Title:
Free-rolling mechanism for rotary, linear or helical movement - with roller diameters selected to prevent contact between adjacent, opposing rollers
Kind Code:
A1


Abstract:
The free-rolling mechanism uses at least two sets of rollers, in rolling contact with one another between two relatively displaced components. The roller diameters are selected so that the adjacent opposing rollers do not contact one another. Pref., the rollers are enclosed by a surrounding element, ensuring utilisation of the roller physical characteristics. USE - For roller bearing, differential drive, or DC, AC or temp. difference motor/generator.



Inventors:
HAMPEL MICHAEL (DE)
Application Number:
DE4343418A
Publication Date:
05/26/1994
Filing Date:
12/18/1993
Assignee:
HAMPEL, MICHAEL, 01824 KURORT RATHEN
Domestic Patent References:
DE108085CN/A
DE132317CN/A
DE1775618A1N/A
DE1808744A1N/A
DE1989632UN/A



Foreign References:
4326759
3751125
1570056
Other References:
Pat.Abstr. of Japan, 63-76909(A) 1988 Vol. 12/No. 302 M-732
DE-Z: "Fertigungstechnik und Betrieb, VEB Verlag Berlin 19. Jg. H. 10, Okt. 1969, S. 633
Claims:
1. Freiwälzwerk für rotierende, geradlinige und wendelförmige Bewegungen in fester Führung, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei aufeinander rollende Wälzkörperreihen, zwischen zwei sich relativ parallel stehende oder sich bewegende Teile, einen Kreislauf bilden und deren Wälzkörperdurchmesser so gewählt sind, daß die benachbarten und dich entgegengesetzt drehenden Wälzkörperflächen sich nicht berühren.

2. Freiwälzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein umspannendes Teil, die verbindliche Nutzung der physikalischen Eigenschaften der Wälzkörper sichert.

Description:
1. Gleitreibungsfreies Wälzwerk:Das Anwendungsgebiet dehnt sich über das gesamte Spektrum der Mechanik aus und erweitert die Realisierungsgrenzen in der Präzisionsherstellung Hochgeschwindigkeitstechnik und Schwerlastbewegung. Das gleitreibungsfreie Wälzwerk ermöglicht den Grundaufbau von drei Hauptanwendungsgebieten:WälzlagerungenKugelschicht(en) kombiniert mit einschalige(n) Rotationshyperboloid(e) Linearführungen, Gewindetriebe und Rollenlager.Motoren oder GeneratorenGleichstrom, Wechselstrom, Drehstrom und Synchronmotoren, Temperaturdifferenzmotoren-Generatoren.GetriebeDifferentialgetriebe. 2. Die Nachteile eines herkömmlichen Wälzlagers Fig. 0 sind, daß sie durch einen Käfig, der die Wälzkörper auf Abstand hält, Gleitreibung verursacht. Diese muß mit umweltschädlichen Schmierstoffen herabgesetzt werden. Ungünstig ist auch die temperaturabhängige Ausdehnung (Zusammenziehung) der Wälzkörper damit keine Haftreibung auftritt ist eine Lagerluft nötig, die wiederum eine Ungenauigkeit festsetzt. Eine häufige technische Unfallursache ist, auch bei mangelhafter Wartung, eine unberechenbare Zerstörung des Lagers. Der restliche Schmierstoff wird durch Reibungshitze herausgetrieben, der festgefahrene Käfig zerstört und die Achse schlagartig aus der Führung herausgerissen. Störend wirken sich auch die mechanischen Schwingungen zwischen Wälzkörper und Käfig aus, dessen Amplitude durch die Belastung und der Elastizität des Materials und deren Frequenz durch die Aufsatzspannung eines Wälzkörpers und der Brückenspannung zweier Wälzkörper, bestimmt wird. Diese Schwingungen rufen bei hohen Umdrehungen gefährliche Resonanzfrequenzen hervor. 3. Die Nachteile der herkömmlichen elektrischen Maschinen sind, daß das aufwendige Einbringen der Wicklung im Rotor immer einen unsymmetrischen Aufbau und demzufolge eine Unwucht verursacht. Das Symmetrieren durch das Ausschleifen des Rotors erhöht die Verlustleistung. Ungünstig ist auch die Luftkühlung, die durch rotierende Teile sauber sein muß und ein verstecktes thermisches Hochschaukeln öfters nicht verhindern kann. Der Spalt zwischen Stator und Rotor gibt mechanische Schwingungen (v. Wechselstrom) frei, die häufig als störende Brummtöne wahrgenommen werden. Das Gewicht und die Temperaturschwankungen des Rotors bei Kraftwerksanlagen sind nur mit einem energetisch verlustreichen größeren Spalt gegenüber des Stators zu beherrschen. 4. Die Nachteile der herkömmlichen Zahnradgetriebe sind, daß die aneinandergleitenden Zahnflächen Reibung, Verschleiß und mechanische Schwingungen verursacht. Die weit verbreitete Anwendung, der mit Öl ausgefüllten Zahnradgetriebe bei Kraftfahrzeugen, belastet die Umwelt erheblich. 5. Die Vorteile eines gleitreibungsfreien Wälzlagers (Fig. 1) treten schon in der einfacheren Herstellung der Wälzkörper hervor. Da dieser Aufbau (Fig. 1) bei einer von außen nach innen drückende mechanische Spannung keine Gleitreibung bildet, ist eine Belastung bis zur Fließspannung möglich. Bei einer rotierenden Bewegung gleicht sich die Oberflächenstruktur im ganzem System gleichmäßig aus. Die Haftreibung zwischen den Wälzkörpern sichert ein sich ständiges wiederholendes Zusammentreffen der selben Flächen, die nach einer Laufzeit, eine präzise homogene Oberfläche annehmen. Dieses Verfahren könnte zweckmäßigerweise vor dem Aushärten der Teile angewendet werden. Das gleitreibungsfreie Wälzlager gibt im Bahntransport, Straßenverkehr und in der Flugzeugtechnik eine gute Sicherheit. Bei Extrembelastung bleibt die wichtige Führung immer im Zentrum. Nach Erreichen der Fließspannung entsteht ein vorteilhaftes Abbremsen gegenläufiger Flächen. (Fig. 2) zeigt eine Kombination zweier Wälzlager für eine geradlinige Führung (7). Die spitz zulaufenden Schwachstellen an den Außenteilen, können mit Hilfe zweier kettenförmiger Verbindungen an den Außenwälzen, entlastet werden. 6. Die Vorteile eines gleitreibungsfreien Wälzgetriebes (Fig. 3) sind, daß durch das Zusammendrücken des Außenteiles (6) eine Berührungsdichte der Wälzkörper entsteht, die ein nahezu geräuschloses Funktionieren sichert. Zusätzlich wird durch die enge Berührung der Körper ein schneller thermischer Ausgleich geschaffen. Die Verbundringe (5), die ebenfalls mit Freiwälzlagern gez. (4) mit den Wälzkörpern befestigt sind, geben bei (Fig. 3) ein Übersetzungsverhältnis von 1 : 2 ab. Die Achsenkörper (1) können auch mit dem Außenteil fest verbunden werden. 7. Die Vorteile einer gleitreibungsfreien elektrischen Maschine (Fig. 5) sind, daß die magnetischen Wälzkörper (aus Magnetblechen/Ferrit) mit den elektrischen Leitern (8) /(z. B. Kupfer), in ihrer symmetrischen Form, leicht hergestellt werden können. Die Kontaktflächen an den Stirnseiten der Leiter (8) bieten eine Vielzahl von Kombinationsmöglichkeiten. Sie werden so geschalten, daß die Leiter beim Auseinanderlaufen sich abstoßen und beim Zusammenkommen sich anziehen. Bei der Gleichstrom, Wechselstrom, Drehstrom und Synchron ä Zusammenstellung ist immer eine ausgleichende Betriebswärmeabgabe gewährleistet. Keilförmige Leiter (8), die bis zur Achse verlaufen, verringern den Innenwiderstand des Motors. 8. Der Temperaturdifferenzmotor/Generator (Fig. 4) wandelt die mit Rollen (12) getrennten, sich ausdehnenden und sich zusammenziehenden Segmente, in Drehrichtung um. Die Wärmezufuhr erfolgt durch Heißsegmente (10 aus Kupfer oder Luftkanälen), die miteinander verbunden sind (z. B. an der Vorderseite). Kaltsegmente (9), die z. B. auf der Rückseite verbunden sind, werden thermisch durch Isolierungen (11) gegenüber den warmen Bereichen getrennt gehalten. Der Wärmefluß erfolgt somit über die Wälzkörper.