DE2824317C2 - - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisch ange
triebenes Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentan
spruchs.
Ein solches Fahrzeug ist aus der US-PS 37 13 503 bekannt.
Dabei wird ein horizontal liegendes Windrad benutzt, wel
ches nur die Hälfte der Querschnittsfläche des Strömungs
kanals ausnutzt.
Aus der FR-PS 6 89 384 ist es bekannt, zwei synchron und
mit gleicher Geschwindigkeit und mit entgegengesetztem
Drehsinn laufende Windräder zu verwenden, welche jedoch in
Windrichtung gesehen nebeneinander angeordnet sind, so daß
auch dabei die Querschnittsfläche nur zur Hälfe genutzt
wird.
Aus der GB-PS 1 73 578 und dem DE-GM 74 36 546 sind be
reits Windräder mit lotrechter Welle bekannt, wobei diese
radiale Doppelarme trägt, an deren freien Enden je ein
Flügel befestigt ist und wobei zwei Doppelarme senkrecht
untereinander an der Welle drehbar gelagert sind in einem
gegenseitigen Abstand, der kleiner ist als die Höhe der
nach unten ansetzenden, vorzugsweise flach rechteckigen
Flügel, welche bezüglich ihres Doppelarms je einen Winkel
von etwa 90° gegeneinander einschließen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ausgehend
von der US-PS 37 13 503 die Windradeinrichtung derart aus
zubilden, daß die gesamte Querschnittsfläche des Strö
mungskanals genutzt wird.
Diese Aufgabe wird durch das Fahrzeug gemäß dem Patentan
spruch gelöst.
Es ist ein besonderer Vorteil dieses Fahrzeugs, den wäh
rend der Fahrt des Fahrzeugs zur Verfügung stehenden Luft
strom zu nutzen und zusätzlich auch die Bremsenergie als
Energiequelle für die Wiederaufladung von Batterien eines
elektrisch betriebenen Fahrzeugs zu nutzen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen nä
her erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs
mit einer darin untergebrachten mit einem
Strömungsmitel 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 Ein
strömung der Luft in den Motorraum während der Vorwärts
bewegung 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 18
einer strömungsmedium-betätigten Mühle 10. Die Beaufschla
gung 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 teil
weise zur Unterbringung eines Satzes Batterien 28. Diese
Batterien sind normalerweise parallel geschaltet und stellen
die elektrische Energie für jeden der elektrischen Motoren
für den Antrieb eines oder mehrerer Räder des Fahrzeugs
bereit. Die Ausgangsleistung des mit dem Windrad angetrie
benen 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 Fig. 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 Wind
rad 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 be
festigt. Die Rahmenelemente tragen die gelagerten Achsen 22
und 24. Klemmringe 38 und 39 verhindern eine übermäßige
Längsbewegung der Achse 22, während Klemmringe 38 a und 39 a
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 entgegen
gesetzte 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 52
und 53 sind in ähnlicher Weise mit den Armen 48 und 49 ver
bunden. Der Satz Schaufeln 18, welcher auf der Achse 24 be
festigt 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 ausge
setzt 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 51 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
unter der Kraft der Luftströmung die Schaufeln 51 die
Segelstellung ein, während die Schaufeln 50 in Antriebs
position gedreht werden und nunmehr dem Luftstrom ausge
setzt sind. Der Betrieb der Schaufeln 52 und 53 ist iden
tisch mit demjenigen der Schaufeln 50 und 51.
Es ist leicht erkennbar, daß die Schaufeln der Hebel 42
und 43 nur durch die Hälfte der Luftströmung angetrie
ben werden. Um auch die andere Hälfte der Luftströmung
auszunutzen, sind die Schaufeln 50 a und 51 a derart
angeordnet, daß die Schaufeln 50 die Segelposition
einnehmen, wenn die Schaufeln 50 a 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 Wind
radeinrichung 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 50 a 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 Luftstroms
im Uhrzeigersinn dreht.
Die durch die Schaufeln 16 und 18 auf die Achsen 22 und 24
ausgeübte Drehbewegung wird durch Kegelzahnräder 56 und
57 in nutzbare Energie umgesetzt. Die Kegelzahnräder 56
und 57 verbinden die Achse 22 mit einer drehbar gelagerten
Welle 58. In ähnlicher Weise setzen Kegelzahnräder 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 hinsicht
lich seiner einfachen Konstruktion eine Reihe von Vorteilen.
Zum einen dienen benachbarte Hebel 42 und 43 als Anschlag
elemente 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 erläu
tert. 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 Luft
strom durch das Gitter 14 und durch die Windeinrichtung
hindurch zur Luftausströmungsöffnung 15 auf der Seite des
Fahrzeugs. Eine Wandung 17 erstreckt sich zwischen der
Luftaufnahmeöffnung 12 und dem Luftauslaß 15 und der Quer
schnitt des Luftströmungskanals ist so gewählt, daß die
Schaufelsätze Platz finden und ein glatter stromlinien
förmiger 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
zwei Auslaßöffnungen zu beiden Seiten des Fahrzeugs vor
gesehen sein. Die elektrische Energie der Batterien 28
wird über elektrische Leiter 67, 68, Verteilerkästen 69, 70
und elektrische Leiter 71, 72 mit einer Armaturentafel 73
verbunden. Durch Betätigung von Schaltern 74 wird die
elektrische Energie zu den Motoren 75, 76, 77 und 78
gebracht. Jeder dieser Motoren treibt eines der Räder des
Fahrzeugs an. Die Einspeisung der elektrischen Energie
in jeden der Motoren geschieht über elektrische Leiter
80 von der Armaturentafel 73 zu einem Verteilerkasten 81.
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
elektrischen 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
Übertragung der elektrischen Energie von den Elektromotoren
75, 76, 77 und 78 zu den Batterien in der Phase der Brem
sung oder der Bergabfahrt des Fahrzeugs.
Claims (1)
- Elektrisch angetriebenes Fahrzeug mit einer elektrischen Stromquelle zur Versorgung wenigstens eines elektrischen Motors, der in Antriebsverbindung mit einem Rad des Fahr zeuges steht, und mit einer windradgetriebenen Generator einrichtung zum Aufladen der Stromquelle, deren Windrad einrichtung in einem Strömungskanal im Fahrzeugchassis mit zur Strömungsrichtung des Fahrtwindes senkrechter Windrad achsenrichtung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Windradschaufeln (16, 18) um senkrecht zur Windradachse (22, 24) stehende Arme (46 bis 49) drehbar an der Wind radachse angebracht sind und paarweise um 180° in Dreh richtung der Windradachse (22, 24) versetzt so angeordnet sind, daß die Schaufelebenen im Winkel zueinander liegen, derart, daß während der Drehung des Windrades jeweils im Wechsel die einen Schaufeln jedes Paares (50, 51; 52, 53) quer zur Richtung der Windkraft stehen, während die ande ren Schaufeln jedes Paares (50, 51; 52, 53) in der Rich tung der Windkraft stehen, wobei zwei Gruppen von Schau felpaaren gekreuzt angeordnet sind und wobei zwei parallel und in Strömungsrichtung des Fahrtwindes hintereinander angeordnete und in entgegengesetztem Drehsinn drehende Windräder vorgesehen sind, welche mit der Generatorein richtung (62) über eine gemeinsame Welle (58) verbunden sind.
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