DE4142492A1 - System zur umwandlung von bewegungsenergie in elektrische energie - Google Patents

Description

Vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Umwandlung von Bewegungsenergie in elektrische Energie das zur Verwendung auf Straßen und Landstraßen vorgesehen ist und das mindes­ tens ein auf der Fahrbahn angebrachtes, federbelastetes Glied, dem die auf der Fahrbahn sich fortbewegenden Fahrzeuge eine Abwärts- und Aufwärtsbewegung verleihen, die von einem Be­ wegungsumwandlungsglied in eine Rotationsbewegung umgewandelt wird, sowie mindestens ein Glied zur Umwandlung, der Rotations­ bewegung in elektrische Energie umfaßt, wobei das feder­ belastete Glied aus einer über hauptsächlich die ganze Breite der Fahrbahn verlaufenden, doppelten Rampe gebildet ist, welche zwei Platten aufweist, deren einander zugekehrte Enden über der Fahrbahn von Federmitteln getragen sind, und wobei das Bewegungsumwandlungsglied eine an die einander zugekehr­ ten Enden der Platten angeschlossene Arm- oder Lenkervor­ richtung aufweist, die die Aufwärts- und Abwärtsbewegung der Platten auf mindestens ein mit der Arm- oder Lenkervor­ richtung verbundenes, die Rotationsbewegung erzeugendes Glied überträgt.

Ein derartiges System ist in verschiedenen Ausführungen im wesentlichen schon bekannt. So sind beispielsweise in FR-A1- 26 12 012 und in "Patent Abstracts of Japan" Vol. 8, No. 170 (M-315), abstract of JP 59-65 580, sowie Vol. 10, No. 349 (M-538), abstract of JP 61-1 49 584, Vorrichtungen mit dop­ pelten Rampen, bestehend aus zwei Platten, gezeigt. Die Platten sind in allen drei Ausführungen gelenkig miteinander verbunden, was bedeutet, daß zumindest die eine Platte an dem entgegengesetzten Ende nicht in der Fahrbahn verankert und nicht einmal gelenkig verankert sein darf, da sich die Platten in diesem Fall nicht aufwärts und abwärts bewegen können. Es liegt große Gefahr vor, daß das lose auf der Fahrbahn aufliegende Ende der einen Platte nach kurzzeitiger Anwendung durch Verschmutzung daran gehindert werden würde, sich in der Längsrichtung der Fahrbahn in dem Ausmaß zu bewegen wie dies erforderlich ist, damit sich die Platten aufwärts und abwärts bewegen können, insbesondere wenn das genannte Ende der genannten einen Platte ähnlich wie in den bereits bekannten Vorrichtungen in irgendeiner Form von Aus­ sparung in der Fahrbahn und/oder in der Weise angebracht ist, daß zwischen der Platte und der Fahrbahn Spalte ent­ stehen, worin sich Schmutz, Kies, Steine u. dgl. ansammeln können.

Zur Beseitigung der obigen Probleme kennzeichnet sich das erfindungsgemäße System dadurch, daß die Rampenplatten in der Längsrichtung der Fahrbahn eng nacheinander, jedoch durch einen die Aufwärts- und Abwärtsbewegung der Rampen­ platten gestattenden Spalt getrennt, angeordnet sind, indem die voneinander abgekehrten Enden der Rampenplatten auf der Fahrbahn gelenkig angebracht sind, während die einander zu­ gekehrten Enden der Platten über die Arm- oder Lenkervorrich­ tung in funktioneller Hinsicht synchron miteinander verbunden sind.

Durch diese erfindungsgemäße Vorkehrung kann Schmutz, Kies, Steine usw. nicht in Aussparungen und Spalte zwischen der Fahrbahn und den Platten hinunterfallen und sich dort zusam­ menpacken, wie dies bei den bekannten Vorrichtungen vor­ kommen kann. Das erfindungsgemäße System ist überhaupt nicht derart empfindlich wie die bekannten Vorrichtungen.

Die Erfindung ist nachstehend unter Hinweis auf die Zeich­ nung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Ausführungs­ beispiels des erfindungsgemäßen Systems in Ruhestellung, und

Fig. 2 eine entsprechende, schematische Seitenansicht des in Fig. 1 gezeigten Systems in niedergedrückter Stellung.

Das in der Zeichnung dargestellte System besteht aus zwei Hauptteilen, und zwar einerseits einem federbelasteten Glied 1 und andererseits einem Bewegungsumwandlungsglied 2. Ein dritter Hauptteil, ein elektrische Energie erzeugendes Glied, ist in der Zeichnung nicht veranschaulicht. Das System ist zur Verwendung an Straßen und Landstraßen vorgesehen sowie zur Ausnützung eines Teils der von den die Straßen und Land­ straßen befahrenden Fahrzeugen zustandegebrachten kinetischen Energie, der Bewegungsenergie, um elektrische Energie zu erzeugen, die dann in irgendeiner zweckdienlichen Weise ver­ wendet werden kann. Das federbelastete Glied 1 ist dabei auf einer Fahrbahn 4 angebracht und von den die Fahrbahn befahrenden Fahrzeugen 5 wird dem Glied 1 eine Abwärts- und Aufwärtsbewegung verliehen, indem das Glied von dem Gewicht der Fahrzeuge niedergedrückt wird und dann zurückfedert, wenn die Fahrzeuge die Fahrbahn verlassen haben. Die Abwärts- und Aufwärtsbewegung wird von dem Glied 2 zu diesem Zweck in eine Rotationsbewegung umgewandelt, die von dem die Rota­ tionsbewegung in elektrische Energie umwandelnden Glied, z. B. einem Generator, aufgenommen wird.

Das federbelastete Glied 1 ist als eine über hauptsächlich die ganze Breite der Fahrbahn 4 verlaufende, doppelte Rampe 6 ausgebildet, so daß Verkehr aus beiden Richtungen auf die Rampe hochfahren kann. Die Rampe 4 besteht aus zwei Platten 7 und 8, die in der Längsrichtung der Fahrbahn 4 eng nacheinander liegen und deren voneinander abgekehrte Enden 7a, 8a in zweckmäßiger Weise auf der Fahrbahn gelenkig angebracht sind, während die einander zugekehrten Enden 7b, 8b der Platten über der Fahrbahn von Federmitteln 9, 10 getragen sind, so daß die Platten schräg nach oben gegen­ einander verlaufende Stellungen einnehmen. Die Rampenplatten 7, 8 sind durch einen die Aufwärts- und Abwärtsbewegung gestattenden Spalt 33 voneinander getrennt. Die Neigung der Rampenplatten 7, 8 ist äußerst gering, fast nicht merkbar, da die Platten mehrere Meter lang sind. Die Neigung ist in der Zeichnung zur besseren Erläuterung übertrieben groß, was auch für den Spalt 33 zwischen den einander zugekehrten Enden 7b, 8b der Platten 7, 8 zutrifft. Der Spalt 33 darf nicht größer sein als daß ein Fahrzeug ohne Gefahr und Ungelegenheit darüber hinweg fahren kann.

Das Bewegungsumwandlungsglied 2 weist eine an die einander zugekehrten Enden 7b, 8b der Rampenplatten 7, 8 angeschlossene Arm- oder Lenkervorrichtung 11 auf, über welche die genannten Enden in funktioneller Hinsicht synchron miteinander verbun­ den sind. Die Lenkervorrichtung 11 überträgt die Aufwärts- und Abwärtsbewegung der Platten 7, 8 auf mindestens ein mit der Arm- oder Lenkervorrichtung verbundenes, die Rotations­ bewegung erzeugendes Glied 12.

Um ein möglichst einfach montierbares und bei Wartung und Unterhalt sehr leicht zugängliches System zu schaffen, sind die Federmittel 9, 10 und das Bewegungsumwandlungsglied 2 sowie vorzugsweise auch das elektrische Energie erzeugende Glied im wesentlichen in einem Raum unterhalb der Fahrbahn 4 und unterhalb der Rampenplatten 7, 8 angeordnet, auch wenn andere Lösungen zur Anbringung der obengenannten Glieder selbstverständlich denkbar sind.

Die Federmittel 9, 10 bestehen aus an der Unterseite der Rampenplatten 7, 8 an den einander zugekehrten Enden 7b, 8b vorzugsweise gelenkig befestigten und mit den Platten abwärts und aufwärts verschiebbaren, im wesentlichen senk­ rechten Stangen 14 und 15, die jeweils mit mindestens einer im wesentlichen senkrechten Feder 16 bzw. 17 zusammenwirken, welche oben gegen einen Anschlag 18 auf der Stange und unten entweder gegen einen festen Anschlag, z. B. einen dabei auch eine Führung bildenden Anschlag im oder auf dem Boden des Raumes 3, oder, wie in der Zeichnung gezeigt, gegen einen Anschlag 19 an einer am Boden des Raumes gelenkig, jedoch fest angebrachten Hülse 31 bzw. 32 anliegt, in welche die Stange hinunterragt, wobei die Hülse eine Führung für die Stange bildet. Die Federmittel 9, 10 und damit die Rampen­ platten 7, 8 erhalten hierdurch eine erhöhte Stabilität. Damit die Rampenplatten 7, 8 eine noch höhere Stabilität erhalten und nicht umkippen, abgesehen davon, wo ein Fahrzeug auf die Platte hochfährt, sind vorzugsweise mindestens zwei Stangen 14, 15 mit einer die bezügliche Stange umgebenden Schraubenfeder 16 bzw. 17 unter jeder Rampenplatte angeordnet. Die Anschläge 18 auf den Stangen 14, 15 sind außerdem zweck­ mäßigerweise höheneinstellbar, um in gewissem Maße eine Regelung der Neigung der Rampenplatten 7, 8, z. B. um vorzugs­ weise 2 bis 4%, d. h. um zwischen 8 und 16 cm an den Enden 7, 8 der Platten bei einer etwa 4 cm langen Platte, oder eine Regelung der Federkraft zu gestatten.

Zur effektiven und zuverlässigen Übertragung der Abwärts- und Aufwärtsbewegung der Rampenplatten 7, 8 auf das die Rota­ tionsbewegung erzeugende Glied 12 umfaßt die Arm- und Lenker­ vorrichtung 11 mindestens einen mit dem einen Ende 20a bzw. 21a an jeweils einem der einander zugekehrten Enden 7b, 8b der Rampenplatten vorzugsweise gelenkig befestigten Arm oder Lenker 20 bzw. 21. Die entgegengesetzten Enden 20b und 21b der Arme oder Lenker 20, 21 sind bei 22 aneinander angelenkt, so daß die Abwärts- und Aufwärtsbewegungen der Rampenplatten 7, 8 synchronisiert sind was selbstverständlich notwendig ist, damit das System einwandfrei funktioniert. Der Kupplungs­ punkt 22 der Arme oder Lenker 20, 21 fällt zweckmäßiger­ weise mit dem Anschlußpunkt der Arm- oder Lenkervorrichtung 11 an das die Rotationsbewegung erzeugende Glied 12 zusammen. Dies ist möglich, da die Arme oder Lenker 20, 21 direkt an das die Rotationsbewegung erzeugende Glied 12 gekuppelt sind. Das die Rotationsbewegung erzeugende Glied 12, das in seiner einfachsten Ausführung ein Rad 23 ist, ist dabei zweck­ mäßigerweise mit der Arm- oder Lenkervorrichtung 11 in einem Punkt 22 an oder in der Nähe des Radumfanges verbunden, so daß das Rad mit der größtmöglichen Rotationskraft beauf­ schlagt werden kann. Als Alternative kann, wie in der Aus­ führung gemäß der Zeichnung veranschaulicht ist, der Kupp­ lungspunkt 22 der Arme oder Lenker 20, 21 radial außerhalb des Anschlußpunktes 24 der Arm- oder Lenkervorrichtung 11 an das die Rotationsbewegung erzeugende Glied 12 verlegt werden. Dies läßt sich tun, beispielsweise wenn die Arme oder Lenker 20, 21 an dem einen Ende eines Armes 25 angelenkt sind, dessen anderes Ende an der Rotationsachse des die Rotationsbewegung erzeugenden Gliedes 12 zur Rotation der Achse fest verankert ist, wobei die Rotationsachse hier demnach mit dem genannten Anschlußpunkt 24 zusammenfällt. Ein Vorteil der letztgenannten Ausführung liegt darin, daß das Rad 23 als rotationserzeugendes Glied entbehrlich ist.

Das die Rotationsbewegung erzeugende Glied 12, in der ver­ anschaulichten Ausführung das Rad 23, kann entweder direkt oder über ein Getriebe 26 mit einer Antriebswelle 27 des elektrische Energie erzeugenden Gliedes verbunden werden. Die Rotationsachse des die Rotationsbewegung erzeugenden Gliedes 12, oder des Rades 32, fällt somit in der einfach­ sten Ausführung mit der genannten Antriebswelle 27 zusammen. In der veranschaulichten Ausführung ist jedoch das Rad an seinem Umfang mit Zähnen versehen und treibt über das Getriebe 26, d. h. den Zahnriemen oder die Zahnkette 28 und das Zahnrad 29, die Antriebswelle 27 an, so daß diese die gewünschte Rotationsgeschwindigkeit erhält. Außer dem Zahnrad 29 weist die Antriebswelle 27 auch ein Gewicht in der Form eines Tellers 30 auf, die die Rotation der Welle zeitlich ver­ längert. Die Antriebswelle 27 soll demnach auch entkuppelt werden können, was in einer zweckmäßigen Weise erfolgt, so daß sich die Antriebswelle nach der Entkuppelung u. a. mit Hilfe des Gewichts 30 weiterdreht ohne von der Rampe 6 und den Federmitteln 9, 10 abgebremst zu werden. Ohne das Getriebe 26 bildet das Rad 23 vorzugsweise auch das genannte Gewicht.

In aller Kürze arbeitet das oben beschriebene System wie folgt:
Wenn ein Fahrzeug 5 aus der einen oder anderen Richtung auf die doppelte Rampe 6 auffährt, wird die Platte, auf der sich das Fahrzeug befindet, vom Gewicht des Fahrzeugs entgegen der Kraft der Federmittel 9, 10 niedergedrückt. Durch die Ausbildung der Arm- oder Lenkervorrichtung 11 wird auch die gegenüberliegende Platte synchron damit niedergezogen, so daß das Fahrzeug 5 ohne Problem von der einen Platte auf die andere passieren kann. Wenn die Platten 7, 8 nieder­ gedrückt werden, dreht die Arm- oder Lenkervorrichtung 11 das Rad 23, das über das Getriebe 26 die Antriebswelle 27 des elektrische Energie erzeugenden Gliedes in Rotation ver­ setzt, damit in diesem Glied elektrische Energie erzeugt wird. Wenn das Fahrzeug 5 die Rampe 6 verläßt, werden die Platten 7, 8 von den Federmitteln 9, 10 hochgeführt und nehmen ihre Ausgangsstellungen ein. Die Antriebswelle 27 wird ent­ kuppelt und setzt dank dem Gewicht 30 ihre Rotation eine ganze Weile fort.

Es wird dem Fachmann einleuchten, daß sich die vorliegende Erfindung im Rahmen der nachfolgenden Patentansprüche modi­ fizieren und ändern läßt, ohne daß man dabei von dem Erfin­ dungsgedanken und dem Erfindungszweck abgeht. So kann die Ausbildung, Dimensionierung und Anbringung der Komponenten sowie die für die verwendeten Komponenten gewählten Werkstoffe in großem Umfang variieren, was auch für die Zahl der ver­ schiedenen Komponenten gilt. Es leuchtet selbstverständlich auch ein, daß jede gewünschte Anzahl doppelter Rampen auf der Fahrbahn in deren Längsrichtung angeordnet werden kann, und die bezügliche Rampe ist jeweils über eine Arm- oder Lenkervorrichtung sowie eine Rotationsbewegung erzeugende Glieder an ein elektrische Energie erzeugendes Glied ange­ schlossen, sei es daß dieses Glied z. B. ein für alle diese Rampen gemeinsamer Generator oder ein Generator für jede Rampe ist. Die Rampen werden vorzugsweise auf Straßen oder Landstraßen angeordnet, wo die Geschwindigkeit verhältnis­ mäßig niedrig ist, also nicht auf Autobahnen. Es sei auch hervorgehoben, daß das erfindungsgemäße System reversibel ist, d. h. die Arm- oder Lenkervorrichtung kann das die Rotationsbewegung erzeugende Glied 12, in der veranschau­ lichten Ausführung das Rad 23, und somit auch die Antriebs­ welle 27 des elektrische Energie erzeugenden Gliedes in beiden Richtungen zur Rotation bringen.

Claims (6)

1. System zur Umwandlung von Bewegungsenergie in elektrische Energie, das zur Verwendung auf Straßen und Landstraßen vorgesehen ist und das mindestens ein auf der Fahrbahn (4) angebrachtes, federbelastetes Glied (1), dem die auf der Fahrbahn sich fortbewegenden Fahrzeuge (5) eine Abwärts- und Aufwärtsbewegung verleihen, die von einem Bewegungs­ umwandlungsglied (2) in eine Rotationsbewegung umgewandelt wird, sowie mindestens ein Glied zur Umwandlung der Rotations­ bewegung in elektrische Energie umfaßt, wobei das feder­ belastete Glied (1) aus einer über hauptsächlich die ganze Breite der Fahrbahn (4) verlaufenden, doppelten Rampe (6) gebildet ist, welche zwei Platten (7 und 8) aufweist, deren einander zugekehrte Enden (7b, 8b) über der Fahrbahn von Federmitteln (9, 10) getragen sind, und wobei das Bewegungs­ umwandlungsglied (2) eine an die einander zugekehrten Enden der Rampenplatten angeschlossene Arm- oder Lenkervorrichtung (11) aufweist, die die Aufwärts- und Abwärtsbewegung der Platten auf mindestens ein mit der Arm- oder Lenkervorrichtung verbundenes, die Rotationsbewegung erzeugendes Glied (12) überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Rampenplatten (7, 8) in der Längsrichtung der Fahrbahn eng nacheinander, jedoch durch einen die Aufwärts- und Abwärts­ bewegung der Rampenplatten (7, 8) gestattenden Spalt (33) getrennt, angeordnet sind, indem die voneinander abgekehrten Enden (7a, 8a) der Rampenplatten (7, 8) auf der Fahrbahn gelenkig angebracht sind, während die einander zugekehrten Enden (7b, 8b) der Platten über die Arm- oder Lenkervorrich­ tung (11) in funktioneller Hinsicht synchron miteinander verbunden sind.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der bezüglichen Rampenplatte (7 bzw. 8) jeweils ein Federmittel (9 bzw. 10) zugeordnet ist und daß die Feder­ mittel (9, 10) aus an der Unterseite der Rampenplatten (7, 8) an den einander zugekehrten Enden (7b, 8b) befestigten und mit den Rampenplatten abwärts und aufwärts verschieb­ baren, hauptsächlich senkrechten Stangen (14, 15) bestehen, die jeweils mit mindestens einer hauptsächlich senkrechten Feder (16 bzw. 17) zusammenwirken, welche oben gegen einen Anschlag (18) auf der Stange anliegt und unten gegen einen festen Anschlag (19) anliegt.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß mindestens zwei Stangen (14, 15) mit einer die bezügliche Stange umgebenden Schraubenfeder (16, 17) unter jeder Rampenplatte (7, 8) angeordnet sind.

4. System nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Anschlag (18) auf der bezüglichen Stange (14, 15) zur Regelung der Neigung der Rampenplatten (7, 8) oder zur Regelung der Federkraft höheneinstellbar ist.

5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Arm- oder Lenkervor­ richtung (11) mindestens einen mit dem einen Ende (20a bzw. 21a) jeweils an einem der einander zugekehrten Enden (7b, 8b) der Rampenplatten (7, 8) befestigten Arm oder Lenker (20 bzw. 21) umfaßt, wobei die entgegengesetzten Enden (20b und 21b) der Arme oder Lenker im Punkt des Anschlusses der Arm- oder Lenkervorrichtung an das eine Rotationsbewegung erzeugende Glied (12) oder in einem Punkt (22) radial außer­ halb des genannten Anschlußpunktes (24) miteinander gekuppelt sind.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Arme oder Lenker (20, 21) direkt an das die Rotationsbewegung erzeugende Glied (12) gekuppelt oder über einen Arm mit dem besagten Glied verbunden sind.