DE10027690A1 - Fahrrad mit Energiespeichereinrichtung - Google Patents

Abstract

Fahrrad mit Energiespeichereinrichtung, mit: einem Fluidbehälter zur Aufnahme eines kompressiblen Fluids vorgegebener Viskosität zur Speicherung von Druckenergie, mit dem mindestens ein Zuflußrohr und mindestens eine Rückleitung verbunden sind; mindestens einer Druckpumpe, deren Einströmungsöffnung mit dem Zuflußrohr verbunden ist, wobei das Fluid, nachdem es komprimiert wurde, unter einem bestimmten Druck steht und das unter hohem Druck stehende Fluid aus der Austrittsöffnung der Pumpe austritt; Druckspeicherzylindern mit gleichen Baueinheiten wie die der Druckpumpen, jeder mit einer Einströmungsöffnung, die mit der Druckleitung verbunden ist, wobei die Zylinder in der Lage sind, unter Druck stehendes Fluid aufzunehmen, und wobei sie eine mit einer Rohrleitung verbundene Austrittsöffnung und ein Absperrventil aufweisen, damit das unter hohem Druck stehende Fluid so gesteuert werden kann, daß es über eine große Zeitspanne kontinuierlich daraus abgegeben wird; Strömungsturbinen mit gleichen Baueinheiten wie die der Druckspeicherzylinder, jede mit einer Einströmungsöffnung, die mit der Rückleitung für den Fluidbehälter verbunden ist, und die einen Turbinenläufer aufweisen, der durch unter hohem Druck stehendes Fluid angetrieben wird; und mit einem Fahrradrahmen, um die oben beschriebenen Mechanismen daran zu montieren, wobei mindestens eine Radnabe des Fahrrades mit der Welle des Turbinenläufers verbunden ist.

Description

1. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Fahrrad mit Energiespeicherein­ richtung und insbesondere ein Fahrrad, das mit Hilfe der in einem Hochdruckfluid gespeicherten Energie angetrieben wird.

2. Stand der Technik

Unter allen Arten von Fahrzeugen stellt ein Fahrrad das bequemste und gesündeste dar, weil es nur ein geringes Gewicht aufweist, wirtschaftlich und einfach anzutreiben ist und keine Umweltverschmutzung durch Abgase verursacht. Es ist eine Tatsache, daß das Fahrrad weltweit von vielen Ländern als das zur Zeit empfehlenswerteste Verkehrsmittel ausdrücklich befürwortet wird.

Bei einem Fahrrad wird die Antriebsleistung der Reihe nach von den Pedalen über die Kombination aus Kette und Zahnkränzen auf das hintere Kettenzahnrad übertragen. Seitdem es das Fahr­ rad gibt wurden an einem Kraftübertragungssystem dieser Art keine Neuerungen eingeführt. Falls an diesem grundsätzlichen Kraftübertragungssystem einige Verbesserungen vorgenommen wür­ den, würde dies das Fahrrad attraktiver und amüsanter machen.

Um die oben genannten Ideen zu verwirklichen, wurden vom Erfinder theoretische Studien und Modellversuche durchgeführt. Auf der Basis dieser Studien und Forschungsarbeiten kamen die Erfinder dazu, die vorliegende Erfindung vorzuschlagen.

Zusammenfassung der Erfindung

Demgemäß ist es ein Hauptanliegen der Erfindung, ein beque­ meres und amüsanteres Fahrrad bereitzustellen, das mit einem Strömungsmechanismus ausgestattet ist, in welchem Energie in einem unter Druck stehendem Fluid vorgespeichert wird und der in der Lage ist, nach und nach die Energie abzugeben, die anschließend in Antriebskraft umgewandelt wird, um die Räder eines Fahrrads so anzutreiben, daß sich das Fahrrad bewegt, ohne daß der Fahrer in die Pedalen treten muß.

Wesen und Anliegen der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung anhand der beige­ fügten Zeichnungen besser ersichtlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Zeichnung zur Darstellung eines erfin­ dungsgemäßen Fahrrades mit Energiespeichereinrichtung; und

Fig. 2 ist eine Zeichnung zur Veranschaulichung des Arbeitsprinzips eines erfindungsgemäßen Fahrrades mit Energiespeichereinrichtung.

Ausführliche Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, umfaßt das dynamische System eines Fahrrades mit Energiespeichereinrichtung erfindungsgemäß einen Fluidbehälter 10, ein Paar Druckpum­ pen 20, 30, ein Paar Druckspeicherzylinder 40, 50 und ein Paar Strömungsturbinen 60, 70. Die Druckpumpen 20, 30, die Druck­ speicherzylinder 40, 50 und die Strömungsturbinen 60, 70 sind in identische Zwillingsgruppen aufgegliedert, die mit dem gemeinsamen Fluidbehälter 10 verbunden sind. Nachfolgend wird das Arbeitsprinzip einer der Gruppen, die aus der Druck­ pumpe 20, dem Druckspeicherzylinder 40 und der Strömungstur­ bine 60 besteht, exemplarisch dargestellt.

Ein Fluid mit einer bestimmten Viskosität, das zur Speiche­ rung von Druckenergie kompressibel ist (gewöhnlich ein dynami­ sches Öl) befindet sich im Fluidbehälter 10, mit welchem mindestens ein Zuflußrohr 11 und mindestens eine Rück­ leitung 12 verbunden sind. Das Zuflußrohr 11 ist mit einer Einströmungsöffnung 24 der Druckpumpe 20 über ein davor angeordnetes erstes Einwegventil 11A verbunden, so daß für das Fluid nur eine Strömungsrichtung vom Fluidbehälter 10 über die Einströmungsöffnung 24 zur Druckpumpe 20 möglich ist. Eine Austrittsöffnung 22 der Druckpumpe 20 ist mit einer Einströmungsöffnung 41 des Druckspeicherzylinders 40 mit Hilfe eines Druckrohres 23 verbunden, in welchem ein zweites Einwegventil 23A so installiert ist, daß es sich öffnet, wenn der Fluiddruck größer als ein vorgegebener Wert ist und das Fluid von der Druckpumpe 20 dort hindurch in den Druck­ speicherzylinder 40 strömen kann. Im Normalzustand ist die Druckpumpe 20 vollständig mit Fluid gefüllt. Sobald ein Kol­ benstangenende 20A der Druckpumpe 20 betätigt wird, wird das Fluid aus dem Fluidbehälter 10 über das Zuflußrohr 11 in die Druckpumpe 20 gepumpt, und in der Druckpumpe 20 wird während eines Kolbenhubs ein hoher Fluiddruck erzeugt, so daß die Ansprechschwelle des zweiten Einwegventils 23A überschritten wird und Fluid aus der Druckpumpe 20 über die Druckleitung 23 in den Druckspeicherzylinder 40 strömt. Ein Kraftverstärkungs­ hebel 20B, dessen Hebelarm länger als sein Kraftarm ist, ist mit dem Kolbenstangenende 20A der Druckpumpe 20 so verbunden, daß eine Kraftumformungswirkung erreicht werden kann, wenn die Druckpumpe 20 mit dem Kraftverstärkungshebel 20B betätigt wird. Eine Rückholfeder 21 ist zwischen dem Kolbenstangen­ ende 20A und der Druckpumpe 20 so angeordnet, daß sie nach der Betätigung das Kolbenstangenende 20A mittels Federkraft in dessen Ausgangsposition zurückführt.

Der Druckspeicherzylinder 40 wird verwendet, um ein Fluid aufzunehmen und unter Druck stehendes Fluid darin zu spei­ chern. Eine Druckleitung 42 verbindet eine Austrittsöffnung des Druckspeicherzylinders 40 mit einer Einströmungsöffnung 61 der Strömungsturbine 60. Ein Druckmesser 44 ist für den Druck­ speicherzylinder 40 vorgesehen, um den Druck im Zylinder zu messen. Ein Absperrventil 43 ist innerhalb der Rohrleitung 42 installiert, um den Fluidstrom in der Rohrleitung 42 so zu regeln, daß das unter hohem Druck stehende Fluid über eine lange Zeitspanne kontinuierlich vom Druckspeicherzylinder 40 in die Strömungsturbine 60 strömen kann. Innerhalb eines her­ metischen Gehäuses der Strömungsturbine 60 befindet sich ein Turbinenläufer 62, dessen Rotorwelle mit einer Radnabe des Fahrrades verbunden ist. Wenn das Hochdruckfluid in die Strömungsturbine 60 strömt, werden die Rotorblätter des Rotors 62 in Gang gesetzt, wodurch der Rotor 62 das Rad des Fahrrades in Bewegung hält. Die Rückleitung 12 ist mit einer Austrittsöffnung 63 der Strömungsturbine 60 verbunden, damit das Fluid dort hindurch in den Fluidbehälter 10 zurückströmen kann. Ein drittes Einwegventil 12A, das in der Rückleitung 12 installiert ist, ermöglicht den Austritt des unter niedrigem Druck stehenden Fluids aus der Austrittsöffnung 63 zurück in den Fluidbehälter 10. Das Absperrventil 43 ist mit einem an der Lenkstange 80 des Fahrrads angebrachten Betätigungs­ hebel 40B über einen Bowdenzug 40A verbunden, so daß das Absperrventil 43 durch Ergreifen des Betätigungshebels 40B geöffnet werden kann. Wenn dies geschieht, wird die statische Energie, die in dem unter Druck stehendem Fluid gespeichert ist, in kinetische Energie umgewandelt, so daß das Fahrrad angetrieben wird. Wie dies auf den Zeichnungen dargestellt ist, werden an einem Fahrrad zwei Baueinheiten der dynamischen Antriebsmechanismen angebracht, so daß das Vorder- und das Hinterrad eines Fahrrads durch die Strömungsturbinen 70 und 60 entsprechend angetrieben werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird das Arbeitsprinzip des erfindungsgemäßen Fahrrades veranschaulicht. Die Kraftver­ stärkungshebel 20B und 21B der Druckpumpen 20 und 21 sind in geeigneter Weise an den linksseitigen und rechtsseitigen Pedalen des Fahrradrahmens montiert. Die beiden Druckspeicher­ zylinder 40 und 41 sind unterhalb der Pedalen am Rahmen befestigt. Die Haben des Vorder- und des Hinterrades 81, 82 sind in geeigneter Weise mit den beiden Rotorwellen der Strömungsturbinen 60, 70 verbunden, wohingegen die entspre­ chenden Betätigungshebel 40B, 41B zusammen mit den Druckmes­ sern 44 und 45 in geeigneter Weise an der linken und rechten Seite der Lenkstange 80 befestigt sind. Der Fluidbehälter 10 kann an einer geeigneten Stelle des Fahrradrahmens angebracht werden.

Mit einer derartigen Konstruktion wird bei abwechselnder Betätigung der Kraftverstärkungshebel 20B und 21B durch den Fahrer die Energie in den Druckspeicherzylindern 40, 50 ge­ speichert. Die gespeicherte statische Energie wird in kinetische Energie umgewandelt, indem die Betätigungshebel 40B und 41B ergriffen werden. Der Fahrer sollte jedoch von Zeit zu Zeit die Druckmesser 44 und 45 beobachten, um die verbleibende gespeicherte Energie im Auge zu behalten, falls diese annähernd aufgebraucht ist, muß der Fahrer/die Fahrerin durch Loslassen der Hebel 40B und 41B die Bewegung unterbrechen und statt dessen abwechselnd die Kraftverstärkungshebel 20B, 21B mit den Füßen betätigen, so daß Energie gespeichert wird.

Auf diese Weise wird das Anliegen der Erfindung erreicht, ein bequemes, wirtschaftliches, amüsantes und umweltfreundli­ ches Fahrrad mit Energiespeichereinrichtung bereitzustellen.

Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind für den Fachmann im Lichte der oben erfolgten Offenbarung sofort ersichtlich. Es versteht sich auch von selbst, daß der Geltungsbereich der Erfindung nicht durch die vorangehende Beschreibung festgelegt wird, sondern ausschließlich durch die nachfolgenden Ansprüche.

Claims (5)

1. Fahrrad mit Energiespeichereinrichtung, mit:
einem Fluidbehälter zur Aufnahme eines kompressiblen Fluids vorgegebener Viskosität zur Speicherung von Druckenergie, mit dem mindestens ein Zuflußrohr und mindestens eine Rückleitung verbunden sind;
mindestens einer Druckpumpe, deren Einströmungsöffnung mit dem Zuflußrohr verbunden ist, wobei nach dem Komprimieren das Fluid in der Pumpe unter einem gewissen Druck steht und das unter Druck stehende Fluid von der Austrittsöffnung in eine Druckleitung gelangt;
Druckspeicherzylindern, um das unter Druck stehende Fluid darin zu speichern, mit gleichen Baueinheiten wie die der Druckpumpen, wobei jeder Druckspeicherzylinder eine Einströmungsöffnung, die mit der Druckleitung verbunden ist, und eine Austrittsöffnung aufweist, die mit einer Rohrleitung verbunden ist, die mit einem Absperrventil versehen ist;
Strömungsturbinen mit gleichen Baueinheiten wie die der genannten Druckspeicherzylinder, jede mit einer Einströmungsöffnung, die mit der Rohrleitung verbunden ist, und jede mit einer Austrittsöffnung, die mit der Rückleitung für den Fluidbehälter verbunden ist, und die einen Turbinenläufer aufweisen, der durch unter hohem Druck stehendes Fluid angetrieben wird; und
einem Fahrradrahmen an dem die oben beschriebenen Mechanismen montiert werden, wobei mindestens eine Nabe der Räder des Fahrrades mit einer Welle des Turbinenläufers verbunden ist.

2. Fahrrad mit Energiespeichereinrichtung nach Anspruch 1, bei dem ein erstes Einwegventil im Zuleitungsrohr installiert ist, um das Fluid so zu steuern, daß es aus dem Druckspeicher­ zylinder in einer Richtung zur Druckpumpe strömt, bei dem weiterhin ein zweites Einwegventil in der Druckleitung instal­ liert ist, um durch das Ventil nur das Fluid mit einem vorgegebenen hohen Druck in einer Richtung von der Druckpumpe zum Druckspeicherzylinder strömen zu lassen, bei dem weiterhin ein Absperrventil in der Rohrleitung installiert ist, um das unter hohem Druck stehende Fluid so zu steuern, daß dieses kontinuierlich aus dem Druckspeicherzylinder in die Strömungs­ turbine strömt, wobei weiterhin ein drittes Einwegventil in der Rückleitung installiert ist, um in einer Richtung das Austreten des unter verringertem Druck stehenden Fluids aus der Strömungsturbine in den Fluidbehälter zu ermöglichen.

3. Fahrrad mit Energiespeichereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei dem ein Kraftverstärkungshebel, dessen Kraftarm länger als der Lastarm ist, mit dem Kolbenstangenende der Druckpumpe verbunden ist und bei dem eine Rückholfeder zwischen dem Kraftverstärkungshebel und der Druckpumpe angeordnet ist.

4. Fahrrad mit Energiespeichereinrichtung nach Anspruch 2, bei dem das Absperrventil mit einem Betätigungshebel so verbunden ist, daß das Absperrventil durch Ergreifen des Betätigungs­ hebels geöffnet werden kann.

5. Fahrrad mit Energiespeichereinrichtung nach Anspruch 1, bei dem ein Druckmesser für den Druckspeicherzylinder vorgesehen ist.