Es sind verschiedene Arten von Antriebssystemen vorgeschlagen worden, die einen im we- sentlichen abgasfreien Betrieb ermöglichen. Kritisch bei solchen alternativen Antriebssyste- men ist stets die Art der Speicherung der für den Fahrbetrieb erforderlichen Energie und die Art der Umwandlung der gespeicherten Energie in mechanische Arbeit. Elektrische Systeme besitzen den Nachteil, da die Energiespeicherung in aufladbaren Batterien nur in unbefriedi- gender Weise möglich ist. Die pro Gewichtseinheit speicherbare Energiemenge ist relativ gering und die Lebensdauer dieser Batterien ist ebenfalls nicht zufriedenstellend. Dadurch sind nur geringe Reichweiten solcher Fahrzeuge erzielbar und die Kosten sind relativ hoch.

Ein weiterer Nachteil von Elektrofahrzeugen besteht darin, da die Aufladung von Batterien nur sehr langsam ist, so da ein herkömmlicher "Tankvorgang" nicht realisiert werden kann.

Eine alternative Möglichkeit der Energiespeicherung besteht darin, Druckluft zu verwenden, die in entsprechenden Flaschen vorliegt. Ein solches System leidet jedoch an dem Nachteil, da bei vollständig gefüllten Druckluftflaschen ein relativ gro er Druck zur Verfügung steht, der jedoch mit zunehmendem Verbrauch geringer wird. Soll nun der Energieinhalt der Druckluftbehälter einigerma en vollständig ausgenützt werden, so mu die Tatsache berück- sichtigt werden, da ein sehr gro er Druckbereich zu überstreichen ist, der beispielsweise von 300 bar bei vollständig gefüllten Flaschen bis 30 bar reichen kann. Weiters besteht das Pro- blem, da derzeit keine für Kraftfahrzeuge wirklich einsetzbaren Antriebseinheiten zur Ver- fügung stehen, die pneumatische Energie mit hohem Wirkungsgrad in mechanische Arbeit umwandeln, um damit die Antriebsräder anzutreiben.

Weiters sind pneumatische Fahrzeugantriebe bekannt, bei denen die in Druckluftflaschen ge- speicherte Energie direkt dazu verwendet wird, über entsprechende pneumatische Antriebs- elemente die Räder des Fahrzeugs anzutreiben. Solche Antriebssysteme besitzen jedoch einen relativ geringen Wirkungsgrad, wodurch der Gesamtverbrauch an Energie unverhältnismä ig gro ist und die Reichweite solcher Fahrzeuge beschränkt ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und ein Antriebs- system zu schaffen, das Druckluft als Energiespeicher verwendet.

Diese Aufgaben werden durch ein Antriebssystem gelöst, das folgende Bauteile aufweist: - einen Druckluftspeicher; - einen pneumo-hydraulischen Wandler zur Umwandlung von pneumatischer Arbeit in hydraulische Arbeit; - einen Konformator mit einem Eingangsanschlu , der mit dem pneumo-hydraulischen Wandler verbunden ist, um den schwankenden Druck eines Hydraulikmediums aufzu- nehmen, und mit einem Ausgangsanschlu , an dem ein annähernd konstanter Hydrau- likdruck zur Verfügung gestellt wird, und - eine hydraulische Arbeitsmaschine, die mit dem Ausgangsanschlu des Konformators verbunden ist, um hydraulische Arbeit in mechanische Arbeit umzuwandeln.

Der Druckluftspeicher liegt beispielsweise in Form von Druckluftflaschen vor, die an ent- sprechenden Tankstellen relativ rasch gefüllt werden können. Wesentlich an der vorliegenden Erfindung ist, da die pneumatische Energie der Druckluft zunächst in hydraulische Arbeit umgewandelt wird. Es ist für den Fachmann überraschend, da der "Umweg" über einen Hy- draulikkreislauf wesentliche Vorteile bringt.

Der pneumo-hydraulische Wandler kann bei der vorliegenden Erfindung etwa so eingesetzt werden, wie er in der PCT/CH96/00386 (WO 97/17546) offenbart ist. Wesentlich dabei ist eine effiziente Umwandlung der in der Druckluft enthaltenen Energie in einen Volumenstrom eines Hydraulikmediums.

Es sind weiters bereits eine Reihe von hocheffizienten hydraulischen Arbeitsmaschinen be- kannt, mit denen die Umwandlung von hydraulischer Arbeit in mechanische Arbeit zum An- trieb der Räder mit hohem Wirkungsgrad möglich ist. Weiters besitzen diese hydraulischen Arbeitsmaschinen Kennlinien, die für den Fahrbetrieb durchaus vorteilhaft sind.

Ein weiterer wesentlicher Baustein der vorliegenden Erfindung ist ein Konformator, der die Schwankungen des Hydraulikdrucks weitgehend ausgleicht. Die Schwankungen des Hydrau- likdrucks resultieren aus zwei Ursachen: Zum einen ist, wie oben beschrieben, der Pneuma- tikdruck in Abhängigkeit vom Füllzustand des Druckluftspeichers sehr unterschiedlich und zum anderen verursacht der pneumo-hydraulische Wandler Druckschwankungen aufgrund seines Arbeitszyklus. Durch den Konformator ist es somit möglich, die hydraulische Arbeits- maschine mit einem nur gering schwankenden Hydraulikdruck zu versorgen, so da im Fahr- betrieb diese Schwankungen nicht spürbar sind.

Besonders bevorzugt ist es, wenn der Konformator als Kolbenmaschine mit einer Mehrzahl von Arbeitsräumen ausgebildet ist, die über Ventile wahlweise mit Hydraulikdruck beauf- schlagbar sind. Auf diese Weise können bei sehr kleinem Bauraum hohe Wirkungsgrade erzielt werden.

Es ist weiters günstig, wenn die hydraulische Arbeitsmaschine als Axialkolbenverstellmotor, der über eine Taumelscheibe steuerbar ist, ausgebildet ist. Solche Aggregate besitzen einen hohen Wirkungsgrad bei relativ geringem Gewicht. Das Gaspedal des Kraftfahrzeuges steuert dabei den Schwenkwinkel der Taumelscheibe.

Eine besondere Steigerung des Wirkungsgrades des erfindungsgemä en Antriebssystems kann vorzugsweise dadurch erreicht werden, da der pneumo-hydraulische Wandler zur annä- hernd isothermen Entspannung der aus dem Druckluftspeicher entnommenen Druckluft ausgebildet ist. Die isotherme Expansion ermöglicht eine wesentlich bessere Ausnutzung der in dem verdichteten Gas enthaltenen Energie als dies bei einer herkömmlichen adiabaten Ex- pansion der Fall ist. Besonders bewährt hat sich dabei, wenn der pneumatisch-hydraulische Wandler einen seine Arbeitsräume durchdringenden Rohrbündelwärmetauscher aufweist. Auf diese Weise ist eine effiziente Zufuhr von Energie in den pneumo-hydraulischen Wandler möglich ohne die Arbeitsgeschwindigkeit zu beeinträchtigen.

In der Folge wird die Erfindung anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbei- spiels näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 schematisch ein Blockschaltbild eines erfindungsgemä en Antriebssystems; Fig. 2 die grundsätzliche Ausbildung eines Konformators für ein solches Antriebssy- stem; und die Fig. 3 eine mögliche konstruktive Ausführung eines solchen Konformators.

In der Fig. 1 ist das erfindungsgemä e Antriebssystem schematisch in allgemeinster Form dargestellt. Ein Druckluftspeicher 100 enthält Luft, die als Energiequelle für das Fahrzeug herangezogen wird. Ein pneumo-hydraulischer Wandler 101 wandelt die pneumatische Ar- beit, die über die Druckluftleitung 105 aus dem Druckluftspeicher 100 zugeführt wird, in hy- draulische Arbeit um. Über eine Hydraulikleitung 106 wird das Hydraulikmedium mit stark schwankendem Druck einem Konformator 102 zugeführt, der den Druck auf einen Solldruck vergleichmä igt. Über eine weitere Leitung 107 wird ein Axialkolbenverstellmotor 103 mit Hydraulikmedium von annähernd konstantem Druck versorgt, welcher Motor 103 seinerseits ein Antriebsrad 104 des nicht näher dargestellten Fahrzeugs antreibt.

Der Konformator der Fig. 2 besteht allgemein aus Gehäusehälften la, lb, in denen Zylinder- räume 2, 3, 4 mit abgestuften Durchmessern angeordnet sind, in welchen Zylinderräumen 2, 3, 4 ein Stufenkolben 5 hin und her beweglich ist. Über eine Vielzahl von ersten Ventilen 7a stehen die Zylinderräume 2, 3, 4 beidseits des Kolbens 5 mit einem Eingangsanschlu 6 in Verbindung. Über eine Mehrzahl von zweiten Ventilen 7b wird eine Verbindung zwischen den Zylinderräumen 2, 3, 4 und einem Ausgangsanschlu 8 hergestellt. Über weitere nicht dargestellte Ventile, sind die Zylinderräume 2, 3, 4 mit einem Rücklaufsystem verbunden.

Mit dem in der Fig. 2 dargestellten Konformator, der grundsätzlich einen in Stufen gesteuer- ten Druckmultiplikator darstellt, ist es möglich, je nach der Stellung der Ventile 7a und 7b einen am Eingangsanschlu 6 anliegenden Druck in einen um einen vorbestimmten Faktor gesteigerten oder auch verringerten Druck umzuwandeln. Auf diese Weise kann erreicht werden, da ein am Eingangsanschlu 6 anliegender Hydraulikdruck so umgewandelt wird, da am Ausgangsanschlu 8 ein Druck anliegt, der innerhalb einer gewissen Schwankungs- breite einem gewünschten Sollwert nahekommt. Es ist offensichtlich, da mit steigender An- zahl der verfügbaren Kolbendurchmesser eine umso genauere Einstellung des ausgangsseiti- gen Drucks erreicht werden kann.

In der Fig. 3 ist ein praktisches Ausführungsbeispiel eines solchen gesteuerten Druckmultipli- kators dargestellt, wie er etwa von der Racine Tool and Manufacturing Company hergestellt und vertrieben wird. In einem Gehäuse 11 ist dabei ein Stufenkolben 15 hin und her beweg- lich angeordnet. Ein in der Fig. 3 nicht sichtbarer Eingangsanschlu mündet in einen Raum 16, der mit einem Steuerventil 20 in Verbindung steht. Je nach Stellung des Steuenlentils 20 wird der Eingangsdruck in einen der Zylinderräume 12, 13 auf der rechten oder auf der linken Seite des Stufenkolbens 15 geführt. Ein linker Steuerschieber 30, 31 und ein rechter Steu- erschieber 32, 33 werden durch die Bewegung des Stufenkolbens 15 automatisch betätigt, um die ausgangsseitigen Anschlüsse zu steuern. Überdruckventile 34, 35 dienen zur Begrenzung der in den Zylinderräumen 2 und 3 herrschenden Drücke.

Es ist für den Fachmann selbstverständlich, da in dieser schematischen Darstellung nur die wesentlichen Teile der vorliegenden Erfindung dargestellt sind. Nebenaggregate, wie Rück- laufleitungen, Speicher für das Hydraulikmedium u. dgl. werden vom Fachmann je nach den gestellten Anforderungen vorgesehen.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, ein weitgehend abgasfreies Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug darzustellen, bei dem ein Energiespeicher von hoher Energiedichte eine gro e Reichweite bei vertretbarem Fahrzeuggewicht ermöglicht.