DE2824317A1 - Elektrisch angetriebenes fahrzeug - Google Patents
Elektrisch angetriebenes fahrzeugInfo
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Description
1A-24G(i - ^ -
832-A-2
ORVAL K. PLHTCHER,
Bruce, Wisconsin, U.S.A.
Bruce, Wisconsin, U.S.A.
Elektrisch angetriebenes Fahrzeug
Es wird ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug geschaffen, welches eine Windradeinrichtung mit Tandemschaufeln umfaßt,
die während der Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs vom Luftstrom angetrieben wird. Die Drehung der vom Fahrtwind beaufschlagten
Schaufelgruppen führt zum Antrieb eines elektrischen Generators, welcher einen Satz Batterien mit Strom
auflädt. Die von den Batterien gelieferte elektrische Energie dient zur Betätigung eines oder mehrerer durch Elektromotoren
angetriebener Räder des Fahrzeugs. Beim Bremsen des Fahrzeugs wirken die an den Rädern angeordneten elektrischen Motoren
als elektrische Generatoren zur weiteren Aufladung der Batterien.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug und insbesondere ein elektrisch angetriebenes
Fahrzeug, dessen Batterien mindestens teilweise während der Fahrt wieder aufgeladen werden.
Elektrisch angetriebene Fahrzeuge werden seit langem entwickelt und es wurden verschiedene Lösungen dieses Problems
vorgeschlagen. Keine dieser Lösungen ist in der Praxis befriedigend bzw. für die Massenherstellung geeignet. Eines
der Hauptprobleme elektrisch angetriebener Fahrzeuge ist mit der Wiederaufladung der Stromquellen, d. h. der
Batterien verbunden. Normalerweise erfordert jede Fahrtstunde 2 bis 4 Stunden Aufladezeit. Es wurden zwar schon
Fortschritte hinsichtlich einer Schnellaufladung von Batterien erzielt, die dazu geeigneten Batterien ausreichender
Kapazität sind jedoch für allgemeine Verwendung zu teuer.
Es wurden bereits verschiedene Vorschläge zur Verlängerung der Fahrzeit, welche bei einem Satz Batterien eines Automobils
zur Verfügung steht, gemacht. Dabei werden die elektrischen Antriebsmotoren während des Bremsens des Fahrzeugs
oder beim Bergabfahren des Fahrzeugs als Generatoren betrieben. Diese Lösung hat eine Reihe von Vorteilen, die damit
erzielbare Wiederaufladung ist jedoch unzureichend zur Verlängerung der Fahrtzeit auf ein befriedigendes Maß.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Stromquelle zur Wi c de: rauf ladung der Batterien eines elektrisch
angetriebenen Fahrzeugs zu schaffen, welche während der Fahrt des Fahrzeugs betätigt wird.
Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, eine Stromquelle zur Wiederaufladung der Batterien eines elektrisch
betriebenen Fahrzeugs zu schaffen, welche während der
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Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs keinen Strömungswiderstand oder eine andere Belastung darstellt.
Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine mit einom Strömungsmedium
betriebene Mühle zu schaffen, welche bei Fahrzeugen einsetzbar ist und der Wiederaufladung eines Satzes Batterien
dient.
Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine mit einem Strömungsmittel
betriebene Mühle zu schaffen, welche die Energie eines Umgebungsluftstroms effektiv absorbiert.
Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine mit einem Strömungsmittel
betriebene Mühle zum Wiederaufladen von Batterien eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs zu schaffen, welche im
Chassis eines herkömmlichen Fahrzeugs untergebracht werden kann.
Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zur kontinuierlichen Wiederaufladung eines Satzes Batterien
in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug während der Fahrt zu schaffen.
Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, den während der Fahrt des Fahrzeugs zur Verfügung stehenden Luftstrom zu nutzen
und zusätzlich auch die Bremsenergie als Energiequellen für die Wiederaufladung von Batterien eines elektrisch
betriebenen Fahrzeugs zu nutzen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs mit einer darin untergebrachten mit einem
Strömungsmittel betriebenen Mühle;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs zur Veranschaulichung der Anordnung der Batterien;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer mit einem Strömungsmedium angetriebenen Mühle, welche im
Chassis eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs montierbar ist und
Fig. 4 eine Draufsicht eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit einer darin untergebrachten mit
einem Strömungsmedium betriebenen Mühle.
Fig. 4 zeigt ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug 1 mit einer mit einem Strömungsmedium betriebenen Mühle 10 im
Motorraum. Eine Luftaufnahmeöffnung 12 ist hinter dem
Gitter 14 des Fahrzeugs vorgesehen und erlaubt die Einströmung der Luft in den Motorraum während der Vorwärtsbewegung
des Fahrzeugs. Die einströmende Luft kann durch groß dimensionierte Ausströmöffnungen 15 in den Seiten des
Fahrzeugs ausströmen oder sie kann durch den Boden des Motorraums abwärts ausströmen. Die einströmende Luft trifft
auf einen ersten und einen zweiten Satz Schaufeln 16 und einer strömungsmedium-betätigten Mühle 10. Die Beaufschlagung
mit Luft führt zu einer Drehung von Wellen 22 und 24, welche die Schaufelsätze 16 bzw. 18 tragen, in ihren Lagern.
Wie weiter unten näher beschrieben, wird die Drehbewegung der Wellen in den Antrieb eines elektrischen Generators
(Gleichstromgenerator oder Wechselstromgenerator) umgesetzt und dient somit der Erzeugung von elektrischem Strom.
Gemäß Fig. 2 dient der Kofferraum 26 des Fahrzeugs 1 teilweise zur Unterbringung eines Satzes Batterien 28. Diese
Batterien sind normalerweise parallel geschaltet und stellen die elektrische Energie für jeden der elektrischen Motoren
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für den Antrieb eines oder mehrerer Räder des Fahrzeugs bereit. Die Ausgangsleistung des mit dem Windrad angetriebenen
elektrischen Generators wird den Batterien 28 zugeführt, so daß diese während der Vorwärtsbewegung
des Fahrzeugs kontinuierlich aufgeladen werden.
Bekanntlich steht das Ausmaß des Luftwiderstandes eines Fahrzeugs während der Vorwärtsbewegung in Beziehung
zur Stromlinienform des Fahrzeugs. Das Fahrzeug gemäß
den Figuren 1 und 2 hat eine übliche Gestalt kompakter oder teilkompakter Fahrzeuge. Demgemäß führt die seitlich
und oberhalb und unterhalb des Fahrzeugs vorbeiströmende Luft zu einem bestimmten Strömungswiderstand bei einer
bestimmten Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Wenn man nun die auf das Gitter oder einen anderen Vorderbereich des
Fahrzeugs auftreffende Luft durch eine Luftaufnahme-Öffnung
in das Innere des Fahrzeugs eintreten läßt und durch eine Luftaustrittsöffnung an der Seite, am Boden
oder auf der Oberseite des Fahrzeugs wieder austreten läßt, so kommt es insgesamt kaum zu einer Änderung des
Gesamtströmungswiderstandes. Somit kann man daher die Effizienz des Fahrzeugantriebs erhöhen, wenn es gelingt,
den Luftstrom teilweise in nutzbare Arbeit umzuwandeln, ohne hierdurch den Luftwiderstand nennenswert zu erhöhen.
Die vorliegende Erfindung beruht auf diesem Prinzip. Zur Lösung der Aufgabe wird im Inneren des Fahrzeugs das Windrad
10 untergebracht, welches keine zusätzlichen in den Luftstrom hineinreichenden Teile bietet und somit den
Luftwiderstand nicht erhöht.
Im folgenden wird auf Fig. 3 Bezug genommen, welche Details
des Windrades zeigt. Rahmenelemente 30 und 32 sind an der Schott-Wand des Fahrzeugs 1 durch Auskragungen 34, 36 befestigt.
Die Rahmenelemente tragen die gelagerten Achsen und 24. Klemmringe 38 und 39 verhindern eine übermäßige
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Längsbewegung der Achse 22,während Klemmringe 38a und 39a
eine ähnliche Funktion bei der Achse 24 ausüben. Sätze von Hebeln 42 und 43 sind orthogonal zueinander angeordnet
und bilden einen Satz von Schaufeln 16. Sie sind drehbar
auf der Achse 22 gelagert. Eisenringe 44 und 45 sind auf den Hebeln 42 und 43 befestigt und verhindern eine übermäßige
Längsbewegung derselben. Die Hebel 42 und 43 weisen entgegengesetzte Arme 46, 47 bzw. 48, 49 auf, welche Schaufeln 50,
51 bzw. 52, 53 tragen. Wie Fig. 3 zeigt, sind die Schaufeln
50 und 51 auf entgegengesetzten Armen 46 und 47 starr in einem Winkel von 90° zueinander befestigt. Die Schaufeln
und 53 sind in ähnlicher Weise mit den Armen 48 und 49 verbunden. Der Satz Schaufeln 18, welcher auf der Achse 24 befestigt
ist, ist identisch mit dem Satz Schaufeln 16, welcher auf der Achse 22 befestigt ist. Daher werden für ersteren
die gleichen Bezugszeichen verwendet wie für letzteren, lediglich mit dem Zusatz des Buchstabens "a".
Wenn der Satz Schaufeln auf Achse 22 dem Fahrtwind ausgesetzt wird, so werden die Schaufeln 51 am Arm 47 um die
Achse des Arms gedreht, bis die Unterkante 54 der Schaufel
51 an dem benachbarten Arm 47 anstößt. Letzterer Arm wirkt daher als ein Anschlagelement. Gleichzeitig dreht sich
die Schaufel 50 um die Achse des Arms 46 bis sie mit dem auftreffenden Luftstrom fluchtet. Bei diesem Betrieb
des Windrades sind die Schaufeln 51 in Antriebsposition
und sie bilden kooperativ eine einzige Fläche, auf die der Luftstrom auftrifft. Wenn sich die Schaufeln 51 in
Antriebsposition befinden, so befinden sich die Schaufeln 50, welche senkrecht zur Ebene der Schaufeln 5 1 stehen,
in der gezeigten Segelstellung, in der nur die Kanten der Schaufeln dem Luftstrom ausgesetzt sind. Die Achse 22
dreht sich unter der Antriebskraft der Luftströmung,
wobei sich die jeweiligen Positionen der Schaufeln 51 und 50 ändern. Bei einer Drehung der Achse 22 um 180° nehmen
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unter der Kraft der Luftströmung die Schaufeln 5 1 die Segelstellung ein, während die Schaufeln 50 Ln Antriebsposition gedreht werden und nunmehr dem Luftstrom ausgesetzt
sind. Der Betrieb der Schaufeln 52 und 53 ist identisch mit demjenigen der Schaufeln 50 und 51.
Bs ist leicht erkennbar, daß die Schaufeln der Hebel und 43 nur durch die Hälfte der Luftströmung angetrieben
werden. Um auch die andere Hälfte der Luftströmung auszunutzen, sind die Schaufeln 50a und 51a derart
angeordnet, daß die Schaufeln 50 die Segelposition einnehmen, wenn die Schaufeln 50a die Antriebsposition
einnehmen. Somit wird eine Gruppe von Schaufeln des Schaufelsatzes 16 auf der Achse 22 mit der Hälfte des
Luftstroms beaufschlagt, während eine andere Gruppe von Schaufeln des Schaufelsatzes 18 der Achse 24 durch die
restliche Hälfte des Luftstroms beaufschlagt wird und somit die volle Energie des Luftstroms durch die Windradeinrichtung
ausgenutzt wird. Betrachtet man die Windradeinrichtung aus der Richtung des auftreffenden
Luftstroms, so bedecken die Schaufeln 51 die rechte Hälfte des Luftstroms während die Schaufeln 50a die linke
Hälfte abdecken. Die Drehung der Achsen 22 und 24 führt dazu, daß die Schaufeln auf den Armen der Hebel aus der
Segelposition in die Antriebsposition gelangen und wiederum
die linke und rechte Seite des Luftstroms abdecken. Von
oben betrachtet dreht sich die Achse 22 im Gegenuhrzeigersinn unter der Einwirkung der Kraft des Luftstroms während sich die
Achse 24 unter der Einwirkung der Kraft des Luftstroras im Uhrzeigersinn dreht.
Die durch die Schaufeln 16 und 18 auf die Achsen 22 und ausgeübte Drehbewegung wird durch Kegelzahnräder 56 und
57 in nutzbare hnergie umgesetzt. Die Kegelzahnräder 56
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und 57 verbinden die Achse 22 mit einer drehbar gelagerten Welle 58. In ähnlicher Weise setzen Kegel Zahnräder 59 und
60 die Drehbewegung der Achse 24 in die Drehbewegung der Welle 58 um. Die Welle 58 treibt einen elektrischen
Generator (Gleichstromgenerator oder Wechselstromgenerator) welcher sich im Gehäuse 62 am Rahmen 32 befindet. Die
elektrische Ausgangsleistung des Generators wird an den Anschlüssen 63 und 64 durch elektrische Leitungen 65 und
66 abgenommen. Das betriebene Windrad verkörpert hinsichtlich seiner einfachen Konstruktion eine Reihe von Vorteilen.
Zum einen dienen benachbarte Hebel 42 und 43 als Anschlagelemente für die Kanten der Schaufeln 50, 51, 52 und 53.
Hierdurch werden komplizierte Anschlagelemente für jede der einzelnen Schaufeln und Hebeln vermieden. Die Zahl
der beweglichen Teile des Windrades ist gering und die einzelnen Teile sind äußerst unkompliziert, so daß die
Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Störungen gering ist. Daher treten naturgemäß kaum Wartungsprobleme auf.
Das Zusammenwirken des Windrades 10, der Batterie 28 und
des Fahrzeugs 1 wird im folgenden anhand der Fig. 4 erläutert. Die Sätze von Schaufeln 16 und 18 des Windrades 10
sind im Motorraum des Fahrzeugs 1 hinter dem Gitter 14 untergebracht. Die Luftaufnahmeöffnung 12, welche durch
gestrichelte Linien angedeutet ist, führt zu einem Luftstrom durch das Gitter 14 und durch die Windradeinrichtung
hindurch zur Luftausströmungsöffnung 15 auf der Seite des Fahrzeugs. Eine Wandung 17 erstreckt sich zwischen der
Luftaufnahmeöffnung 12 und dem Luftauslaß 15 und der Querschnitt des Luftströmungskanals ist so gewählt, daß die
Schaufelsätze Platz finden und ein glatter stromlinienförmiger Übergang zwischen der Luftaufnahmeöffnung und
der Luftauslaßöffnung vorliegt, so daß die Druckverluste gering sind. Alternativ kann die Auslaßöffnung 15 auch
am Boden des Motorraums vorgesehen sein oder es können
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Ίϊ
:\v('i Au^ Im !.'öffnungen "ii beiden Seiten des Fahrzeugs vorgesehen
sein. Die elektrische Energie der Batterien wild übt ιelektrische Leiter 67, 68,Verteilerkästen 69,
und elektrische Leiter 71, 72 mit einer Armaturentafel verbunden. Durch Betätigung von Schaltern 74 wird die
elektrische Energie zu den Motoren 75, 76, 77 und 78 gebracht. Joder dieser Motoren treibt eines der Räder des
Fahrzeugs an. Die Einspeisung der elektrischen Energie in jeden der Motore geschieht über elektrische Leiter
80 von der Armaturentafel 73 zu einem Verteilerkasten Von letzterem verläuft der elektrische Strom durch einen
Leiter 82 zu den elektrischen Motoren 77 und 78 an den Hinterrädern des Fahrzeugs und andererseits über einen
elektriehen Leiter 83, einen Verbindungskasten 84 und
elektrische Leiter 85 und 86 zu den Vorderrädern. Auf der Steuertafel 73 ist eine Vielzahl von Schaltern 74
angeordnet, welche die Zufuhr der elektrischen Energie vom Generator innerhalb des Gehäuses 62 zu den Batterien
28 steuern. Die Steuerung des Energieflusses von den
Batterien zu den einzelnen elektrischen Motoren erfolgt
durch Schalter 74 oder durch ein Fußpedal. Zusätzlich können weitere manuelle Schalter vorgesehen sein für die
Übeitragung der elektrischen Energie von den Elektromotoren
75, 76, 77 und 78 zu den Batterien in der Phase der Bremsung oder der Bergabfahrt des Fahrzeugs.
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L ο o r G ο
ORIGINAL INSPECTED
Claims (1)
- P A T Ii N T A N S P R Ü C] II E\.) Elektrisch angetriebenes Fahrzeug mit einer Lektrischen Stromquelle zur Speisung mindestens eineselektrischen Motors, welcher antriebsmäßig mit einem Raddes Fahrzeugs verbunden ist, gekennzeichnet durch a) eine Windradeinrichtung (10) zur Gewinnung von Energie aus einer auftreffenden Luftströmung miti. Rahmenelementen (30,32), welche am Fahrzeug befestigt sind und die Windradeinrichtung (10) tragen;ii. mindestens einem Paar Achsen (22,24), welche an den Rahmenelementen (30,32) gelagert sind und senkrecht zur Luftströmung ausgerichtet sind;iii. einer Vielzahl von mit Abstand voneinander angeordneten und an jeder Achse (22,24) der beiden Achsen gelagerten Hebeln (42,43;42a,43a), welche entgegengesetzte sich von der Achse (22,24) weg erstreckende Arme (50,51;52,53;5Oa,51a;52a,53a) aufweisen, wobei jeder der Hebel in axialer Richtung entlang der jeweiligen Achse (22,24) vom benachbarten Hebel mit Abstand angeordnet ist;iv. einem ersten Satz Schaufeln (16) auf einer der Achsen (22) und einem zweiten Satz Schaufeln (18) auf der anderen Achse (24), wobei jeder Schaufelsatz folgende Elemente umfaßt: eine erste und eine zweite Gruppe von Schaufeln, welche starr an entgegengesetzten Armen befestigt sind und sich von diesen weg erstrecken und wobei die Ebene der ersten Gruppe der Schaufeln senkrecht zur Ebene der zweiten Gruppe der Schaufeln steht und wobei die Abmessungen der Schaufeln derart gewählt sind, daß sie an benachbarten Hebeln angreifen und wobei die Schaufeln eine Antriebsposition einnehmen können, bei denen die Schaufeln die benachbarten Hebel berühren und ihre80985 0/09672 9 7 ·'♦ 3 i 7I) rt* it ι; Seite der Luftströmung entgegensetzen uinl wohei Uie Schaufeln eine Sege1position einnehmen können und dabei ihren frei schwebend angelenkten Arm der Luftströmung aussetzen und wobei die Schaufeln bei der Drehung der Achse abwechselnd die Antriebsposit ion und die Segelposition einnehmen und wobei die Krafteinwirkung der Luftströmung auf jede der Gruppen der Schaufeln gleichzeitig eine der Gruppen der Schaufeln in die Antriebsposition bringt und die andere Gruppe der Schaufeln in die Segelposition bringt und wobei die Funktionen der Gruppen der Schaufeln abwechselnd auftreten wenn die Luftströmung auf die Gruppe der Schaufeln in Antriebsposition einwirkt und die Hebel mitsamt den Achsen in Drehbewegung versetzt;b) eine Einrichtung (56-60) zur Abnahme der Energie von jeder der Achsen (22,24) und zur Übertragung derselben zu einer Verbrauchsstelle;c) eine Einrichtung (62) zur Erzeugung elektrischer Energie ansprechend auf die Einrichtung (56-60) zur Energieabnahme undd) eine Einrichtung (65,66) zur Übertragung der elektrischen Energie auf Bat.terien (28) , wobeidie Bewegung des Fahrzeugs einen Fahrtwind erzeugt, welcher das Windrad treibt und die elektrische Stromquelle auflädt.2. 1ahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die Achsen ( 1J, J4) in entgegengesetzter Richtung gedreht werden, so daIi die sich in Antriebsstellung befindlichen Gruppen von Schaufeln der beiden Achsen von verschiedenen Teilen des Luftstroms beaufschlagt werden-809850/09672»:'.131 7.'S. Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gckennr.e ichnct , daß die Vielzahl von mit Abstand vone inainU'i angeordneten Hebel Paare von senkrecht zueinander angeordneten HeI)O In umfassen.4. Fahrzeug nach einem der Ansprüche I Ii i s 7>, gekennzeichnet durch eine Steuertafel (73) zur Steuerung der Übertragung der elektrischen Imergic zur elektrischen Stromquelle (28) und von der elektrischen Stromquelle (28).5. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Luftaufnahmeöffnung (12) für die Aufnahme des Luftstroms, eine Leitwandung (17) für die Führung des Luftstroms zur Windradeinrichtung (10) hin und zu einem Auslaß (15) für den ausströmenden Luftstrom.(>. Fahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftansaugöffnung (12) am Vorderende des Fahrzeugs angeordnet ist und daß die Leitwandung (17) hinter derselben angeordnet ist.7. Fahrzeug nach einem der Ansprüche S oder b, dadurch gekennzeichnet, daß die Windradeinrichtung (10) und die Leitwandung (17) im Chassis des Fahrzeugs untergebracht sind.809850/0967 oTcnORIGINAL INSPECTEDCOPY
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