DE10239644B4 - Motor, insbesondere zum Antreiben von Fahrzeugen - Google Patents

Abstract

Motor, insbesondere zum Antreiben von Fahrzeugen, beispielsweise Umlaufmotor, der von einem Druckmedium wie Pressluft oder einem anderen unter Druck gesetztem Fluid wie Wasser gesteuert wird, mit einem als geschlossenem Kreislauf ausgebildeten Leitungssystem für das Druckmedium, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungssystem ein Rücksaugsystem mit wenigsten einem nach dem Luftpumpenprinzip, das heißt dem Saug- und Hubsystem, arbeitenden Kompressor (13) ist, dass zusätzlich eine Einrichtung zur getrennten Einspeisung von Reserveenergie durch Umwandlung von Fahrluft in elektrische Energie vorgesehen ist, und dass der Motor eine Antriebswelle (6) aufweist, die bei gleich bleibender Geschwindigkeit auf Vor- und Rücklauf einstellbar ist.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Motor und insbesondere ein zum Antreiben von Fahrzeugen wie Kraftfahrzeugen geeigneten Motor, der die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruches 1 aufweist.
• Kraftfahrzeuge benötigen als Antrieb jeweils einen Motor, der von einer Energiequelle gespeist wird, welche im allgemeinen im Kraftfahrzeug untergebracht werden muss. So ist es für Verbrennungskraftmotore erforderlich, den als Energiequelle dienenden Treibstoff wie Benzin, Dieselöl oder Gas in einem separaten Tank, der am Fahrzeug anzuordnen ist, unterzubringen und zu speichern. Derartige Tanks benötigen nicht nur verhältnismäßig viel Raum, sondern weisen auch ein Gewicht auf, welches befördert werden muss und dementsprechend die im Fahrzeug unterzubringende Nutzlast verringert. Ein weiterer Nachteil der für Kraftfahrzeuge verwendeten Verbrennungsmotoren besteht darin, dass die Verbrennung des Kraftstoffes und Umsetzung der im Kraftstoff enthaltenen Energiequelle mit verhältnismäßig schlechtem Wirkungsgrad erfolgt.
• Es ist auch bekannt, Kraftfahrzeuge mit elektrischem Antrieb zu versehen. Die hierfür benötigten Batterien sind jedoch noch größer und sperriger als Kraftstofftanks und ermöglichen bisher auch nur einen verhältnismäßig geringen Aktionsradius, bis die Batterien wieder aufgeladen werden müssen.
• Die Versorgung von Kraftfahrzeugen mit elektrischer Energie über sogenannte Oberleitungen (O-Busse) ist zwar am Fahrzeug selbst raum- und energiesparend möglich, jedoch sind derartige Fahrzeuge an ein Oberleitungssystem gebunden, durch welches die benötigte elektrische Energie in das Kraftfahrzeug eingespeist wird. Deshalb werden O-Busse in der Praxis bisher nur in innerstädtischen Bereichen eingesetzt, welche in wirtschaftlicher Weise mit einem Oberleitungssystem versehen werden können.
• Eine bekannte pneumatische Antriebsvorrichtung für Fahrzeuge ( DE 2224328 B2 ) arbeitet mit Druckluft, die nur unter Einsatz hoher externer Energie bereitgestellt werden kann. Gleichwohl ist die Speicherenergie für die Druckluft begrenzt, so dass der Aktionsradius entsprechend ausgerüsteter Fahrzeuge klein ist.
• Ein weiterhin bekannter Motor sieht vor, unter Druck stehendes Wasser und Druckluft aus einem Aggregat auf Propeller zu leiten, die mit einer Kardanwelle verbunden sind, so dass die Drehbewegungen der Propeller auf die Räder eines Fahrzeuges übertragen werden können. Auch in diesem Falle ist der Aktionsradius eines entsprechend ausgerüsteten Fahrzeuges beschränkt. Eine Reserveenergiegewinnung ist nicht vorgesehen ( DE 10040962 A1 ).
• Schließlich ist auch bekannt, bei einem Zweitaktmotor mit gegenläufigen Kolben eine Freistrahlturbine für den Fahrzeugantrieb zu benutzen ( DE 4111934 A1 und DE 4209845 A1 ).
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Motor, insbesondere zum Antreiben von Fahrzeugen und dabei hauptsächlich Fahrzeugen, welche nicht schienengebunden sind, zu schaffen, der mit verringertem Energieaufwand betrieben werden kann und der andererseits auch einen ausreichend großen Aktionsradius eines entsprechend ausgerüsteten Kraftfahrzeuges ermöglicht.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Motor gelöst, welcher die Merkmale des Anspruches 1 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
• Der erfindungsgemäße Motor ist beispieisweise ein Umlaufmotor. Der Motor wird von Druckmedium wie Pressluft oder unter Druck gesetzten Fluiden wie Wasser angetrieben und gesteuert. Er ist mit einem Rücksaugsystem versehen, um einen geschlossenen Kreislauf zu bilden. Durch Umwandlung von Fahrtluft in elektrische Energie wird der Bedarf des Motors an Zufuhr externer Energie verringert.
• Da im erfindungsgemäßen Motor keine Verbrennung stattfindet, kann der Motor selbst sehr leicht gebaut werden. Er besteht beispielsweise gewichtsbezogen zu zwei Drittel aus Titan und etwa zu einem Drittel aus Kupfer und/oder Nickel oder auch zu etwa einem Drittel aus Gummi.
• Die zum unter Druck setzen des Druckmediums vorgesehenen Kompressoren haben beispieisweise eine Leistung bis 5000 bar. Sie arbeiten nach dem Luftpumpensystem (Saug/Hupsystem). Dementsprechend ist kein zu verbrennender Treibstoff erforderlich. Auch entstehen keine Abgase, welche die Umwelt belasten könnten. Ein Treibstofftank entfällt.
• Der erfindungsgemäße Motor bietet vielseitige und vielschichtige Vorteile bezüglich Sicherheit, Ökologie und auch beispielsweise bezüglich Steuervergünstigungen. Er kann überall betrieben werden, weil das zum Antrieb benötigte Druckmedium, beispielsweise Luft oder Wasser, überall und im allgemeinen auch kostenlos zur Verfügung steht.
• Falls Wasser als Druckmedium eingesetzt werden soll, kann dies teilweise auch während der Fahrt aufgefangenes Regenwasser sein, welches in einem verhältnismäßig kleinen Tank gespeichert werden kann.
• Falls das Druckmedium Luft ist, so hat man ein ökologisch besonders günstiges Antriebsmittel, denn Luft enthält im allgemeinen keine Abgase wie Dioxide, Monoxide oder sonstige Gifte, die in aus Verbrennungsmotoren ausströmenden Abgasen enthalten sind.
• Sicherheitstechnisch ergeben sich Vorteile für Gesundheit, Brandschutz bei Verkehrsunfällen, da kein Brennstoff verwendet wird, sowie die Vermeidung von Entstehung von Kohlenmonoxid oder Kohlendioxid.
• Der erfindungsgemäße Motor ist also schadstoffarm, so dass ihm Steuervergünstigungen zugebilligt werden müssen.
• Der erfindungsgemäße Motor ist so raumsparend auszubilden, dass er beispielsweise in einen PKW unterhalb des Personenraumes angeordnet werden kann. Somit kann der bei bisherigen PKW für die Unterbringung des Motors einschließlich Zubehör erforderliche Raum nunmehr zur Unterbringung anderer Teile wie beispielsweise Ersatzreifen oder weiteres Gepäck genutzt werden.
• Die für den erfindungsgemäßen Motor erforderlichen Kompressoren können durch elektrische Batterien, beispielsweise 48 V Batterien, angetrieben werden, sofern die vom fahrenden Kraftfahrzeug gelieferte Energie für den Antrieb nicht ausreicht. Die Batterien können zumindest teilweise durch die beim Fahren des Kraftfahrzeuges freigesetzte Energie wieder aufgeladen werden, wenn diese Energie nicht vollständig für den Antrieb des Kraftfahrzeuges benötigt wird.
• Das von dem Kompressor bzw. den Kompressoren gelieferte Druckmedium, beispielsweise Luft oder Wasser, kann auch zum Antrieb des Motors für Rückwärtsfahren eingesetzt werden. Es ist lediglich erforderlich, in den Zufuhrleitungen für Druckmedium einen Umschalter wie ein Umschaltventil vorzusehen, das je nach Einstellung auf eine anzutreibende Welle mit daraufsitzendem Antriebrad Druckmedium in der einen oder anderen Drehrichtung der Welle leitet. Dementsprechend braucht der Motor selbst nicht umschaltbar zu sein, was seine Konstruktion vereinfacht und dementsprechend auch preiswerter möglich macht.
• Der erfindungsgemäße Motor gibt mit möglichst geringem Energieverbrauch Leistung ab. Der Energieverbrauch des Motors wird durch externe Energiequellen erneuert d.h. also auch die vom Motor geleistete Arbeit. Allerdings kann der Energieverbrauch sehr niedrig gehalten werden, weil bei laufendem Motor erzeugte und nicht für die Arbeitsleistung benötigte Energie in den Arbeitskreislauf des Motors zurückgeführt wird.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Motors schematisch dargestellt, und zwar zeigt
• 1 ein Schema eines Motors, der zum Erzeugen des Druckmediums eine Turbine aufweist, und
• 2 ein Schema eines abgewandelten Motors, bei dem zum Erzeugen des Druckmediums Kolbenkompressoren verwendet werden.
• Bei der Ausführungsform gemäß 1 ist zum Erzeugen von unter Druck stehenden Medium eine Turbine 1 vorgesehen, die von einem Elektromotor 2 anzutreiben ist. Der Elektromotor 2 wird von einem Akkublock 3 mit elektrischer Energie versorgt. Der Akkublock 3 ist über Kabel 4 mit dem Elektromotor 2 verbunden.
• An das Ausgangsende der Turbine 1 ist ein Gehäuse 5 angeschlossen, in welcher in nicht näher dargestellter Weise eine Antriebswelle 6 drehbar gelagert ist. Auf der Antriebswelle 6 sind mehrere Schaufelräder 7 drehfest angebracht.
• Das Gehäuse 5 ist durch Trennwände 8 insgesamt in fünf Kammern 9 unterteilt. In jeder dieser Kammern 9 befindet sich wenigstens eines der auf der Welle 6 angebrachten Schaufelräder 7. Die Antriebswelle 6 durchsetzt die Trennwände 8, jedoch stehen die einzelnen Trennwände 8 strömungsmäßig untereinander nicht in Verbindung.
• Am Ausgangsende der Turbine 1 ist ein Verteilerkopf 10 angeordnet, der das in der Turbine erzeugte Druckmedium über Leitungen 11 in die einzelnen Kammern 9 des Gehäuses 5 leitet. Das in die jeweilige Kammer 9 einströmende Druckmedium beaufschlagt die Schaufeln 12 des betreffenden Schaufelrades 7, wodurch die Antriebswelle 6 in Drehung versetzt wird.
• Die Drehrichtung der Antriebswelle 6 hängt von der Anströmrichtung des zugeleiteten Druckmediums ab. Die Drehrichtung der Antriebswelle kann geändert werden, indem man die Anströmrichtung des Druckmediums ändert. Dies wird weiter unten näher beschrieben.
• Die Turbine 1 ist vorzugsweise eine Luft unter Druck setzende Turbine (LDS-System), jedoch kann sie auch zum Komprimieren von Wasser (WDS-System) benutzt werden.
• Die maximale Leistung, welche für einen PKW ausreicht, beträgt beispielsweise 3000 bar. Die Erfindung ist aber nicht auf diese Dimensionierung bzw. Leistung beschränkt.
• Bei der Ausführungsform gemäß 2 wird die im Gehäuse 5 drehbar gelagerte Welle 6, die in der Zeichnung nicht gezeigt ist, von einem Kolbenkompressor 13 angetrieben, der beim dargestellten Ausführungsbeispiel insgesamt drei Kolben 14, 15 und 16 enthält. Jedem Kolben 14, 15 und 16 ist jeweils ein Auslass 17, 18 und 19 zugeordnet, wie 2 zeigt. Von den Auslässen 17, 18 und 19 führen Rohrleitungen 20 in die jeweiligen Kammern 9 des Gehäuses 5. In jede dieser Rohrleitungen 20 ist ein Absperrventil 21 eingebaut, mit dessen Hilfe die in die jeweiligen Kammern 9 einströmende Menge Druckmedium gedrosselt und damit reguliert oder auch ganz unterbrochen werden kann.
• An die in 2 am weitesten links und am weitesten rechts liegenden Rohrleitungen 20 ist jeweils eine Zweigleitung 22 angeschlossen, in welche jeweils ein weiteres Absperrventil 23 eingebaut ist.
• Die Zweigleitungen 22 dienen dazu, die auf der in 2 nicht gezeigten Antriebswelle 6 bzw. Abtriebswelle des Motors drehfest angeordneten Schaufelräder 7 Druckmedium in entgegengesetzter Richtung strömen zu lassen und dadurch die Drehrichtung der Welle 6 umzukehren. Um die Zweigleitungen 22 zu aktivieren, müssen die in den Rohrleitungen 20 angeordneten Absperrventile 21 geschlossen und die in den Zweigleitungen 22 angeordneten Absperrventile 23 geöffnet werden. Auch die Absperrventile 23 können als Drosselventile betätigt werden, um die Energiezufuhr zur Antriebswelle 6, wenn diese in der entgegengesetzten Drehrichtung laufen soll, regulieren zu können.
• Mit der Erfindung wird angestrebt, einen energiesparenden Antriebsmotor für Kraftfahrzeuge zu schaffen, der nach einer Fahrleistung von 1500 bis 2000 Km oder auch einmal monatlich mit elektrischem Strom versorgt werden soll, um den die Antriebsenergie für den Elektromotor oder den Kompressor liefernden Akkublock 3 nachzuladen. Dabei wird davon ausgegangen, dass ca. 40 % der aufgewendeten Energie mittels der im Betrieb laufenden Lichtmaschine rückzugewinnen ist. Dadurch arbeitet der Motor äußerst wirtschaftlich.

Claims (4)

1. Motor, insbesondere zum Antreiben von Fahrzeugen, beispielsweise Umlaufmotor, der von einem Druckmedium wie Pressluft oder einem anderen unter Druck gesetztem Fluid wie Wasser gesteuert wird, mit einem als geschlossenem Kreislauf ausgebildeten Leitungssystem für das Druckmedium, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungssystem ein Rücksaugsystem mit wenigsten einem nach dem Luftpumpenprinzip, das heißt dem Saug- und Hubsystem, arbeitenden Kompressor (13) ist, dass zusätzlich eine Einrichtung zur getrennten Einspeisung von Reserveenergie durch Umwandlung von Fahrluft in elektrische Energie vorgesehen ist, und dass der Motor eine Antriebswelle (6) aufweist, die bei gleich bleibender Geschwindigkeit auf Vor- und Rücklauf einstellbar ist.
2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er gewichtbezogen zu etwa 2/3 aus Titan und zu etwa 1/3 aus Kupfer/Nickel oder Gummi besteht.
3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kompressor (13) bis zu einem Druck von 5000 bar ausgelegt ist.
4. Motor nach einem der Ansprüche 1. bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Turbine (1) zum Zuführen von externer Energie vorgesehen ist.