DE202006010655U1

DE202006010655U1 - Bremsenergie-Rückgewinnungs-System

Info

Publication number: DE202006010655U1
Application number: DE200620010655
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-07-10
Filing date: 2006-07-10
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2016-07-11

Abstract

Bremsenergie-Rückgewinnungs-System für Fahrzeuge, vorzugsweise für Fahrräder,
dadurch gekennzeichnet,
dass es mindestens
– eine Taumelscheibe, die mit dem Laufrad des Fahrzeugs/Fahrrads durch eine Welle oder direkt gekoppelt ist,
– eine Druckkammer, der mit Luft gefüllt ist,
– ein Kolben, der in die Druckkammer eingeführt ist, der mit der Taumelscheibe kraftübertragend so gekoppelt ist, das die Taumelbewegungen der Taumelscheibe den Kolben in der Druckkammer hin und her schieben und Luftdruck-Änderungen in den Druckkammer erzeugen,
– ein Druckluft-Vorratsbehälter, der mit dem Druckkammer durch Hochdruckleitungen gekoppelt ist,
– ein Ventil-System, dass mit der Druckkammer gekoppelt ist, dass eine Überdruck in dem Luftdruckbehälter ableitet und einen Unterdruck, durch atmosphärische Luftzufuhr ausgleicht, das mit einem Bremshebel oder Bremspedal gekoppelt ist,
– einem Druckluftmotor, der mit dem Antrieb des Fahrzeugs oder mit dem Laufrad des Fahrrads gekoppelt ist,
– eine mechanische oder elektrische/elektronische Steuerung, die den Druckluftmotor und/oder...

Description

Die Erfindung betrifft ein Energie-Rückgewinnungs-System für Fahrräder, das bei jedem Bremsvorgang die Bremsenergie in Form von Luftdruck-Energie speichert und bei Anfahrt diese als Antriebs-Kraft weitergibt.
Es gibt zahlreiche Systeme, die die Brems-Energie eines Fahrzeugs irgendwie in einer wieder verwendbaren Form zu speichern versuchen. Einfachere Variante wäre die Bremsung elektrisch durchzuführen, wobei die Bremse eine art elektrischer Generator ist, der einen Strom erzeugt, während das Fahrzeug gebremst wird. Diese Energie könnte dann in einem Akku gespeichert werden, und bei Bedarf dem Antriebs-System wiedergegeben werden. Das System klingt zwar einfach zu sein, ist aber relativ kompliziert. Der grösste Nachteil dabei ist, dass die Brems-Energie nicht vollständig „aufgefangen" werden kann. Vielmehr wird durch das System nur ein Bruchteil der Bremsenergie gespeichert. Mitgerechnet die schlechte Wirkungsgrad der Speicherelemente und die der elektrischen Energie-Erzeugungs-Komponenten, kommt man auf einen nur sehr geringen Anteil der Bremsenergie, die als wieder verwendbar gespeichert werden kann. Dieser Anteil beträgt lediglich ein paar Prozent, was nicht mal die Kosten für das System auch bei lange Verwendung deckt.
Bei Fahrrädern werden auch andere Systeme verwendet, wie z.B. Federkraft-Speicher-Elemente und ähnliche. Diese Systeme haben leider viele Nachteile. Sie sind in der Regel schwer, sperrig und sehr wartungsintensiv. Auch die Effizienz ist oft sehr niedrig. Deshalb sind sie kaum in der Serie gegangen.
Der in den Schutzansprüchen 1 bis 7 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Bremsenergie-Rückgewinnungs-System zu schaffen, das einfach gebaut ist, leicht und kompakt ist und in der Lage ist, zuverlässig und mit möglichst kleinen Verlust die Bremsenergie zu speichern und diese bei Bedarf für die Beschleunigung des Fahrzeugs/Fahrrads wiederzugeben.
Dieses Problem wird mit den in den Schutzansprüchen 1 bis 7 aufgeführten Merkmalen gelöst.
Vorteile der Erfindung sind:

– sie ist einfach gebaut,
– die Bremsenergie wird relativ verlustarm gespeichert und zuverlässig wiedergegeben,
– sie ist sehr robust und nahezu wartungsfrei,
– kleine Gewicht, besonders bei der Variante, die die Bremsteile auch als Antrieb verwendet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der 1 bis 5 erläutert. Es zeigen:
1 ein System mit einer Taumelscheibe, die mit dem Laufrad des Fahrzeugs/Fahrrads durch eine Welle oder direkt gekoppelt ist,
2 eine Variante mit einer Kurbelwelle,
3 eine ähnliche Vorrichtung wie in der 2, jedoch hier mit einem Exzentriker,
4 eine Vorrichtung, wobei der Kolben mit einem Kanal ausgestattet ist, in dem der Luftdruck ausgeglichen werden kann,
5 eine Variante, wobei anstatt des Druckluftmotors, eine Steuerung eingebaut ist, die ein Antrieb mit den vorhandenen Elementen ermöglicht.
Diese Vorrichtung besteht aus einer Taumelscheibe 1, die mit dem Laufrad 2 direkt oder über einer Welle 3 gekoppelt ist, einem Druckkammer 4, die vielmehr wie ein Arbeitszylinder gebaut ist, einen oder mehrere Kolben 5, die in die Druckkammer eingeführt sind, Ventilsysteme etc.
Der Kolben berührt über einem Lager 6 die Taumelscheibe. Es sind am besten zwei Kolben eingebaut, die diametral die Taumelscheibe abtasten oder diese an einem Sektor von beiden Seiten durch Lager berühren. Die Druckkammern sind durch Leitungen 7 mit einem Druckluftbehälter 8 gekoppelt. Solange das Fahrrad frei fährt, bzw. keine Bremse betätigt wird, bewegt sich der Kolben frei in dem Kammer hin und her. Die Luftzirkulation, die durch Luftdruck-Änderungen verursacht wird, wird nicht gehindert, weil die Ventile den Druck ausgleichen. Sobald eine Bremsung erfolgen soll, dann schliessen die Ventile 9 zu und erlauben nicht, dass die Luft frei hin und her zirkuliert. Die Luft wird in einem Druckluftbehälter 8 geleitet und dort komprimiert. Der Komprimierungsvorgang erzeugt einen Widerstand auf den Kolben, die eine Bremswirkung dadurch erzeugen. Das Fahrrad kommt dadurch zum Stehen. Sobald man den Bremshebel 10 loslässt oder besser wenn man einen speziell dafür eingebauten Beschleunigungs-Hebel 11 betätigt, werden die Ventile anders umgeschaltet und den Luftdruck aus dem Druckluftbehälter zu einem Druckluftmotor 12 ableiten, der das Fahrrad beschleunigen kann.
Die 2 zeigt eine Variante, wobei anstatt der Taumelscheibe eine Kurbelwelle 13 eingebaut ist, die mit den Kolben gekoppelt ist. Vorteilhaft ist diese Variante, weil sie den Einbau einer Antriebswelle nicht stört. Das Funktionsprinzip ist jedoch ähnlich wie die oben beschriebene Variante. Ein Druckkammer-Verbindungskanal 21 verbindet die Druckkammer mit einander. Ein Ventil kann in diesem Kanal eingebaut werden, der erst dann geschlossen wird, wenn ein Bremsvorgang stattfindet. Solange keine Bremsung erwünscht ist, ist das Ventil hier offen und stört dabei die Luftzirkulation zwischen den Kolben nicht und damit auch die Kolbenbewegung.
In der 3 ist eine Variante dargestellt worden, wobei anstatt der Kurbelwelle ein Exzentriker 14 eingebaut ist, der die Kolben hin und her schieben kann. Selbstverständlich sollen dabei mehrere Kolben eingebaut werden.
Die 4 zeigt eine Variante, bei der der Kolben mit einem Druckableitungs-Kanal 15 ausgestattet ist, der erst bei Bremsvorgang geschlossen wird. Der Kanal ermöglicht einen Druckluftausgleich zwischen den beiden Kammer-Teilen.
Die 5 zeigt eine Variante, wobei anstatt des Druckluftmotors, eine Steuerung 16 eingebaut ist, die ein Antrieb mit den vorhandenen Elementen ermöglicht. Hier wird der Druckluft von dem Druckluftbehälter 8 in die Druckkammer 4 zurückgeleitet, wenn man das Fahrrad beschleunigen will und dementsprechend ein Beschleunigungshebel 11 betätigt wird. Je nachdem wo sich der Kolben befindet, wird in die dementsprechende Druckkammer die Pressluft von dem Pressluftbehälter 8 geleitet und somit der Kolben so bewegt, dass das Fahrrad vorwärts beschleunigt wird. Um das zu erreichen kann man eine Steuerungs-Scheibe 17 mit dem Rad koppeln, die durch kleine Einkerbungen 18 oder mechanische Markierungen (Hügel, Tal, Nut, etc.) einen Ventilsteuerhebel 19 bei erreichen einer bestimmten Position einrasten lassen und auf diese Weise die richtigen Ventile für eine Vorwärtsbewegung aktivieren. Als Steuerscheibe 17 kann auch eine Taumelscheibe selbst dienen. Für einen effektiven Antrieb sollte in diesem Fall die Variante mit Kurbelwelle eingesetzt werden. Während des Bremsvorgangs wird der Druck in dem Druckluftbehälter aufgebaut und bei Bedarf wird diese Druckenergie wieder an den Kolben freigegeben, allerdings mit einer Rotations-Richtung in die Fahrtrichtung.

1: Taumelscheibe
2: Laufrad
3: Welle
4: Druckkammer
5: Kolben
6: Lager
7: Leitungen
8: Druckluftbehälter
9: Ventile
10: Bremshebel
11: Beschleunigungs-Hebel
12: Druckluftmotor
13: Kurbelwelle
14: Exzentriker
15: Druckableitungs-Kanal
16: Steuerung
17: Steuerungs-Scheibe
18: Einkerbungen
19: Ventilsteuerhebel
20: Speichen
21: Druckkammer-Verbindungskanal

Claims

Bremsenergie-Rückgewinnungs-System für Fahrzeuge, vorzugsweise für Fahrräder, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens – eine Taumelscheibe, die mit dem Laufrad des Fahrzeugs/Fahrrads durch eine Welle oder direkt gekoppelt ist, – eine Druckkammer, der mit Luft gefüllt ist, – ein Kolben, der in die Druckkammer eingeführt ist, der mit der Taumelscheibe kraftübertragend so gekoppelt ist, das die Taumelbewegungen der Taumelscheibe den Kolben in der Druckkammer hin und her schieben und Luftdruck-Änderungen in den Druckkammer erzeugen, – ein Druckluft-Vorratsbehälter, der mit dem Druckkammer durch Hochdruckleitungen gekoppelt ist, – ein Ventil-System, dass mit der Druckkammer gekoppelt ist, dass eine Überdruck in dem Luftdruckbehälter ableitet und einen Unterdruck, durch atmosphärische Luftzufuhr ausgleicht, das mit einem Bremshebel oder Bremspedal gekoppelt ist, – einem Druckluftmotor, der mit dem Antrieb des Fahrzeugs oder mit dem Laufrad des Fahrrads gekoppelt ist, – eine mechanische oder elektrische/elektronische Steuerung, die den Druckluftmotor und/oder das Ventil-System steuert, aufweist oder aus diesen Teile besteht (1).
Bremsenergie-Rückgewinnungs-System für Fahrzeuge, vorzugsweise für Fahrräder, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens – eine Kurbelwelle, die mit dem Laufrad des Fahrzeugs/Fahrrads durch eine Welle oder direkt gekoppelt ist, – eine Druckkammer, der mit Luft gefüllt ist, – ein Kolben, der in die Druckkammer eingeführt ist, der mit der Kurbelwelle kraftübertragend so gekoppelt ist, das die Kurbelbewegung der Kurbelwelle den Kolben in der Druckkammer hin und her schieben und Luftdruck-Änderungen in den Druckkammer erzeugen, – ein Druckluft-Vorratsbehälter, der mit dem Druckkammer durch Hochdruckleitungen gekoppelt ist, – ein Ventil-System, dass mit der Druckkammer gekoppelt ist, dass eine Überdruck in dem Luftdruckbehälter ableitet und einen Unterdruck, durch atmosphärische Luftzufuhr ausgleicht, das mit einem Bremshebel oder Bremspedal gekoppelt ist, – einem Druckluftmotor, der mit dem Antrieb des Fahrzeugs oder mit dem Laufrad des Fahrrads gekoppelt ist, – eine mechanische oder elektrische/elektronische Steuerung, die den Druckluftmotor und/oder das Ventil-System steuert, aufweist oder aus diesen Teile besteht (2).
Bremsenergie-Rückgewinnungs-System nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass anstatt der Kurbelwelle ein Exzentriker eingebaut ist, der mit den Kolben kraftübertragend gekoppelt ist (3).
Bremsenergie-Rückgewinnungs-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben ein Wandlerkolben ist, der die Druckkammer in zwei Teilen trennt, in denen er die Luftdruck-Änderungen, mit der Ventil-System-Unterstützung bei Bremsvorgang erzeugt.
Bremsenergie-Rückgewinnungs-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben mit einem Kanal ausgestattet ist, der bei erreichen einer Endposition und einer hohen Luftdruck, eine Luftströmung von dem Druckkammer nach aussen ableitet, vorzugsweise zu dem Druckluft- Vorratsbehälter, der mit der Druckkammer durch eine Druckleitung gekoppelt ist (4).
Bremsenergie-Rückgewinnungs-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile, Elektroventile oder Piezoventile sind und elektronisch gesteuert sind.
Bremsenergie-Rückgewinnungs-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anstatt des Druckluftmotors, eine Steuerung (16) eingebaut ist, die die Ventile oder Elektroventile so steuert, dass bei erreichen einer bestimmten Kolbenposition, und bei Loslassen des Bremshebels oder Bremspedals oder bei Betätigung eines speziell dafür am Fahrzeug oder Fahrrad angebrachten Beschleunigungs-Hebels, den Luftdruck so ableitet, dass die Druckkammer mit vorher gewonnenen Druckluft gefüllt wird, die den Kolben in der Fahrtrichtung antreibt, sodass das Fahrzeug oder Fahrrad sich vorwärts bewegen kann (5).