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Dokumentenidentifikation DE3733366A1 27.10.1988
Titel Gewichtskraftmotor
Anmelder Bierganns, Hans Werner, 5060 Bergisch Gladbach, DE
Erfinder Bierganns, Hans Werner, 5060 Bergisch Gladbach, DE
DE-Anmeldedatum 02.10.1987
DE-Aktenzeichen 3733366
Offenlegungstag 27.10.1988
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.10.1988
IPC-Hauptklasse F01B 29/00

Beschreibung[de]

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

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

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

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

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

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

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

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

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen Ausführungsbeispiele vereinfacht dargestellt sind.

Es zeigen:

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

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

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

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

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

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

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

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

In den Fig. 1 bis 8 sind, soweit im einzelnen dargestellt, mit 1 Scheiben bezeichnet, die sowohl einzeln als auch paarweise an einer drehbar gelagerten Welle 2 befestigt sein können. Mit 3 sind in den Fig. 1 bis 6 Kurvenbahnen bezeichnet, die ortsfest angeordnet sind. In den Ausführungsbeispielen haben die Kurvenbahnen einen kreisförmigen Verlauf. Wie jedoch in der Patentbeschreibung ausgeführt wurde, können diese Kurvenbahnen auch einen beliebigen anderen Verlauf haben.

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

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

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

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


Anspruch[de]
  1. 1. Gewichtskraftmotor, bei dem an einer auf einer Welle befestigten Nabe, Rad oder Scheibe Gewichte radial mittels einer Hilfkraft verschiebbar sind, so daß sie auf der einen Seite einer durch die Drehachse gehenden Vertikalen an der Welle mit einem großem Hebelarm und auf der anderen Seite mit einem kleinen Hebelarm angreifen, dadurch gekennzeichnet, daß in einer zur Drehachse senkrechten Ebene eine Kurvenbahn (3) angeordnet ist, daß die Kurvenbahn (3) im wesentlichen auf der einen Seite des Rades oder der Scheibe (1) angeordnet ist, auf der die Gewichte (5) einen kleinen Hebelarm haben und daß der Abstand der Kurvenbahn (3) zur Drehachse etwa zwischen der unterhalb der Drehachse befindlichen Vertikalen und der durch die Drehachse gehenden Horizontalen um das Maß der Hebelarmdifferenz der Gewichte (5) abnimmt.
  2. 2. Gewichtskraftmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenbahn (3) sich etwa über die gesamte Höhe der Gewichtskrafteinheit erstreckt.
  3. 3. Gewichtskraftmotor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenbahn (3) einem Kreisbogensegment entspricht.
  4. 4. Gewichtskraftmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenbahn (3) einen etwa halbkreisförmigen Verlauf hat.
  5. 5. Gewichtskraftmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenbahn (3) ringförmig (8) ausgebildet und horizontal zur Drehachse der Gewichtskrafteinheit versetzt ist.
  6. 6. Gewichtskraftmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (8) am Rad oder Scheibe (1) gelagert und radial dazu verschiebbar ist.
  7. 7. Gewichtskraftmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichte (5) am Rad oder Scheibe (1) gelagert sind.
  8. 8. Gewichtskraftmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichte (5) mittels Kolben-Zylindereinheiten (4), die sich am Rad oder Scheibe (1) abstützen, verschiebbar sind.
  9. 9. Gewichtskraftmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß pro Gewicht (5) eine Kolben- Zylindereinheit (4) vorgesehen ist, die strahlenförmig um die Welle (2) bzw. eine Nabe der Welle (2) angeordnet sind.
  10. 10. Gewichtskraftmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß pro Gewicht (5) zwei Kolben- Zylindereinheiten (4) vorgesehen sind, die in der Drehebene auf beiden Seiten des Gewichts (5) angeordnet sind.
  11. 11. Gewichtskraftmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Erstreckung der Gewichte (5) etwa dem Radius des Rades bzw. der Scheibe (1) entspricht.
  12. 12. Gewichtskraftmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Erstreckung der Gewichte (5) etwa dem Durchmesser des Rades bzw. der Scheibe (1) entspricht.
  13. 13. Gewichtskraftmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-Zylindereinheiten (4) mittels eines Druckmittels (z.B. Druckluft oder Druckflüssigkeit) betätigbar sind.
  14. 14. Gewichtskraftmotor nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Verschiebung der Gewichte (5) erforderliche Hilfskraft mittels Elektromotoren, die beispielsweise über Zahnstangen und Ritzel an den Gewichten (5) angreifen, erzeugt wird.
  15. 15. Gewichtskraftmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichte (5) und/oder ein Übertragungsglied mit der Kurvenbahn (3) bzw. dem Ring (8) in Wirkverbindung stehen.
  16. 16. Gewichtskraftmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichte (5) und/oder Übertragungsglieder mittels Rollen (7) oder dergl. mit der Kurvenbahn (3) in Wirkverbindung stehen.
  17. 17. Gewichtskraftmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Steuerung der auf die Gewichte wirkenden Hilfskraft auf der oberen Achshälfte des Motors erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Krafteinleitung der Hilfskraft in dem Kreisviertel zwischen der Horizontalen und dem oberhalb der Drehachse befindlichen Teil der Vertikalen, beginnend im Bereich des Horizontalabschnittes, bei dem Gewichte (5) die kleinsten Hebelarm haben, erfolgt.






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