Kreiselrotor und Verfahren zu dessen Herstellung ,Gegenstand: vorliegender Erfindung ist ein Kreisel= rotor mit einem Kardanteil, einem den letzteren umge benden Rotorten, einem Nabenteil, einem Paar Sehwenkverbindungen, die den Kardanteil mit dem Rotorteil um eine Achse schwenkbar verbinden, und einem weiteren.
Paar Schwenkverbindungen, die den Kardanteil mit dem Nabenteil um eine zur letzterwähn ten Achse rechtwinkeligz Achse schwenkbar verbinden, und ein Verfahren zu dessen Herstellung: Bekanntlich muss. ein Kreiselrotor so aufgebaut sein, dass. keine der aus seiner Lagerung. auf den Rotor wirkenden Kräfte eine störende Einwirkung auf die Drehachse des: Rotors haben.
In der Praxis bestehen bedeutende Schwierigkeiten bei der- Stützung einer Masse und einer Zufuhr -eines Antriebes zur Rotation dem Masse, ohne dass derartige Einwirkungen eintreten.
In einem Artikel in der Zeitschrift Control Engi neering : vom: Juni 19$4: ist bereits eine Aufhängung für einen gyrostropischen Rotor vorgeschlagen worden, bei welchem theoretisch keine- Kopplung zwischen dem Rotor und, der Aufhängung besteht.. Die vorgeschla gene:
Anordnung sieht einen kardanischen Ring zwi schen eurer angetriebenen Welle und: einer ringförmi- gen:
Masse, welche den gyrostropischen Rotor bildet, vor. Bei dieser Anordnung wird der Motor vom einem Gehäuse getragen und eventuell auftretende radiale Unwuchten werden bei jeder Umdrehung ausgeglichen.
Der Einfluss der Trägheit des Kardanringes auf den Rotor wirkt als eine dynamische; negative,, elastische Haltekraft,. welche eine Neigung zur Entstehung einer konischen Präzession der Rotationsachse. zur Folge hat, und zwar in der gleichen Richtung wie die Dreh- richtung des Rotors. ist.
Die Grösse dieser dynamischen Haltekraft vergrössert sich. mit einer Erhöhung- der Drehzahl:
des Rotors. Es ist andererseits möglich, ela- stische Aufhängungen, herzustellen, die eine positive elastische Haltekraft aufweisen, welche die Entstehung einer konischen- Präzession der Rotationsachse zur Folge hat,
die in umgekehrter Richturig- zur Drehrich tung der Rotation verläuft. Durch eine geeignete Kom- bination dieser Effekte ist es möglich, diese gegenseitig aufzuheben und die Periode der Präzession theoretisch auf einen unendlichen Wert zu bringen.
Bei der Herstellung derartiger Kreiselrotoren müs sen Paare, von elastischen, schwenkbaren Lagern: senk recht zueinander zwischen dem Rotor und dein Kar- danring sowie dem Kardanring und der Welle angeord net werden.
Die Herstellung und der Zusammrenbau der einzelnen Teile muss, sehr genau: sein.,, da die ge ringste Ungenauigkeit der Konstruktion zwischen den Schwenklagerpaaren abnormale Spannungen in der Federn der Schwenklagerverbindungen zur Folge haben würde, welche Spannungen unerwünschte, nicht lineare. Charakteristiken. des Gyrostopes verursachen würden.
Ziel- der vorliegenden Erfindung ist nun; einen neuen. und verbesserten Kreiselrotor- zu schaffen, der die Nachteile bekannter Kreiselrotoren vermeidet und vorteilhaft herzustellen ist.
Der Kreiselrotor zeichnet sieh; erfindungsgemäss dadurch aus, dass jede Schwenkverbindung mindestens eines der vorerwähnten Paare eine Schwenkverbindung mit kreuzförmig angeordneter:
Biegefedern ist, und ein Paar Metallstreifen umfasst, die jeweils, mit jenen zwei der letzterwähnten Teile, welche zwei sie- jeweils:
ver binden, direkt verbunden sind. Dabei ist Jedes Ende jedes Metallstreifens zwischen. deren- jeweils- damit direkt verbundenen der fetzterwähnters zwei Teile und einem darüber liegenden Klemmelement angeordnet. Das Verfahren zur Herstellung des Kreiselrotors kennzeich- rreb sich andererseits <RTI
ID="0001.0167"> dadurch, dass je ein Klemmele- ment für jeden Metallstreifen an beiden jener zwei der Rotorteile, welche <I>zwei</I> jeweils zu verbinden sind, befe- stigt wird.
Dabei. kommt- ein Teilbereich jedes Klemm\ elementes jeweils an einem Flächenbereich des entspre chenden Rotorteiles zu liegen, an welchem Flächenbe reich der jeweilige Metallstreifen mit dem letzterwähn ten Teil zu verbinden ist. Das eine oder auch das an dere Klemmelement wird jeweils materialentfernend bearbeitet, um die Lage einer Klemmelementkante in bezug auf eine benachbarte Kante des anderen Klemm elementes genau zu bestimmen.
Der jeweilige Material streifen wird zwischen den letzterwähnten Teilberei chen der jeweiligen Klemmelemente und den letzter wähnten Flächenbereichen der jeweils zu verbindenden Rotorteile angeordnet und mit den Klemmelementen und den letzterwähnten Teilen verbunden.
Die nachfolgende Beschreibung erörtert beispiels weise bevorzugte Ausführungsformen des Erfindungs gegenstandes anhand der Zeichnung. Darin zeigen: Fig. 1 eine Ansicht einer Rotorscheibe einer bei spielsweisen Ausführungsform der Erfindung während der Herstellung, Fig. 2 einen axialen Schnitt der Scheibe nach der Fig. 1, Fig.3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 1, Fig. 4 und Fig. 5, die sonst den Figuren 1 und 3 entsprechen, einen zweiten Schritt der Herstellung, Fig.6 und Fig.7, die gleichfalls den Figuren 1 und 3 entsprechen, einen dritten Schritt der Herstel lung, Fig. 8 und Fig. 9, die ebenfalls den Figuren 1 und 3 entsprechen, einen vierten Schritt der Herstellung, Fig.
10 eine Ansicht einer Scheibe einer weiteren Ausführungsform der Erfindung in einem Zwischensta dium der Herstellung und Fig. 11 einen Teilschnitt in grösserem Masstab der Scheibe der Fig. 10 nach der Linie XI-XI.
Wie es aus den Figuren 1 und 2 hervorgeht, wird ein einziges Stück von Material 10, das ursprünglich die Form einer flachen, runden Scheibe besitzt, in einen Rotorteil 12, einen Kardanteil 14 und einen in neren Befestigungsteil 16 getrennt.
Beim Stadium der Herstellung, das in diesen bei den Figuren dargestellt ist, sind die grössten Teile der inneren und äusseren Schlitze 18 und 20 durch die Scheibe 10 geschnitten worden, z. B. durch Gravieren. Der äussere Schlitz 20 verläuft grösstenteils auf einem Kreis, der mit der Scheibe 10 konzentrisch ist: Diese konzentrischen Teile werden später durch ein Durch schneiden der Teile 22 ergänzt, die sich rechtwinkelig zu einem Durchmesser der Scheibe erstrecken.
Die Teile 28 des Schlitzes, welche sich auf diesem Durch messer radial von den noch nicht fertig geschnittenen Teilen 22 nach innen erstrecken, enden in Teilen des Schlitzes, die parallel zu den Teilen 22 verlaufen. Diese inneren, parallelen Teile des Schlitzes sind durch einen entsprechend verlaufenden Schlitz mit den ande ren Enden des kreisförmigen Schlitzes 20 verbunden. Der innere Schlitz 18 enthält ebenfalls Teile 28, wel che sich diametral erstrecken. Diese verlaufen senk recht zu den Schlitzen 28 und enden in Teilen, die senkrecht zum betreffenden Durchmesser stehen. Der äussere Teil, ebenfalls mit 22 bezeichnet, ist in diesem Stadium der Herstellung noch nicht durchgeschnitten.
Die vier Teile 28 sind gleich lang und von der Mitte der Scheibe gleich weit entfernt. Der grössere Teil des Schlitzes 18 erstreckt sich parallel zum entsprechenden Durchmesser; wobei diese Teile in Schlitzen münden, die senkrecht zu diesem Durchmesser verlaufen. Da die Teile 22 der Schlitze noch nicht entfernt wurden, und die Schlitze daher unvollendet sind, bildet die Scheibe immer noch ein Stück. In diesem Stadium der Herstellung ist bereits auch eine zentrale Bohrung 24 für die Aufnahme einer Antriebswelle, auf welcher der Rotor befestigt werden soll, fertiggestellt. Ausserdem sind äussere Bohrungen 26 zur Aufnahme von geeigne ten Gewichten vorgesehen.
Die radial verlaufenden Teile 28 der Schlitze 18, 20 haben an beiden Seiten symmetrisch abgeschrägte Kanten. Wie dies aus der Fig. 3 ersichtlich ist, stehen die abgeschrägten Flächen 30, 32 auf der oberen Seite (entsprechend der Darstellung in dieser Figur) senk recht zueinander und jede ist parallel zu einer der Flä chen 34, 36 auf der unteren Seite der Scheibe und somit der anderen Seite des Schlitzes. Entgegengesetzte mittlere Flächen 38, 40 der ursprünglichen Seiten wände des Schlitzes verbleiben zwischen den abge schrägten Flächen.
Jeder der vier Teile 28 ist zur Aufnahme eines Paares von federnden Streifen bestimmt, welche schliesslich die einzigen Verbindungen des Rotors 12 mit dem Ring 14 und dem Nabenteil 16 bilden sollen.
In der folgenden Beschreibung wird aus Gründen der Einfachheit nur ein Teil 28 besprochen, es versteht sich jedoch, dass alle vier Teile gleichzeitig behandelt werden, wobei jeder Schritt bei der Herstellung vorteil hafterweise jeweils an allen Teilen durchgeführt wird, bevor der nächste Schritt beginnt.
Wie es aus den Figuren 4 und 5 folgt, werden beim zweiten Schritt der Herstellung Klemmteile 42, 44 an den abgeschrägten Flächen 30, 32, 34 und 36 angeord net. Jeder der Klemmteile 42, 44 besteht aus einem Abschnitt eines rechtwinkeligen Metallstreifens, vor zugsweise aus rostfreiem Stahl. Der Klemmteil 42 wird durch Punktschweissen an den Stellen 46 mit der obe ren Fläche 30 am äusseren Ende, in radialer Richtung der Scheibe 10 verbunden. Am inneren Ende der obe ren Fläche 32 erfolgt die Punktschweissung an Stellen 48. Der Klemmteil 44 ist durch Punktschweissen mit der unteren Fläche 36 am inneren Ende und mit der unteren Fläche 34 am äusseren Ende verbunden.
Ob wohl in der Zeichnung je drei Schweisstellen darge stellt sind, können die Klemmteile in einer beliebigen geeigneten Weise befestigt werden, wobei mindestens eine Hälfte der Länge des Klemmteiles mit den abge schrägten Flächen unverbunden bleibt.
Beim nächsten Schritt der Herstellung, der in den Figuren 6 und 7 dargestellt ist, werden die beiden Flanschen jedes der Klemmteile 42, 44 getrennt. Das geschieht durch Entfernung, z. B. durch Gravieren des mittleren Teiles, welcher den rechten Winkel bildet. Der Teil 42 ist somit in Klemmstreifen 50 und 52 un terteilt, die an den Flächen 30 und 32 befestigt sind. Der Teil 44 ist in Streifen 54 und 56 unterteilt, die sich auf den Flächen 34 und 36 befinden.
Die Entfer nung des Materiales erfolgt nach aussen vom Winkel der Klemmteile, bis die neu hergestellten Flächen der einzelnen Klemmstreifen mit den einander entgegenge setzten Wänden 38, 40 des Schlitzes 28 fluchten, wie dies in der Fig. 7 gezeigt ist. Wie es aus dem folgen den hervorgeht, bestimmt der Abstand dieser Flächen die tatsächliche Breite der federnden Streifen, welche für eine erfolgreiche Wirkung des Rotors ausschlagge bend ist.
Es ist einer der wichtigsten Vorteile des be schriebenen Verfahrens, dass dabei die Ausbildung der Flächen durch Entfernung von Partien von festen Klemmteilen erfolgt, anstatt durch die Befestigung eines bereits fertigen Teiles. Der beschriebene Entfer nungsschritt kann mit bedeutend grösserer Genauigkeit erfolgen.
Nach diesem Schritt folgt nun das Einsetzen von Federstreifen 58, 60, wie dies in den Figuren 8 und 9 dargestellt ist. Der Federstreifen ist zwischen dem Klemmstreifen 50 und der Fläche 30 an deren inneren Enden eingeschoben und erstreckt sich quer zum Schlitz 28, um zwischen die Fläche 34 und dem Klemmstreifen zu führen. In ähnlicher Weise befindet sich der Federstreifen 60 zwischen der Fläche 32 und dem Streifen 52, quer zum Schlitz 28, sowie zwischen der Fläche 36 und dem Klemmstreifen 56 am äusseren Ende. Die Federstreifen werden darauf befestigt, nor malerweise wieder durch Punktschweissung.
Der Federstreifen 60 wird an den Stellen 62 und der Federstreifen 58 an den Stellen 64 befestigt. Ausser- dem werden noch Schweisstellen an der anderen Seite der Scheibe 10 angeordnet, welche die Federstreifen 58 und 60 zwischen dem Streifen 54 und der Fläche 34, sowie zwischen dem Streifen 56 und der Fläche 36 festhalten. Die Enden der Federstreifen 58, 60 werden dann z. B. durch Schleifen abgetrennt.
Zuletzt werden die Teile 22 der Schlitze durchge schnitten, wodurch die Schlitze 18 und 20 fertiggestellt werden. Die einzelnen Teile, der Rotor 12, der Kar- danring 14 und der Nabenteil 16 bleiben darauf nur durch die vier Sätze von Federstreifen 58 und 60 ver bunden.
Es versteht sich, dass jeder der Klemmstreifen von Anfang an aus einem besonderen Teil bestehen. könnte, anstatt aus einem winkelförmigen Teil herausgeschnit ten zu werden, bevor dessen genau angeordnete Kante ausgebildet wird. Es können auch die Schlitze 18 und 20 vor dem Schweissvorgang fertiggestellt werden. Die einzelnen Teile müssen dann relativ zu einander durch eine geeignete Vorrichtung zusammengestellt werden. Die Vorrichtung enthält vorzugsweise Stifte, die in die Bohrungen 24 und 26 eindringen. Es versteht sich, dass auch in diesem Falle die vorteilhafte Ausbildung der Kanten, durch welche die wirksame Breite der Federstreifen bestimmt wird und die durch Entfernung von Material erfolgt, ebenfalls erhalten bleibt.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die in den Figuren 10 und 11 dargestellt ist, ist die prinzipielle Ausbildung des Kreiselrotors 200 derjeni gen nach den Figuren 1 bis 9 sehr ähnlich. Zwischen einem äusseren Rotor 204 und dem Kardanteil 206 er strecken sich äussere Schlitze 202. Der Kardanteil 206 ist mit Öffnungen 208 für Gewichte versehen. Paare von Blattfedern 210, 212 sind an ihren Kanten mit den Teilen 204 und 206 verschweisst, so dass sich ihre Symmetrieachsen in einer radialen Ebene schneiden, die durch die Mitte zwischen den Stirnflächen der Teile führt.
Die Federn 210 und 212 können aus getrennten Teilen bestehen, die an die beiden Teile, welche sie verbinden, angeschweisst sind, wie dies die Fig.ll zeigt. Der Schlitz 202 wird ursprünglich in der Rich tung des Durchmessers des gyroskopischen Rotors her gestellt, und zwar an der Stelle, wo das Paar von Federn angeordnet werden soll. Darauf werden Kanten der Teile abgeschrägt, wodurch schräge Flächen 214, 216 entstehen. Dann wird an diesen Flächen eine Feder befestigt, die mit 210 bezeichnet ist, wobei die Befestigung durch Einklemmen der letzterwähnten Feder unter Streifen 218 und 220 erfolgt.
Darauf wird jede der Federn in der Nähe der inneren Kante der schrägen Flächen 214 und 216 entlang ihrer ganzen radialen Breite angeschweisst. Wie es aus der Fig. 10 folgt, ist zwischen den Teilen 204 und 206 ein zweites Paar von Federn angebracht, die am gleichen Durch messer angeordnet sind wie die Federn 210 und 212. Über einem Schlitz 222 zwischen dem Teil 206 und dem inneren Nabenteil sind zwei weitere Federpaare angeordnet, die sich beide an einem Durchmesser be finden, der zum ersten Durchmesser senkrecht steht. Der Nabenteil ist mit einer Bohrung 224 für die Wel len versehen.
Bei der Herstellung dieser Ausführungsform des er- findungsgemässen Rotors werden zuerst die äusseren Schlitze 202 und die inneren Schlitze 222 mit Aus nahme der vier Teile hergestellt, die in der Fig. 10 punktiert dargestellt sind und sich am radialen äusse- ren Ende jedes der Federpaare befinden. Darauf wer den die Schlitze hergestellt, an deren Stellen die Federn angeordnet werden sollen, zusammen mit den schrägen Flächen und den Bohrungen 208 und 224. Darauf folgen die Arbeitsgänge des Festklammerns und des Schweissens, worauf die Nutenteile 31 fertig geschnitten werden.
Die einzelnen Teile des gyroskopi- schen Rotors können jedoch ursprünglich getrennt her gestellt werden. Sie können in ihrer genauen wechselsei tigen Lage mittels Zapfen montiert werden, die in die Öffnungen 208 und 224 eindringen. Dieses Vorgehen hat jedoch den Nachteil, dass es gegenüber dem be schriebenen Herstellungsverfahren schwierig ist, die ge wünschte Stufe der Genauigkeit der wirksamen Breite der Federn zu beeinflussen, d. h. die Entfernung zwi schen den klammernden Organen, die durch die schrä gen Flächen und die Klemmstreifen gebildet werden.
Als Material zur Erzeugung der Teile kann bei spielsweise Beryllium-Kupfer verwendet werden.
Es versteht sich, dass die federnden Elemente nor malerweise so ausgebildet werden, dass sie eine grösst- mögliche Tragfähigkeit und eine möglichst niedrige Biegefestigkeit aufweisen. Die Breite jedes Federblattes sollte gross sein, die Dimensionierung ist jedoch durch die Notwendigkeit einer kompakten Ausbildung be grenzt, sowie durch die Notwendigkeit, dass auf jeder Hälfte eines Durchmessers zwischen den beiden Teilen zwei Federn angeordnet werden müssen. In der Folge wird die Wahl eines geeigneten Verhältnisses der Dicke zur Länge getroffen, welche das niedrigstmögliche Ver hältnis der Biegefestigkeit zur Tragfähigkeit ergibt.
Die beschriebenen Kreiselrotoren können mit federnden Aufhängesystemen versehen werden, die eine elastische Symmetrie aufweisen, d. h. die isoela- stisch oder wahlweise in einem gewissen Grad nicht isoelastisch sind. Diese Bedingung kann bei den be schriebenen Ausführungsformen durch eine geringe Abweichung des Winkels der Federn der Federpaare von der dargestellten rechtwinkeligen Anordnung er zielt werden.
Nach dem beschriebenen Verfahren ist es möglich, abnormale Spannungen in den Rotoraufhängefedern zu vermeiden. Andererseits wird -ein gyroskopischer Rotor auf diese Weise mit grosser Genauigkeit, rasch und wirtschaftlich hergestellt.
Obwohl die beschriebenen Ausführungsformen ins besondere für dynamisch abgestimmt, freie gyroskopi- sche Rotoren bestimmt sind, sind sie nicht nur auf eine Anwendung in diesem Falle beschränkt, sondern kön- nen. auch: bei: ähnlichen Einrichtungen,. wie z,B, bei Akzelerometern, Verwendung finden.
Gyroscopic rotor and process for its manufacture, subject matter: the present invention is a gyro = rotor with a cardan part, a rotor surrounding the latter, a hub part, a pair of pivoting connections that connect the cardan part to the rotor part so that it can pivot about an axis, and another.
Pair of pivot connections that connect the cardan part with the hub part pivotably about an axis at right angles to the last mentioned axis, and a method for its production: as is well known, must. a gyro rotor must be constructed so that. none of its storage. Forces acting on the rotor have a disruptive effect on the axis of rotation of the rotor.
In practice, there are significant difficulties in supporting a mass and supplying a drive to rotate the mass without such effects occurring.
In an article in the magazine Control Engineering: from: June 19, $ 4: a suspension for a gyrostropic rotor has already been proposed, in which theoretically there is no coupling between the rotor and the suspension. The proposed:
Arrangement sees a cardanic ring between your driven shaft and: an annular one:
Mass that forms the gyrostropic rotor. With this arrangement, the motor is carried by a housing and any radial imbalances that may occur are compensated for with each revolution.
The influence of the inertia of the gimbal on the rotor acts as a dynamic one; negative ,, elastic holding force ,. which has a tendency to develop a conical precession of the axis of rotation. in the same direction as the direction of rotation of the rotor. is.
The magnitude of this dynamic holding force increases. with an increase in speed:
of the rotor. On the other hand, it is possible to produce elastic suspensions which have a positive elastic holding force, which results in the creation of a conical precession of the axis of rotation,
which runs in the opposite direction to the direction of rotation of the rotation. A suitable combination of these effects makes it possible to cancel them out and theoretically bring the precession period to an infinite value.
In the manufacture of such gyro rotors, pairs of elastic, pivotable bearings must be arranged perpendicular to one another between the rotor and the cardan ring as well as the cardan ring and the shaft.
The manufacture and assembly of the individual parts must be very precise: ,, since the slightest inaccuracy in the construction between the pivot bearing pairs would result in abnormal stresses in the springs of the pivot bearing connections, which stresses are undesirable, non-linear. Characteristics. of the gyro stop.
The aim of the present invention is now; a new. and to provide improved gyro rotor which avoids the disadvantages of known gyro rotors and is advantageous to manufacture.
The gyro rotor draws see; according to the invention in that each swivel connection of at least one of the aforementioned pairs is a swivel connection with a cross-shaped arrangement:
Is spiral springs, and comprises a pair of metal strips, each with those two of the last-mentioned parts, which two they- each:
connect, are directly connected. Each end of each metal strip is between. whose - each - directly connected to it, the last mentioned two parts and an overlying clamping element arranged. On the other hand, the method for manufacturing the gyro rotor is <RTI
ID = "0001.0167"> in that one clamping element for each metal strip is attached to both of those two of the rotor parts, which <I> two </I> are to be connected.
There. A partial area of each clamping element comes to rest on a surface area of the corresponding rotor part, on which surface area the respective metal strip is to be connected to the last-mentioned part. One or the other clamping element is machined to remove material in order to precisely determine the position of a clamping element edge with respect to an adjacent edge of the other clamping element.
The respective material strip is arranged between the last-mentioned partial areas of the respective clamping elements and the last-mentioned surface areas of the respective rotor parts to be connected and connected to the clamping elements and the last-mentioned parts.
The following description discusses example, preferred embodiments of the subject invention with reference to the drawing. 1 shows a view of a rotor disk in an exemplary embodiment of the invention during manufacture, FIG. 2 shows an axial section of the disk according to FIG. 1, FIG. 3 shows a section along the line III-III of FIG. 4 and 5, which otherwise correspond to FIGS. 1 and 3, show a second production step, FIGS. 6 and 7, which also correspond to FIGS. 1 and 3, show a third production step, FIG. 8 and FIG. 9, which also correspond to FIGS. 1 and 3, shows a fourth step of manufacture, FIG.
10 shows a view of a disk of a further embodiment of the invention in an intermediate stage of manufacture; and FIG. 11 shows a partial section on a larger scale of the disk of FIG. 10 along the line XI-XI.
As can be seen from FIGS. 1 and 2, a single piece of material 10, which originally has the shape of a flat, round disk, is separated into a rotor part 12, a cardboard part 14 and an internal fastening part 16.
At the stage of manufacture, which is shown in these in the figures, most of the inner and outer slots 18 and 20 have been cut through the disc 10, e.g. B. by engraving. The outer slot 20 runs for the most part on a circle which is concentric with the disk 10: These concentric parts are later supplemented by cutting through the parts 22 which extend at right angles to a diameter of the disk.
The parts 28 of the slot, which on this diameter extend radially inward from the not yet finished cut parts 22, end in parts of the slot which run parallel to the parts 22. These inner, parallel parts of the slot are connected to the ends of the circular slot 20 ande Ren by a correspondingly extending slot. The inner slot 18 also includes parts 28 which extend diametrically wel che. These run perpendicular to the slots 28 and end in parts that are perpendicular to the diameter in question. The outer part, also designated by 22, has not yet been cut through at this stage of manufacture.
The four parts 28 are of equal length and of equal distance from the center of the disk. The greater part of the slot 18 extends parallel to the corresponding diameter; these parts open into slots which are perpendicular to this diameter. Since the parts 22 of the slots have not yet been removed and the slots are therefore incomplete, the disc is still one piece. At this stage of manufacture, a central bore 24 for receiving a drive shaft on which the rotor is to be fastened has already been completed. In addition, outer bores 26 are provided for receiving appro priate weights.
The radially extending parts 28 of the slots 18, 20 have symmetrically bevelled edges on both sides. As can be seen from Fig. 3, the beveled surfaces 30, 32 are on the upper side (as shown in this figure) perpendicular to each other and each is parallel to one of the surfaces 34, 36 on the lower side of the disc and thus the other side of the slot. Opposite central surfaces 38, 40 of the original side walls of the slot remain between the chamfered surfaces.
Each of the four parts 28 is intended to receive a pair of resilient strips which are ultimately intended to form the only connections of the rotor 12 with the ring 14 and the hub part 16.
In the following description only one part 28 is discussed for the sake of simplicity, but it should be understood that all four parts are treated at the same time, each step in the manufacture advantageously being performed on all parts before the next step begins.
As follows from FIGS. 4 and 5, clamping parts 42, 44 are arranged on the beveled surfaces 30, 32, 34 and 36 in the second step of manufacture. Each of the clamping parts 42, 44 consists of a section of a rectangular metal strip, preferably made of stainless steel. The clamping part 42 is connected by spot welding at the points 46 to the upper surface 30 at the outer end, in the radial direction of the disk 10. At the inner end of the upper surface 32, the spot welding takes place at points 48. The clamping part 44 is connected by spot welding to the lower surface 36 at the inner end and to the lower surface 34 at the outer end.
Whether well in the drawing three welds are Darge provides, the clamping parts can be attached in any suitable manner, with at least half of the length of the clamping part remains unconnected with the chamfered surfaces.
In the next step of manufacture, which is shown in Figures 6 and 7, the two flanges of each of the clamping parts 42, 44 are separated. This is done by removal, e.g. B. by engraving the middle part which forms the right angle. The part 42 is thus divided into clamping strips 50 and 52 which are attached to the surfaces 30 and 32. The portion 44 is divided into strips 54 and 56 which are located on the surfaces 34 and 36.
The removal of the material takes place outwards from the angle of the clamping parts until the newly produced surfaces of the individual clamping strips are aligned with the opposing walls 38, 40 of the slot 28, as shown in FIG. As can be seen from the following, the distance between these surfaces determines the actual width of the resilient strips, which is decisive for a successful operation of the rotor.
It is one of the most important advantages of the method described that the formation of the surfaces is done by removing parts of fixed clamping parts, instead of by attaching an already finished part. The removal step described can be carried out with significantly greater accuracy.
After this step, spring strips 58, 60 are inserted, as shown in FIGS. 8 and 9. The spring strip is sandwiched between the clamping strip 50 and the surface 30 at their inner ends and extends across the slot 28 to guide between the surface 34 and the clamping strip. Similarly, the spring strip 60 is located between the surface 32 and the strip 52, across the slot 28, and between the surface 36 and the clamping strip 56 at the outer end. The spring strips are attached to it, usually again by spot welding.
The spring strip 60 is attached at locations 62 and the spring strip 58 at locations 64. In addition, weld points are arranged on the other side of the pane 10, which hold the spring strips 58 and 60 between the strip 54 and the surface 34 and between the strip 56 and the surface 36. The ends of the spring strips 58, 60 are then z. B. separated by grinding.
Finally, the parts 22 of the slots are cut through, whereby the slots 18 and 20 are completed. The individual parts, the rotor 12, the cardan ring 14 and the hub part 16 only remain connected by the four sets of spring strips 58 and 60.
It goes without saying that each of the clamping strips consist of a special part from the start. could, instead of being cut out of an angular part, before its precisely located edge is formed. The slots 18 and 20 can also be completed before the welding process. The individual parts must then be put together relative to one another by a suitable device. The device preferably includes pins that penetrate bores 24 and 26. It goes without saying that in this case, too, the advantageous design of the edges, by which the effective width of the spring strips is determined and which takes place by removing material, is also retained.
In a further embodiment of the invention, which is shown in FIGS. 10 and 11, the basic design of the gyroscope rotor 200 is very similar to that according to FIGS. 1 to 9. Outer slots 202 extend between an outer rotor 204 and the card part 206. The card part 206 is provided with openings 208 for weights. Pairs of leaf springs 210, 212 are welded at their edges to the parts 204 and 206, so that their axes of symmetry intersect in a radial plane which runs through the center between the end faces of the parts.
The springs 210 and 212 can consist of separate parts which are welded to the two parts which they connect, as shown in FIG. The slot 202 is originally made in the direction of the diameter of the gyroscopic rotor, at the point where the pair of springs is to be placed. Edges of the parts are then beveled, creating inclined surfaces 214, 216. A spring, designated 210, is then fastened to these surfaces, the fastening being carried out by pinching the last-mentioned spring under strips 218 and 220.
Each of the springs is then welded near the inner edge of the sloping surfaces 214 and 216 along its entire radial width. As it follows from Fig. 10, a second pair of springs is mounted between the parts 204 and 206, which are arranged on the same diameter as the springs 210 and 212. Above a slot 222 between the part 206 and the inner hub part two more pairs of springs are arranged, both of which can be found at a diameter that is perpendicular to the first diameter. The hub part is provided with a bore 224 for the Wel len.
In the manufacture of this embodiment of the rotor according to the invention, first the outer slots 202 and the inner slots 222 are made, with the exception of the four parts which are shown in dotted lines in FIG. 10 and are located at the radial outer end of each of the spring pairs . Then who made the slots at whose points the springs are to be arranged, together with the inclined surfaces and the bores 208 and 224. This is followed by the operations of clamping and welding, whereupon the groove parts 31 are finished.
However, the individual parts of the gyroscopic rotor can originally be manufactured separately. They can be mounted in their exact alternate position by means of pins that penetrate the openings 208 and 224. However, this procedure has the disadvantage that it is difficult compared to the manufacturing process described to influence the desired level of accuracy of the effective width of the springs, i. H. the distance between the clamping organs that are formed by the oblique surfaces and the clamping strips.
Beryllium copper, for example, can be used as the material for producing the parts.
It goes without saying that the resilient elements are normally designed in such a way that they have the greatest possible load-bearing capacity and the lowest possible flexural strength. The width of each spring leaf should be large, but the dimensions are limited by the need for a compact design and the need for two springs to be arranged on each half of a diameter between the two parts. As a result, the choice of a suitable ratio of thickness to length is made, which gives the lowest possible ratio of flexural strength to load-bearing capacity.
The gyro rotors described can be provided with resilient suspension systems which have elastic symmetry, i. H. which are isoelastic or, optionally, to some degree not isoelastic. In the embodiments described, this condition can be achieved by a slight deviation in the angle of the springs of the spring pairs from the illustrated right-angled arrangement.
Following the procedure described, it is possible to avoid abnormal stresses in the rotor suspension springs. On the other hand, a gyroscopic rotor is manufactured in this way with great accuracy, quickly and economically.
Although the embodiments described are intended in particular for dynamically tuned, free gyroscopic rotors, they are not limited to one application in this case, but can. also: at: similar institutions ,. such as, for example, in accelerometers.