Alfred Evert
Exzenter-Schwung-Maschine   -   Animation

Bauelemente und Bewegungen
Die wesentlichen Elemente sind hier als Flächen zwischen Kreisen unterschiedlicher Farbe markiert. Das Bild links zeigt den Ablauf bei ruhendem Zylinder, rechts dreht dieser mit. Alle Drehbewegungen erfolgen hier im Uhrzeigersinn. Die eingezeichneten Radien zeigen die jeweilige Position an.

Der schwarze Kreis kennzeichnet den Rotorträger (RT), welcher von seiner Ausgangsposition (oben) zwei mal (darunter) um je 60 Grad gedreht ist.

Die Fläche zwischen schwarzem und blauem Kreis stellt den Exzenterring (ER) dar. Bei ruhendem Zylinder (links) führt dieser nur die schwingende Bewegung um einen kleinen Radius aus. Hier schwingen alle seine Massepunkte nur etwas nach unten und rechts.

Wenn der Zylinder jedoch mitdreht (rechts), wird diese Bewegung des Exzenterrings überlagert durch eine Drehbewegung entsprechend der Zylinderdrehung. Es ergibt sich damit eine ´schlingernde´ Bewegung.

Die Fläche zwischen blauem und rotem Kreis nimmt die Exzentersichel (ES) ein. Bei ruhendem Zylinder (links) bewegen sich alle Massepunkte auf einer Kreisbahn. Die Hauptmasse befindet sich stets gegenüber vom Rotorträger. Die Exzentersichel dreht also synchron zum Rotorträger, beide mit gleichförmiger Geschwindigkeit.

Wenn der Zylinder mitdreht (rechts) wird diese Drehbewegung um die Exzenterachse überlagert durch eine Drehbewegung um die Systemachse. Es ergibt sich damit eine aus- und eindrehenden Spiralbahn. Zudem ist nun die Geschwindigkeit über Grund höchst unterschiedlich (innen langsam, außen schnell).

Die Fläche zwischen rotem und grünem Kreis stellt den Zylinder (ZY) dar. Links ist er als ruhend dargestellt. Rechts dreht der Zylinder um 15 Grad während einer Drehung des Rotorträgers um 60 Grad.

Bewegung bei ruhendem Zylinder.
Hier ist zunächst die Bewegung bei ruhendem Zylinder dargestellt. Wenn man den schwarzen Kreis beobachtet, so ist das gleichförmige Drehen des Rotorträgers um die Systemwelle (grauer Kreis) zu erkennen. Beide zusammen stellen praktisch eine Kurbelwelle dar.

Der blaue Kreis schwingt nur um den kleinen Radius, seine breite Seite ist stets nach rechts gerichtet. Dieser Exzenterring dient hier also nur zu Steuerung der Bewegung der Exzentersichel.

Die Fläche außerhalb des blauen Kreises bis zum roten zeigt die Bewegung der Exzentersichel an. Sie dreht an großem Radius synchron zum Rotorträger.

Wie oben beschrieben, führt der vom Rotorträger ausgeübte Druck zum Mitdrehen des Zylinders. Hier ist dies als ´Abrollen´ des blauen Kreises auf dem roten zu erkennen. Entscheidend ist jedoch, daß der Masseträgheit der Exzentersichel sehr unterschiedlicher Bewegungsraum zur Verfügung steht. In der Einwärtsbewegung wird sie durch die Achsen begrenzt, während sie außen an großem Hebel die Freiheit hat, durch Mitnahme des Zylinders länger nahe ihrer tangentialen Richtung sich weiter bewegen zu können. Hier ist dieser Trägheitsdruck rechts außen nach oben gerichtet.

Die Konzeption dieser Maschine führt also automatisch dazu, daß der Zylinder mitdrehen wird. Seine Drehzahl wird aber stets geringer als die des Rotorträgers sein.

Bewegung bei mit-drehendem Zylinder.
Hier ist nun der Bewegungsablauf dargestellt, nachdem der Zylinder zum Mitdrehen gebracht wurde. Auf je 60 Grad Drehung des Rotorträgers wurden hier 15 Grad Drehung des Zylinders unterstellt.

Der Rotorträger (schwarzer Kreis) dreht wie oben konstant um die Systemwelle (grauer Kreis). Der Exzenterring (blauer Kreis) schwingt hier nicht nur auf der engen Kreisbahn, sondern führt eine ´taumelnde´ Bewegung aus. Deutlich ist nun zu erkennen, daß hier damit die Massepunkte des Exzenterrings auch von innen nach außen schwingen. Außerdem weisen sie über Grund höchst unterschiedliche Geschwindigkeiten auf.

Man kann z.B. beobachten, daß dieser blaue Kreis nur einmal unten entlang des grünen Kreises abrollt, sich aber häufiger im oberen Bereich aufhält. Die Bewegung stellt sich wie ein ´Walken´ dar, das den Zylinder im Kreis herum schiebt.

Die Fläche innerhalb des grünen Kreises ist die des Zylinders. Wenn man die schmale Stelle beobachet (oder die dicke natürlich) kann man das relativ langsame Mitdrehen des Zylinders erkennen (eine Umdrehung je vier des Rotorträgers).

Nur schwer zu erkennen ist die rasche Drehung der Exzentersichel (zwischen rotem und blauen Kreis). Es sind dabei zwei Kreisbewegungen überlagert, jede mit konstanter Geschwindigkeit. Daraus ergeben sich jedoch höchst unterschiedliche Geschwindigkeiten über Grund. Durch Druck des Exzenterrings wird das Hinaus-Fallen ausgelöst und an großem Hebelarm hohe kinetische Energie erreicht. Durch Gegendruck am ´Keil´ des Zylinders wird der Zylinder nach vorn gedrückt sowie die Masse nach innen geführt und über Grund verzögert. Über den Zylinder bzw. Exzenterring wird diese Energie wieder ins System eingespeist.

Energetisches Schwingen
Durch den Rotorträger wird hier Masse in Drehungbewegungen versetzt. Abgesehen von der Reibung erfordert das Aufrechterhalten dieser Bewegungen keine Energie. Dennoch ist bereits in dieser simplen Animation zu erkennen, daß hier außerordentliche Trägheitskräfte ausgelöst werden. Und ebenso klar ist zu erkennen, daß dieses Schwingen immer eine Richtung betont - den Zylinder im Drehsinn mit zu bewegen. Dieses Drehmoment des Zylinders entspricht nicht der an der Systemwelle eingesetzten Energie, sondern ist das Ergebnis des Wirken-Lassens von Masseträgheit.

Evert / 25.03.2000


Schleudern und Schwingen   Exzenter-Schwung-Maschine