DE4042526A1 - Die Bremse als mechanischer Energiespeicher im koordinierenden System - Google Patents

Description

A1. Aus Veröffentlichungen ist bekannt das Kraftfahrzeuge nur ca. 22% der eingesetzten Energie in die gewünschte Bewegung umsetzen können. Der größte Teil des Energieverlustes geht zu Lasten derzeitiger Motoren (nur ca. 35% Wirkungsgrad). Ein weiterer geringerer Teil verursacht der Roll- und Windwiderstand sowie unvermeidbare Reibungsverluste im Gesamtantriebsystem.

2. Nennenswert und größer sind die Verluste welche durch Verzögerung mittels Bremsen entsteht. Während beim Anfahren, d. h. beim Beschleunigen der Masse erhebliche Energie gebraucht wird, kann diese üblicher Weise beim Verzögern der Masse durch Bremsen nicht wiedergewonnen, gespeichert und wieder verwendet werden.

3. Normalerweise erfolgt das Abbremsen durch Reibung einer rotierenden Scheibe an einem blockierenden Teil. Hierbei geht Arbeit verloren und die Bewegungsenergie wird in nicht erwünschte und zudem schädliche Wärmeenergie umgesetzt. Außerdem erfolgt ein unerwünschter aber unvermeidbarer Materialabrieb.

B1. Es sind Bemühungen und Versuche bekannt, wobei ein mit der Antriebswelle gekoppelter Generator, bei erwünschter Verzögerung, der Antriebswelle zugeschaltet wird. Dadurch wird Verzögerung bewirkt, Strom erzeugt der zwecks Speicherung an Batterien abgegeben wird. Zur Beschleunigung (Anfahrt) speisen diese einen mit dem Getriebe verbundenen E-Motor.

2. Raum- und Gewichtsprobleme, vor allem durch die speichernden Batterien sowie ein offenbar nur sehr geringes Drehmoment des E-Motors sprechen gegen eine allgemeine Anwendung dieses Verfahrens.

C1. Das koordinierende System eröffnet für die Verzögerung (Abbremsen) der in Bewegung befindlichen Masse völlig neue Perspektiven. Eine abriebsfreie mechanische Verzögerung mit gleichzeitiger Speicherung der Energie wird ermöglicht.

2. Durch das an anderer Stelle beschriebene Sinusschwingungsgetriebe kann bei gleicher Periode die Frequenz und damit Epot und Ekin verlustfrei verändert werden. Ein derartiges Getriebe ist demnach dem folgend beschriebenen Brems-, Speicher- und Beschleunigungssystem ggf. vor- und/oder nachzuschalten.

3. Das Brems- und Speichersystem mks besteht zum einen aus einem sich um eine Achse drehendem Rad, welches einen äußeren Kranz von Haltedronen und einen inneren Kranz von Halteklauen aufweist.

Die Anzahl von Dornen und Klauen ist gleich.

Siehe Skizze Nr. 7.

4. Äußerer Dornenkranz und innerer Klauenkranz sind versetzt zueinander anzuordnen.

Siehe Skizze.

5. Die Dornen des äußeren Dornenkranzes sind jeweils mit einer Feder oder einem Federpaar untereinander verbunden.

Siehe Skizze.

Die Federn sind in Ruhe und ihre Spannung ist gleich null.

6. Zum Brems- und Speichersystem gehört des weiteren ein gradlinig sich bewegender Kraft- oder Arbeitsstab der mit einem Mitnehmerdorn ausgestattet ist.

7. Dieser Kraft- bzw. Arbeitsstab bewegt sich ggf. modifiziert durch das vorstehend erwähnte Sinusschwingungsgetriebe als Sinusschwingung hin und her.

8. Die Lage des Stabes ist so angeordnet, daß seine geradlinige Bewegung exakt auf den Mittelpunkt des Rades ausgerichtet ist und sein Mitnehmerdorn auf halber Wegstrecke, wo Beschleunigung in Verzögerung übergeht - bei vmax und Ekin max die in Ruhe befindliche und spannungslose Feder erfaßt.

9. Stab, Dorn und Feder vollziehen eine halbe verzögernde Schwingung. Am Ende des Schwingungsweges im maximalen Spannungszustand, entsprechend dem an anderer Stelle beschriebenen Verlauf der Sinusschwingung, erfaßt die innere Halteklaue die gespannte Feder. Die Federspannung ist hier Epot max.

10. Der Radius des inneren Halteklauenkranzes muß demgemäß um die Hälfte der Sinusschwingung kleiner sein, als der des äußeren Dornenkranzes.

11. Die Sinusschwingung und damit der Stab und Dorn befinden sich in ihrem Umkehrpunkt. Ihre Geschwindigkeit ist gleich null. Die Festhalteklaue hält die vollgespannte Feder (Speicherung der Energie) bis eine Beschleunigung der Masse angesagt ist.

12. Zum Anfahren des Fahrzeuges, zum Beschleunigen gibt die Festhalteklaue die gespannte Feder frei, diese erfaßt den Dorn des Arbeitsstabes und beschleunigt ihn von v0 bis vmax in umgekehrter Richtung.

13. Zwischen der Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsphase vollzieht sich eine Drehung des Rades zur Neupositionierung.

14. Dieser Funktionsablauf vollzieht sich so oft und so lange, wie es die Verzögerung bzw. die Beschleunigung der Geschwindigkeit der Masse, eventuell bis zum Stillstand oder vom Stillstand erfordert.

15. Durch Anordnung mehrerer derartiger Brems-, Speicher- und Beschleunigungssysteme kann das Brems- bzw. Verzögerungs- und Beschluenigungsverhalten dosiert werden.

16. Wie bereits erwähnt erfoglt die Energiespeicherung durch das Festhalten der vorgespannten Feder durch die Festhalteklaue des inneren Halteklauenkranzes.

17. Die Beschleunigung wird durch das Freigeben der gespannten Feder durch die Festhalteklaue erreicht. Die Feder greift den Kraft- und Arbeitsstab im Umkehrpunkt der Sinusschwingung an und beschleunigt ihn von v0 auf vmax bis zum Ende des Federweges und gibt ihn dort frei.

Claims (1)

1. Es wurden keine Patentansprüche eingereicht.