DE3733366A1 - Gewichtskraftmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gewichtskraftmotor, bei dem an einen auf einer Welle befestigten Nabe, Rad oder Scheibe, Gewichte radial mittels einer Hilfskraft verschiebbar sind, so daß sie auf der einen Seite einer durch die Drehachse gehenden Vertikalen an der Welle mit einem großen Hebelarm und auf der anderen Seite mit einem kleinen Hebelarm angreifen.

Bei einem solchen Gewichtskraftmotor (OE-PS 36 157) be­ steht das Problem, daß die Gewichte im Bereich der unter­ halb der Drehachse liegenden Vertikalen angehoben, d.h. in Richtung eines kleinen Hebelarms verschoben und im Bereich der Vertikalen oberhalb der Drehachse wieder so verschoben werden müssen, daß die Gewichte einen großen Hebelarm auf­ weisen. Dadurch muß im Verlauf einer Umdrehung des Motors ein zweifacher Angriff der Hilfskraft mit Umkehr der Kraft­ richtung erfolgen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, diesen Nachteil zu beheben und darüberhinaus das Drehmoment des Motors über das durch die Gewichte erzeugte Drehmoment hinaus zu steigern. Die Aufgabe der Erfindung wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Dabei übernimmt die Kurvenbahn, die nach den Unteransprü­ chen 2 bis 6 verschiedenartig ausgebildet sein kann und sowohl als räumlich feststehende Kurvenbahn als auch als Ring bzw. sich mitdrehender Ring ausgebildet sein kann, die Aufgabe, die Gewichte in dem Kreisviertel, etwa zwi­ schen der unter der Drehachse angeordneten Vertikalen bis zur Horizontalen aus der Lage mit großem Hebelarm in die Lage mit kleinem Hebelarm zurückzuschieben. Dadurch ent­ fällt das doppelte Aufbringen der Hilfskraft, da nunmehr die Hilfskraft lediglich die Gewichte aus der Lage mit kleinem Hebelarm zu der Lage mit großem Hebelarm zu ver­ schieben braucht.

Die Kurvenbahn kann, wenn sie als ortsfeste Kurvenbahn ausgebildet ist, auch einen von einer Kreisbahn abweichen­ de Form haben. Es kommt im wesentlichen entscheidend darauf an, daß sie im Verlauf ihrer Strecke die vollstän­ dige Verlagerung der Gewichte vom großen zum kleinen Hebel­ arm bewerkstelligt.

In vorteilhafter Weise sind die Gewichte an einer Nabe, an einem Rad oder einer Scheibe gelagert, wobei das Rad oder die Scheibe auch als Schwungscheibe ausgebildet sein können, um den Gleichförmigkeitsgrad des Motors zu ver­ bessern. Die Gewichte können, gemäß dem Patentansprüchen 8 bis 14 mittels Kolben-Zylindereinheiten, wobei die Kol­ ben-Zylindereinheiten einzeln oder auch paarweise an den Gewichten angreifen, verschoben werden. Die Gewichte können aber auch nicht durch Kolben-Zylindereinheiten son­ dern beispielsweise elektromotorisch, wobei die Elektromo­ toren z.B. über Ritzel und Zahnstange an den Gewichten an­ greifen, verschoben werden. Die Gewichte können, soweit dies konstruktionsbedingt möglich ist, eine radiale Er­ streckung haben, die dem vollen Radius zwischen der Welle und dem maximalen Umfang der Gewichtskrafteinheit ent­ spricht, insbesondere wenn pro Gewicht zwei Kolben-Zylin­ dereinheiten angreifen. Sie können aber auch wiederum in Verbindung insbesondere mit zwei Kolben-Zylindereinheiten auch dem vollen Durchmesser des Rades bzw. der Scheibe entsprechen.

Die Gewichte selbst oder Übertragungsglieder an den Ge­ wichten stehen mit der Kurvenbahn bzw. dem versetzt zur Welle der Gewichtskrafteinheit gelagerten Ring in Wirkver­ bindung. Wenn die Kurvenbahn als feststehende Kurvenbahn ausgebildet ist, ist es von Vorteil, wenn an den Gewichten bzw. den Übertragungsgliedern Rollen oder dergl. angeord­ net sind. Dient ein Ring, der sich auch mit der gleichen Umdrehungszahl wie der Gewichtskraftmotor mitdrehen kann, als Kurvenbahn, so sind Rollen oder dergl. nicht erforder­ lich.

Ist die Kurvenbahn als Ring ausgebildet, so ändert sich die Kinematik insofern als die Auswärtsbewegung der Ge­ wichte über die gesamte Kreishälfte oberhalb der Drehachse des Motors stattfindet, während die Einwärtsbewegung auf der unteren Hälfte erfolgt, da sich die Gewichte in der Vertikalen auf einer Zwischenstellung befinden.

Erstreckt sich die Kurvenbahn über die gesamte Höhe der einen Seite der durch die Drehachse gehenden Vertikalen oder ist die Kurvenbahn als Ring ausgebildet, so besteht die Möglichkeit, daß die Hilfskraft bereits beginnend im Bereich der durch die Drehachse gehenden Horizontalen ein­ setzt, um die Gewichte von der kleinen Hebelarmlage in die große Hebelarmlage zu verschieben. Dadurch erfolgt, abge­ sehen von der Verschiebung der Gewichte, die zur prinzi­ piellen Wirkungsweise des Gewichtskraftmotors gehört, in Verbindung mit der Kurvenbahn auch eine zusätzliche Kraft­ einwirkung. Dies, weil in diesem Kreisviertel bei einer über die gesamte Höhe gehenden Kurvenbahn bzw. in dem oberhalb der Drehachse liegenden Halbkreis bei einem Ring als Kurvenbahn unabhängig von Gewichtseinflüssen durch die Abstützung zwischen der Welle des Motors und der Kurven­ bahn in Verbindung mit der Hilfskraft eine zusätzliche Drehkraft erzeugt wird, die je nach Hilfskraft erheblich sein kann.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeich­ nungen verwiesen, in denen Ausführungsbeispiele verein­ facht dargestellt sind.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Gewichtskraftmotors mit Teilschnitt durch einzelne Bauteile und eine fest­ stehende Kurvenbahn,

Fig. 2 eine um 90° gedrehte Seitenansicht des Gewichts­ kraftmotors nach Fig. 1 mit Teilschnitt durch einzelne Bauelemente,

Fig. 3 einen Gewichtskraftmotor in Seitenansicht, bei dem die Gewichte an Doppel-Kolben-Zylindereinheiten be­ festigt sind,

Fig. 4 eine um 90° gedrehte Seitenansicht des Gewichts­ kraftmotors nach Fig. 3, in der zu sehen ist, daß zwei Gewichtskrafteinheiten auf einer Welle ange­ ordnet sind,

Fig. 5 eine Seitenansicht eines Gewichtskraftmotors, bei dem Doppel-Kolben-Zylindereinheiten vorgesehen sind und die Gewichte sich etwa über den gesamten Durch­ messer der Drehkrafteinheit erstrecken,

Fig. 6 eine um 90° gedrehte Seitenansicht des Gewichts­ kraftmotors nach Fig. 5,

Fig. 7 eine Seitenansicht eines Gewichtskraftmotors, bei dem die Gewichte an einem Ring angreifen, der als Kurvenbahn dient und

Fig. 8 eine um 90° gedrehte Seitenansicht des Gewichts­ kraftmotors gemäß Schnitt VIII-VIII in Fig. 7.

In den Fig. 1 bis 8 sind, soweit im einzelnen darge­ stellt, mit 1 Scheiben bezeichnet, die sowohl einzeln als auch paarweise an einer drehbar gelagerten Welle 2 be­ festigt sein können. Mit 3 sind in den Fig. 1 bis 6 Kur­ venbahnen bezeichnet, die ortsfest angeordnet sind. In den Ausführungsbeispielen haben die Kurvenbahnen einen kreis­ förmigen Verlauf. Wie jedoch in der Patentbeschreibung ausgeführt wurde, können diese Kurvenbahnen auch einen be­ liebigen anderen Verlauf haben.

An den Scheiben 1 sind mit 4 bezeichnete Kolben-Zylinder­ einheiten befestigt. Diese sind in den Fig. 1 und 2 stern­ fömig in der Mitte der Scheibe 1 befestigt, während sie in den Fig. 3 bis 8 außermittig an der Scheibe 1 befestigt sind. Weiterhin sind mit 5 Gewichte bezeichnet, die mit den Kolben-Zylindereinheiten verbunden sind. Im Ausfüh­ rungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2 ist jeder Kolben-Zy­ lindereinheit 4 ein Gewicht 5 zugeordnet, während in den Fig. 3 bis 8 je zwei Kolben-Zylindereinheiten 4 ein Ge­ wicht 5 tragen, wobei die Kolbenstangen über ein Joch an den Gewichten angreifen. Die Gewichte 5 und Kolben-Zylin­ dereinheiten 4 nach den Fig. 1 und 2 können auch um einen Winkel in tangentialer Richtung verschwenkt sein und nicht die Welle 2 schneiden sondern an ihr vorbeiführen. Die Ge­ wichte 5 können auch in Achsrichtung der Welle 2 versetzt sein, so daß sie in radialer Richtung länger sein können als dies in Fig. 1 dargestellt ist.

Die Gewichte 5 gemäß den Fig. 1 und 2 sind in Führungen 6 gelagert und konstruktionsbedingt etwas kürzer ausgebil­ det. Die Gewichte 5 in den Fig. 3, 4, 7 und 8 entsprechen etwa dem Radius der Scheibe und sind nicht an der Scheibe geführt. Selbstverständlich können sie aber auch an der Scheibe eigene Führungen aufweisen. Die Gewichte 4 gemäß den Fig. 5 und 6 haben eine Länge, die etwa dem Durch­ messer der Scheibe entspricht, so daß sie sich in etwa über die gesamte Scheibe erstrecken.

Weiterhin sind mit 7 Rollen bezeichnet, die drehbar an den Enden der Gewichte 5 gelagert sind. Die Rollen treten auf der linken Vertikalhälfte der Fig. 1, 3 und 5 vom unteren Schnittpunkt bis zum oberen Schnittpunkt mit der Kurven­ bahn in Wirkverbindung und verschieben die Gewichte aus einer Lage mit großem Hebelarm in eine Lage mit kleinem Hebelarm entlang des Kreisviertels zwischen der unterhalb der Drehachse befindlichen Vertikalen bis zu der Horizon­ talen. In dem darüber angeordneten Kreisviertel sind die Kolben-Zylindereinheiten bereits mit Druckmittel (Preßluft oder Druckflüssigkeit) beaufschlagt, so daß einerseits die Gewichte 5 von der Lage mit kleinem Hebelarm in die Lage mit großem Hebelarm verschoben werden, um auf der rechten Hälfte der Vertikalen gemäß der Fig. 1, 3 und 5 eine Dreh­ kraft zu erzeugen. Weiterhin erzeugt das Druckmittel in den Kolben-Zylindereinheiten durch die Abstützung der Zy­ linder an der Welle und das Ablaufen der Rollen auf dem oberen Viertel der Kurvenbahn auf der linken Seite zwi­ schen der Kurvenbahn und der Welle eine Drehkraft, so daß der Gewichtskraftmotor abgesehen von seiner Gewichtskraft­ wirkung auch eine Drehkraft entsprechend einer pneumatisch oder hydraulisch angetrieben Kolbenkraftmaschine hat.

In dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 7 und 8 haben die Gewichte auf der linken Seite der durch die Drehachse gehenden Horizontalen eine Lage mit kleinstem Hebelarm, während sie auf der gegenüberliegenden Seite eine Lage mit größtem Hebelarm haben, da die Kurvenbahn 3 als Ring 8 ausgebildet ist. Dadurch schiebt der Ring 8 die Gewichte auf der gesamten unteren Hälfte einwärts, während die Hilfskraft auf der gesamen oberen Hälfte zur Wirkung kommt, die Gewichte nach außen schiebt und, wie beschrie­ ben, eine Drehkraft erzeugt. Die Gewichte 5 greifen haken­ förmig am Ring 8 an. Der Ring 8 ist mit einer Nabe verbun­ den, die über ein eigenes Lager 9 ortsfest, aber ver­ schiebbar belagert ist. Das Lager 9 ist horizontal ver­ schiebbar, so daß die Exzentrizität des Ringes 8 zur Welle 2 bzw. Scheibe 1 verstellbar ist.

Claims (17)

1. Gewichtskraftmotor, bei dem an einer auf einer Welle befestigten Nabe, Rad oder Scheibe Gewichte radial mittels einer Hilfkraft verschiebbar sind, so daß sie auf der einen Seite einer durch die Drehachse gehenden Verti­ kalen an der Welle mit einem großem Hebelarm und auf der anderen Seite mit einem kleinen Hebelarm angreifen, dadurch gekennzeichnet, daß in einer zur Drehachse senk­ rechten Ebene eine Kurvenbahn (3) angeordnet ist, daß die Kurvenbahn (3) im wesentlichen auf der einen Seite des Ra­ des oder der Scheibe (1) angeordnet ist, auf der die Ge­ wichte (5) einen kleinen Hebelarm haben und daß der Ab­ stand der Kurvenbahn (3) zur Drehachse etwa zwischen der unterhalb der Drehachse befindlichen Vertikalen und der durch die Drehachse gehenden Horizontalen um das Maß der Hebelarmdifferenz der Gewichte (5) abnimmt.

2. Gewichtskraftmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenbahn (3) sich etwa über die gesamte Höhe der Gewichtskrafteinheit erstreckt.

3. Gewichtskraftmotor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenbahn (3) einem Kreisbogensegment entspricht.

4. Gewichtskraftmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenbahn (3) einen etwa halbkreisförmigen Verlauf hat.

5. Gewichtskraftmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenbahn (3) ringförmig (8) ausgebildet und horizontal zur Drehachse der Gewichts­ krafteinheit versetzt ist.

6. Gewichtskraftmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (8) am Rad oder Scheibe (1) gelagert und radial dazu verschiebbar ist.

7. Gewichtskraftmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichte (5) am Rad oder Scheibe (1) gelagert sind.

8. Gewichtskraftmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichte (5) mittels Kol­ ben-Zylindereinheiten (4), die sich am Rad oder Scheibe (1) abstützen, verschiebbar sind.

9. Gewichtskraftmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß pro Gewicht (5) eine Kolben- Zylindereinheit (4) vorgesehen ist, die strahlenförmig um die Welle (2) bzw. eine Nabe der Welle (2) angeordnet sind.

10. Gewichtskraftmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß pro Gewicht (5) zwei Kolben- Zylindereinheiten (4) vorgesehen sind, die in der Dreh­ ebene auf beiden Seiten des Gewichts (5) angeordnet sind.

11. Gewichtskraftmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Erstreckung der Gewichte (5) etwa dem Radius des Rades bzw. der Scheibe (1) entspricht.

12. Gewichtskraftmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Erstreckung der Gewichte (5) etwa dem Durchmesser des Rades bzw. der Scheibe (1) entspricht.

13. Gewichtskraftmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-Zylindereinheiten (4) mittels eines Druckmittels (z.B. Druckluft oder Druck­ flüssigkeit) betätigbar sind.

14. Gewichtskraftmotor nach einem der vorgehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Verschiebung der Ge­ wichte (5) erforderliche Hilfskraft mittels Elektromoto­ ren, die beispielsweise über Zahnstangen und Ritzel an den Gewichten (5) angreifen, erzeugt wird.

15. Gewichtskraftmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichte (5) und/oder ein Übertragungsglied mit der Kurvenbahn (3) bzw. dem Ring (8) in Wirkverbindung stehen.

16. Gewichtskraftmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichte (5) und/oder Übertragungsglieder mittels Rollen (7) oder dergl. mit der Kurvenbahn (3) in Wirkverbindung stehen.

17. Gewichtskraftmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Steuerung der auf die Gewichte wir­ kenden Hilfskraft auf der oberen Achshälfte des Motors er­ folgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Krafteinleitung der Hilfs­ kraft in dem Kreisviertel zwischen der Horizontalen und dem oberhalb der Drehachse befindlichen Teil der Vertika­ len, beginnend im Bereich des Horizontalabschnittes, bei dem Gewichte (5) die kleinsten Hebelarm haben, erfolgt.