DE3525059A1 - Drei komponenten antrieb, bestehend aus solarenergie, batterieenergie und muskelkraft, vereinigt in einem antriebssystem - Google Patents

Description

Als Energiequelle Nr. 1 ist die Solarenergie vorgesehen, die in sonnenreichen Gebieten von entsprechender Bedeutung sein wird. Energiequelle Nr. 2 ist eine wiederaufladbare Batterie, in der so viel Energie gespeichert ist, um einen vertretbaren Aktionsradius zu gewährleisten.

Die 3. Quelle an elektrischer Energie wird vom Fahrzeugbenutzer selbst erzeugt. Dies geschieht mittels Kurbelantrieb und Ketten- oder Riemenübersetzung auf ein kombiniertes Motor-Dynamosystem. Sicherlich gibt es, was die Abstufung des Drehmoments anbetrifft, beispielsweise bei Fahrrädern mit den bekannten Konstruktionen von entsprechenden Schaltgetrieben jedoch noch keine Fahrräder, die höhere Leistungen abgeben als die Muskelkraft hergibt. Aufgabe der Erfindung ist es, mit Hilfe der zur Verfügung stehenden technischen Möglichkeiten und dem grundlegenden Gedanken der Erfindung mit dem kompletten Motor-Dynamosystem, einen leistungsstärkeren Antrieb zur Verfügung zu haben. Ein damit betriebenes Fahrzeug kann daher billig und rationell genutzt werden. Hinzu kommen Vorteile wie die der aufzubringenden gleichmäßigen Kurbelkräfte, der Bewältigung größerer Steigungen; Bremskräfte können in der Batterie gespeichert werden, und die gesamte Lichtanlage läuft über die Batterie.

Dieses Antriebsystem könnte beispielsweise bei Tretbooten, Leicht­ flugkörpern oder Fahrrädern mit Regenschutz Verwendung finden. In Feriengebieten könnte mit solchen Geräten ein umweltfreundliches Verkehrsnetz betrieben werden. Ebenso wäre es vorstellbar, den Nahverkehr allgemein damit attraktiver zu gestalten.

Grundsätzlich hängt die Erfindung dieser Fahrzeuge davon ab, inwie­ weit die drei Energiequellen technisch optimal zu einem leistungs­ starken Antrieb geschaltet werden können. Die Erfindung ist nach­ stehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. I: Gesamtansicht eines Fahrrades gemäß der Erfindung

Fig. II: Schnitt durch das Antriebsaggregat gemäß Fig. I

Fig. III und IV: Seitenansicht gemäß Fig. II

In Fig. I ist ein komplettes Fahrrad dargestellt und so positioniert, daß hier die Erfindung durch den gesamten Komplex am besten ersichtlich ist. So ist die Position 1 der eigentliche Antrieb, der nachfolgend anhand der Fig. II, III und IV näher beschrieben ist. Die Position 2 ist ein Kurbeltrieb, der mit einem Getriebe versehen ist und somit die Möglichkeit besteht, die über Kette oder Riemen angetriebenen Dynamo in verschiedenen Geschwin­ digkeiten zu fahren. Die Konstruktion des Getriebes ist nicht Gegenstand der Erfindung. Über die Position 7, Schaltanlage am Lenker, kann die gewünschte Drehzahl des Kurbeltriebes eingestellt werden. Ebenfalls werden hier die Schaltvorgänge für den Antriebs­ motor vorgenommen, die bei der weiteren Betrachtung des Antriebs­ systems erläutert werden. Durch die Wahl einer individuellen Dreh­ zahl des Kurbeltriebes ist auch eine entsprechende Motorleistung erreichbar. Statt eines normalen Gepäckträgers ist, wie aus Position 3 ersichtlich, dieser als Batteriekasten ausgebildet und durch geschickte Konstruktion sicherlich auch noch als Gepäckträger nutzbar. Die aufladbare Batterie ist ebenfalls nicht Gegenstand der Erfindung. Der heutige Stand der Technik zeigt, daß Leistungen von 200 bis 300 Watt bei einer 10stündigen Entnahme möglich sind und auch die Batterie in Größe und Gewicht den Erfordernissen ent­ spricht. Zumal die Batterie durch die Position 4, also den seitlich angebrachten Solarzellen und auch durch die Bremskräfte, die elektrisch rückgekoppelt in der Batterie gespeichert werden können, in ihrer Kapazität unterstützt wird. Dies sind jedoch vorläufig nur theoretische Annahmen, die sich erst nach der Erprobung eines Versuchsmodells auf ihre Richtigkeit hin beweisen lassen. Wird die Ausnutzbarkeit von Solarzellen in größerem Maße möglich sein, beispielsweise dort, wo viel Sonne vorherrscht oder die Fläche an Solarzellen möglichst groß ist, so ist eine große Zusatzleistung für das System zu erwarten, und es wird auch möglich sein, größere Fahrzeuge anzutreiben. Die Beleuchtungsanlage in Position 5 wird ebenfalls über die Batterie betrieben, und somit sind die bisher über den Dynamo, an Vorder- oder Hinterrad angebracht, betriebenen mangelhaften Beleuchtungszustände zu verbessern. Das Fahrrad be­ sitzt die übliche Vorderradbremse und eine zweite Wirbelstrombremse in Position 1, die anschließend bei der Erläuterung dieser Position zu erwähnen ist. Die Konstruktion des Fahrradständers in Position 8 ist U-förmig und stabil ausgeführt, um das größere Fahrradgewicht sicher abstützen zu können.

Die Fig. II, III und IV zeigen in einfacher Weise den eigent­ lichen Antrieb und das Merkmal, auf das sich die Erfindung stützt. Fig. II stellt eine Schnittzeichnung durch den Antrieb von Position 1 dar. Die Nabe und der Antrieb sind ein System, welches wie üblich über die Speichen auf die Felgen abgestützt wird. Position 10 ist der Motoranker mit den entsprechenden Spulen ver­ sehen und wird in Position 9 über Schleifringe mit Strom aus der Batterie versorgt. Der Stator Position 11 ist ebenfalls mit ent­ sprechenden Spulen versehen und ist in Position 14 fest verlagert. Der äußere Mantel des Antriebs ist die Position 12; dieser ist als Dynamo ausgelegt, d. h. er ist mit Permanentmagneten versehen. Diese können mit Wicklungen versehen werden und evtl. durch Zusatzstrom aus der Batterie verstärkt werden. Wird nun Position 12 in Drehung gebracht, so erzeugt diese einen Induktionsstrom in Position 11 und bringt somit den Anker in Position 10 zur Rotation. Das heißt also: das Funktionsprinzip eines normalen Elektromotors ist gegeben, die Erregung der Statorspule erfolgt durch Muskelkraft und die Erregung der Ankerspule erfolgt durch zusätzliche elektrische Kräfte aus der Batterie. Da wir es hier mit einem Gleichstrommotor zu tun haben, läßt sich dieser über Widerstände sehr leicht regu­ lieren. Hierzu muß die Schaltanlage Position 7 so ausgeführt werden (evtl. Mikrocomputer), daß einmal der Ankerstrom dosiert aus der Batterie gesteuert werden kann und somit die Geschwindigkeit regulier­ bar wird, bei einer elektrischen Bremsung eine Umpolung möglich ist und bei genügender Batteriekapazität eine Unterstützung der Dynamo­ spulen möglich ist. Des weiteren sind von Position 7 die Schalt­ vorgänge des Getriebes in der Kurbelnabe vorzunehmen und somit den Dynamoeffekt entsprechend zu steuern. Sicherlich sind noch weitere Schaltvorgänge vorstellbar. Der Dynamo in Position 12 wird über das Kettenrad Position 13 angetrieben. Die Verlagerung der einzelnen Elemente ist aus der Schnittzeichnung ersichtlich. Die erzeugten Antriebskräfte werden über den Wellenstumpf der Position 10 auf ein Planetengetriebe weitergegeben. Das Planetengetriebe ist an der Radnabe befestigt und überträgt somit die Kräfte auf das Hinterrad. Die Abstützkräfte werden durch die Verlagerung in Position 14 aufgenommen. Des Kettenspannsystem ist durch die Position 16 dargestellt.

Fig. III zeigt eine Seitenansicht auf die Verlagerung des Antriebs­ systems. So ist Position 14 die Verlagerungsgabel, Position 1 die Radnabe, Position 16 das Spannsystem, Position 10 der Motoranker und Position 12 der Dynamo mit Antriebskettenrad dargestellt.

Fig. IV zeigt die entsprechende andere Seite des Antriebssystems. Hier ist insbesondere die Position 15, das Planetengetriebe, in seiner Ausführung dargestellt. Der Getriebedeckel ist so ausgebildet, daß die Spannführung und die Abstützkräfte über die Gabel in Position 16 aufgenommen werden.

Claims (2)

1. Antriebsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektromotor- Dynamosystem durch manuelle Betätigung als eine Komponente zur Stromerzeugung beiträgt und somit als Hauptmerkmal der Erfindung gilt. Im Zusammenspiel mit Stromzuführung aus Solarzellen und einer aufladbaren Batterie ergibt sich des komplette Antriebssystem. Ein weiteres Merkmal ist die Schaltvorrichtung in Position 7, die in bestimmter Stellung die verschiedenen Stromquellen als Varianten der Drehzahl, des Motors und der Bremswirkung betätigt.
2. Ebenso bildet das Schaltgetriebe in der Kurbelanlage ein weiteres Merkmal der Erfindung.