen eingebaut sind, können Beschleunigungen bis zu 10 g ausgesetzt
sein. Ein Wendekreisel, der in ein Luftgeschoß eingebaut ist, kann Beschleunigungen
von 30 g unterworfen sein.
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Ein übergangsschock kann den Kreisel einer Beschleunigung von bis
zu 50 g aussetzen, und das Lager verhindert eine Beschädigung des Kreisels infolge
eines solchen Schocks oder Stoßes.
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Die Breite des Spaltes zwischen dem Lager 10 und der Welle
8 beträgt die Hälfte des Spaltes zwischen den Flächen 19 und 20, so daß die
Flächen 19 und 20 niemals in Berührung miteinander kommen können.
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Durch das Vorsehen des Spaltes zwischen der Welle 8 und dem
Lager 10 werden die Reibungskräfte verringert, die der Präzession des Kardanbügels
7 entgegenwirken, so daß der Wendekreisel empfindlicher auf eine Drehung um die
dritte Achse reagiert.
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Bei einer Abänderungsform sind die Kugellager des Lagers
10 entfernt, und das Lager 10 ist ein Zapfenlager, welches mit einem
Reibungsmaterial von geringer Reibung, wie z. B. Polytetrafluoräthylen, ausgekleidet
ist, welches eine Drehung der Welle 8 zuläßt, wenn die Welle 8 an
ihm anliegt.