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Dokumentenidentifikation DE3733366C2 10.02.1994
Titel Gewichtskraftmotor
Anmelder Bierganns, Hans Werner, 51469 Bergisch Gladbach, DE
Erfinder Bierganns, Hans Werner, 51469 Bergisch Gladbach, DE
Vertreter Cohausz, W., Dipl.-Ing., 40237 Düsseldorf; Knauf, R., Dipl.-Ing., 40472 Düsseldorf; Cohausz, H., Dipl.-Ing., 40237 Düsseldorf; Werner, D., Dipl.-Ing. Dr.-Ing.; Redies, B., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat., 40472 Düsseldorf; Fitzner, U., Dipl.-Ing. Dr.-Ing. Dr.jur., Pat.-Anwälte, 40885 Ratingen
DE-Anmeldedatum 02.10.1987
DE-Aktenzeichen 3733366
Offenlegungstag 27.10.1988
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 10.02.1994
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.02.1994
IPC-Hauptklasse F01B 29/00

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Gewichtskraftmotor mit einer auf einer Welle befestigten Nabe oder Scheibe auf der Gewichte radial verschiebbar gelagert sind, wobei die Verschiebung der Gewichte durch eine Kurvenbahn bestimmt ist, welche in einer Ebene senkrecht zur Welle liegt.

Ein Gewichtskraftmotor der vorstehend dargelegten Art ist aus der französischen Patentschrift FR-PS 88 97 92 bekannt. Bei dem bekannten Gewichtskraftmotor kann die Lage von an bezüglich ihrer Drehachse verschiebbaren Stäben befestigten Exzenterelementen durch eine Kurvenbahn geändert werden, durch die die Gewichte über weniger als 1/4 ihrer Umdrehung um die Drehachse geführt werden. Auf diese Weise wird der für das Drehen des Gewichtskraftmotors erforderliche Drehmomentüberschuß auf der der Kurvenbahn gegenüberliegenden Seite des Gewichtskraftmotors erzeugt.

Bei dem bekannten Gewichtskraftmotor besteht, wie bei einer Vielzahl vergleichbarer Gewichtskraftmotoren, 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.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Gewichtskraftmotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Gewichte können gemäß der Patentansprüche 3 bis 9 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 Führungsbahn als feststehender Kurvenabschnitt ausgebildet ist, ist es von Vorteil, wenn an den Gewichten bzw. den Übertragungsgliedern Rollen oder dergl. angeordnet sind. Dient ein Ring, als Kurvenbahn, so sind Rollen oder dergl. nicht erforderlich.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

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.

An den Scheiben 1 sind mit 4 bezeichnete Kolben-Zylindereinheiten befestigt. Diese sind in den Fig. 1 und 2 sternförmig 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.

Demgegenüber haben die Gewichte bei den in den Fig. 3, 4, 7 und 8 gezeigten Motoren etwa die Länge des 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 angetriebenen 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 gesamten 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 bezüglich der Längsachse der Welle 2 ortsfest, aber in deren radialer Richtung verschiebbar gelagert 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 mit einer auf einer Welle befestigten Nabe oder Scheibe auf der Gewichte radial verschiebbar gelagert sind, wobei die Verschiebung der Gewichte durch eine Kurvenbahn bestimmt ist, welche in einer Ebene senkrecht zur Wellenachse liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung nach außen jedes einzelnen Gewichts (5) unabhängig von den anderen Gewichten durch jeweils eine Hilfskraft (4) erfolgt, wogegen die Verschiebung nach innen durch Anliegen an die versetzt zur Wellenachse (2) angeordnete Kurvenbahn (8) erfolgt, welche eine ringförmig geschlossene Führungsbahn bildet.
  2. 2. Gewichtskraftmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Kurvenbahn bildender Ring (8) radial zu der Nabe oder der Scheibe (1) verschiebbar ist.
  3. 3. Gewichtskraftmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichte (5) mittels Kolben-Zylindereinheiten (4), die sich an der Nabe oder an der Scheibe (1) abstützen, verschiebbar sind.
  4. 4. 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.
  5. 5. Gewichtskraftmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß pro Gewicht (5) zwei Kolben-Zylindereinheiten (4) vorgesehen sind, die in der Drehebene auf beiden Seiten des Gewichts (5) angeordnet sind.
  6. 6. Gewichtskraftmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Erstreckung der Gewichte (5) etwa dem Radius der Scheibe (1) entspricht.
  7. 7. Gewichtskraftmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Erstreckung der Gewichte (5) etwa dem Durchmesser der Scheibe (1) entspricht.
  8. 8. Gewichtskraftmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-Zylindereinheiten (4) mittels eines Druckmittels (z. B. Druckluft oder Druckflüssigkeit) betätigbar sind.
  9. 9. Gewichtskraftmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 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.
  10. 10. Gewichtskraftmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichte (5) und/oder ein Übertragungsglied mit dem Ring (8) in Wirkverbindung stehen.
  11. 11. Gewichtskraftmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichte (5) und/oder Übertragungsglieder mittels Rollen (7) oder dergl. mit der Kurvenbahn in Wirkverbindung stehen.
  12. 12. 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 Hebelarme haben, erfolgt.






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