DE102004028477A1 - Mechanischer Energie - Transformator - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen mechanischen Energie-Transformator, wobei die Bewegungsenergie F eines Körpers durch Umwandlung in Rotationsenergie ein sehr kurzfristiges Abbremsen ohne Beschädigung des Körpers bzw. Verletzung der Insassen zulässt.

Description

  • Wird ein Körper von A nach B mit einer Geschwindigkeit V = X bewegt und auf V = 0 abgebremst, wird durch die Weglänge S die Größe der auftretenden Fliehkraft (Bewegungsenergie) F bestimmt: Je kürzer der Weg ist, desto größer wird die Fliehkraft.
  • Beispiel: Mit Knautschzonen oder Airbags in Kraftfahrzeugen werden die Fliehkräfte gemindert, indem der Weg bis zum Aufprall (V = 0) verlängert wird. Dieser Weg reicht aber bei höheren Geschwindigkeiten nicht aus, um bei einem Aufprall Verletzungen der Passagiere zu vermeiden. Die Erfindung nutzt die beschriebene Tatsache, dass die Größe der Fliehkraft bei einem Abbremsvorgang nur von der zur Verfügung stehenden Weglänge abhängt, um einen mit der Geschwindigkeit V = X bewegten Körper bis auf V = 0 abzubremsen, wobei der Weg nicht linear verlaufen muss.
    •
  • Die Lösung dieser Aufgabe wird erreicht, indem (wie z.B. in 1 dargestellt) die Fliehkraft (Bewegungsenergie) F eines Körpers (z.B. eines Kraftfahrzeugs) über einen Mechanismus (wie z.B. Zahnstange 1 auf Übersetzungsgetriebe 2) in eine Rotationsbewegung umgesetzt und auf eine Schwungmasse 3 übertragen wird. Die Bewegungsenergie kann auf verschiedene Weise genutzt werden: Wie z.B. in 2 dargestellt, wird durch eine Abbremsvorrichtung 4 Reibungswärme erzeugt.
  • Bei einer nutzbaren Zahnstangenlänge von z.B. 20 cm und einer Getriebeübersetzung von 1:50 wird ein physikalischer Bremsweg von 20 cm × 50 = 1000 cm bzw. 10 m erzeugt. Hier tritt die gleiche Fliehkraft wie bei einem linearen Bremsweg von 10 m auf.
  • Mit diesem Energie-Transformator wird ein mit z.B. 60 km/h auf einen festen Gegenstand aufprallendes Kraftfahrzeug nicht beschädigt und der Fahrer bleibt auch ohne Sicherungsgurt unverletzt. Voraussetzung ist, dass durch eine entsprechende Dimensionierung der Mechanik und/oder zusätzliche Dämpfungsmaßnahmen 5 (wie in 1 – 3 skizziert) eine Überlastung einzelner Bauteile vermieden wird.
  • Ein gleicher Effekt wird erreicht (wie in 3 gezeigt), wenn die Fliehkraft F über einen Hydraulikkolben 6 mittels Hydraulikflüssigkeit 7 durch eine Öffnung in der Zylinderwand 8, vorzugsweise in einem Winkel von 90° zur Kolbenlaufrichtung angeordnet, transformiert wird. Das Größenverhältnis der Fläche des Kolbens 6 zur Fläche der Öffnung in der Zylinderwand 8 bestimmt das erforderliche Übersetzungsverhältnis.

Claims (7)

  1. Mechanischer Energie-Transformator, nachfolgend als MET bezeichnet, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsenergie F eines Körpers (z.B. Aufzugkabine, Kraftfahrzeug) durch Umwandlung in Rotationsenergie ein sehr kurzfristiges Abbremsen (Aufprall) ohne Beschädigung des Körpers bzw. Verletzung der Insassen zulässt.
  2. MET nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsenergie F eines Körpers mittels mechanischem, hydraulischem, pneumatischem, magnetischem oder anderem Übersetzungsgetriebe in Rotationsenergie umgewandelt wird.
  3. MET nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsenergie F eines Körpers auf ein festes, flüssiges oder gasförmiges Medium in einem Zylinder mit Kolben übertragen und über eine oder mehrere in der Zylinderwand angeordnete Öffnungen weitergeleitet wird.
  4. MET nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Energieübertragung eine mechanische Überlastung durch einen Stoßdämpfer vermieden wird.
  5. MET nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsenergie auf eine Schwungmasse übertragen wird.
  6. MET nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch Abbremsen der Schwungmasse Wärmeenergie erzeugt wird.
  7. MET nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die transformierte Energie zur Erzeugung von mechanischer, elektrischer, hydraulischer oder pneumatischer Arbeit genutzt wird.
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