EP3356673A1 - Emissionsloser antrieb mittels gravitation - Google Patents

Emissionsloser antrieb mittels gravitation

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Publication number
EP3356673A1
EP3356673A1 EP16778762.1A EP16778762A EP3356673A1 EP 3356673 A1 EP3356673 A1 EP 3356673A1 EP 16778762 A EP16778762 A EP 16778762A EP 3356673 A1 EP3356673 A1 EP 3356673A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
weight
scissor
guide
drive
wheel body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16778762.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian FÜRST
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
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Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP3356673A1 publication Critical patent/EP3356673A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • F03G7/10—Alleged perpetua mobilia
    • F03G7/104—Alleged perpetua mobilia continuously converting gravity into usable power
    • F03G7/107—Alleged perpetua mobilia continuously converting gravity into usable power using an imbalance for increasing torque or saving energy

Definitions

  • the present invention relates to an emissionless drive in a wheel body for driving a shaft via a hub of the wheel body by utilizing the gravitational force, wherein weights disposed in the wheel body are radially displaced to generate a driving force for driving the wheel body.
  • Balancing struts are slidably mounted weight units.
  • Weight units are also coupled to a guide curve on a case side of the flywheel has a greater radial distance to the wheel center than on the lift side.
  • the weight units are forcibly guided along the balance struts and the guide curve, so that they have a greater radial distance to the wheel center on the fall side than on the lift side.
  • Weight unit converted into a leverage, so that the flywheel experiences a driving force.
  • the weight unit On the lifting side, the weight unit has a smaller radial distance to the wheel center, so that a significantly lower
  • Gravitational force is often an unfavorable energy balance.
  • the reason for this can be excessive friction losses, insufficient lever mechanics, inappropriate weight balance or the like. This results in a poor efficiency of the drive system or even a non-functioning of the whole system.
  • the emission-free drive in a wheel body according to the invention is based on two systems for displacing and balancing weights inside and outside the wheel body.
  • a first system of weights on the wheel body serves to generate a driving force for driving the wheel body by means of a lever action of the weights by radial displacement of the weights.
  • a second system of weights in the wheel body is for performing the radial displacement of the weights of the first system, wherein the weights of the second system are displaced by gravity substantially in the circumferential direction of the wheel body.
  • the shift of the weights of both systems is done by gravity, due to different positions of the weights on and in the wheel body in
  • the wheel center has a central, at least approximately horizontal hub with a plurality of at least partially radially extending displacement rails and between each two displacement rails mounted guide rails are arranged circumferentially around the hub.
  • a plurality of weights are provided with scissor-type movable scissor members on which the weights are supported by which the weights can be displaced relative to the hub.
  • Guide rail is mounted, and at a second end a drive weight on which is movable by a scissor-like movement of the scissor members radially to the hub.
  • the guide weight Upon rotational movement of the wheel body, the guide weight is displaceable by gravity from a first position having a first energy level to a second position having a second energy level lower than the first energy level along the guide rail.
  • the first position of the guide weight in the wheel body is higher compared to the second position, such that the first position has a greater potential energy than the second position and the guide weight can dislocate from the first position along the guide rail to the second position due to the gravitational force.
  • the drive weight is radially displaced in such a way that on the upward side of the rotational movement of the wheel body, the drive weight in a radially inner position and on the downward side of the rotational movement Drive weight in a radially outer position, thereby exerts a driving torque on the wheel body, since according to the lever law, the force of gravity at a drive weight in the outer position a greater weight (downward) force induces than in the inner position.
  • the displacement rail serves as a lever arm on the one hand, the weight of the drive weight acts and the scissor elements act and on the other hand as a force transducer for converting the gravitational force into a driving force.
  • the drive weight is at a
  • the guide weight gives off this potential energy and dislocates from the optics of a horizontal reflection, reversed in turn, in turn into the second, i. lower position.
  • the result is a system with a two-armed lever in the form of two opposite displacement rails, wherein the lever arm (load arm) of the drive weight on the upward side is shorter than the lever arm (power arm) on the downstream side.
  • the guide weight is lifted by the upward movement of the second position to the first position and dislocated at the upper vertex at the transition from the Upward movement in the downward movement due to gravity and by the effect of the horizontal reflection automatically back to the new second position.
  • the two weight shifting systems on the wheel center allow minimal friction losses due to an intrinsic gravitational force. This has a positive effect on the balance of the emission-free drive and supports a permanent operation of the emission-free drive.
  • the intrinsic force on the overall drive system by means of the guide and drive weights favors the continuity of the drive and thereby helps to more efficient use of energy.
  • the scissor element of a wheel body according to the invention has at least two elongate scissor members which are rotatably connected to each other.
  • the scissor members are interconnected crosswise so that both the first ends and the second ends of the scissor members can perform scissor movement.
  • One of the at least two scissor members is at its first end relative to
  • the drive weight may be arranged at the second end of the at least two scissor members. It can be from both
  • Drive weights can be moved radially.
  • a further scissor member is movably mounted, wherein the other scissor members are also connected scissor-like rotatable with each other to perform a scissor movement can.
  • the scissor element is in the manner of a Nuremberg scissors with several pairs of
  • the displacement rail extends to the radially outer
  • the displacement rail during extension of the drive weight can form a guide for the drive weight and / or in the outer position of the drive weight support for the drive weight.
  • the displacement rail can be provided angled such that it extends at least approximately radially between the hub and the guide rail and is angled away from the guide rail in the direction of rotation of the wheel body. As a result, the displacement rail is lowered in the region for guiding the drive weight on the downstream side, so that the displacement rail is less steep on this side and the shifting of the drive weight is simplified.
  • the wheel body the
  • Displacement rail may be provided bent so that it extends at least approximately radially between the hub and the guide rail and extends from the guide rail in the direction of rotation of the wheel body bent, with a smooth transition can be provided. With such a curved guide rail, the displacement of the drive weight is supported and simplified.
  • the guide weight and / or the drive weight are installed floating.
  • z. B a floating installation of
  • the guide weight in the guide rail, the guide weight is held with some play within the guide rail.
  • the game prevents unnecessary friction or tilting of the guide weight.
  • the guide weight is formed in a cylindrical shape and stored only at certain points in the guide rail.
  • Guide weight in the guide rail can roll this on the narrow surface of the rail and the rolling friction between the guide weight and rail is minimized.
  • This may also be formed in a cylindrical shape and rolling on the
  • the geometry of the gravity wheel is determined by the arrangement of the radial displacement rails and the circumferential guide rails.
  • the guide rails preferably form a point-symmetrical polygon, particularly preferably an octagon, around the hub.
  • Guide rails advantageously designed rectilinear, but can also be slightly curved.
  • the guide rails of the wheel body are preferably all the same length.
  • the polygon has equiangular segments between the Relocation rails on.
  • the guide rails are advantageously arranged at the same radial distance from the hub, so that a balanced
  • Weight distribution exists between all segments. In principle, however, it would also be conceivable to provide guide rails with different distances from the hub and / or different lengths, as long as overall a point-symmetrical geometry is present.
  • the guide weight is heavier than the drive weight.
  • the guide weight must be heavy enough in relation to the drive weight to be able to lift the drive weight by means of a scissor element during its deployment from the first position to the second position in the guide rail so that the leverage force that drives the weight at the
  • Displacement rail generates a strong driving force in the direction of rotation of the wheel body causes.
  • Guide weight is e.g. at 1: 4.
  • Guide weight is e.g. at 1: 4.
  • a wheel body according to an emissionless drive according to the invention for driving a shaft can be considered as a motor for a generator for power generation or as an emission-free energy source for the mechanical operation of a pump for delivering a liquid.
  • the wheel body without scissor elements should be in an indifferent equilibrium in the emission-free drive. Accordingly, the center of gravity and the fulcrum of the
  • the wheel body is advantageously constructed such that, during a 360 ° rotation, at least six of the eight circular cutouts form an inclined plane on the guide rails in every possible position that is gradually possible.
  • emission-free drive with a wheel body in which a wheel body with guide rails and shift rails is initially provided in a state of indifferent balance. Then goes through installation of the guide weights in the guide rails of the
  • Rad stresses the status of the indifferent balance in a status of stable balance over.
  • the guide weights By inserting the guide weights into the above-mentioned inclined planes they roll off the planes and the wheel body gets a lower center of gravity so that it is in a stable equilibrium. This means that the center of gravity of the wheel center is located below its pivot point.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a first variant of a
  • Fig. 2 is a schematic representation of the operation of the
  • 3a is a schematic representation of a first variant of a
  • Fig. 3b is a schematic representation of a second variant of a scissor element in a wheel body according to the invention.
  • Fig. 4 is a schematic representation of a second variant of a wheel body with an emission-free drive according to the invention.
  • Figure 1 illustrates a first variant of a wheel body at a
  • the wheel body has a central hub 1 with a plurality of radially extending displacement rails 2. Between each two displacement rails 2 guide rails 3 are arranged, which are arranged circumferentially around the hub 1.
  • the guide rails 3 are straight and run tangentially to the center Z of the hub 1 and at the same radial distance from the center Z.
  • the displacement rails 2 are arranged at the same angular distance of 45 ° about the center Z.
  • the guide rails 3 thereby form a
  • the hub 1 can in
  • the wheel body has a plurality of scissor elements 4 with scissor-type movable scissor members 4a, 4b, 4c and 4d.
  • Each of the scissor elements 4 has a first end
  • the guide weight 5 which is slidably mounted in a guide rail 3. At a second end, the scissor elements 4 on a drive weight 6. The first end is located radially closer to the center Z than the second end.
  • the guide weight 5 is arranged at a first end of the scissor member 4a. The first end of the scissor member 4a is connected to the
  • Scissor member 4b is fixed at its first end relative to the guide rail 3, preferably at one end of the guide rail 3. At the second ends of the scissor members 4a and 4b, the further scissor members 4c and 4d are movably mounted. A scissor movement of the scissor members 4a and 4b thus triggers a scissor movement of the scissor members 4c and 4d. (see Figure 2)
  • the scissor members 4a, 4b, 4c and 4d can thus perform a scissor movement relative to each other, by which the drive weights 6 are moved radially to the hub l.
  • the wheel body shown in Figure 1 is designed for a clockwise rotation.
  • the scissors elements 4 and with them the guide weights 5 and the drive weights 6 on the right side of Figure 1 undergo a downward movement and on the left side of Figure 1 a
  • Drive weight 6 is displaced in the radial direction as explained in more detail in Figure 2.
  • FIG. 2 is a scissor element 4 in the transition from a
  • Shear element 4 ' is shown in the transition from a downward movement AB to an upward movement ON shortly after exceeding the lower vertex S'.
  • the drive weights 6 and 6 ' be moved between a radially inner position iP and a radially outer position aP.
  • the drive weight 6 In an upward side ON the rotational movement is the drive weight 6 'because of the second position P2 of the guide weight 5' in a radially inward position iP. In contrast, in a downward side AB of the rotational movement, the drive weight 6 due to the second position P2 of the guide weight 5 in a radially outer position aP. It should be noted that the guide weights 5 and 5 'have substantially the same distance to the center Z in both an upward and a downward movement and only tangentially over the length of the
  • Leverage law therefore applies the drive weight 6 in the outboard position aP on the downside AB due to the gravitational force FG
  • Scissor element 4 ' each shown in three different positions to illustrate the movements of the guide weights 5 and 5' and the drive weights 6 and 6 '.
  • the upper scissor element 4 has just exceeded the upper vertex S and the guide weight 5 moves along the
  • Shear member 4b strikes.
  • the drive weight 6 moves from the inner position iP to the outer position aP due to the Scissor movement of the scissor members 4a, 4b, 4c and 4d.
  • this can rest on the surface of the displacement rail 2 and is supported by the displacement rail 2 during the downward movement.
  • the lower scissor element 4 ' has exceeded the lower vertex S' and the guide weight 5 'passes from the position P1 against the direction of rotation of the wheel body to the position P2; in that
  • the drive weight 6 ' remains with the scissor element 4' in this retracted position until both together reach and exceed the upper vertex S and the guide weight is relocated again from the position P1 to the position P2, as previously described.
  • the guide weights 5 and 5 'and the drive weights 6 and 6' are matched to one another such that the dropping movement of the guide weight from the position P1 to the position P2 can exert sufficient force on the scissor members; to actuate the scissor elements 4 and 4 'while lifting the drive weights 6 and 6' from the outer position aP to the inner position iP.
  • the rotation of the wheel body are thus the
  • Guide weight 5 and 5 'and the drive weight 6 and 6' continuously displaced relative to the center Z of the hub 1 and also balanced so that there is a continuous flow of force on and in the wheel body which contributes to the drive.
  • FIGS. 3a and 3b show two variants of a scissor element 4 for a wheel body according to the invention. Both variants are based on the function of a Nuremberg scissors.
  • the variant of Figure 3a has a first pair of scissor members 4a and 4b, to which a second pair followed by scissor members 4c and 4d.
  • Scissor member 4a carries the guide weight 5.
  • the guide weight 5 is formed here, for example in a cylindrical shape and rotatably mounted on the scissor member 4a. In the guide rail 3, the cylindrical shape can roll and thus facilitates the displacement of the guide weight 5.
  • Shear member 4b is fixed relative to the guide rail 3 on
  • the scissor members 4a and 4b are movably connected to each other about a pivot point 7 in a central region along their length.
  • the scissor member 4d is articulated to a first end 4d 1
  • the scissor member 4c is hinged to a first end 4c 1 .
  • the scissor member 4d is shorter than the scissor member 4c; in the variant shown about half as long.
  • a second end 4d 2 of the scissor member 4d is movably connected to a central portion of the scissor member 4c about a pivot point 7.
  • the drive weight 6 is arranged.
  • Drive weight 6 is here e.g. formed in a cylindrical shape and is rotatable relative to the scissor member 4c. An axis of the cylindrical shape is mounted in a slot 8, so that the drive weight 6 can be moved within the slot 8 along the length of the scissor member 4c.
  • the guide weight 5 and the drive weight 6 may further include guide means
  • Guide weight 5 and the scissor member 4b between the articulated fixation at their first ends and the joint at its second end for example, a length of 180 mm.
  • the shear point is provided, for example, 105 mm from the bearing point or fixation.
  • a subsequent to the scissor member 4b scissor member 4c may, for example, have a length of 150 mm between the joint and bearing the drive weight 6, the integrated slot 8 may be, for example, 30 mm long.
  • the length of the scissor member 4d between the joint with the scissor member 4a and the pivot point 7 on the scissor member 4c may be 75 mm, for example. In a fully extended state so that the drive weight 6 can be removed about 300 mm from the guide weight 5.
  • the diameter of a wheel body with these specifications is approximately 600 mm.
  • the variant of the scissor element 4 according to FIG. 3b substantially corresponds to the construction of the variant from FIG. 3a, but is expanded by a further pair of scissor members 4e and 4f; disposed between the pair of scissor members 4a and 4b and the pair of scissor members 4c and 4d.
  • a first end 4e 1 of the scissor member 4e is movably mounted on the second end 4a 2 of the scissor member 4a and a second end 4e 2 is movably mounted on the first end 4c 1 of the scissor member 4c.
  • a first end 4f 1 of the scissor member 4f is movably attached to the second end 4b 2 of the scissor member 4b, and a second end 4f 2 is movably attached to the first end 4d 1 of the scissor member 4d.
  • the scissor members 4e and 4f are connected centrally in a pivot point 7.
  • the middle scissor members 4e and 4f may, for example, have the same length as the scissor members 4a, 4b or 4c.
  • the scissor member 4c may be designed to be longer or shorter than the other scissor members, with the exception of the scissor member 4d.
  • FIG. 4 shows a second variant of a wheel body according to the invention. A section of the downside is displayed.
  • the displacement rail 2 extends in an inner region 13 between the hub 1 and the guide rail 3 substantially radially.
  • the displacement rail 2 is angled in an outer region 14 in the direction of rotation of the wheel body.
  • the angle between the radially extending inner region 13 and the angled outer region 14 is preferably between 1 10 ° and 150 °. In a wheel body with eight displacement rails 2, which are evenly distributed around the hub 1, the angle is preferably 95 °.

Landscapes

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Abstract

Einem emissionslosen Antrieb in einem Radkörper zum Antreiben einer Welle liegen zwei Systeme zur Verlagerung von Gewichten inner- und außerhalb des Radkörpers zugrunde. Ein erstes System von Antriebsgewichte (6) am Radkörper dient zur Erzeugung einer Antriebskraft zum Antreiben des Radkörpers mittels einer Hebelwirkung durch die radiale Verlagerung dieser Gewichte. Ein zweites System von Führungsgewichte (5) im Radkörper dient zur Durchführung der radialen Verlagerung der Antriebsgewichte (6) des ersten Systems; wobei die Führungsgewichte (5) des zweiten Systems im Wesentlichen in Umfangsrichtung des Radkörpers durch die Schwerkraft verlagert werden. Die Verlagerung der Gewichte beider Systeme erfolgt durch die Schwerkraft, die auf Grund der Drehung des Radkörpers und damit unterschiedlicher Positionen (P1, P2) der Führungsgewichte (5) und unterschiedlicher radialer Positionen (iP, aP) der Antriebsgewichte (6) am und im Radkörper einen zweiarmigen Hebel ausbilden. Die Führungsgewichte (5) und die Antriebsgewichte (6) werden dabei von Scherenelementen (4) koordiniert.

Description

Emissionsloser Antrieb mittels Gravitation
Die vorliegende Erfindung betrifft einen emissionslosen Antrieb bei einem Radkörper zum Antreiben einer Welle über eine Nabe des Radkörpers unter Ausnützung der Gravitationskraft, wobei im Radkörper angeordnete Gewichte radial verlagert werden um eine Antriebskraft zum Antreiben des Radkörpers zu erzeugen.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedlich konzipierte
Antriebseinrichtungen bekannt welche zur Umsetzung der Gravitationskraft in eine Drehbewegung für einen Antrieb ausgelegt sind. Aus der WO 02/079648 A1 ist z.B. eine Gravitationswasserpumpe und ein Gravitationsmotor bekannt. Diesen liegt eine Antriebseinheit mit einem rotierenden Schwungrad zugrunde das mehrere radial verlaufende Balancestreben aufweist. Entlang der
Balancestreben sind Gewichtseinheiten verschieblich gelagert. Die
Gewichtseinheiten sind zudem an eine Führungskurve gekoppelt die auf einer Fallseite des Schwungrades einen größeren radialen Abstand zum Radzentrum aufweist als auf der Hubseite. Die Gewichtseinheiten werden entlang der Balancestreben und der Führungskurve zwangsgeführt, so dass sie auf der Fallseite einen größeren radialen Abstand zum Radzentrum aufweisen als auf der Hubseite. An der Balancestrebe wird die Gravitationskraft der
Gewichtseinheit in eine Hebelkraft umgewandelt, so dass das Schwungrad eine Antriebskraft erfährt. Auf der Hubseite weist die Gewichtseinheit einen kleineren radialen Abstand zum Radzentrum auf, so dass eine deutlich geringere
Hebelkraft erzeugt wird.
In ähnlicher Weise funktioniert eine Schwerkraftanlage zur Stromerzeugung mittels Gewichtsdruck, wie sie in der DE 43 24 231 A1 beschrieben ist.
Bei den bekannten Antriebssystemen unter Ausnützung der
Gravitationskraft liegt oftmals eine ungünstige Energiebilanz vor. Die Ursache hierfür kann in zu hohen Reibungsverlusten, ungenügender Hebelmechanik, ungeeigneter Gewichtsbalance oder dergleichen liegen. Daraus resultiert ein schlechter Wirkungsgrad des Antriebssystems oder gar ein Nichtfunktionieren des ganzen Systems.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung diese Nachteile zu überwinden und einen emissionslosen Antrieb in einem Radkörper bereit zu stellen der positiv auf die Energiebilanz wirkt, Verluste bei der Rotation des Radkörpers minimiert oder vermeidet und einen dauerhaften Betrieb des emissionslosen Antriebes unterstützt und gewährleistet.
Diese Aufgabe wird von der Erfindung durch einen emissionslosen Antrieb in einem Radkörpers nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen und weitere Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Dem emissionslosen Antrieb in einem Radkörper gemäß Erfindung liegen zwei Systeme zum Verlagern und Balancieren von Gewichten innerhalb und außerhalb des Radkörpers zu Grunde. Ein erstes System von Gewichten am Radkörper dient zur Erzeugung einer Antriebskraft zum Antreiben des Radkörpers mittels einer Hebelwirkung der Gewichte durch radiale Verlagerung der Gewichte. Ein zweites System von Gewichte im Radkörper dient zur Durchführung der radialen Verlagerung der Gewichte des ersten Systems, wobei die Gewichte des zweiten Systems im Wesentlichen in Umfangsrichtung des Radkörpers durch die Schwerkraft verlagert werden. Die Verlagerung der Gewichte beider Systeme erfolgt durch die Schwerkraft, die auf Grund unterschiedlicher Positionen der Gewichte am und im Radkörper in
unterschiedlicher Weise auf die Gewichte einwirkt. Die Gewichte werden dadurch in vorbestimmter Art und Weise derart am und im Radkörper balanciert, dass das Antreiben des Radkörpers in einer Drehrichtung unterstützt wird. Bei einem emissionslosen Antrieb mit einem Radkörper zum Antreiben einer Welle mittels verschiebbarer Gewichte gemäß Erfindung weist der Radkörper eine zentrale, zumindest annähernd horizontale Nabe mit mehreren, zumindest teilweise radial verlaufenden Verlagerungsschienen und zwischen jeweils zwei Verlagerungsschienen angebrachte Führungsschienen auf die um die Nabe umlaufend angeordnet sind. Zur Verlagerung von Führungsgewichten entlang der Führungsschienen und von Antriebsgewichte radial zum Zentrum der Nabe sind mehrere Gewichte mit scherenartig beweglichen Scherenglieder vorgesehen an welchen die Gewichte gelagert sind durch welche die Gewichte relativ zur Nabe verlagert werden können. Dabei weist ein Scherenelement an einem ersten Ende ein Führungsgewicht, das verschiebbar in einer
Führungsschiene gelagert ist, und an einem zweiten Ende ein Antriebsgewicht auf das durch eine scherenartige Bewegung der Scherenglieder radial zur Nabe verschiebbar beweglich ist.
Bei einer Drehbewegung des Radkörpers ist das Führungsgewicht durch die Schwerkraft von einer ersten Position mit einem ersten Energieniveau in eine zweite Position mit einem zweiten Energieniveau, das geringer ist als das erste Energieniveau, entlang der Führungsschiene verschieblich. Die erste Position des Führungsgewichtes im Radkörper liegt im Vergleich zur zweiten Position höher, so dass die erste Position eine größere potentielle Energie aufweist als die zweite Position und das Führungsgewicht auf Grund der Gravitationskraft von der ersten Position entlang der Führungsschiene in die zweite Position dislozieren kann. Durch die Verlagerung des
Führungsgewichtes entlang der Führungsschiene erfolgt die scherenartige Bewegung der Scherenglieder des Scherenelementes und somit die radiale Verlagerung des Antriebsgewichtes. Durch ein Öffnen und Schließen der Scherenglieder bei der scherenartigen Bewegung des Scherenelementes wird das Antriebsgewicht in solcher Art radial verlagert, dass auf der Aufwärtsseite der Drehbewegung des Radkörpers das Antriebsgewicht in einer radial innenliegenden Position und auf der Abwärtsseite der Drehbewegung das Antriebsgewicht in einer radial außenliegenden Position vorliegt, dadurch ein Antriebsdrehmoment auf den Radkörper ausübt, da gemäß dem Hebelgesetz die Schwerkraft an einem Antriebsgewicht in der Außenposition eine größere Gewichts- (Abwärts-) kraft induziert als in der Innenposition. Dabei dient die Verlagerungsschiene als Hebelarm an dem einerseits die Gewichtskraft des Antriebsgewichtes angreift und die Scherenelemente wirken und andererseits als Kraftwandler zur Umwandlung der Gravitationskraft in eine Antriebskraft.
Zusammengefasst befindet sich das Antriebsgewicht bei einer
Aufwärtsbewegung in einer eingefahrenen Position mit kleinem Radius zum Nabenzentrum; wenn das Führungsgewicht auf der Aufwärtsseite in der zweiten, also der niedrigeren Position ist. Demgegenüber befindet sich das Antriebsgewicht bei einer Abwärtsbewegung in einer ausgefahrenen Position mit großem Radius zum Nabenzentrum; wenn das Führungsgewicht auf der Abwärtsseite in der zweiten, also der niedrigeren Position ist. Die beiden niedrigeren Positionen in der Aufwärts- und der Abwärtsbewegung ergeben sich aus dem gleichläufig seitenverkehrten verschieben der Führungsgewichte in der Führungsschiene. Es ist zu beachten, dass das Führungsgewicht bei der Aufwärtsbewegung des Radkörpers potentielle Energie aufnimmt während und obwohl es in der zweiten, also der niedrigeren Position, verbleibt. Am oberen Scheitelpunkt beim Übergang von der Aufwärts- zur Abwärtsbewegung gibt das Führungsgewicht diese potentielle Energie ab und disloziert aus der Optik einer horizontalen Spiegelung seitenverkehrt gleichläufig wiederum in die zweite, d.h. niedrigere Position. Daraus resultiert ein System mit einem zweiarmigen Hebel in Form von zwei gegenüberliegenden Verlagerungsschienen, wobei der Hebelarm (Lastarm) des Antriebsgewichtes auf der Aufwärtsseite kürzer ist als der Hebelarm (Kraftarm) auf der Abwärtsseite.
Während der Drehbewegung des Radkörpers wird das Führungsgewicht durch die Aufwärtsbewegung von der zweiten Position in die erste Position gehoben und disloziert am oberen Scheitelpunkt beim Übergang von der Aufwärtsbewegung in die Abwärtsbewegung auf Grund der Gravitation und durch den Effekt der horizontalen Spiegelung automatisch wieder in die neu zweite Position. Im Wesentlichen befindet sich die zweite Position des
Führungsgewichtes bei der Aufwärtsbewegung an einem Ende der
Führungsschiene und bei der Abwärtsbewegung am gegenüberliegenden Ende der Führungsschiene. Die Verlagerung des Führungsgewichtes wird durch die Scherenglieder in die Bewegung des Antriebsgewichtes transformiert.
Die zwei Systeme zur Gewichtsverlagerung am Radkörper ermöglichen minimale Reibungsverluste durch eine intrinsische Krafteinwirkung auf der Basis der Gravitation. Dies wirkt sich positiv auf die Bilanz des emissionslosen Antriebes aus und unterstützt einen dauerhaften Betrieb des emissionslosen Antriebs. Die intrinsische Krafteinwirkung auf das Gesamtantriebssystem mittels der Führungs- und Antriebsgewichte begünstigt die Kontinuität des Antriebes und verhilft dadurch zu einer effizienteren Energienutzung.
Das Scherenelement eines Radkörpers nach der Erfindung weist wenigstens zwei längliche Scherenglieder auf die drehbar miteinander verbunden sind. Vorzugsweise sind die Scherenglieder über Kreuz miteinander verbunden, so dass sowohl die ersten Enden als auch die zweiten Enden der Scherenglieder eine Scherenbewegung ausführen können. Das eine der wenigstens zwei Scherenglieder ist an seinem ersten Ende relativ zur
Führungsschiene fixiert und das andere der wenigstens zwei Scherenglieder trägt an seinem ersten Ende das Führungsgewicht und ist relativ zur
Führungsschiene beweglich. Durch die Verlagerung des Führungsgewichtes entlang der Führungsschiene werden diese Enden der Scherenglieder aufeinander zu oder voneinander weg bewegt und das Scherenelement führt eine Scherenbewegung aus. Das Antriebsgewicht kann am zweiten Ende der wenigstens zwei Scherenglieder angeordnet sein. Es kann von beiden
Scherengliedern oder auch nur von einem Scherenglied gehalten werden. Bei einer Drehbewegung des Radkörpers verbleiben die Führungsgewichte im Wesentlichen im gleichen radialen Abstand zum Nabenzentrum, da sie in Führungsschienen gehalten und entlang diesen bewegt werden. Die
Antriebsgewichte können aber radial verschoben werden.
Vorzugsweise ist am zweiten Ende der wenigstens zwei Scherenglieder jeweils ein weiteres Scherenglied beweglich angebracht, wobei die weiteren Scherenglieder ebenfalls scherenartig drehbar miteinander verbunden sind um eine Scherenbewegung ausführen zu können. Das Scherenelement ist dabei nach der Art einer Nürnberger Schere mit mehreren Paaren von
Scherengliedern aufgebaut. Sofern weitere Scherenglieder vorgesehen sind ist das Antriebsgewicht am zweiten Ende der weiteren Scherenglieder angebracht. Die weiteren Scherenglieder dienen dazu, den radialen Weg eines
Antriebsgewichtes von der Innen- in die Außenposition zu verlängern. Dadurch kann die Hebelwirkung des Antriebsgewichtes auf die Verlagerungsschiene vergrößert werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Radkörpers nach der Erfindung erstreckt sich die Verlagerungsschiene bis zur radial außenliegenden
Außenposition des Antriebsgewichtes. Dadurch kann die Verlagerungsschiene beim Ausfahren des Antriebsgewichtes eine Führung für das Antriebsgewicht und / oder in der Außenposition des Antriebsgewichtes eine Unterstützung für das Antriebsgewicht bilden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Radkörpers kann die Verlagerungsschiene derart abgewinkelt vorgesehen sein, dass sie zwischen der Nabe und der Führungsschiene zumindest annähernd radial verläuft und ab der Führungsschiene in Drehrichtung des Radkörpers abgewinkelt ist. Dadurch wird die Verlagerungsschiene im Bereich zur Führung des Antriebsgewichtes auf der Abwärtsseite abgesenkt, so dass die Verlagerungsschiene auf dieser Seite weniger steil ist und das Verlagern des Antriebsgewichtes vereinfacht wird. In einer weiteren Ausführungsform des Radkörpers kann die
Verlagerungsschiene derart gebogen vorgesehen sein, dass sie zwischen der Nabe und der Führungsschiene zumindest annährend radial verläuft und ab der Führungsschiene in Drehrichtung des Radkörpers gebogen verläuft, wobei ein sanfter Übergang vorgesehen sein kann. Mit einer derartigen geschwungenen Führungsschiene wird das Verlagern des Antriebsgewichts unterstützt und vereinfacht.
Vorzugsweise sind das Führungsgewicht und / oder das Antriebsgewicht schwimmend verbaut. Bei z. B. einem schwimmenden Einbau des
Führungsgewichtes in der Führungsschiene ist das Führungsgewicht mit etwas Spiel innerhalb der Führungsschiene gehalten. Durch das Spiel wird unnötige Reibung oder ein Verkanten des Führungsgewichtes verhindert.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Radkörpers nach der Erfindung ist das Führungsgewicht in zylindrischer Form ausgebildet und nur punktuell in der Führungsschiene gelagert. Bei einer Verlagerung des
Führungsgewichtes in der Führungsschiene kann dieses auf der schmalen Fläche der Schiene abrollen und die Rollreibung zwischen Führungsgewicht und Schiene wird minimiert. Gleiches gilt für das Antriebsgewicht. Auch dieses kann in zylindrischer Form ausgebildet sein und rollend an der
Verlagerungsschiene anliegen.
Die Geometrie des Gravitationrades ist durch die Anordnung der radialen Verlagerungsschienen und der umlaufenden Führungsschienen bestimmt. Vorzugsweise bilden die Führungsschienen ein punktsymmetrisches Vieleck, besonders bevorzugt ein Achteck, um die Nabe. Dabei sind die
Führungsschienen vorteilhaft geradlinig ausgebildet, können aber auch leicht gebogen sein. Die Führungsschienen des Radkörpers sind vorzugsweise alle gleich lang. Somit weist das Vieleck gleichwinklige Segmente zwischen den Verlagerungsschienen auf. Die Führungsschienen sind vorteilhaft in gleichem radialem Abstand zur Nabe angeordnet, so dass eine ausgewogene
Gewichtsverteilung zwischen allen Segmenten vorliegt. Grundsätzlich wäre es aber auch denkbar, Führungsschienen mit unterschiedlichem Abstand zur Nabe und / oder unterschiedlicher Länge vorzusehen, solange insgesamt eine punktsymmetrische Geometrie vorliegt.
Für einen optimalen Betrieb des erfindungsgemäßen Antriebes ist es wichtig, das Führungsgewicht und das Antriebsgewicht aufeinander
abzustimmen.
Grundsätzlich ist das Führungsgewicht schwerer als das Antriebsgewicht.
Das Führungsgewicht muss im Verhältnis zum Antriebsgewicht schwer genug sein, um bei seiner Dislozierung von der ersten Position in die zweite Position in der Führungsschiene das Antriebsgewicht mittels Scherenelement anheben zu können damit die Hebelkraft, die das Antriebsgewicht an der
Verlagerungsschiene erzeugt eine starke Antriebskraft in Drehrichtung des Radkörpers bewirkt.
Ein vorteilhaftes Verhältnis zwischen Antriebsgewicht und
Führungsgewicht liegt z.B. bei 1 :4. Beispielweise kann mit einem
Führungsgewicht von 500gr. und einem Antriebsgewicht von 125gr. und einer entsprechenden Länge der Verlagerungsschiene als Hebel eine gute
Antriebswirkung erzielt werden. Bei einem Radkörper mit einem Durchmesser von 640mm bis max. 690mm kann eine Drehfrequenz von 23 - 25 U/min.
erreicht werden.
Ein Radkörper gemäss einem erfindungsgemäßen emissionslosen Antrieb zum Antreiben einer Welle kann als Motor für einen Generator zur Stromerzeugung oder als emissionslose Energiequelle für den mechanischen Betrieb einer Pumpe zur Förderung einer Flüssigkeit betrachtet werden. Nach der vorliegenden Erfindung soll bei dem emissionslosen Antrieb der Radkörper ohne Scherenelemente in einem indifferenten Gleichgewicht vorliegen. Demnach sollen der Schwerpunkt und der Drehpunkt des
Radkörpers ohne Scherenelemente zusammenfallen, damit eine Ruhestellung in allen Drehpositionen möglich ist. Daher ist der Radkörper mit
Führungsschienen und Verlagerungsschienen vorzugsweise derart
symmetrisch aufgebaut, dass vorzugsweise acht gleiche Kreisausschnitte gebildet werden und zwei sich im Radkörper diagonal gegenüberliegende Kreisausschnitte eine Wirkeinheit bilden. Der Radkörper ist vorteilhaft derart konstruiert, dass während einer 360° Drehung mindestens sechs der acht Kreisausschnitte in jeder dabei graduell möglichen Position eine schiefe Ebene an den Führungsschienen bildet.
Nach der Erfindung ist ein Verfahren zum Bereitstellen eines
emissionslosen Antriebes mit einem Radkörper vorgesehen, bei dem ein Radkörper mit Führungsschienen und Verlagerungsschienen zunächst in einem Status eines indifferenten Gleichgewichtes vorgesehen wird. Anschliessend geht durch Einbau der Führungsgewichte in die Führungsschienen des
Radkörpers der Status des indifferenten Gleichgewichtes in einen Status eines stabilen Gleichgewichtes über. Durch das Einsetzen der Führungsgewichte in die oben erwähnten schiefen Ebenen rollen diese an den Ebenen ab und der Radkörper erhält einen tieferen Schwerpunkt, so dass er in einem stabilen Gleichgewicht ist. Das heisst, der Schwerpunkt des Radkörpers befindet sich unterhalb seines Drehpunkts.
Weiter geht durch Einbau der Scherenelemente mit den
Antriebsgewichten in den Radkörper der Status des stabilen Gleichgewichtes in einen antreibenden Status über. Bei dem Verfahren ist es somit vorgesehen, dass nach Einbau der Antriebsgewichte an die Verlagerungsschienen des Radkörpers der Status des stabilen Gleichgewichtes des Radkörpers durch Hebelkraft in einen Status des instabilen Gleichgewichtes übergeht. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen dargestellt die lediglich zur Erläuterung dienen und nicht einschränkend auszulegen sind. Aus den Zeichnungen offenbar werdende Merkmale der Erfindung sollen einzeln und in jeder Kombination als zur Offenbarung der Erfindung gehörend betrachtet werden. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Variante eines
Radkörpers mit einem emissionslosen Antrieb nach der Erfindung,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Wirkungsweise des
Antriebes im
Radkörper, insbesondere dessen Scherenelemente nach Figur 1 ,
Fig. 3a eine schematische Darstellung einer ersten Variante eines
Scherenelementes in einem Radkörper nach der Erfindung,
Fig. 3b eine schematische Darstellung einer zweiten Variante eines Scherenelementes in einem Radkörper nach der Erfindung, und
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer zweiten Variante eines Radkörpers mit einem emissionslosen Antrieb nach der Erfindung.
Figur 1 stellt eine erste Variante eines Radkörpers bei einem
emissionslosen Antrieb nach der Erfindung dar. Der Radkörper weist eine zentrale Nabe 1 mit mehreren radial verlaufenden Verlagerungsschienen 2 auf. Zwischen jeweils zwei Verlagerungsschienen 2 sind Führungsschienen 3 angeordnet, die um die Nabe 1 umlaufend angeordnet sind.
Die Führungsschienen 3 sind gerade ausgebildet und verlaufen tangential zum Zentrum Z der Nabe 1 und in gleichem radialem Abstand zum Zentrum Z.
Die Verlagerungsschienen 2 sind in gleichem Winkelabstand von 45° um das Zentrum Z angeordnet. Die Führungsschienen 3 bilden dadurch ein
punktsymmetrisches Achteck um das Zentrum Z. Die Nabe 1 kann in
herkömmlicher Weise mit einer Welle (nicht dargestellt) gekoppelt sein, um diese anzutreiben.
Weiter weist der Radkörper mehrere Scherenelemente 4 mit scherenartig beweglichen Scherengliedern 4a, 4b, 4c und 4d auf.
Jedes der Scherenelemente 4 weist an einem ersten Ende ein
Führungsgewicht 5 auf, das verschieblich in einer Führungsschiene 3 gelagert ist. An einem zweiten Ende weisen die Scherenelemente 4 ein Antriebsgewicht 6 auf. Das erste Ende liegt dabei radial näher am Zentrum Z als das zweite Ende. Das Führungsgewicht 5 ist an einem ersten Ende des Scherengliedes 4a angeordnet. Das erste Ende des Scherengliedes 4a ist mit dem
Führungsgewicht 5 entlang der Führungsschiene 3 verfahrbar. Das
Scherenglied 4b ist an seinem ersten Ende relativ zur Führungsschiene 3 fixiert, vorzugsweise an einem Ende der Führungsschiene 3. An den zweiten Enden der Scherenglieder 4a und 4b sind jeweils die weiteren Scherenglieder 4c und 4d beweglich angebracht. Eine Scherenbewegung der Scherenglieder 4a und 4b löst somit eine Scherenbewegung der Scherenglieder 4c und 4d aus. (vgl. Figur 2)
Die Scherenglieder 4a, 4b, 4c und 4d können somit relativ zueinander eine Scherenbewegung ausführen, durch die die Antriebsgewichte 6 radial zur Nabe l bewegt werden. Der in Figur 1 gezeigte Radkörper ist für eine Drehung im Uhrzeigersinn ausgebildet. Somit unterliegen die Scherenelemente 4 und mit diesen die Führungsgewichte 5 und die Antriebsgewichte 6 auf der rechten Seite von Figur 1 einer Abwärtsbewegung und auf der linken Seite von Figur 1 einer
Aufwärtsbewegung, wie durch die Pfeile AB und AUF angedeutet.
Am oberen und am unteren Scheitelpunkt S geht die Aufwärtsbewegung in eine Abwärtsbewegung über und umgekehrt. Sobald ein Scherenelement 4 von einer Bewegung in die andere übergeht, wird dessen Führungsgewicht 5 entlang der zugehörigen Führungsschiene 3 verlagert und dessen
Antriebsgewicht 6 in radialer Richtung verschoben wie in Figur 2 genauer erläutert wird.
In Figur 2 ist ein Scherenelement 4 beim Übergang von einer
Aufwärtsbewegung AUF zu einer Abwärtsbewegung AB kurz nach
Überschreiten des oberen Scheitelpunktes S gezeigt. Ein weiteres
Scherenelement 4' ist beim Übergang von einer Abwärtsbewegung AB zu einer Aufwärtsbewegung AUF kurz nach Überschreiten des unteren Scheitelpunktes S' gezeigt.
Bei beiden Scherenelementen 4 und 4' bewirkt die Drehbewegung des Radkörpers beim Übergang zwischen Aufwärts- und Abwärtsbewegung, dass die Führungsschienen 3 ihre Neigungsrichtung ändern; so dass die
Führungsgewichte 5 und 5' entlang ihrer Führungsschienen 3 mittels
Gravitationskraft von einer ersten Position P1 mit einem ersten Energieniveau in eine zweite Position P2 mit einem zweiten Energieniveau verschoben werden. Das zweite Energieniveau ist höhenmäßig immer geringer als das erste Energieniveau. Mit den Führungsgewichte 5 und 5' wird das erste Ende der Scherenglieder 4a relativ zum ersten Ende der Scherenglieder 4b bewegt, wodurch eine Scherenbewegung der Scherenglieder erfolgt und die
Antriebsgewichte 6 und 6' verlagert werden. Die Antriebsgewichte 6 und 6' werden dabei zwischen einer radial innenliegenden Position iP und einer radial außenliegenden Position aP verschoben.
Bei einer Aufwärtsseite AUF der Drehbewegung ist das Antriebsgewicht 6' wegen der zweiten Position P2 des Führungsgewichtes 5' in einer radial innenliegenden Position iP. Im Gegensatz dazu ist bei einer Abwärtsseite AB der Drehbewegung das Antriebsgewicht 6 wegen der zweiten Position P2 des Führungsgewichtes 5 in einer radial außenliegenden Position aP. Es ist zu beachten, dass die Führungsgewichte 5 und 5' sowohl bei einer Aufwärts- als auch bei einer Abwärtsbewegung im Wesentlichen den gleichen Abstand zum Zentrum Z haben und sich lediglich tangential über die Länge der
Führungsschienen 3 relativ zum Zentrum Z bewegen. Der radiale Abstand zwischen dem Antriebsgewicht 6 und dem Zentrum Z ist also auf der
Abwärtsseite grösser als der radiale Abstand zwischen dem Antriebsgewicht 6' und dem Zentrum Z auf der Aufwärtsseite. Nach den allgemein gültigen
Hebelgesetzen übt demnach das Antriebsgewicht 6 in der Außenposition aP auf der Abwärtsseite AB auf Grund der Gravitationskraft FG ein
Antriebsdrehmoment auf den Radkörper aus.
In Figur 2 ist das obere Scherenelement 4 und das untere
Scherenelement 4' jeweils in drei verschiedenen Stellungen gezeigt um die Bewegungen der Führungsgewichte 5 und 5' sowie der Antriebsgewichte 6 und 6' zu veranschaulichen.
Das obere Scherenelement 4 hat den oberen Scheitelpunkt S gerade überschritten und das Führungsgewicht 5 bewegt sich entlang der
Führungsschiene 3 von der Position P1 in Drehrichtung des Radkörpers zur Position P2; in der das Scherenelement 4 am ersten Ende des fixierten
Scherengliedes 4b anschlägt. Gleichzeitig bewegt sich das Antriebsgewicht 6 von der Innenposition iP in die Außenposition aP auf Grund der Scherenbewegung der Scherenglieder 4a, 4b, 4c und 4d. In der vollständig ausgefahrenen Position aP des Antriebsgewichtes 6 kann dieses auf der Fläche der Verlagerungsschiene 2 anliegen und wird von der Verlagerungsschiene 2 bei der Abwärtsbewegung gestützt.
Das untere Scherenelement 4' hat den unteren Scheitelpunkt S' überschritten und das Führungsgewicht 5' gelangt von der Position P1 entgegen der Drehrichtung des Radkörpers zur Position P2; in dem das
Scherenelement 4' an einem Endanschlag der Führungsschiene 3, der z.B. von der Verlagerungsschiene 2 gebildet wird, anschlägt. Gleichzeitig bewegt sich das Antriebsgewicht 6' von der Außenposition aP in die Innenposition iP auf Grund der Scherenbewegung der Scherenglieder 4a, 4b, 4c und 4d.
Das Antriebsgewicht 6' verbleibt mit dem Scherenelement 4' in dieser eingefahrenen Stellung bis beide zusammen den oberen Scheitelpunkt S erreichen und überschreiten und sich das Führungsgewicht erneut von der Position P1 in die Position P2 disloziert, wie vorher beschrieben.
Die Führungsgewichte 5 und 5' und die Antriebsgewichte 6 und 6' sind derart aufeinander abgestimmt, dass die Fallbewegung des Führungsgewichtes von der Position P1 zur Position P2 ausreichend Kraft auf die Scherenglieder ausüben kann; um die Scherenelemente 4 und 4' zu betätigen und dabei die Antriebsgewichte 6 und 6' von der Außenposition aP in die Innenposition iP anzuheben. Bei der Drehung des Radkörpers werden somit das
Führungsgewicht 5 und 5' und das Antriebsgewicht 6 und 6' fortlaufend relativ zum Zentrum Z der Nabe 1 verlagert und auch balanciert, so dass ein fortlaufender Kraftfluss am und im Radkörper vorliegt der zum Antrieb beiträgt.
In den Figuren 3a und 3b sind zwei Varianten eines Scherenelementes 4 für einen Radkörper nach der Erfindung gezeigt. Beide Varianten basieren auf der Funktion einer Nürnberger Schere. Die Variante nach Figur 3a weist ein erstes Paar von Scherenglieder 4a und 4b auf, an das sich ein zweites Paar von Scherenglieder 4c und 4d anschließt. Ein erstes Ende 4a1 des
Scherengliedes 4a trägt das Führungsgewicht 5. Das Führungsgewicht 5 ist hier z.B. in Zylinderform ausgebildet und drehbar am Scherenglied 4a gelagert. In der Führungsschiene 3 kann die Zylinderform abrollen und erleichtert damit die Verlagerung des Führungsgewichtes 5. Ein erstes Ende 4b1 des
Scherengliedes 4b wird relativ zur Führungsschiene 3 feststehend am
Radkörper befestigt.
Die Scherenglieder 4a und 4b sind in einem mittleren Bereich entlang ihrer Länge um einen Schwenkpunkt 7 beweglich miteinander verbunden. An einem zweiten Ende 4a2 des Scherengliedes 4a ist das Scherenglied 4d mit einem ersten Ende 4d1 gelenkig angeordnet und an einem zweiten Ende 4b2 des Scherengliedes 4b ist das Scherenglied 4c mit einem ersten Ende 4c1 gelenkig angeordnet. Das Scherenglied 4d ist kürzer ausgebildet als das Scherenglied 4c; in der gezeigten Variante circa halb so lang. Ein zweites Ende 4d2 des Scherengliedes 4d ist mit einem mittleren Bereich des Scherengliedes 4c um einen Schwenkunkt 7 beweglich verbunden. An einem zweiten Ende 4c2 des Scherengliedes 4c ist das Antriebsgewicht 6 angeordnet. Das
Antriebsgewicht 6 ist hier z.B. in Zylinderform ausgebildet und ist relativ zum Scherenglied 4c drehbar. Eine Achse der Zylinderform ist in einem Langloch 8 gelagert, so dass das Antriebsgewicht 6 innerhalb des Langlochs 8 entlang der Länge des Scherengliedes 4c verschoben werden kann. Das Führungsgewicht 5 und das Antriebsgewicht 6 können ferner eine Führungseinrichtung
aufweisen, die an der Führungsschiene 3 und der Verlagerungsschiene 2 eingreifen, so dass die Führungsgewichte 5 bei der Verlagerung entlang der Führungsschienen 3 geführt sind.
In einem Beispiel eines Scherenelementes 4 nach der Variante der Figur 3a kann das Scherenglied 4a zwischen dem Lagerpunkt für das
Führungsgewicht 5 und das Scherenglied 4b zwischen der gelenkigen Fixierung an ihren ersten Enden und dem Gelenk an ihrem zweiten Ende z.B. eine Länge von 180 mm aufweisen. Der Scherpunkt ist z.B. 105 mm vom Lagerpunkt, bzw. der Fixierung entfernt vorgesehen. Ein an das Scherenglied 4b anschließendes Scherenglied 4c kann z.B. eine Länge von 150 mm zwischen Gelenk und Lagerung des Antriebsgewichtes 6 haben, das integrierte Langloch 8 kann z.B. 30 mm lang sein. Die Länge des Scherengliedes 4d zwischen dem Gelenk mit dem Scherenglied 4a und dem Schwenkpunkt 7 am Scherenglied 4c kann z.B. 75 mm betragen. In einem vollständig ausgefahrenen Zustand kann damit das Antriebsgewicht 6 circa 300 mm vom Führungsgewicht 5 entfernt werden.
Der Durchmesser eines Radkörpers mit diesen Spezifikationen beträgt dabei ungefähr 600 mm.
Die Variante des Scherenelementes 4 gemäß Figur 3b entspricht im Wesentlichen der Konstruktion der Variante aus Figur 3a, ist jedoch um ein weiteres Paar von Scherengliedern 4e und 4f erweitert; das zwischen dem Paar von Scherengliedern 4a und 4b und dem Paar von Scherengliedern 4c und 4d angeordnet ist. Ein erstes Ende 4e1 des Scherengliedes 4e ist beweglich am zweiten Ende 4a2 des Scherengliedes 4a und ein zweites Ende 4e2 ist beweglich am ersten Ende 4c1 des Scherengliedes 4c angebracht. Analog ist ein erstes Ende 4f1 des Scherengliedes 4f beweglich am zweiten Ende 4b2 des Scherengliedes 4b und ein zweites Ende 4f2 ist beweglich am ersten Ende 4d1 des Scherengliedes 4d angebracht. Die Scherenglieder 4e und 4f sind mittig in einem Schwenkpunkt 7 verbunden. Mittels der drei Paare von Scherengliedern kann das Antriebsgewicht 6 so noch weiter vom Führungsgewicht 5 entfernt werden wenn das Scherenelement 4 in vollständig ausgefahrenem Zustand ist. Die mittleren Scherenglieder 4e und 4f können z.B. die gleiche Länge wie die Scherenglieder 4a, 4b oder 4c aufweisen. Das Scherenglied 4c kann z.B. aber gegenüber den anderen Scherenglieder, ausgenommen dem Scherenglied 4d, auch länger oder kürzer ausgeführt sein.
In Figur 4 ist eine zweite Variante eines Radkörpers nach der Erfindung gezeigt. Es wird ein Ausschnitt der Abwärtsseite dargestellt. Bei dieser Variante verläuft die Verlagerungsschiene 2 in einem inneren Bereich 13 zwischen der Nabe 1 und der Führungsschiene 3 im Wesentlichen radial. Ab der
Führungsschiene 3 ist die Verlagerungsschiene 2 in einem äußeren Bereich 14 in Drehrichtung des Radkörpers abgewinkelt. Auf der Abwärtsseite ist die Verlagerungsschiene 2 bei dieser Variante für das Verlagern der
Antriebsgewichte 6 weniger steil, so dass die Verlagerung in die Außenposition aP erleichtert wird. Der Winkel zwischen dem radial verlaufenden inneren Bereich 13 und dem abgewinkelten äußeren Bereich 14 beträgt vorzugsweise zwischen 1 10° und 150°. Bei einem Radkörper mit acht Verlagerungsschienen 2, die gleichmäßig um die Nabe 1 verteilt sind, beträgt der Winkel bevorzugt 95°.
Die Funktionsweise der zweiten Variante in Figur 4 entspricht im Übrigen der Funktionsweise der ersten Variante, wie oben dargelegt und beschrieben.
Bezugszeichen
Nabe Z Nabe, Zentrum
Verlagerungsschiene S, S' Scheitelpunkt
Führungsschiene AUF Aufwärtsbewegung , 4' Scherenelement AB Abwärtsbewegung a Scherenglied P1 erste Position Führungsgewicht
b Scherenglied
P2 zweite Position Führungs¬c Scherenglied gewicht d Scherenglied aP Außenposition e Scherenglied iP Innenposition f Scherenglied FG Gravitationskraft , 5' Führungsgewicht , 6' Antriebsgewicht
Schwenkpunkt
Langloch 3 innerer Bereich 4 äußerer Bereich

Claims

Patentansprüche Emissionsoser Antrieb mit einem Radkörper zum Antreiben einer Welle mittels verlagerbarer Gewichte, wobei der Radkörper aufweist: - eine zentrale, zumindest annähernd horizontale Nabe (1 ) mit mehreren zumindest teilweise radial verlaufenden Verlagerungsschienen (2) und
- zwischen jeweils zwei Verlagerungsschienen
(2) angebrachte
Führungsschienen (3), die um die Nabe (1 ) umlaufend angeordnet sind; gekennzeichnet durch
- mehrere Scherenelemente (4) mit scherenartig beweglichen
Scherengliedern (4a, 4b, 4c, 4d), wobei ein Scherenelement (4) an einem ersten Ende (4a1) ein Führungsgewicht (5), das verschieblich einer Führungsschiene
(3) gelagert ist; und an einem zweiten Ende
(4c2)
ein Antriebsgewicht (6), das durch eine Scherenbewegung der
Scherenglieder (4a, 4b, 4c, 4d) radial zur Nabe (1 ) beweglich ist, aufweist;
- wobei bei einer Drehbewegung des Radkörpers das
Führungsgewicht (5) entlang der Führungsschiene (3) mittels
Gravitationskraft von einer ersten Position (P1 ) mit einem ersten
Energieniveau in eine zweite Position (P2) mit einem zweiten
Energieniveau, das geringer ist als das erste Energieniveau, entlang der Führungsschiene (3) verschieblich ist, wodurch eine
Scherenbewegung der Scherenglieder (4a, 4b, 4c, 4d) erfolgt;
- so dass auf einer Aufwärtsseite (AUF) der Drehbewegung das Antriebsgewicht (6) in der zweiten Position (P2) des Führungsgewichtes (5) in einer radial innenliegenden Position (iP) und auf einer
Abwärtsseite (AB) der Drehbewegung das Antriebsgewicht (6) in der zweiten Position (P2) des Führungsgewichtes (5) in einer radial außenliegenden Position (aP) vorliegt, in der das Antriebsgewicht (6) ein
Antriebsdrehmoment auf den Radkörper ausübt.
Emissionsloser Antrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Scherenelement (4) wenigstens zwei Scherenglieder (4a, 4b) aufweist, die drehbar miteinander verbunden sind; wobei das eine Scherenglied (4b) an seinem ersten Ende (4b1) relativ zur
Führungsschiene (3) fixiert ist und das andere Scherenglied (4a) an seinem ersten Ende (4a1) das Führungsgewicht (5) trägt und relativ zur Führungsschiene (3) beweglich ist.
Emissionsloser Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass am zweiten Ende (4a2; 4b2) der Scherenglieder (4a, 4b) jeweils ein weiteres Scherenglied (4c, 4d) beweglich angebracht ist; wobei die weiteren Scherenglieder (4c, 4d) scherenartig drehbar miteinander verbunden sind.
Emissionsloser Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsgewicht (6) am zweiten Ende (4a2; 4c2) der Scherenglieder (4a, 4b) bzw. der weiteren Scherenglieder (4c, 4d) angeordnet ist.
Emissionsloser Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsgewicht
(5) zylinderförmig ausgebildet ist und rollend in der Führungsschiene (3) gelagert ist.
6. Emissionsloser Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- sich die Verlagerungsschiene (2) bis zur radial außenliegenden Position (aP) des Antriebsgewichtes (6) erstreckt und / oder
- beim Ausfahren des Antriebsgewichtes (6) eine Führung für das Antriebsgewicht (6) und / oder
- in der Außenposition (aP) des Antriebsgewichtes (6) eine Unterstützung für das Antriebsgewicht (6) bildet.
7. Emissionsloser Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlagerungsschiene (2) derart gewinkelt vorgesehen ist, dass sie zwischen Nabe (1 ) und
Führungsschiene (3) zumindest annähernd radial verläuft und ab der Führungsschiene (3) in Drehrichtung des Radkörpers abgewinkelt ist.
8. Emissionsloser Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlagerungsschiene (2) zwischen Nabe (1 ) und Führungsschiene (3) zumindest annährend radial verläuft und ab der Führungsschiene (3) bogenförmig verläuft.
9. Emissionsloser Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsgewicht (6) zylinderförmig ausgebildet ist und rollend an der Verlagerungsschiene (2) vorgesehen ist.
10. Emissionsloser Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsgewicht (5) und / oder das Antriebsgewicht (6) schwimmend / fliegend gelagert sind.
1 1 . Emissionsloser Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsschienen (3) ein
punktsymmetrisches Vieleck, vorzugsweise ein Achteck, um die Nabe (1 ) bilden; das gleichwinklige Segmente zwischen den
Verlagerungsschienen (2) aufweist.
12. Emissionsloser Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsschienen (3) in gleichem radialen Abstand zur Nabe (1 ) angeordnet sind.
13. Emissionsloser Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsgewicht (6) leichter ist als das Führungsgewicht (5); vorzugsweise ist ein Verhältnis von 1 :4 aufsteigend zwischen Antriebsgewicht (6) und Führungsgewicht (5) vorgesehen.
14. Emissionsloser Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Radkörper ohne Scherenelemente in einem indifferenten Gleichgewicht vorliegt.
15. Verfahren zum Bereitstellen eines emissionslosen Antriebes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Radkörper mit Führungsschienen (3) und Verlagerungsschienen (2) in einem Status eines indifferenten Gleichgewichtes vorgesehen wird, wobei
- durch Einbau der Führungsgewichte (5) in die Führungsschienen (3) des Radkörpers der Status des indifferenten Gleichgewichtes in einen Status eines stabilen Gleichgewichtes übergeht und - durch Einbau der Antriebsgewichte (6) mit den Scherenelementen (4) in den Radkörper der Status des stabilen Gleichgewichtes in einen antreibenden Status übergeht.
1 6. Verfahren zum Bereitstellen eines emissionslosen Antriebes nach
Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass nach Einbau der
Antriebsgewichte (6) an die Verlagerungsschienen (2) des Radkörpers der Status des stabilen Gleichgewichtes des Radkörpers durch
Hebelkraft in einen Status des instabilen Gleichgewichtes übergeht.
EP16778762.1A 2015-10-02 2016-10-03 Emissionsloser antrieb mittels gravitation Withdrawn EP3356673A1 (de)

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