DE3737776A1 - Antriebsvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung, die insbe­ sondere für selbstbewegliche Fahrzeuge, wie Kraftfahrzeuge, Schienen­ fahrzeuge, Schiffe oder ganz allgemein als Antrieb verwendbar ist.

Bei den bisher bekannten Raumfahrzeugen werden als Antriebe Raketen verwandt. Durch diese wird den Raumfahrzeugen nach dem Impulssatz dadurch ein Schub erteilt, daß Masse aus der Rakete mit hoher Ge­ schwindigkeit ausgestoßen wird. Diese für die Erzielung eines Schubes des Raumfahrzeuges notwendigen Massen bilden natürlich einen er­ heblichen Ballast, sowohl während des Startes als auch während einer Zwischenladung, z. B. auf den Mond. Durch diesen Ballast werden die erforderlichen Startschübe für eine bestimmte Nutzlast wesentlich erhöht.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine insbesondere für Fahrzeuge verwendbare Antriebsvorrichtung mit regelbarem Schub anzugeben.

Die Vorrichtung selbst ist im Gegensatz zu einer Rakete fortlaufend verwendbar. Unter Benutzung eines sehr energiereichen und massenmäßig geringen Brenn­ stoffes zum Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie etwa Atomenergie, ist es möglich, einen gleichmäßigen Schub für eine beliebig lange Zeit zu erzeugen, ohne daß hierfür bereits beim Start des Raumfahrzeuges ein erheblicher Ballast in Form der Masse solcher Raketen mitgeschleppt werden müßte, die erst im Verlaufe des Fluges gezündet werden.

Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung ist aber gleichermaßen auch für erdgebundene Fahrzeuge anwendbar und dabei geräuscharm.

Insbesondere bei Kraftfahrzeugen mit Brennkraftmaschinen ergibt sich dabei der Vorteil, daß kein Getriebe erforderlich ist, so daß ein stufen­ loser Antrieb möglich ist.

Da die durch die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung auf ein Fahr­ zeug übertragene Antriebskraft einem Schub entspricht, wie er bei Raketen auftritt, ist der Antrieb im Gegensatz zu bekannten, über Räder angetriebenen Fahrzeugen völlig unabhängig von der Beschaffen­ heit der Fahrbahn. Das heißt, die Beschleunigung eines Fahrzeuges ist auf einer vereisten Fahrbahn im gleichen Maße möglich, wie auf einer Fahr­ bahn unter normalen Bedingungen. Die Vorrichtung kann aber auch nur als Bremsvorrichtung, beispielsweise bei Fahrzeugen, verwendet werden, oder als Vorschubeinrichtung bei Werkzeugmaschinen, Robotern, Sonder­ maschinen, Aufzügen etc. verwendet werden.

Im folgenden soll die Erfindung näher an Hand von in der Zeichnung dargestellten vorzugsweisen Ausführungsformen erläutert werden. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Schnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungs­ gemäßen Antriebsvorrichtung senkrecht zur Drehachse,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der beim Betrieb der in Fig. 1 gezeigten Ausführung auftretenden Bewegungen der radial verschiebbaren Massen mit auftretenden Corioliskräften,

Fig. 3 eine mögliche Ausführung einer Führung für die verschieb­ baren Massen mit 2 gegenläufig rotierenden Rotationskörpern,

Fig. 4 eine perspektivische Teilschnittansicht entlang der Linie C-C der Fig. 1,

Fig. 5 eine perspektivische Teilschnittansicht einer Antriebsvorrichtung mit den Äquipotentialringen etc.,

Fig. 6 eine schematisch perspektivische Darstellung, in der mehrere der in Fig. 1, 2 und 3 gezeigten Antriebsvorrichtungen mit zeitlicher Schubverschiebung in einem zylinderförmig ausgebildeten Körper angeordnet sind, wobei der Zylinder entweder als rotationsloser Vorrichtungsträger ausgebildet sein kann, oder selbst als Rotationskörper ausgebildet sein kann, wenn alle Vorrichtungen gleiche Drehrichtung haben,

Fig. 7 einen Längsschnitt durch eine Antriebsvorrichtung der Erfindung bei der auf zwei zueinander parallel angeordneten Drehachsen 8 Vorrichtungen der in Fig. 1 etc. gezeigten Ausführungsform angeordnet sind.

In Fig. 1 der Zeichnung ist mit 1 eine Scheibe im folgenden Rotationskörper genannt bezeichnet. Dieser Rotationskörper ist um eine Drehachse M, die senkrecht zur Zeichenebene steht, drehbar. In dem Rotationskörper ist in radialer Richtung in bezug auf diese Drehachse eine einarmige Führung 2 für eine erste in dieser Führung verschiebbare Masse 4, und eine zweite in dieser Führung verschiebbare Masse 3 angeordnet. Diese verschiebbaren Mas­ sen werden vorzugsweise als Dauermagnet oder Elektromagnet ausgebildet.

Die Führung 2 ist um den von M ausgehenden Radialstrahl 7 angeordnet und einarmig. Sie kann ein nicht dargestelltes Gegengewicht aufweisen.

In dem Rotationskörper 1 können in radialer Richtung in bezug auf die Dreh­ achse M auch mehrere Führungen 2 angeordnet sein, die in Richtung des Radialstrahls 7 weisen.

Aus Gründen einer leichten Beschreibung soll das Prinzip anhand einer ein­ armigen Drehführung 2 erläutert werden. Selbstverständlich können die Führungen für die Massen 3 und 4 und die stationär an dem Rotationskörper angeordneten Elektromagnete auch anders als in den Zeichnungen dargestellt ausgebildet sein. Wesentlich ist nur, daß die Massen sich in bestimmten Dreh­ winkeln gesteuert radial verschieben lassen.

An dem Rotationskörper 1 sind jeweils nebeneinander mehrere Elektromagnete reihenförmig angeordnet und fest mit dem Rotationskörper 1 verbunden. Eine solche reihenförmige Anordnung von Elektromagneten soll allgemein mit 40 und 50 bezeichnet werden und besteht aus den Einzelmagneten 41-49 und 51-59.

Der Rotationskörper 1 mit der einarmigen Führung 2 und den Elektromagneten 41-49 und 51-59 sei bei der Drehung um die Drehachse M in sich aus­ gewuchtet, und dreht in Drehrichtung B, wie durch einen Drehrichtungspfeil dargestellt ist.

Bei Anordnung von zwei Massen 3 und 4 in einer einarmigen Führung 2, deren Schwerpunkte entlang einer Mittellinie 7 radial verschiebbar sind, kann ein Gegengewicht auf oder in der Nähe der verlängerten Mittellinie 8 ange­ ordnet sein, wobei dieses Gegengewicht nicht näher dargestellt ist, oder der Rotationskörper kann auch auf andere Weise zusammen mit der verschiebbaren Masse, der Führung, oder mittels der Elektromagnete in sich ausgewuchtet sein.

Die in Fig. 1 mit 41-49 und 51-59 dargestellten Elektromagnete bilden zusammen mit den vorzugsweise als Elektromagnet ausgebildeten Massen 3 u. 4 eine elektromagnetische Wirkverbindung und bewirken eine radiale Bewegung der Massen 3 und 4 in der Führung 2. Zwischen den Magnetpolen der Mag­ nete 41-49 und 51-59 und den Elektromagnetpolen der Massen 3 und 4 erfolgt eine gesteuerte elektromagnetische Anziehung bzw. Abstoßung, die diese Radialbewegung hervorruft. Die Magnete 3 und 4, deren Nord-Süd­ richtung bei Einzelmagnetausführung vorzugsweise radial zu der Drehachse M angeordnet ist, werden hierbei von den Elektromagneten 41-49 bzw. 51-59, deren Nord-Südrichtung vorzugsweise parallel zu der Drehachse M liegt, ange­ zogen bzw. abgestoßen, wobei die Elektromagnete 41-49 und 51-59 nach dem Prinzip der Linearschaltung weitergeschaltet werden können.

Während einer Drehung der radialen Führung 2 um 360° sollen nun die Massen 3 und 4 während der Drehwinkel β und δ einen unveränderlichen Radialabstand aufweisen und während der Drehwinkel α und γ sollen sich die Massen 3 und 4 der Drehachse M nähern bzw. sich von dieser entfernen, wie in der Fig. 2 ausführlich beschrieben ist.

In Fig. 1 ist zur Verdeutlichung ein äußerer mit einer Grad-Einstellung ver­ sehener Kreis 10 bezeichnet, der als Bezugssystem oder als schematische Darstellung des Fahrzeuges gedacht ist, das durch den erfindungsgemäßen Antrieb vorwärtsbewegt werden soll.

Weiterhin sind an dem Rotationskörper 1 zur Erklärung Kreisringe 16 u. 17 sowie 19 und 20 dargestellt, deren Mittelpunkte jeweils mit der Drehachse M zusammenfallen.

Da die Massen 3 und 4, solange sich ihre Schwerpunkte während der Winkel β und δ auf den Kreisen 16, 17, 19 und 20 mit gleichem Radialabstand und gleicher Winkelgeschwindigkeit bewegen, jeweils auch gleiche Rotationsenergie haben, sollen diese Kreise nachfolgend als Äquipotentialringe bezeichnet werden. Anders ausgedrückt heißt das: Drehen sich die Massen 3 und 4 mit unveränderlichem radialem Abstand zu der Drehachse M, so bleibt auch das Energiepotential konstant, sofern sich die Winkelgeschwindigkeit nicht ändert.

Verändert sich der Abstand der Massen 3 und 4 zu der Drehachse M während der Drehwinkel α und γ, so ändert sich auch das Energiepotential der rotierenden Massen 3 und 4, und die Drehimpulse ändern sich, wie durch Be­ rechnung der polaren Trägheitsmomente aufgezeigt werden kann. Es werden dabei Coriolismomente erzeugt.

Von den bisherigen Erläuterungen ausgehend sollen nun die Bahnen der Masse 3 und 4 während einer Drehung um 360° an einer einarmigen Dreh­ führung 2 beschrieben werden.

Ausgehend von der 0°-Stellung, gemessen am Bezugsring 10, der in den Dreh­ winkelbereich δ fällt, soll sich auf der einarmigen Führung 2 der Schwerpunkt der ersten Masse 4 auf dem dritten Äquipotentialring 19 bewegen, während die zweite Masse 3 sich auf dem zweiten Äquipotentialring 17 bewegt. Beide Massen 3 und 4 bewegen sich in der Führung 2 in gleicher Drehrichtung, die durch das Drehrichtungszeichen B gekennzeichnet ist.

Wird nun in einer einarmigen Führung 2 der Schwerpunkt der ersten Masse 4 während eines ersten Drehwinkels α innerhalb der Führung 2 von dem dritten Äquipotentialring 19 in den vierten Äquipotentialring 20 elektromagnetisch bewegt, und wird dabei gleichzeitig die zweite Masse 3 von dem zweiten Äquipotentialring 17 in den ersten Äquipotentialring 16 bewegt, was strichliniert ausgedrückt ist, so ändert sich das Potential der Rotationsenergie, und es treten senkrecht zu dem Radialstrahl 7 Trägheitskräfte, d. h. Coriolis­ kräfte auf, deren Wirkrichtungen innerhalb der Winkel α, γ mit Pfeilen gekenn­ zeichnet sind und die verschiedenen Radialabstand haben. Die radialen Pfeile - an den verschiebbaren Massen angeordnet - geben die radialen Bewegungs­ richtungen dieser Massen in den Winkeln α und γ an.

Nach Durchlaufen des Winkels α befindet sich der Schwerpunkt der Masse 3 auf dem ersten Äquipotentialring 16, und der Schwerpunkt der Masse 4 auf dem 4. Äquipotentialring 20.

Im zweiten Drehwinkel β führen die Massen 3 und 4 keine Radialbewegung in der Führung 2 aus, sondern sie bewegen sich kreisförmig auf dem Äqui­ potentialringen 16 und 20, wie strichliniert dargestellt ist.

Erreicht nun die Führung 2 mit den Massen 3 und 4 den dritten Dreh­ winkel γ, so wird die Masse 3 mit ihrem Schwerpunkt von dem ersten Äquipotentialring 16 zum zweiten Äquipotentialring 17 elektromagnetisch bewegt, und die Masse 4 von dem vierten Äquipotentialring 20 in den dritten Äquipotentialring 19 elektromagnetisch bewegt. Die Bewegungen beider Massen 3 und 4 werden - wie beim Drehwinkel α - durch elektro­ magnetische Kraft gesteuert. Während dieser Radialverschiebung im Dreh­ winkel γ wirken an den als Elektromagnet ausgebildeten strichliniert dar­ gestellten Massen 3 und 4 Corioliskräfte, deren Wirkrichtungen durch Pfeile gekennzeichnet sind und die Coriolismomente erzeugen. Die radial gerichteten Pfeile an den strichlinierten Massen in den Drehwinkelbereichen α und γ geben die Radialbewegung dieser Massen in diesen Drehwinkeln an.

Danach durchläuft die einarmige Führung 2 mit den Massen 3 und 4 den vierten Drehwinkel δ, ohne daß eine Radialverschiebung der Massen 3 und 4 erfolgt. Die Massen 3 und 4 bewegen sich dabei auf den Äquipotentialringen 17 und 19.

Addiert man die Fliehkräfte der beiden Massen 3 und 4 einer einarmigen Führung 2 beim Durchlaufen des Winkels β oder δ, so soll die Fliehkraft­ summe, gebildet aus den Massen 3 und 4, während dieser Drehwinkel je­ weils immer gleichgroß sein.

Dies läßt sich beispielsweise konstruktiv leicht erreichen, wenn die Massen 3 und 4 gleichgroß gewählt sind, und die Radialabstände der Äquipotentialringe 16, 17, 19, 20 im Verhältnis 1 zu 2 zu 3 zu 4 stehen, d. h., wenn der Radialabstand des Äquipotentialringes 17 zweimal so groß ist als der Radialabstand des Äquipotentialringes 16, der Radialabstand des Äquipotentialringes 19 dreimal so groß und der Äquipotentialringabstand 20 viermal so groß ist als der Radialabstand 16 (wobei unter Radialabstand der Radius von der Drehachse M bis zum jeweiligen Äquipotentialring zu verstehen ist). Selbstverständlich können aber auch andere Abstände gewählt und andere Gewichtsverhältnisse von Masse 3 zu Masse 4 gewählt werden. Nur sollten die Fliehkraftsummen beider Massen einer Führung 2 während der Drehwinkel β und δ möglichst gleichgroß sein.

Während des Winkels α wandert demnach der Schwerpunkt der Masse 3 von einem Äquipotentialring mit höherem Energiepotential zu einem Äqui­ potentialring mit kleinerem Energiepotential und gleichzeitig wandert die Masse 4 von einem Äquipotentialring mit kleinerem Energiepotential zu einem Äquipotentialring mit größerem Energiepotential. Während des Winkels γ wandert dann der Schwerpunkt der Masse 3 von einem Äuipotentialring mit kleinerem Energiepotential zu einem Äquipotentialring mit höherem Energie­ potential, und die Masse 4 wandert von einem Äquipotentialring mit höherem Energiepotential zu einem Äquipotentialring mit kleinerem Energiepotential. Alle Corioliskräfte stehen senkrecht zu dem Radialstrahl 7.

Während dieser Radialverschiebungen in den Drehwinkeln α und γ wirken die Corioliskräfte der Masse 4 in der Richtung A, während die Corioliskräfte der Masse 3 entgegengesetzt zu der Richtung A wirken. Man erkennt daraus, daß das Coriolismoment resultierend aus der Masse 3 u. 4 einen Schub in Richtung A erzeugt, wobei ein Coriolismoment jeweils aus Corioliskraft und Radialabstand gebildet wird.

Diese Radialbewegungen der Massen 3 und 4 zwischen den Äquipotentialringen 16 und 17 bzw. 19 und 20 erzeugen Feldstärkenänderungen und man kann dabei von einer Feldstärkenänderung erster Ordnung für die stärkeren Coriolismomente der Masse 4 mit dem größeren Radialabstand und von einer Feldstärkenänderung zweiter Ordnung für die Masse 3 mit dem kleineren Radialabstand für die kleineren Coriolismomente sprechen.

Werden Masse 3 und 4 während der Winkel α und γ innerhalb der schlitz­ förmigen Führung 2 radial verschoben, so entstehen entgegengesetzt zu der Bewegungsrichtung der verschiebbaren Massen 3 und 4 Trägheitskräfte. Diese werden durch die elektromagnetische Wirkverbindung hervorgerufen und wirken radial in den fest mit dem Rotationskörper verbundenen Elektromagneten. Diese Trägheitskräfte lassen sich in den genannten Winkeln ausgleichen.

Befinden sich die Schwerpunkte der Massen 3 und 4 auf den Äquipotential­ ringen 16 und 20, so sind beide Drehimpulse - resultierend aus polaren Trägheitsmomenten und Winkelgeschwindigkeiten - größer, als wenn sich die Schwerpunkte der Massen 3 und 4 auf den Äquipotentialringen 17 und 19 befinden. Gleichfalls ist auch das Arbeitsvermögen der Massen 3 und 4 grös­ ser, wenn sich die Schwerpunkte auf den Äquipotentialringen 16 und 20 be­ finden.

Trotzdem bleibt der gemeinsame Schwerpunkt von Masse 3 und 4 erhalten, wenn diese von den Äquipotentialringen 16 und 20 zu den Äquipotentialringen 17 und 19 radial verschoben werden. Für die Drehimpulszunahme bzw. Abnahme ist der Trägheitsradius zu berücksichtigen für die Fliehkraftberechnung ist aber der Schwerpunkt zu berücksichtigen. Anders als bei der Translation sind bei der Rotation Schwerpunkt und Trägheitsradius nicht identisch.

Selbstverständlich können die Massen 3 und 4 auch pneumatisch, hydraulisch oder mechanisch (beispielsweise mit Seilzug) radial bewegt werden, dies ist jedoch nicht weiter dargestellt.

Bisher war nur eine Analogie zwischen den Gesetzen der Translation und den Gesetzen der Rotation bekannt. Nunmehr ist ein Übergang von Rotation zur Translation geschaffen, indem aus der Bewegung der Rotation, beispiels­ weise unter Berücksichtigung der elektromagnetischen Wirkungen, eine Trans­ lation (Schub) erzeugbar ist.

Wenn z. B. zwei Führungen nebeneinander in der Weise angeordnet werden, daß ihre Radialstrahlen - gemessen am Bezugskreis 10 - jeweils die gleiche Winkelstellung im Rotationskörper aufweisen, so kann die Masse 3 in der einen Führung und die Masse 4 in der danebenliegenden Führung vorgesehen werden, und der gemeinsame Schwerpunkt bezüglich des Radialabstandes zur Drehachse bleibt erhalten. Da aber ein Kipp-Moment dabei erzeugt wird, da die beiden Massen in zwei nebeneinander angeordneten Führungen ihren Radialabstand ändern, muß ein zweites Führungspaar mit zwei Massen vorgesehen werden und so angeordnet werden, daß sich die Kipp-Momente gegenseitig aufheben.

Dadurch lassen sich die Radialabstände beliebig variieren.

In der Beschreibung der Fig. 1 ist zu beachten, daß die Coriolisbeschleunigung entgegengesetzt zur Corioliskraft gerichtet ist und wirkt.

Die Winkelgeschwindigkeit wird in dem Winkel δ höher, bedingt durch das resultierende Coriolismoment des Winkels γ. Im Winkel β ist dann die Winkelgeschwindigkeit kleiner bedingt durch das resultierende Coriolismoment des Winkels α.

Aus den Coriolismomenten 21 und 22 läßt sich eine Resultierende bilden, die in Richtung A weist; aus den Coriolismomenten 23 und 24 läßt sich eine weitere Resultierende bilden, die ebenfalls in Richtung A weist.

Die Winkel α und γ können auch größer oder kleiner, als in den Figuren aufgezeigt, ausgebildet sein.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der beim Betrieb der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform auftretenden Bewegungen der radial verschieb­ baren Massen, wobei auch die Corioliskräfte nochmals erläutert werden. Die Drehung erfolgt um die Drehachse M, die Drehrichtung ist durch einen Drehrichtungspfeil C gekennzeichnet. Die Massen bewegen sich auf einer in sich geschlossenen Bahn, wobei zur Erklärung einige Stationen während der Drehung um 360° eingezeichnet und mit Bezugszeichen versehen sind. Die eine Masse hat einen größeren, die andere Masse einen kleineren Ab­ stand zur Drehachse M. Der jeweilige Abstand der Massen zu M wird anhand von 4 Kreisen 221, 222, 223 und 224 näher erläutert. Die Masse mit dem kleineren Radialabstand legt während einer Drehung um 360° den Weg mit den Positionen 231-231 und die Masse mit dem größeren Abstand den Weg mit den Positionen 241-241 zurück. Die Massen 3 und 4 sind gem. der Fig. 1 in einer gemeinsamen drehbaren Führung gehaltert, und ihr Schwerpunkt bewegt sich bei Näherung oder Entfernung zum Drehpunkt M in dieser Führung, d. h. vorzugsweise auf einer Geraden, die in Fig. 2 als Strahl 215 dargestellt ist, der ausgehend von dieser Anfangsdrehstellung während einer Drehung um 360° auch die Stationen 215 bis 220 durch­ läuft.

In der Stellung des Strahles 215 befindet sich die Masse 231 auf der zweiten Äquipotentialringfläche 222 und die Masse 241 auf der dritten Äquipotentialringfläche 223. Beide Massen auf dem Drehstrahl 215 sollen vorzugsweise gleichgroß sein, und die Radien der Kreise 221-224 werden vorzugsweise so gewählt, daß der Radialabstand von Kreis 222 doppelt so groß ist als der Radialabstand von 221 und der Radialabstand von 223 dreimal so groß und der Radialabstand von Kreis 224 viermal so groß als beim Kreis 221.

Der Winkel α liegt zwischen den Drehstrahlpositionen 215 und 216. Die Masse 231 wandert während des Drehwinkels α in die Position 232, wobei durch gleichzeitige Dreh- und Radialbewegung eine Corioliskraft etwa entgegen­ gesetzt zu der Richtung A erzeugt wird, während die Masse 241 in die Pos. 242 wandert und durch Drehbewegung und gleichzeitige Radialver­ schiebung eine Corioliskraft erzeugt, die überwiegend in Richtung A wirkt.

Addiert man den Wert der Fliehkräfte der Massen in der Position 231 und 241 sowie danach in der Position 232 u. 242, so ist die Summe des Wertes von 231 und 241 sowie die Summe der Werte von 232 und 242 gleichgroß.

Während des Winkels β, der zwischen den Drehstrahlpositionen 216 und 218 liegt, wandern die Massen von der Position 232 bzw. 242 über die Positionen 233 bzw. 243 in die Positionen 234 bzw. 244. Hierbei bewegen sich die Schwerpunkte dieser Massen entlang den Kreisringen 221 und 224. Da sich der Schwerpunktabstand der Massen gegenüber dem Drehpunkt M während des Winkels β nicht ändert, ist die Summe der Fliehkräfte, die jeweils aus den Fliehkraftpaaren 232, 242 oder 233, 243 oder 234, 244 gebildet werden, gleichgroß. Während des Winkels β verändert sich die Fliehkraft der Massenpaare 232/242; 233/243; 234/244 demnach nicht.

Während des Winkels γ, der zwischen den Drehstrahlpositionen 218/219 liegt, wandert die eine Masse bei der Drehung infolge einer gleichzeitigen Radialverschiebung von Position 244 nach innen zu Position 245 und die andere Masse wandert bei der Drehung infolge Radialverschiebung von Position 234 nach außen in Position 235. Dies wird auch an den Ringen 221 bis 224 veranschaulicht und verdeutlicht. Dabei werden durch die Massebewegung von Position 244 in die Position 245 Corioliskräfte er­ zeugt, die etwa in Richtung A wirken. Gleichzeitig werden bei der Bewegung der anderen Masse von Position 234 in Position 235 Corioliskräfte erzeugt, die etwa entgegengesetzt der Richtung A wirken. Gem. der Beschreibung wirken die größeren Corolismomente in Richtung A, weil der Radialabstand größer ist, wie durch Berechnung der Drehimpulsänderung nachweisbar ist.

Während des Drehwinkels δ wandert der Drehstrahl von der Position 219 über die Position 220 in die Position 215. Die Fliehkräfte der Massenpaare 245/235; 246/236 und 241/231 sind hierbei gleichgroß und auch während des ganzen Drehwinkels konstant.

Zweckmäßigerweise werden die Winkel α und γ symmetrisch gegenüber der Achse N-N in Fig. 2 ausgeführt. Die Winkel α ₁ und γ ₁ bzw. α ₂ und γ ₂ werden zweckmäßigerweise gleichgroß ausgeführt.

In Fig. 3 sind zwei gegenläufig rotierende Rotationskörper 309 und 359 aufgezeigt. Diese beiden Rotationskörper weisen nicht näher dargestellte verschiebbare Massen mit Bauteilen auf, wie in Fig. 2 bereits beschrieben wurde.

Vorzugsweise haben die Rotationskörper 309 und 359 eine gleich große Winkelgeschwindigkeit und die Massen legen in gleichen Winkelbereichen, gemessen an den in Fig. 3 nicht näher dargestellten Bezugskreisen (siehe Fig. 1 und 2) gleiche Wegstrecken zurück, wodurch seitliche Kräfte ausgeglichen werden.

Fig. 4 zeigt eine perspektivische Teilschnittansicht entlang der Linie C-C in der Fig. 1. Die verschiebbare Masse 440 ist vorzugsweise als Elektromagnet oder als Dauermagnet ausgebildet und kann durch die seitlichen Elektromagnete 441 und 442, die an den Wänden 443 und 444 des äußeren Gehäuses gehaltert sind, senkrecht zur Schnittebene verschoben werden, wie durch das Bezugszeichen D ausgedrückt werden soll. Das Gehäuse wird gebildet aus dem äußeren Ring 449 und der vorzugsweise kreisförmig ausgebildeten oberen und unteren Wand, was durch das Bezugszeichen 443 und 444 ausgedrückt werden soll.

Die Befestigung der Elektromagnete 441 und 442 an der oberen und unteren Wand 441 und 442 ist nicht weiter dargestellt, denn zweckmäßigerweise werden die Elektromagnete 441 und 442 um 90° verdreht angeordnet, was durch die beiden Bezugszeichen 445 und 446 ausgedrückt werden soll. Dann sind die beiden dargestellten Magnetreihen 441 und 442 des Linearantriebes nur als Führungen ausgebildet.

Wird die Masse 440 durch elektromagnetische Wirkverbindung mit den Magnetreihen 444 und 445 verschoben, entstehen Trägheitskräfte in den an der Wand fest angeordneten Elektromagneten 444 und 445 in entgegengesetzter Richtung zu D, wie durch das Bezugszeichen X ausgedrückt werden soll.

Der Linearantrieb ist nur schematisch angedeutet.

Fig. 5 zeigt eine perspektivische schematische Teilschnittansicht einer Einzelvorrichtung 410, bei der ein Teil der Rotationskörperwandung herausgenommen ist.

In dem Rotationskörpergehäuse sind zwei Elektromagnetreihen 450 und 451 angeordnet, die zusammen mit den verschiebbaren Massen 430 und 431 als Linearantrieb in beliebig bekannter Weise ausgebildet sein können. Daher ist der Linearantrieb auch lediglich schematisch angedeutet. Die Massen 430 und 431 sind vorzugsweise als Dauer- oder als Elektromagnete ausgebildet.

Die Masse 430 ist zwischen den Äquipotentialringen 416 und 417, die Masse 431 zwischen den Äquipotentialringen 419 und 420 während der Rotation in den in Fig. 1 und 2 aufgezeigten Winkeln radial verschiebbar.

An dem Rotationskörper 410 sind zwei Wellenstummel 414 angeordnet, in welchen die Drehachse M verläuft.

In Fig. 6 ist eine perspektivische Teilschnittansicht eines gem. der Erfindung ausgebildeten walzenförmigen Stators 620 angegeben, in dem mehrere der in Fig. 1 aufgezeigten Vorrichtungen vorzugsweise paarweise gegenläufig in Rotation versetzt werden können und einen Schubeffekt - wie beschrieben - abgeben können.

Der gemeinsame Schwerpunkt der radial verschiebbaren Massen, der nach Fig. 1 und 2 vorzugsweise auf einem vom Mittelpunkt ausgehenden Radialstrahl angeordnet ist, wird mit S bezeichnet.

In den Vorrichtungen 641 und 648 befinden sich demnach die als Führung für die verschiebbaren Massen stellvertretend aufgezeigten Radialstrahlen in einer 270°-Stellung, während sich die Schwerpunkte der verschiebbaren Massen an den Vorrichtungen 642 und 647 in der 90°-Stellung befinden. In dieser Drehstellung der Massen wird ein Schub in Richtung A abgegeben.

Der Bezugskreis der Fig. 1 und 2 ist durch die Schubrichtung A und die Winkel 0°, 90°, 180° sowie 270° und 360° angedeutet.

Zweckmäßigerweise sind dazu wenigstens 8 Einzelschubvorrichtungen in dem Stator 620 angeordnet, von denen lediglich die erste und zweite Vorrichtung 641 und 642 sowie die siebte und achte Vorrichtung 647 und 648 strich­ liniert angedeutet sind. Eine solche Anordnung von 8 Einzelschubvorrichtungen, die vorzugsweise paarweise gegenläufig rotieren, hat den Vorteil, daß der gewünschte Schubeffekt jeweils an den vorzugsweise gegenläufigen Vorrichtungs­ paaren 641/642 sowie 647/648, oder an den nicht dargestellten gegenläufig drehenden Vorrichtungspaaren 643/644 sowie 645/646 gleichzeitig erfolgen kann, so daß seitliche Kräfte und Momente an den Einzelvorrichtungen 641 bis 648 jeweils ausgeglichen werden können. Die gegenläufige Drehrichtung an den strichliniert angedeuteten Einzelvorrichtungen 641/642 sowie 647/648 sind durch entsprechende Drehrichtungspfeile gekennzeichnet und mit dem Bezugszeichen H versehen. Selbstverständlich können aber auch mehr oder weniger als 8 Vorrichtungen gem. Fig. 1 in dem Stator 620 angeordnet werden.

Es geht also darum, daß ein Schubeffekt in möglichst kleinen zeitlichen Ab­ ständen erzeugt werden kann ohne daß dabei das Gleichgewicht der Vorrichtung empfindlich gestört wird, wie nachfolgend nochmals erklärt wird.

Ist der Schubeffekt an den Vorrichtungen 641/642 sowie an den Vorrichtungen 647/648 ausgeführt, so erfolgt zweckmäßigerweise zeitlich verschoben ein weiterer gemeinsamer Schubeffekt der Vorrichtungen 643/644 und 645/646. Danach können in einem gleichen zeitlichen Abstand die Vorrichtungen 641/642 sowie 647/648 einen Schub abgeben, d. h. die Vorrichtungen 641/642 sowie 647/648 einerseits und die Vorrichtungen 643/644 sowie 645/646 andererseits geben mit einer zeitlichen Phasenverschiebung jeweils einen Schub in Richtung A ab, der periodisch wiederholbar ist.

Bei Anordnung von vielen Einzelvorrichtungen gem. der Fig. 1 entsteht also ein zeitlicher konstanter Schub. Selbstverständlich können aber alle Einzel­ vorrichtungen auch in einer Drehrichtung rotieren, wenn entsprechende Be­ dingungen vorgesehen werden.

Selbstverständlich können auch alle Vorrichtungen 641 bis 648 gleichzeitig in der Walze beschleunigt werden und dann in der zeitlichen Reihenfolge - wie beschrieben - oder in beliebiger Reihenfolge oder auch gemeinsam gleichzeitig zur Schuberzeugung herangezogen werden.

Wenn die Einzelvorrichtungen 642 und 647 einerseits und die Einzelvorrichtungen 641 und 648 andererseits gleichen Abstand zu der Mittellinie 634 haben, und wenn auch die erzeugten Schubgrößen der vorgenannten Vorrichtungen, die mit A 2 und A 7 sowie A 1 und A 8 gekennzeichnet sind, auch gleichgroß sind, dann erzeugen A 1 und A 8 sowie A 2 und A 7 auch gleichgroße Momente be­ züglich der Mittel- bzw. Symmetrielinie 634.

Geht diese Mittellinie 634 durch den Schwerpunkt der Walze 620, so kann bei der Schuberzeugung ein Drehen der Walze um den Gesamtschwerpunkt Sw der Walze vermieden werden.

Die zylinderförmige Ausführung nach Fig. 6 kann aber auch ebensogut selbst als rotierender Rotationskörper ausgebildet sein, der nur in einer Drehrichtung H rotiert.

In Fig. 7 sind acht Vorrichtungen entsprechend der in Fig. 1 gezeigten erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung in einem gemeinsamen Rahmen 720 angeordnet, die mit 741 bis 748 bezeichnet sind. Die nebeneinander ange­ ordneten Vorrichtungspaare 741/745; 742/746; 743/747 und 744/748 haben bei ihrer Rotation vorzugsweise gegenläufige Drehrichtung, wie durch Drehrichtungs­ pfeile mit den Bezugszeichen 733 ausgedrückt werden soll, und werden so gesteuert bzw. sind so ausgelegt, daß sie gleichgroße Schubkräfte erzeugen und daß dabei seitliche Kräfte und Momente auch ausgeglichen werden können. Die vorrichtungsspezifischen Merkmale sind der Fig. 1-6 zu entnehmen.

Die Rotoren der Vorrichtungen 741 bis 748 können beispielsweise als Scheiben­ läuferrotoren ausgebildet sein und treten mit den als Stator ausgebildeten Rahmenteilen 731 bis 738 in eine entsprechende elektromagnetische Wirk­ verbindung, wie sie bei diesen Motoren bekannt ist.

Es kann sinnvoll sein, anstelle von Scheibenmotoren andere Elektromotoren oder einen gewichtssparenden Turbinenantrieb vorzusehen, der den Rotor nach aufgezeigten Programmablauf beschleunigt bzw. antreibt. Es können auch an der Welle N, K zusätzliche Antriebsmotoren 770 eines bekannten Systems oder modifiziert verwendet werden. Es sei auch darauf hingewiesen, daß für das Abbremsen zusätzliche Bremsvorrichtungen vorgesehen werden können, die beispielsweise zwischen Rotor und Stator oder an der Antriebswelle angeordnet sind, was nicht weiter dargestellt ist.

In Ausführung der Fig. 7 lassen sich auf jeder der beiden Achsen N und K auch mehr oder weniger als 4 dieser Vorrichtungen anordnen, von denen vorzugsweise 2 Vorrichtungspaare zu gleicher Zeit einen Schub abgeben, wobei aber darauf zu achten ist, daß gegenüber der gezeigten Symmetrielinie 734 und dem vorzugsweise auf der Symmetrielinie angeordneten Schwerpunkt Sg keine Momente auftreten können.

Daher ist es auch sinnvoll, wenn beispielsweise die Vorrichtungen 741 u. 745 sowie die Vorrichtungen 744 und 748 einerseits und die Vorrichtungen 742 und 746 sowie die Vorrichtungen 743 und 747 andererseits zu unterschiedlichen Zeiten gleichzeitig schuberzeugend wirken.

Die Schubrichtung der 8 Vorrichtungen liegt in der Fig. 7 vorzugsweise senkrecht zu der zeichnerischen Darstellung und ist nicht weiter dargestellt, da das Zustandekommen der Schübe in den vorhergehenden Fig. 1 bis 6 ausführlich erläutert wurde.

Es ist erkennbar, daß die Wegebahnen von innerer und äußerer Masse im Wirkwinkel γ nach außen gewölbt zueinander stehen, während die Wegebahnen von innerer und äußerer Masse im Wirkwinkel α nach innen gewölbt zueinander angeordnet sind.

Daraus folgt:

Es tritt im Wirkwinkel γ ein Schub in Richtung A auf, wenn der Rotationskörper in seiner Winkelgeschwindigkeit beschleunigt wird und ein entsprechender Wirkwinkel in Größe und Lage am Bezugskreis gewählt wird.

Es tritt im Wirkwinkel α ein Schub entgegengesetzt zur Schubrichtung A auf, wenn der Rotationskörper in seiner Winkelgeschwindigkeit reduziert wird und ein entsprechender Wirkwinkel gewählt wird.

Daher wird der Wirkwinkel γ, der in Schubrichtung und in Drehrichtung wirkt entweder um die 90°-Linie herum, oder aber um die 270°-Linie herum angeordnet.

Der Wirkwinkel α der entgegengesetzt zur Schubrichtung und zur Drehrichtung der Rotationskörper wirkt, wird vorzugsweise um die 0°-Linie oder um die 180°-Linie angeordnet, weil in dieser Lage kein Gegenschub erzeugt werden kann. Unter Wirkwinkel ist der Winkel zu verstehen, in welchem eine radiale Abstandsänderung von innerer und äußerer Masse zu M erfolgt, wobei der Rotationskörper im Winkel γ beschleunigt und im Winkel a in seiner Winkelgeschwindigkeit reduziert wird.

Die Wegebahn der äußeren Masse im Winkel γ führt von Position 244 nach Position 245; die Wegebahn der inneren Masse im Winkel γ führt von Position 234 nach Position 235.

Alle Wegebahnen in den Wirkwinkeln γ und α sind strichliniert gekennzeichnet. Selbstverständlich sind die Wirkwinkel α abweichend von der zeichnerischen Darstellung der Fig. 2 an der 0°-Linie bzw. an der 180°-Linie angeordnet, was jedoch nicht weiter dargestellt ist.

Wenn die Wirkwinkel γ und α wie in der Fig. 2 dargestellt angeordnet sind, muß eine zusätzliche Umdrehung zwischen Wirkwinkel γ und α vorgesehen werden, wenn ein Schub erreicht werden soll.

Der auf Seite 21 gewählte Ablauf mit Wirkwinkeln an der 0°-Linie bzw. an der 180°-Linie ergänzt bzw. ersetzt den Teil der Beschreibung, der auf den Seiten 1 bis 20 aufgezeigt wurde in seiner Wirkungsweise, wobei als Wirkwinkel entweder der Winkel γ, oder der Winkel γ ₁ oder der Winkel γ ₂ einerseits vorgesehen werden kann und andererseits der Winkel α um die 0°-Linie oder um die 180°-Linie, gemessen am Bezugskreis, angeordnet wird. Vorzugsweise werden kleine Wirkwinkel mit großen Radialgeschwindigkeiten für die innere und die äußere Masse gewählt.

Claims (4)

1. Antriebsvorrichtung, insbesondere für selbstbewegliche Fahrzeuge und Vorschubeinrichtungen, gekennzeichnet durch mindestens eine um eine Drehachse drehbare Führung (2, 215, 216, 217, 218, 219, 441, 442, 445, 446, 630, 631, 632, 633) mit einer ersten in der Führung radial verschiebbaren Masse (3, 241 bis 246, 431) und einer zweiten in der Führung radial verschiebbaren Masse (4, 241 bis 246, 430) und daß die erste und zweite Masse gleichzeitig in einem ersten Drehwinkel γ ihren Radialabstand zur Drehachse M in der Weise verändern, daß der gemeinsame Schwerpunkt der beiden Massen gegenüber der Drehachse M erhalten bleibt und/oder, daß die erste und zweite Masse gleichzeitig in einem zweiten Drehwinkel α ihren Radialabstand zur Drehachse M derart ändern, daß der gemeinsame Schwerpunkt der beiden Massen gegenüber der Drehachse M erhalten bleibt.

2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Rotationskörper wenigstens zwei Massen (3) und (4) in Führungen anordenbar sind.

3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Vorrichtungen (9, 309, 359, 641 bis 649, 741 bis 748) in einer gemeinsamen Halterung, oder einem Maschinengestell (620, 720) anordenbar sind, die vorzugsweise paarweise phasenverschoben wirken und auf diese Weise einen zeitlich konstanten Schub erzeugen.

4. Antriebsvorrichtung nach vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Radialantrieb der Massen (3) und (4) elektromagnetisch mittels Linearantrieb, mittels Kurbelantrieb, oder hydraulisch, pneumatisch erfolgen kann.