Prinzipielle Versuchsanordnung
Um eine Systemachse SA ist ein Rotorträger RT drehbar gelagert und wird
beispielsweise gegen den Uhrzeigersinn drehend angetrieben (hier blau dargestellt).
Durch die Drehung des Rotorträgers wickelt sich der Zahnriemen an der
feststehenden Scheibe ab bzw. auf und versetzt damit den Rotor in Drehung.
Rotorträger und Rotor drehen dabei gleichsinnig (beide hier links).
Aufgrund der Übersetzungsverhältnisse dreht jedoch der Rotor langsamer
als der Rotorträger, ist also leicht ´rückdrehend´.
Auf der Rotorscheibe sind vier Massepunkte eingezeichnet: ein innerer I, hinterer H,
äußerer A und ein vorderer V. Jeder dieser Massepunkte bewegt sich auf einer
Bahnschleife von der inneren Position I zur äußersten Position A und analog
dazu wieder nach innen.
Je nach Getriebe sind diese girlandenförmigen Bahnen enger oder weiter,
kommt innen die Masse zum Stillstand oder läuft dort in einer Schleife.
In jedem Fall bewegt sich die Masse über Grund innen wesentlich langsamer
als außen.
Eine Grund-Konzeption der Würth Systeme weist folgende Konstuktionselemente auf:
Auf diesem Rotorträger ist ein Rotor RO um seine Rotorachse RA drehbar gelagert,
ebenfalls gegen den Uhrzeigersinn drehend (hier in Form einer Scheibe rot dargestellt).
Eine feststehende Scheibe FS ist auf der Systemachse fest mit dem Gehäuse verbunden.
Der Durchmesser der feststehenden Scheibe ist kleiner als der der Rotorscheibe.
Um diese feststehende Scheibe und die Rotorscheibe läuft ein Zahnriemen ZR um,
in der Mitte überkreuzend. Dieses Getriebe kann in Realität anders gebaut sein,
erfüllt jedoch diese Funktion:

Andrerseits will die Masse in A (und die gesamte vordere Massen, z.B. bei V) auf ihren äußeren Bahnen bleiben, d.h. der Zahnriemen zwischen V und der feststehenden Scheibe ist gespannt. Das Herein-Holen der Massen zerrt damit gegen den Drehsinn des Rotors wie des Rotorträgers.
Nebenbei: darum ist bei meiner Exzenter-Noppen-Konzeption hier die Noppe vorgesehen, welche die höchste kinetische Energie der Masse im äußersten Bahnpunkt per Hebelwirkung an den Rotorträger transformiert.
Hier jedoch sind damit die Kraftwirkungen ausgeglichen, so wie auch die Phasen des Hinaus-Schwingens (I über H nach A) und Herein-Holens (A über V nach I) gleich lang sind. Allerdings läßt sich dieses System mit relativ wenig Energie anfahren, weil hier nicht alle Massen die der Rotorträgerdrehung entsprechende Geschwindigkeit erhalten müssen, die relative Rückdrehung von Masseteilen praktisch ohne Aufwand erzielt wird.
Verzögerung
Wenn nun aber Last an die Systemachse angelegt wird, der Rotorträger also
abgebremst wird, ergeben sich wesentlich andere Kraftwirkungen. Dieses Abbremsen
kann betrachtet werden als ein relatives Rückdrehen der Rotorachse gegen die
bisherige Drehgeschwindigkeit um die Systemachse.
Die innen befindliche oder gar rückläufige Masseteile (V bis I) oder relativ langsame Masseteile (I bis H) sind dabei wenig tangiert (rückdrehende werden sogar in ihrem Drehsinn über Grund verstärkt).
Vielmehr entscheidend sind die schnelle und damit energiereiche Masseteile außen (von H bis V, besonders bei A). Für diese Massen ergibt das relative Zurückbleiben der Rotorachse eine Beschleunigung um die Rotorachse, weil sie auf ihrer Geschwindigkeit über Grund verbleiben wollen. Damit ist der Zahnriemen zwischen H und der feststehenden Scheibe gespannt, d.h. die Trägheitskraft treibt damit den Rotor wie Rotorträger vorwärts im Drehsinn.
Das fortgesetzte Reduzieren der Drehzahl des Rotorträgers verkürzt also
fortwährend die Phasen des Hinaus und Hinein. Dem widersetzt sich die Trägheit
insbesonders der energiereichen Masseteile, und hält damit die Drehzahl hoch.
Wenn dieses System hoch gefahren wird und dann frei weiter dreht,
kann sogar ein periodisches Abfallen und Wiederansteigen der Drehzahl beobachtet werden,
also eine Beschleunigung ohne erneute Energiezufuhr).

Ähnlich ist die Sachlage bei Verzögerung hinsichtich der rückdrehenden oder sehr langsamen Masseteile, die auch hier kaum eine Rolle spielen. Auch das Hinaus-Schleudern von Masseteile wird trotz Verzögerung weiterhin durch die Fliehkraft unterstützt. Die ganz außen befindlichen Masseteile dagegen werden aus ihrer hohen Geschwindigkeit über Grund wesentlich abgebremst, und hebeln damit den Rotorträger nach vorn.
Der gravierende Unterschied jedoch ist, daß bei Beschleunigung das Herein-Holen von Masseteilen gegen den Drehsinn wirkt, während beim Verzögern nun die Masseteile zwischen A und V praktisch automatisch nach innen geschleudert werden um die zurückbleibende Rotorachse, also wiederum das System nach vorn treiben.
Ein ganz wesentliches Element ist nun folgendes:
dieses System ist leichter anzufahren, als wenn beispielsweise die gesamte Masse
des Rotors bei der Rotorachse starr mit dem Rotorträger verbunden wäre
(bei einer solch starren Konstruktion gibt es keine Unterschiede zwischen
Beschleunigung und Verzögerung).
Bei diesem Rotor hier befindet sich mehr als die Hälte der Masse außerhalb des Radius der Rotorachse (etwa 210 zu 150 Grad am Umfang des Rotors, H und V sind also viel weiter innen zu sehen). Dieser große Massenanteil (von H über A bis V) hat höhere Geschwindigkeit über Grund und widersetzen sich mit entsprechend hoher kinetischer Energie der Verzögerung (weit mehr als die gleiche Masse auf der Rotorachse konzentriert an kinetischer Energie aufweisen würde).
In zeitlicher Betrachtung kommt nun hinzu, daß durch die relative Rückdrehung des Rotors gegenüber dem Rotorträger die Bahnschleifen lang gezogen sind. Die Massen tauchen nur kurz ein in eine innere Bahnschleife, schwingen dagegen außerhalb des Rotorachsenradius in einem langgedehnten Bogen. Sie verhalten sich also nur kurze Zeit relativ neutral gegenüber der Verzögerung, widersetzen sich dieser dagegen in einem sehr langen Zeitabschnitt.
Insgesamt kann also festgestellt werden:
Dieses System ist also mit wesentlich geringerer Energie hoch zu fahren als ein
starres System vergleichbarer Masse. Der Verzögerung dagegen
setzt dieses System sehr viel höheren Widerstand entgegen als das starre System.
Die von Felix Würth genannten Differenzen von erforderlicher Input-Energie
zur Beschleunigung des Systems gegenüber der beim Abbremsen gewonnenen Energie
sind also durchaus erklärbar mittels konventioneller Anschauungen zur Mechanik.
Dennoch widersprechen Sie dem Energieerhaltungssatz. Der Grund dafür liegt in der ungenügenden Beachtung der Flieh- bzw. Trägheitskraft in der gängigen Lehre der Mechanik. Diese Kräfte sind keine ´Schein´-kräfte, sondern sind äußerst wirksam, wenn man ihnen (teilweise) freien Lauf läßt (wie es hier geschieht bzw. bei jedem Pendel, als welches die Massepunkt an diesem Rotor betrachtet werden können).
Besser wird dieser Gesichtspunkt anhand der Davids-Schleuder zu beobachten sein (siehe gesondertes Kapitel). Dieser Fakt spielt auch hier eine gewisse Rolle, kann aber nur mit aufwendigeren Getrieben vollkommen genutzt werden (siehe hierzu Kapitel Kornkreis).
Evert / 20.11.1999