DE10303397A1 - Vorrichtung zum Speichern abzubremsender Energie auf eine Drehfeder zur Wiederverwendung als Antrieb - Google Patents
Vorrichtung zum Speichern abzubremsender Energie auf eine Drehfeder zur Wiederverwendung als Antrieb Download PDFInfo
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Abstract
Das größte Problem bei energiespeichernden Bremsen mit Drehfedern ist die Umkehr der Energie und das damit verbundene Schalten zwischen den Positionen, weil normalerweise Kupplungen oder Bremsen benötigt werden. Bei der Verwendung von Kupplungen oder Bremsen entstehen weitere Nachteile wie eine komplizierte Bedienung der Vorrichtung, hoher Verschleiß, Gewicht und zusätzlicher Kraftaufwand beim Schalten. DOLLAR A Diese Vorrichtung hat durch die Anordnung der Freiläufe/Rückdrehsperren und der Reihenfolge der Zahnräder und der Positionen keine Bremse oder Kupplung. DOLLAR A Der Bediener hat nur die Schaltpositionen "Bremsen", "Neutral" und "Beschleunigen" und er kann ohne zu kuppeln in die gewünschte Position schalten. DOLLAR A Die Vorrichtung eignet sich überall dort, wo bisher herkömmliche Bremsen verwendet werden. Da die Vorrichtung individuell verändert werden kann, eignet sie sich beispielsweise vom Fahrrad bis zum Triebwagen.
Description
- Vorrichtung zum Speichern abzubremsender Energie auf eine Drehfeder aus Stahl zur Wiederverwendung als Antrieb; insbesondere für Fahrzeuge und Schienenfahrzeuge mit oder ohne Motor.
- Seit über einem Jahrhundert werden Versuche angestellt (z. B.
DE-PS 80964 DE-PS 404328 DE-OS 1918268 ,DE-OS 3337907 ,DE-PS 3724265 DE-PS 4343628 - Nach meinen Recherchen sind die Nachteile bei den bekannten Ausführungsformen z.B.:
– die begrenzten Variationsmöglichkeiten des Energiespeichers;
– das Mitlaufen von Ketten oder anderen Teilen der Vorrichtung, die Reibung erzeugen und somit abbremsen, während des normalen Fahrbetriebs;
– dass kein nachträglicher Einbau möglich ist;
– das hohe Gewicht durch Schwungscheiben oder zu komplizierter und aufwendiger Bauweise;
– dass die Bremskraft nicht unabhängig von der Antriebskraft eingestellt werden kann oder umgekehrt;
– dass die gespeicherte Energie nicht zu einem beliebigen Zeitpunkt zum Anfahren oder während der Fahrt verwendet werden kann;
– dass die Vorrichtung aus Platzgründen und trotz der besseren Gewichtsverlagerung nicht an der Antriebs- bzw. abzubremsenden Achse angebracht ist;
– dass durch die Verwendung von Kupplungen, die ein- und ausgerückt werden müssen, und/oder Bremsen, die angezogen oder gelöst werden müssen, ein hoher Verschleiß entsteht, zusätzlich Kraft aufgewendet werden muss und daher
– die Bedienung der Vorrichtung umständlich und kompliziert ist. - Aufgabe dieser Erfindung ist es, alle genannten Nachteile zu beheben. Neuheit der Erfindung ist, keine Bremsen und Kupplungen bei dieser Vorrichtung zu verwenden und somit eine einfach zu bedienende, verschleißarme und einfach herstellbare Vorrichtung zu schaffen.
- Die Aufgabe zu lösen und die Neuheit bei der Lösung mit zu berücksichtigen, wird im Folgenden beschrieben.
- Die Vorrichtung ist ein Zusatzgerät und soll die Bremsen ersetzen. Gleichzeitig ist das Fahrzeug auch ohne dieser Zusatzvorrichtung voll funktionsfähig. Vor allem dann, wenn ein Fahrzeug oft oder regelmäßig bremsen und wieder beschleunigen muss, ist der Einbau dieser Vorrichtung sinnvoll. Im Idealfall – wenn der Bremszeitpunkt vorher bekannt ist (z. B. bei einer U-Bahn) – können die vorhandenen Bremsen bis auf die Not-bremsen durch diese Vorrichtung ersetzt werden.
- Mit Hilfe der Zeichnungen lässt sich eine Möglichkeit, die Vorrichtung herzustellen, erklären. Die Zeichnungen beziehen sich auf den Einbau in ein Fahrrad oder in ein ähnliches Fahrzeug (Dreirad, Kettcar,...).
- Die Vorrichtung hat durch die Anordnung der Freiläufe/Rückdrehsperren und der Reihenfolge der Zahnräder und der Positionen keine Bremse oder Kupplung. Man kann ohne zu kuppeln in die Positionen "Bremsen" oder "Beschleunigen" schalten. Im Normalzustand oder beim Loslassen der Schaltung wird automatisch in die Position "Neutral" geschalten. Der Benutzer muss praktisch nur zwei Positionen berücksichtigen, da in Position "Neutral" die Vorrichtung komplett vom Fahrzeug getrennt wird.
- Zum Schalten bei einem Fahrrad eignet sich ideal ein Dreh-Schaltgriff, den man von sich weg (=Position 1) und zu sich hin (=Position 3) drehen kann. Ähnlich wie ein Gasdrehgriff bei Motorrädern, jedoch mit zwei Bowdenzügen, von denen sich – je nach Betätigung des Griffs – nur jeweils einer ziehen lässt.
- Man sollte ein Fahrrad mit Rücktrittbremse verwenden und den Handdrehgriff links anbringen. Dadurch kann das Fahrrad mit oder ohne Vorrichtung benutzt werden und alle serienmäßigen Bedienungselemente sind ohne Einschränkungen zu betätigen.
- Die Positionen:
- Position
1 : Das Rad (oder die Achse) des Fahrzeugs wird durch den Gegendruck der Drehfeder3 abgebremst. Die Feder3 wird aufgezogen und die Energie, die normalerweise verloren geht, wird "aufgezogen". - Position
2 : Die Vorrichtung wird komplett vom Fahrzeug getrennt. Die Feder3 bleibt jedoch so, wie sie zum Zeitpunkt des Umschaltens war. Die Energie bleibt gespeichert. - Position
3 : Die Energie wird dem Antrieb zugeführt. - Zeichnung 1 zeigt das teilweise aufgeschnittene Federgehäuse
2 . Es ist am Rahmen R befestigt und lässt sich in keiner Position um die eigene Achse drehen. Durch die Mitte verläuft auf Kugellagern die Antriebsachse1 . Im Vordergrund ist das Zahnrad für die Feder4 , das mit der fest verbundenen Zahnradverlängerung5 auf Kugellagern ins Gehäuse2 greift. Im Gehäuse2 ist die Stahldrehfeder3 , die fest mit der Zahnradverlängerung5 und fest mit dem Haltering9 verbunden ist. Die Feder3 muss bei der Herstellung mit einer gewissen Grundspannung in den Haltering9 gepresst werden. Zwischen dem Haltering9 und der Innenseite des Gehäuses2 muss sich eine Drehmomentsicherung befinden. Auf Zeichnung 1 durch am Haltering9 angebrachte Spannfedern8 und durch Einstellschrauben mit Kontermuttern7 am Gehäuse2 dargestellt. - Zeichnung 2 zeigt eine Schnittansicht der Vorrichtung von hinten. Die Gabeln G und das serienmäßige Antriebsritzel
6 haben mit der Vorrichtung selbst nichts zu tun. - Auf der Befestigungsstange
29 befinden sich die zwei Schaltfedern30a und30b , die die zwei Schaltzahnräder25 und26 mit dem Zwischenstück28 in Position2 halten bzw. nach dem Schalten zurückdrücken. Die zwei Schaltzahnräder25 und26 und das Zwischenstück28 sind ein Teil und auf der Befestigungsstange29 kugelgelagert. Durch Ziehen des rechten Bowdenzuges31a wird die rechte Schaltfeder30a zusammengedrückt und die Schaltzahnräder25 und26 mit dem Zwischenstück28 durch die linke Schaltfeder30b nach rechts gedrückt und umgekehrt. Die Möglichkeit, dass ein Schaltzahnrad zu weit nach links oder rechts gedrückt wird, muss durch Einstellschrauben oder -muttern an den Bowdenzügen31a und31b oder mit einer Beschränkung auf der Befestigungsstange29 ausgeschlossen werden (nicht dargestellt). - Der Schaltpunkt S ist der Punkt, an dem das rechte Schaltzahnrad
26 entweder in das Umkehrzahnrad22 oder in das Zwischenstopper-Zahnrad24 oder in das Antriebszahnrad23 oder in zwei dieser Zahnräder gleichzeitig greift. - Durch Ziehen des rechten Bowdenzuges
31a bzw. durch ein Von-sich-weg-Drehen des (nicht dargestellten) Dreh-Schaltgriffs schaltet man in Position1 . Das mit der Achse1 fest verbundene Rad oder die Felge F wird mit dem Abbremszahnrad21 über das Umkehrzahnrad22 , dem rechten und dem linken Schaltzahnrad26 und25 , dem Zahnrad für die Feder4 und der Zahnradverlängerung5 mit der Stahldrehfeder3 abgebremst. Gleichzeitig wird die Feder3 im Haltering9 aufgezogen und die Energie gespeichert. Um eine Beschädigung der Vorrichtung oder ein Blockieren des Rades zu vermeiden, ist die einstellbare Drehmomentsicherung zwischen dem Haltering9 und dem Gehäuse2 eingebaut (siehe Zeichnung 1). Nach dem Bremsen oder beim Loslassen des Dreh-Schaltgriffs wird in Position2 die Vorrichtung mit dem Zwischenstopper-Zahnrad24 vom Fahrzeug getrennt. - Der Zwischenstopper
24 ist ein Zahnrad mit Freilauf/Rückdrehsperre. In Position2 bleibt die Feder3 in der momentanen Position und die Energie gespeichert. Die Rückdrehsperre des Zwischenstoppers24 hält das rechte Schaltzahnrad26 mit der Wirkung der Federkraft fest, damit die Feder3 gespannt bleibt, lässt es gegen die Wirkung der Federkraft jedoch frei laufen. Dadurch ist auch dann ein reibungsloser Ablauf gewährleistet, wenn das recht Schaltzahnrad26 in das Umkehrzahnrad22 und den Zwischenstopper gleichzeitig greift. Das Abbremszahnrad21 hat einen Freilauf/Rückdrehsperre, der mit der Wirkung der Federkraft blockiert, gegen die Wirkung der Federkraft frei läuft. Damit wird eine Beschädigung der Vorrichtung verhindert, wenn beim Rückwärtsschieben oder -fahren das rechte Schaltzahnrad26 gleichzeitig in das Umkehrzahnrad22 und den Zwischenstopper24 greifen sollte. Eine Kupplung erübrigt sich. Durch Ziehen des linken Bowdenzuges31b bzw. ein Zu-sich-hin-Drehen des Dreh-Schaltgriffs schaltet man in Position3 . Die auf der Drehfeder3 gespeicherte Energie wird über die Zahnradverlängerung5 , dem Zahnrad für die Feder4 auf das linke und rechte Schaltzahnrad25 und26 , auf das Antriebszahnrad23 und somit auf die Antriebsachse1 übertragen. Das Antriebszahnrad23 hat den gleichen Freilauf/Rückdrehsperre wie das Antriebsritzel6 . Die Antriebsachse1 kann angetrieben werden, das Antriebszahnrad23 dreht sich aber leer weiter oder bleibt stehen, wenn keine Kraft mehr ausgeübt wird. Dies ist notwendig, da sich sonst, nachdem sich die Feder3 entspannt hat, sie sich verkehrt herum wieder aufziehen würde. Dies hätte ein ungewolltes Abbremsen und auf Dauer ein Abbrechen der Feder3 zur Folge. Außerdem ist damit auch dann ein reibungsloser Ablauf gewährleistet, wenn das rechte Schaltzahnrad26 beim Schalten in das Antriebszahnrad23 und in den Zwischenstopper24 gleichzeitig greift. Eine Kupplung erübrigt sich auch hier. - Somit kann man im Stillstand des Fahrzeugs oder während der Fahrt in alle Positionen schalten.
- Um die Bremskraft unabhängig von der Antriebskraft auf Gewicht, Reifengröße, Fahrverhältnisse etc. einzustellen, muss zuerst in Position
3 die Übersetzung zwischen dem Zahnrad der Feder4 und dem linken Schaltzahnrad25 auf den Antrieb abgestimmt werden. Dann muss die Bremskraft mit der Übersetzung zwischen dem Abbremszahnrad21 und dem Umkehrzahnrad22 eingestellt werden. Die Größe der Feder3 kann man beliebig variieren. Die Kugellager, Freiläufe/Rückdrehsperren, Schaltfedern und Bowdenzüge müssen mit Ringen und Manschetten aus Gummi oder Kunststoff oder auf andere Weise abgedichtet werden (nicht dargestellt). -
- F
- Felge
- G
- Gabel
- R
- Rahmen
- S
- Schaltpunkt
- P1
- Position 1
- P2
- Position 2
- P3
- Position 3
- 1
- Antriebsachse
- 2
- (Feder-) Gehäuse
- 3
- Stahldrehfeder
- 4
- Zahnrad für die Feder
- 5
- Zahnradverlängerung
- 6
- Antriebsritzel (unabhängig von der Energiespeichervorrichtung)
- 7
- Einstellschrauben mit Kontermuttern
- 8
- Spannfedern
- 9
- Haltering
- 21
- Abbrems-Zahnrad
- 22
- Umkehr-Zahnrad
- 23
- Antriebs- Zahnrad
- 24
- Zwischen- Stopper-Zahnrad
- 25
- Linkes Schalt-Zahnrad
- 26
- Rechtes Schalt-Zahnrad
- 27
- Befestigungsstange
für
22 und24 - 28
- Zwischenstück
- 29
- Befestigungsstange
für
25 ,26 ,28 ,30a und30b - 30a/b
- Schaltfedern rechts/links
- 31a/b
- Bowdenzüge rechts/links
- 32
- Halterung
für
27 - 33
- Halterung
für
27 und29 - .....
- Kugellager
- xxx
- Freilauf/Rückdrehsperre
Claims (1)
- Vorrichtung zum Speichern abzubremsender Energie auf eine Drehfeder (
3 ) zur Wiederverwendung als Antrieb; insbesondere für Fahrräder und andere Fahrzeuge, Schienenfahrzeuge und Karren mit oder ohne eigenen Antrieb mit folgenden Merkmalen: – die Vorrichtung hat mindestens die drei Schaltpositionen "Bremsen", "Neutral" und "Beschleunigen", welche ohne zu kuppeln schaltbar sind; – an der abzubremsenden bzw. Antriebsachse (1 ) oder -rad befinden sich – ein Abbremszahnrad (21 ) mit Rückdrehsperre/Freilauf, welches mit der Wirkung der Federkraft Kraft auf die abzubremsende Achse (1 ) oder -rad ausübt, gegen die Wirkung der Federkraft frei läuft und – ein Antriebszahnrad (23 } mit Rückdrehsperre/Freilauf, welches mit der Wirkung der Federkraft Kraft auf die Antriebsachse (1 ) oder -rad ausübt, gegen die Wirkung der Federkraft frei läuft; – parallel zur abzubremsenden bzw. Antriebsachse (1 ) befinden sich an einer Befestigungsstange (29 ) die Bestandteile der Schaltung (linkes und rechtes Schaltzahnrad (25 und26 ) mit dem Zwischenstück (28 ), weiche miteinander verbunden sind, die Schaltfedern (30a und30b ) und die Bowdenzüge (31a und31b )). – parallel zur abzubremsenden bzw. Antriebsachse (1 ) befinden sich auf mindestens einer Befestigungsstange (27 ) – ein sieh frei drehbares Umkehrzahnrad (22 ) und – ein Zwisshenstopper (24 ) mit Freilauf/Rückdrehsperre, welcher mit der Wirkung der Federkraft stoppt und gegen die Wirkung der Federkraft frei läuft; – in einem am Rahmen (R) befestigtem Gehäuse (2 ) befindet sich eine Drehfeder (3 ), die mit einer in das Gehäuse (2 ) greifenden Zahnradverlängerung (5 ) vom Zahnrad für die Feder (4 ) und mit dem Haltering (9 ) bzw. mit dem Gehäuse (2 ) und somit mit dem Rahmen (R) direkt oder über eine Drehmomentsicherung verbunden ist.
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Owner name: SCHMIDBAUER, OSKAR, 85716 UNTERSCHLEISSHEIM, DE |
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