DE102011088008A1 - Vibration damper e.g. shock absorber for vehicle, has primary and secondary elements whose relative movement is in correspondence with relative movement of permanent magnet and conductor loop - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer für eine Energierückgewinnung in einem Fahrzeug.The invention relates to a vibration damper for energy recovery in a vehicle.
Aus dem Stand der Technik sind Elektroautos bekannt, wobei die zum Antrieb benötigte elektrische Energie entweder aus Akkumulatoren im Kraftfahrzeug gespeist wird oder die Energie beispielsweise über Brennstoffzellen erzeugt wird. In herkömmlichen Fahrzeugen wird ein Stromgenerator, z.B. eine Lichtmaschine, über den Verbrennungsmotor des Fahrzeugs angetrieben, um dadurch elektrische Energie für Verbraucher wie Leuchtmittel zu erzeugen.Electric cars are known from the prior art, wherein the electrical energy required for the drive is either fed from batteries in the motor vehicle or the energy is generated for example via fuel cells. In conventional vehicles, a power generator, e.g. an alternator driven by the internal combustion engine of the vehicle to thereby generate electrical energy for consumers such as bulbs.
Ein limitierender Faktor gängiger Elektroautos ist die nur begrenzt zur Verfügung stehende Menge an elektrischer Energie während des Betriebes des Autos. Um nun die Reichweite von Elektroautos zu erhöhen, wird versucht, mittels verschiedener Möglichkeiten zur Energieeinsparung den zum Betrieb erforderlichen Energiebedarf zu reduzieren. A limiting factor of common electric cars is the limited amount of electrical energy available during the operation of the car. In order to increase the range of electric cars, it is attempted to reduce the energy consumption required for operation by means of various possibilities for saving energy.
Bei herkömmlichen Fahrzeugen ist ebenfalls die zur Verfügung stehende Energiemenge in Form von Treibstoff des Verbrennungsmotors begrenzt. Je höher jedoch der Verbrauch elektrischer Energie des Fahrzeugs ist, desto höher wird der Treibstoffverbrauch des Verbrennungsmotors aufgrund der höheren Last des Generators. In conventional vehicles, the available amount of energy in the form of fuel of the internal combustion engine is also limited. However, the higher the consumption of electric power of the vehicle, the higher the fuel consumption of the engine due to the higher load of the generator.
Aus dem Stand der Technik ist es zur Erhöhung der Reichweite von Fahrzeugen bekannt, mittels zum Beispiel Bremsenergie-Rückgewinnung, einen Teil der beim Bremsen normalerweise in Wärme umgewandelten Energie als elektrische Energie zurückzugewinnen. It is known from the prior art to increase the range of vehicles by means of, for example, braking energy recovery, recovering part of the energy normally converted into heat during braking as electrical energy.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur alternativen Energierückgewinnung in einem Fahrzeug zu schaffen.In contrast, the invention has for its object to provide a device for alternative energy recovery in a vehicle.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch das Merkmal des unabhängigen Patentanspruches gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patenansprüchen angegeben.The problem underlying the invention is solved by the feature of the independent claim. Preferred embodiments of the invention are specified in the dependent patent claims.
Es wird ein Schwingungsdämpfer für ein Fahrzeug angegeben, wobei der Schwingungsdämpfer ein erstes und ein zweites Element aufweist, wobei das erste und das zweite Element mechanisch gedämpft relativ zueinander bewegbar sind. Das erste Element ist mit einem Permanentmagneten verbunden und das zweite Element mit einer Leiterschleife. Die Leiterschleife weist Anschlüsse für eine Stromabnahme auf. Die Leiterschleife und der Permanentmagnet sind nun so angeordnet, dass die Relativbewegung des ersten und zweiten Elements in einer Relativbewegung des Permanentmagneten und der Leiterschleife resultiert, wobei die Relativbewegung einen Strom in der Leiterschleife induziert. Dieser Strom kann über die Anschlüsse für die Stromabnahme abgegriffen werden. A vibration damper for a vehicle is provided, wherein the vibration damper has a first and a second element, wherein the first and the second element are mechanically damped relative to each other movable. The first element is connected to a permanent magnet and the second element is connected to a conductor loop. The conductor loop has connections for current collection. The conductor loop and the permanent magnet are now arranged so that the relative movement of the first and second elements results in a relative movement of the permanent magnet and the conductor loop, wherein the relative movement induces a current in the conductor loop. This current can be tapped via the connections for the power take-off.
Ausführungsformen der Erfindung könnten den Vorteil haben, dass die beim Betrieb des Fahrzeugs auftretenden Schwingungen im Fahrzeug zur Energierückgewinnung verwendet werden könnten. Embodiments of the invention could have the advantage that the vibrations occurring during operation of the vehicle could be used in the vehicle for energy recovery.
Die Ursache der Schwingungen können dabei beispielsweise Fahrbahnunebenheiten sein über welche die Räder des Fahrzeugs hinwegrollen. Es könnte sich hierbei jedoch auch um Schwingungen im Kraftfahrzeug handeln, welche durch den Betrieb des Kraftfahrzeugmotors hervorgerufen werden. Durch die Relativbewegung des Permanentmagneten und der Leiterschleife wird ein Strom in der Leiterschleife induziert, welcher daraufhin als elektrische Energie für den Betrieb des Fahrzeugs zur Verfügung steht. The cause of the vibrations may be, for example, road bumps over which the wheels of the vehicle roll away. However, it could also be vibrations in the motor vehicle, which are caused by the operation of the motor vehicle engine. Due to the relative movement of the permanent magnet and the conductor loop, a current is induced in the conductor loop, which is then available as electrical energy for the operation of the vehicle.
Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass es sich bei dem Fahrzeug um eine beliebige Art von Fortbewegungsmittel handeln kann, wie beispielsweise ein Kraftfahrzeug, ein Lkw oder ein Schienenfahrzeug. It should be noted at this point that the vehicle can be any type of means of transportation, such as a motor vehicle, a truck or a rail vehicle.
Nach einer Ausführungsform einer Erfindung ist das erste Element starr mit dem Permanentmagneten verbunden und/oder das zweite Element starr mit der Leiterschleife verbunden. Durch die starre Verbindung könnte gewährleistet werden, dass in optimaler Weise Relativbewegungen zwischen dem ersten und dem zweiten Element in eine größtmögliche Relativbewegung zwischen Permanentmagnet und Leiterschleife umgewandelt wird. Somit treten hier keine Energieverluste durch z.B. Dämpfung der Bewegung des Permanentmagneten oder der Leiterschleife auf, weil beispielsweise die Leiterschleife federnd am zweiten Element angeordnet ist.According to one embodiment of an invention, the first element is rigidly connected to the permanent magnet and / or the second element is rigidly connected to the conductor loop. The rigid connection could ensure that in an optimal manner relative movements between the first and the second element is converted into the greatest possible relative movement between the permanent magnet and the conductor loop. Thus, no energy losses occur here, e.g. Attenuation of the movement of the permanent magnet or the conductor loop, for example, because the conductor loop is resiliently arranged on the second element.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind die Leiterschleife und der Permanentmagnet so zueinander angeordnet, dass die Relativbewegung des ersten und zweiten Elements in einer Bewegung des Permanentmagneten in der Leiterschleife oder eine Bewegung der Leiterschleife im Magnetfeld des Permanentmagneten resultiert. Die Bewegung des Permanentmagneten in der Leiterschleife könnte beispielsweise durch einen stabförmigen Permanentmagneten realisiert werden, welcher durch die Leiterschleife hindurch bewegt wird. Die Bewegung der Leiterschleife in dem Magnetfeld des Permanentmagneten könnte dadurch realisiert werden, dass es sich bei dem Permanentmagneten um einen U-förmigen Magneten handelt, wobei das Magnetfeld zwischen den beiden Schenkeln des Magneten verläuft, wobei in diesem Fall die Leiterschleife zwischen den beiden Schenkeln des Permanentmagneten bewegt wird.According to one embodiment of the invention, the conductor loop and the permanent magnet are arranged relative to one another such that the relative movement of the first and second elements results in a movement of the permanent magnet in the conductor loop or a movement of the conductor loop in the magnetic field of the permanent magnet. The movement of the permanent magnet in the conductor loop could be realized for example by a rod-shaped permanent magnet, which is moved through the conductor loop. The movement of the conductor loop in the magnetic field of the permanent magnet could be realized in that the permanent magnet is a U-shaped magnet, the magnetic field between the two legs of the magnet, in which case the conductor loop between the two legs of the permanent magnet is moved.
Nach einer weiteren Anführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem Schwingungsdämpfer um einen Fahrzeug-Stoßdämpfer, wobei entweder das erste Element mit einer Radachse des Fahrzeuges verbunden ist und das zweite Element mit einer Karosserie des Fahrzeuges verbunden ist, oder aber das zweite Element mit der Radachse des Fahrzeugs verbunden ist und das erste Element mit der Karosserie des Fahrzeugs verbunden ist. In beiden Fällen könnte gewährleistet sein, dass in hocheffizienter Weise Stöße, welche durch Fahrbahnunebenheiten resultieren, zur Energierückgewinnung beitragen.According to a further embodiment of the invention, the vibration damper is a vehicle shock absorber, wherein either the first element is connected to a wheel axle of the vehicle and the second element is connected to a body of the vehicle, or else the second element is connected to the wheel axle the vehicle is connected and the first element is connected to the body of the vehicle. In both cases, it could be ensured that in a highly efficient manner impacts resulting from road bumps contribute to energy recovery.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem Schwingungsdämpfer um einen hydraulischen Stoßdämpfer oder um einen Gasdruck-Stoßdämpfer, wobei der Stoßdämpfer einen Zylinder mit darin gedämpft geführtem Kolben aufweist, wobei es sich bei dem ersten Element um den Zylinder und bei dem zweiten Element um den Kolben handelt oder alternativ es sich bei den zweiten Element um den Zylinder und bei dem ersten Element um den Kolben handelt.According to a further embodiment of the invention, the vibration damper is a hydraulic shock absorber or a gas pressure shock absorber, the shock absorber having a cylinder with a piston guided in a damped manner, the first element being the cylinder and the second element is the piston or alternatively it is the second element to the cylinder and the first element is the piston.
Dies könnte eine sehr kompakte Variante eines Schwingungsdämpfers ermöglichen, welche ohne weiteres in bestehende Aufnahmen für Schwingungsdämpfer in gängigen Fahrzeugen eingebaut werden kann. Somit wäre es hier nicht erforderlich, den mechanischen Aufbau von Fahrzeugen so abzuändern, dass die oben genannten Schwingungsdämpfer überhaupt im Kraftfahrzeug verbaut werden könnten. Es genügt, bestehende Schwingungsdämpfer durch die oben genannten Schwingungsdämpfer zur Energierückgewinnung zu ersetzen. This could allow a very compact version of a vibration damper, which can be readily installed in existing recordings for vibration in common vehicles. Thus, it would not be necessary to modify the mechanical structure of vehicles so that the above-mentioned vibration damper could ever be installed in the vehicle. It is sufficient to replace existing vibration damper by the above-mentioned vibration damper for energy recovery.
Es sei allgemein angemerkt, dass die Kopplung des Schwingungsdämpfers mit dem Permanentmagneten und der Leiterschleife auch zusätzlich den Vorteil aufweist, dass aufgrund der Strominduktion auch hier eine zusätzliche Bewegungsdämpfung gegeben ist. Denn die zur Verfügung stehende Schwingungsenergie wird teilweise in elektrische Energie umgewandelt, so dass diese Energie nicht mehr als Schwingungsenergie zur Verfügung steht. Denn die in der Leiterschleife erzeugte Induktionsspannung wirkt immer ihrer Ursache, nämlich der Änderung des magnetischen Flusses, entgegen. Dies erfordert gegebenenfalls, die Dämpfungseigenschaften des Schwingungsdämpfers diesem Aspekt anzupassen. Es genügt also in diesem Fall, den Schwingungsdämpfer etwas „schwächer“ auszulegen, wie dies bei der Verwendung als reinem Schwingungsdämpfer ohne Energierückgewinnung notwendig wäre. It should generally be noted that the coupling of the vibration damper with the permanent magnet and the conductor loop also has the additional advantage that due to the current induction here is also an additional motion damping is given. Because the available vibration energy is partially converted into electrical energy, so that this energy is no longer available as vibration energy. Because the induction voltage generated in the conductor loop always counteracts its cause, namely the change of the magnetic flux. This may require adapting the damping characteristics of the damper to this aspect. It is sufficient in this case, the vibration damper something "weaker" interpret, as would be necessary if used as a pure vibration damper without energy recovery.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist der Permanentmagnet im Kolben enthalten und die Leiterschleife ist konzentrisch zum Kolben am Zylinder angeordnet. Beispielsweise könnte die Leiterschleife um den Kolben gewickelt sein oder aber die Leiterschleife könnte in dem Kolben eingegossen sein oder die Leiterschleife könnte an der Innenseite des Kolbens angeordnet sein. According to one embodiment of the invention, the permanent magnet is contained in the piston and the conductor loop is arranged concentrically to the piston on the cylinder. For example, the conductor loop could be wrapped around the piston or the conductor loop could be cast in the piston or the conductor loop could be located on the inside of the piston.
All dies könnte weiter die kompakte Bauform eines entsprechenden Schwingungsdämpfers unterstützen. All this could further support the compact design of a corresponding vibration damper.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem Schwingungsdämpfer um eine Feder, wobei es sich bei dem ersten Element um das eine Ende der Feder handelt und wobei es sich bei dem zweiten Element um das dem einen Federende gegenüberliegende andere Ende der Feder handelt.According to a further embodiment of the invention, the vibration damper is a spring, wherein the first element is the one end of the spring and wherein the second element is the other end of the spring opposite the one spring end.
Ein solcher Schwingungsdämpfer in Form einer Feder könne zum Beispiel bezüglich einer Motoraufhängung in einem Motorraum eines Fahrzeugs zum Einsatz kommen. For example, such a spring-type damper may be used with respect to an engine mount in an engine compartment of a vehicle.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.In the following, preferred embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawings.
Es zeigen:Show it:
Im Folgenden werden einander ähnliche Elemente mit den Bezugszeichen gekennzeichnet.Hereinafter, similar elements will be denoted by the reference numerals.
Die
Das erste Element
Die Leiterschleife
Beispielsweise handelt es sich bei dem Schwingungsdämpfer
Sind nun Permanentmagnet
Die
In der Ausführungsform der
An dieser Stelle sei angemerkt, dass es auch möglich ist, die Spule in dem Zylinder
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- Schwingungsdämpfer vibration
- 102102
- zweites Element second element
- 104104
- erstes Element first element
- 106106
- Leiterschleife conductor loop
- 108108
- Permanentmagnet permanent magnet
- 110110
- Rad wheel
- 112112
- Achse axis
- 114114
- Dämpfmittel damping means
- 116116
- Stromverbraucher electricity consumers
- 200200
- Richtung direction
- 202202
- Medium medium
Claims (7)
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