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Die Erfindung betrifft eine Energiewandelvorrichtung für den Einsatz in einem Fahrzeug sowie ein Fahrzeug umfassend eine solche Energiewandelvorrichtung.
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In Fahrzeugen aller Art werden in verschiedenster Ausführung Vorrichtungen vorgehalten, um beispielsweise den Fahrzeuginnenraum auf eine gewünschte Temperatur zu heizen oder zu kühlen. So werden beispielsweise Kaltdampf-Wärmepumpen insbesondere in der Elektromobilität zur Beheizung des Fahrzeuginnenraums eingesetzt. Solche Systeme beziehungsweise Vorrichtungen können darüber hinaus auch zusätzliche oder ergänzende Funktionen und Einsatzbereiche im oder außerhalb des Fahrzeugs umfassen. Beispielsweise kann somit auch ein Thermomanagement von weiteren Komponenten des Fahrzeugs realisiert werden. Eine zukünftige Methode zur Wärme- und Kälteerzeugung ist die so genannte Elastokalorik. Hierfür werden beispielsweise Formgedächtnislegierungen verwendet. Dabei wird der Phasenwechsel der inneren Kristallstruktur genutzt. Bei einer Dehnung des Gedächtnismetalls geht die Austenit-Struktur in eine Martensit-Struktur über. Bei diesem Wechsel erwärmt sich das Material, wobei diese Wärme dann beispielsweise an die Luft abgegeben wird und somit zur Wärmeerzeugung genutzt werden kann. Die Formgedächtnislegierung geht nach der Dehnung wieder in seine Ursprungsposition zurück und nimmt dabei Wärme aus der Umgebung auf. Dieser Effekt kann dann zum Kühlen eines Mediums, beispielsweise Luft, genutzt werden. Diese Technologie verspricht dabei einen höheren Wirkungsgrad als eine Kaltdampf-Wärmepumpe. Aus dem Stand der Technik wird nachfolgend ein Beispiel aufgeführt, welches sich im weitesten Sinne mit dieser Thematik beschäftigt.
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So ist aus der Druckschrift
DE 10 2013 004 145 B4 eine Wärmepumpe, eine Kältemaschine oder eine Klimaanlage mit einem Antrieb aus Formgedächtnismaterial als bekannt zu entnehmen. Die Wärmepumpe, Kältemaschine oder Klimaanlage besteht dabei aus mindestens einem Raum, in dem sich mindestens ein Bauteil aus Formgedächtnismaterialien befindet, einem Kondensator, einem Verdampfer und mindestens einem Kompressionsraum, in dem ein Fluid verdichtet wird, wobei der Antrieb der Wärmepumpe, der Kältemaschine oder der Klimaanlage mittels eines Bauteils aus Formgedächtnismaterial erfolgt. Das Bauteil aus Formgedächtnismaterial wird durch das Fluid zeitweise erhitzt und zeitweise gekühlt und das verdichtete Fluid gelangt vom Kompressionsraum in den Raum mit dem Bauteil aus Formgedächtnismaterial. Das Bauteil aus Formgedächtnismaterial, welches sich während des Betriebes durch Wärmezufuhr und Wärmeabfuhr zyklisch ausdehnt und wieder zusammenzieht, weist im Verhältnis zu seinem äußeren Bauvolumen eine große innere Oberfläche auf, welche vom Fluid gekühlt oder erwärmt wird. Dieses Bauteil ist dabei aus dünnen Drähten, dünnen Folien, dünnwandigen Rohren, einer offenporösen Struktur, einer drei-, vier-, fünf-, sechs- oder mehreckigen Wabenstruktur mit dünnwandigen Zellwänden, einer Gitterstruktur oder einer sonstigen Struktur, deren Kanäle es ermöglichen, dass das Bauteil aus Formgedächtnismaterial vom Fluid durchströmt werden kann, gefertigt.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Energiewandelvorrichtung für den Einsatz in einem Fahrzeug bereitzustellen, welche eine besonders einfache und dabei kompakte Bauweise ermöglicht.
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In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Energiewandelvorrichtung für den Einsatz in einem Fahrzeug bereitgestellt wird. Solch eine Energiewandelvorrichtung umfasst dabei eine Bewegungseinrichtung mit zwei senkrecht gegenüberliegenden und parallel zueinander angeordneten Bewegungselementen und zumindest einem drehbar an dem ersten Bewegungselement angeordneten Kippelement mit einer dafür im Wesentlichen dezentral angeordneten Drehachse. Das zumindest eine Kippelement ist dabei mittels der Bewegungseinrichtung umlaufend in wenigstens zwei Richtungen bewegbar. An dem zumindest einen Kippelement ist jeweils ein thermoelastisches Element mittels eines ersten Endbereichs dieses jeweiligen Elements angeordnet und dieses jeweilige Element ist mittels eines zweiten Endbereichs, welches gegenüberliegend des ersten Endbereichs vorgesehen ist, an dem zweiten Bewegungselement angeordnet, wobei das wenigstens eine Kippelement mittels einer Auslenkvorrichtung während der umlaufenden Bewegung in wenigstens zwei Positionen bewegbar ist, sodass das jeweilige thermoelastische Element partiell verformbar ist und aufgrund der jeweiligen Verformung ein thermoelastischer Effekt benutzerdefiniert einstellbar ist. Auf diese Weise ist es möglich, eine sehr kompakte Bauweise zu gewährleisten, da beispielsweise der benötigte Bauraum für die jeweiligen Kippelemente gleichermaßen von den jeweiligen vorgesehenen thermoelastischen Elementen genutzt werden kann. Die zuvor genannten Elemente sind derart zueinander angeordnet, so dass hier ein platzsparendes Konzept der vorgestellten Energiewandelvorrichtung besonders gut möglich ist, da die beiden Richtungen im Wesentlichen parallel zueinander vorgesehen werden können, so dass ein mittlerer Raum zwischen diesen beiden Richtungen beabstandet sein kann. Es wird somit ein geringerer Bauraum benötigt als bei anderen vergleichbaren Konzepten. Die wenigstens zwei Richtungen können, wie bereits erläutert, zudem parallel zueinander vorgesehen sein, wobei die Bewegungseinrichtung entsprechend jeweilige Richtungsänderungen bedingen kann. Ein Bewegungsablauf mittels der Bewegungseinrichtung bedingt also nicht nur eine Bewegung der jeweiligen Kippelemente, sondern indirekt auch eine Bewegung der jeweiligen thermoelastischen Elemente. Somit lässt sich mit einem geringeren benötigten Bauraum gegenüber anderen Konzepten eine einfache und effiziente Energiewandelvorrichtung bereitstellen. Dabei kann zudem ein geringerer luftseitiger Druckverlust realisiert werden. Auch kann mit der vorgestellten Energiewandelvorrichtung eine erhöhte Regelgüte erreicht werden.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Fahrzeug umfassend zumindest eine Energiewandelvorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 9 bereitgestellt wird. Die zuvor genannten Vorteile gelten soweit übertragbar auch für das vorgestellte Fahrzeug.
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Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
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So ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Auslenkvorrichtung einen Grundkörper und zwei an den jeweiligen Enden des Grundkörpers angeordnete Rampenelemente aufweist, wobei das Kippelement während der umlaufenden Bewegung von einer ersten Position mittels des ersten Rampenelements erst gekippt und anschließend in einer zweiten Position über den Grundkörper führbar ist und anschließend über das zweite Rampenelement wieder in seine erste Position rückführbar ist, wobei in der ersten Position das jeweilige thermoelastische Element in einem entspannten Zustand und in der zweiten Position in einem partiell verformten Zustand ist, sodass ein thermoelastischer Effekt benutzerdefiniert einstellbar ist. Mit anderen Worten werden die jeweiligen thermoelastischen Elemente mittels der jeweiligen Kippelemente und dem besonderen Kippmechanismus in definierter Weise bedient, sodass sich der thermoelastische Effekt benutzerdefiniert einstellt. Dabei werden die einzelnen Kippelemente hintereinander über das Rampenelement gezogen, sodass der Kippmechanismus eingeleitet wird. Dabei dehnen sich die thermoelastischen Elemente und erwärmen sich dadurch. Beispielsweise kann ein Anfang und ein Ende des Grundkörpers mit den Rampenelementen an Umkehrpunkten vorgesehen sein. Dadurch können die thermoelastischen Elemente ausreichend gedehnt und entspannt werden.
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Auch ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Grundkörper mit den angeordneten Rampenelementen höhenverstellbar ist, sodass ein thermoelastischer Effekt benutzerdefiniert einstellbar ist. Durch eine Höhenänderung des Grundkörpers und der Rampenelemente ergeben sich unterschiedliche Kippwinkel. Dadurch entsteht eine erhöhte Regelgüte. Zudem kann über eine Geschwindigkeitsregelung der Bewegungselemente oder durch eine Luftmassenstromregelung zusätzlich zu dem herbeigeführten Kippwinkel eine Wärmeaufnahme oder eine Wärmeabgabe beeinflusst werden.
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Ferner ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Kippelement ein Langloch aufweist und die Auslenkvorrichtung ein in dem Langloch zu fixierendes Auslenkelement und eine Führungsbahn umfasst, wobei die Führungsbahn umlaufend und parallel zu der Bewegungseinrichtung zumindest zwei mit jeweiligen Übergangsbereichen verbundene Teilbereiche aufweist, wobei der erste Teilbereich in Höhe des ersten Bewegungselements angeordnet ist und der zweite Teilbereich von dem ersten Bewegungselement beabstandet angeordnet ist, sodass das Kippelement während der umlaufenden Bewegung mittels des über die jeweiligen Übergangsbereiche und die zwei Teilbereiche geführten Auslenkelements von einer ersten Position in eine zweite Position und zurück in die erste Position führbar ist, wobei in der ersten Position das jeweilige thermoelastische Element in einem entspannten Zustand und in der zweiten Position in einem partiell verformten Zustand ist, sodass ein thermoelastischer Effekt benutzerdefiniert einstellbar ist.
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Mit anderen Worten werden die jeweiligen thermoelastischen Elemente mittels der jeweiligen Kippelemente und dem besonderen Kippmechanismus in definierter Weise bedient, sodass sich der thermoelastische Effekt benutzerdefiniert einstellt. Je nach Anordnung des Langlochs und des Auslenkelements und je nach ausgelegter Führungsbahn kann somit ebenfalls ein Kippwinkel beeinflusst werden. Dabei dehnen sich die thermoelastischen Elemente und erwärmen sich dadurch. Durch eine Höhenänderung der Führungsbahn und der Anordnung von Langloch und Auslenkelement ergeben sich unterschiedliche Kippwinkel. Dadurch entsteht eine erhöhte Regelgüte. Zudem kann über eine Geschwindigkeitsregelung der Bewegungselemente oder durch eine Luftmassenstromregelung zusätzlich zu dem herbeigeführten Kippwinkel eine Wärmeaufnahme oder eine Wärmeabgabe beeinflusst werden.
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Zudem ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der jeweilige Übergangsbereich ein elastisches Element umfasst, sodass in Abhängigkeit einer Elastizität des elastischen Elements die Auslenkvorrichtung höhenverstellbar ist, sodass ein thermoelastischer Effekt benutzerdefiniert einstellbar ist oder wobei der jeweilige Übergangsbereich einen an dem ersten Teilbereich angeordneten Kolben aufweist, wobei in dem Kolben ein reversibel bewegbares an dem zweiten Teilbereich angeordnetes Kolbenelement vorgesehen ist, sodass ein thermoelastischer Effekt benutzerdefiniert einstellbar ist. Mit anderen Worten kann mittels des elastischen Elements oder einer Hydraulik, realisiert mittels des Kolbens mit Kolbenelement, eine höhenverstellbare Führungsbahn erreicht werden, sodass somit auch der gewünschte Effekt besonders definiert einstellbar ist.
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Auch ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das zumindest eine thermoelastische Element zumindest teilweise ein thermoelastisches Material und/oder ein Formgedächtnislegierungselement umfasst und wobei die Bewegungseinrichtung zumindest zwei drehbar gelagerte Wellenelemente umfasst, welche an gegenüberliegenden Seitenbereichen der Bewegungseinrichtung angeordnet sind und ausgelegt sind, das zumindest eine Kippelement mittels der zwei umlaufenden Bewegungselemente der Bewegungseinrichtung in die wenigstens zwei Richtungen zu bewegen. Auf diese Weise ist der gewünschte Effekt mit den vorgesehenen Materialien besonders einfach und gezielt herbeiführbar. Zudem können die beiden gewünschten Bewegungsrichtungen besonders gut und platzsparend vorgesehen werden, so dass eine kompakte Bauweise möglich ist. Die Bewegungselemente können beispielsweise zumindest teilweise eine Kette oder ein kettenartiges Element umfassen. Auch können die Bewegungselemente jeweils selbst eine Kette oder ein kettenartiges Element sein. Auch ist in diesem Zusammenhang vorstellbar, dass ein Riemen zumindest teilweise oder gänzlich wenigstens eines dieser Bewegungselemente darstellt. Beispielsweise kann zumindest eins dieser Bewegungselemente so um die drehbar gelagerten Wellenelemente angeordnet sein, sodass bereits ein angetriebenes Wellenelement ausreicht, um den gewünschten Bewegungsablauf zu starten. Es können zu diesem Zwecke beide oder lediglich eines der Wellenelemente mittels einer Motorvorrichtung angetrieben werden. Beispielsweise kann die Motorvorrichtung einen Elektromotor umfassen oder selbst darstellen. Je nach benutzerdefinierter Einstellung einer Vortriebsgeschwindigkeit solch eines über die Wellenelemente angetriebenen Bewegungselements, kann entsprechend der thermoelastische Effekt benutzerdefiniert eingestellt werden.
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Mit anderen Worten kann die zuvor eingestellte Geschwindigkeit, mit welcher die jeweiligen Aufnahmeelemente und somit auch die thermoelastischen Elementen bewegt werden, letztendlich die Geschwindigkeit der Verformung bedingen und somit den zu nutzenden Effekt beschleunigen oder abbremsen.
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Ferner ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das thermoelastische Element in Form eines Drahtpakets vorgesehen ist, wobei das Drahtpaket zumindest einen Draht umfasst, wobei der Draht zumindest teilweise ein thermoelastisches Material und/oder ein Formgedächtnislegierungselement umfasst. Die Drähte können in der Dicke und Länge je nach Einsatzzweck variiert werden, so dass somit ebenfalls eine gezielte Beeinflussung des thermoelastischen Effekts erreicht werden kann. Auch lässt sich somit eine kompakte Bauweise erreichen, da die Drahtpakete entsprechend platzsparend vorgesehen werden können.
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Zudem ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Bewegungseinrichtung in einem Gehäuse angeordnet ist, wobei das Gehäuse zumindest ein Trennelement aufweist, welches derart angeordnet ist, so dass wenigstens zwei Volumenbereiche gemäß der wenigstens zwei Richtungen der Bewegungsrichtung in dem Gehäuse definierbar sind. Das Trennelement kann somit dazu dienen, die sich jeweiligen thermischen Effekte im Zusammenhang mit dem thermoelastischen Effekt voneinander abzutrennen, so dass ein jeweiliger besserer Wirkungsgrad erreicht werden kann.
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Schlussendlich ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass jeder der wenigstens zwei Volumenbereiche jeweils einen eigenen Einlassbereich und einen eigenen Auslassbereich aufweist, so dass ein einströmendes Fluid, insbesondere Luft, je nach Zustand gemäß dem benutzerdefinierten thermoelastischen Effekt entweder Wärme aufnehmen oder Wärme abgeben kann. Die jeweiligen Einlassbereiche und Auslassbereiche sind somit als Bestandteil des Gehäuses vorgesehen, so dass eine kompakte Bauweise noch besser erreichbar ist.
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Die vorgestellte Energiewandelvorrichtung ist dabei in jegliche Fahrzeuge integrierbar. Insbesondere ist die vorgestellte Energiewandelvorrichtung geeignet, mit Vorteil in einem zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeug verwendet zu werden. Die vorgestellte Energiewandelvorrichtung ist somit ausgelegt, in jegliche Elektrofahrzeuge angeordnet beziehungsweise integriert zu werden. Auch ist die Energiewandelvorrichtung geeignet, in alle elektrifizierte Fahrzeuge eingebaut zu werden, insbesondere in Personenkraftfahrzeuge, Lastkraftfahrzeuge und Busse jeglicher Art. Auch könnte diese vorgestellte Energiewandelvorrichtung außerhalb der Fahrzeugindustrie eingesetzt werden. Insofern ist die Energiewandelvorrichtung allgemein für den Einsatz einer Klimatisierung von Gegenständen oder Räumen beziehungsweis definierten Raumvolumen vorgesehen. Zum Beispiel könnte die Energiewandelvorrichtung in einem Kühlschrank jeglicher Art oder einer Gebäudeheizung eingesetzt werden. Auch eine Gebäudekühlung könnte mittels der Energiewandelvorrichtung zumindest teilweise bereitgestellt werden. Je nach individuellem Einsatzort können die Ausmaße und zu steuernden Effekte entsprechend dimensioniert sein und werden. Auch eine flexible Anpassung im Sinne eines Baukastenprinzips mit beispielsweise austauschbaren Komponenten ist vorstellbar und im Sinne des gewünschten Einsatzbereichs bereitstellbar.
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Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische, schematische Darstellung einer Energiewandelvorrichtu ng;
- 2 eine schematische Seitenansicht von einer Variante einer Energiewandelvorrichtu ng;
- 3 eine schematische Seitenansicht von einer weiteren Variante einer Energiewandelvorrichtu ng;
- 4 eine schematische Darstellung von einer Variante eines Übergangsbereichs;
- 5 eine schematische Darstellung von einer weiteren Variante eines Übergangsbereichs;
- 6 eine schematische Funktionsskizze der Energiewandelvorrichtung von 1;
- 7 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Energiewandelvorrichtu ng.
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1 zeigt eine perspektivische, schematische Darstellung einer Energiewandelvorrichtung 10. Die Energiewandelvorrichtung 10 ist dabei mit einer Bewegungseinrichtung 12 dargestellt. Die Bewegungseinrichtung 12 weist dabei zwei drehbar gelagerte Wellenelemente 14 auf, wobei jeweilige Bewegungsrichtungspfeile 16 die Drehbewegung der Wellenelemente 14 andeuten. Die Wellenelemente 14 können beispielsweise mittels eines nicht näher dargestellten Motors, insbesondere eines Elektromotors, angetrieben werden. Die Wellenelemente 14 sind mittels eines ersten und eines zweiten Bewegungselements 18, 19 der Bewegungseinrichtung 12 so miteinander verbunden, dass eine jeweilige Bewegung dieser Wellenelemente 14 jeweils eine Bewegung bei dem anderen Wellenelement 14 bedingt. Mit anderen Worten könnte in einer nicht dargestellten Weise ein Wellenelement 14 mittels einer ebenfalls nicht gezeigten Antriebsvorrichtung angetrieben werden und die resultierende Bewegung überträgt sich mittels der Bewegungselemente 18, 19 entsprechend auf das weitere Wellenelement 14. Die Bewegungselemente 18, 19 können beispielsweise eine Kette oder ein Riemen oder Ähnliches sein. An dem ersten Bewegungselement 18 sind Kippelemente 20 befestigt, wobei in dieser 1 nur zwei stellvertretend für alle anderen nicht dargestellten Elemente dargestellt sind. Bezogen auf die Bildebene ist das linke Kippelement 20 in einer ersten Position 21 und das rechte Kippelement 20 in einer zweiten Position 22 dargestellt. An den Kippelementen 20 sind jeweilige thermoelastische Elemente 24 angeordnet. Insbesondere sind die jeweiligen thermoelastischen Elemente 24 mit einem ersten Endbereich 26 an dem jeweiligen Kippelement 20 angeordnet. Mit ihrem jeweiligen zweiten Endbereich 28 sind sie an dem zweiten Bewegungselement 19 angeordnet. Mit anderen Worten sind die jeweiligen thermoelastische Elemente 24 in Längsrichtung zwischen den zwei Bewegungselementen 18, 19 angeordnet, wobei eine funktionelle Verbindung zu dem ersten Bewegungselement über das jeweilige Kippelement realisiert ist. Diese 1 zeigt nur anhand der zwei dargestellten Kippelemente 20 die Funktionsweise. Jedes gezeigte thermoelastische Elemente 24 ist somit gleichermaßen zwischen den zwei Bewegungselementen 18, 19 angeordnet, wobei in dieser 1 noch eine entsprechende Auslenkvorrichtung fehlt, welche den Kippmechanismus auslöst. An dieser Stelle sei auf die 2 und 3 verwiesen, welche diese Details der Erfindung darstellen. Die thermoelastischen Elemente 24 sind dabei in der ersten Position 21 in einer Ausgangslage in einem entspannten Zustand und in der zweiten Position 22 in einem partiell verformten Zustand, sodass ein thermoelastischer Effekt benutzerdefiniert einstellbar ist. Die jeweiligen thermoelastischen Elemente 24 können beispielsweise in Form von Drahtpaketen vorgesehen sein, wobei jedes Drahtpaket zumindest einen Draht umfasst. Das Bewegungselement 18, welches über die Wellenelemente 14 angetrieben wird, bewegt sowohl direkt die zwei Bewegungselemente 18, 19 und die jeweiligen Kippelemente 20 als auch die jeweiligen thermoelastischen Elemente 24. Die jeweiligen Kippelemente 20 sind drehbar mittels jeweiliger dezentraler Drehachsen 30 an dem ersten Bewegungselement 18 angeordnet. Die Wellenelemente 14 sind jeweils an Seitenbereichen der Bewegungseinrichtung 12 vorgesehen, wobei ein erster Richtungspfeil 32 eine erste Richtung anzeigt und ein zweiter Richtungspfeil 33 eine zweite Richtung anzeigt. Die jeweiligen Positionen der Wellenelemente 14 können auch als Umkehrpunktbereiche bezeichnet werden, da in diesem Bereich jeweils ein Richtungswechsel der umlaufend vorgesehenen Elemente 24 stattfindet. Die Bewegungseinrichtung 12 mit den zuvor erläuterten Komponenten ist zudem in einem Gehäuse 34 dargestellt. Das Gehäuse 34 ist lediglich schematisch dargestellt und könnte in weiteren nicht dargestellten Varianten jegliche andere Form aufweisen. Insbesondere könnte das Gehäuse 34 nicht näher dargestellte Mittel aufweisen, welche beispielsweise die Bewegungseinrichtung 12 und die weiteren Komponenten in dem Gehäuse 34 zumindest teilweise derart anordnen, so dass eine jeweilige Funktion dabei unterstützt wird.
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2 zeigt eine schematische Seitenansicht von einer Variante einer Energiewandelvorrichtung 10. In dieser stark vereinfachten 2 sind die zwei Bewegungselemente 18, 19 lediglich als jeweilige bezogen auf die Bildebene senkrecht zueinander parallel ausgerichtete Striche dargestellt. Es könnten beispielsweise, wie bereits erwähnt, entsprechende Antriebsketten sein. Diese Bewegungselemente 18, 19 sind dabei Bestandteile von einer Bewegungseinrichtung 12. An dem ersten Bewegungselement 18 ist bezogen auf die Bildebene links ein Kippelement 20 in einer ersten Position 21 dargestellt. Dieses Kippelement 20 ist mit einer dezentralen Drehachse 30 an dem ersten Bewegungselement 18 angeordnet. Das Kippelement 20 weist im Wesentlichen eine u-förmige Form auf, wobei ein verkürzter erster Schenkelbereich 36, in welchem die dezentrale Drehachse 30 vorgesehen ist, rechts und ein längerer zweiter Schenkelbereich 38 links dargestellt ist. An dem zweiten Schenkelbereich 38 ist ein thermoelastisches Element 24 mit einem ersten Endbereich 26 angeordnet. Der zweite Endbereich 28 des thermoelastischen Elements 24 ist an dem zweiten Bewegungselement 19 angeordnet. Bewegungspfeile 40 deuten in dieser 2 jeweilige Bewegungsrichtungen an. So wird das links dargestellte Kippelement 20 in Richtung eines dargestellten Grundkörpers 42 von einer Auslenkvorrichtung 44 bewegt. Trifft eine Außenkante 46 von dem ersten Schenkelbereich 36 auf ein erstes Rampenelement 48, welches an dem Grundkörper 42 angeordnet ist, so wird das Kippelement 20 im Uhrzeigersinn um die dezentrale Drehachse 30 gekippt, sodass es anschließend über den Grundkörper 42 in einer zweiten Position 22 in Richtung des Bewegungspfeils 40 geführt wird. Das an dem zweiten Schenkelbereich 38 angeordnete thermoelastische Element 24 wird entsprechend partiell verformt beziehungsweise ein Stück weit in Längsrichtung gedehnt beziehungsweise gestreckt. Bezogen auf die Bildebene zeigt das rechts dargestellte Kippelement 20 diesen Zustand. Erreicht das Kippelement 20 ein zweites Rampenelement 50, welches ebenfalls an dem Grundkörper 42 angeordnet ist, so wird es von der zweiten Position 22 in die erste Position 21 gemäß dem Schwerkraftprinzip zurückgeführt, sodass das thermoelastische Element 24 in einen entspannten Zustand zurückgeführt wird.
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3 zeigt eine schematische Seitenansicht von einer weiteren Variante einer Energiewandelvorrichtung 10. In dieser stark vereinfachten 3 sind die zwei Bewegungselemente 18, 19 lediglich als jeweilige bezogen auf die Bildebene senkrecht zueinander parallel ausgerichtete Striche dargestellt. Es könnten beispielsweise, wie bereits erwähnt, entsprechende Antriebsketten sein. Diese Bewegungselemente 18, 19 sind dabei Bestandteile von einer Bewegungseinrichtung 12. An dem ersten Bewegungselement 18 ist bezogen auf die Bildebene links ein Kippelement 20 in einer ersten Position 21 dargestellt. Dieses Kippelement 20 ist mit einer dezentralen Drehachse 30 an dem ersten Bewegungselement 18 angeordnet. Das Kippelement 20 weist im Wesentlichen eine u-förmige Form auf, wobei ein verkürzter erster Schenkelbereich 36, in welchem die dezentrale Drehachse 30 vorgesehen ist, rechts und ein längerer zweiter Schenkelbereich 38 links dargestellt ist. An dem zweiten Schenkelbereich 38 ist ein thermoelastisches Element 24 mit einem ersten Endbereich 26 angeordnet. Der zweite Endbereich 28 des thermoelastischen Elements 24 ist an dem zweiten Bewegungselement 19 angeordnet. Bewegungspfeile 40 deuten in dieser 2 jeweilige Bewegungsrichtungen an. Das Kippelement 20 ist dabei mit einem Langloch 52 dargestellt. In dem Langloch 52 ist ein Auslenkelement 54 fixiert dargestellt, welches über eine gezeigte Führungsbahn 56 geführt wird. Das Auslenkelement 54 und die Führungsbahn 56 sind Bestandteile von einer Auslenkvorrichtung 44. Die Führungsbahn 56 ist dabei umlaufend und parallel zu der Bewegungseinrichtung 12 vorgesehen und ist dabei mit einem ersten und zweiten Teilbereich 58, 60 dargestellt, welche mittels eines dargestellten Übergangsbereichs 62 verbunden sind. Der erste Teilbereich 56 ist demnach in Höhe des ersten Bewegungselements 18 angeordnet und der zweite Teilbereich 60 ist von dem ersten Bewegungselement 18 beabstandet angeordnet, sodass das Kippelement 20 während der umlaufenden Bewegung mittels des über den Übergangsbereich 62 und die zwei Teilbereiche 58, 60 geführten Auslenkelements 54 von einer ersten Position 21 in eine zweite Position 22 und zurück in die erste Position 21 führbar ist, wobei in der ersten Position 21 das jeweilige thermoelastische Element 24 in einem entspannten Zustand und in der zweiten Position 22 in einem partiell verformten Zustand ist, sodass ein thermoelastischer Effekt benutzerdefiniert einstellbar ist. Dieser Sachverhalt ist entsprechend mit dem linken und rechten Kippelement 20 in der 3 verdeutlicht.
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4 zeigt eine schematische Darstellung von einer Variante eines Übergangsbereichs 62. Der Übergangsbereich 62 ist in diese 4 als elastisches Element 64 dargestellt. In Abhängigkeit einer Elastizität dieses elastischen Elements 64 ist die Auslenkvorrichtung 44 entsprechend höhenverstellbar. Ein Doppelpfeil 66 deutet diese Höhenverstellbarkeit an.
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5 zeigt eine schematische Darstellung von einer Variante eines Übergangsbereichs 62. Dabei ist an dem ersten Teilbereich 58 mittels eines ersten Befestigungsmittels 67 ein Kolben 68 angeordnet, wobei in dem Kolben 68 ein reversibel bewegbares an dem zweiten Teilbereich 60 mittels eines zweiten Befestigungsmittels 69 angeordnetes Kolbenelement 70 vorgesehen ist, sodass ein thermoelastischer Effekt benutzerdefiniert einstellbar ist. Ein Doppelpfeil 66 deutet diese Höhenverstellbarkeit an.
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6 zeigt eine schematische Funktionsskizze der Energiewandelvorrichtung 10 von 1. Dabei ist die Energiewandelvorrichtung 10 in einer Draufsicht dargestellt, wobei stark vereinfacht lediglich das Gehäuse 34 dargestellt ist. Das Gehäuse 34 weist zudem ein Trennelement 72 auf, welches im Wesentlichen mittig des Gehäuses 34 lediglich als Strich dargestellt ist. Es sind jegliche Varianten von verschiedenen Formen des Gehäuses 34 und des Trennelementes 72 vorstellbar. Das Trennelement 72 kann beispielsweise eine dichtende Funktion beziehungsweise eine abdichtende Funktion aufweisen. Insbesondere könnten beispielsweise Bestandteile des Gehäuses 34 selbst derart vorgesehen sein, so dass somit das Trennelement 72 oder sogar mehrere Trennelemente 72 bereitgestellt werden. Die Richtungspfeile 32, 33 sind ebenfalls gemäß 1 in der gezeigten 6 dargestellt, sodass somit die Funktionsweisen der nicht näher dargestellten Komponenten der Energiewandelvorrichtung 10 angedeutet sind. In einem ersten Einlassbereich 74 des Gehäuses 34 kann zumindest eine Öffnung vorgesehen sein, durch welche Luft in das Innere des Gehäuses 34 strömen kann und an einem ersten Auslassbereich 76 des Gehäuses 40 aus diesem wiederum ausströmen kann. Ein erster Luftstrompfeil 78 zeigt den Weg an, welchen diese Luft vollzieht, wobei sich die Luft aufgrund des thermoelastischen Effekts, welcher sich während des Betreibens der Energiewandelvorrichtung 10 einstellt, in diesem ersten Volumenbereich 80 des Gehäuses 34 während des Weges beziehungsweise während des Durchströmens erwärmt. Getrennt durch das Trennelement 72 ist ein zweiter Volumenbereich 82 des Gehäuses 34 zu erkennen. In einem zweiten Einlassbereich 84 des Gehäuses 34 kann zumindest eine Öffnung vorgesehen sein, durch welche Luft in das Innere des Gehäuses 34 strömen kann und an einem zweiten Auslassbereich 86 des Gehäuses 34 aus diesem wiederum ausströmen kann. Ein zweiter Luftstrompfeil 88 zeigt den Weg an, welchen diese Luft vollzieht. Während dieses Weges beziehungsweise während der Durchströmung von Luft entlang des zweiten Luftstrompfeils 88 kann Wärme von der Luft an die Komponenten, beispielsweise die thermoelastischen Elemente 24, abgegeben werden.
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7 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 90 mit einer Energiewandelvorrichtung 10. Die vorgesehene Positionierung der Energiewandelvorrichtung 10 ist dabei nur beispielhaft dargestellt. Je nach Fahrzeugtyp und entsprechendem Einsatz der Energiewandelvorrichtung 10 kann eine jeweilige Positionierung und Dimensionierung der Energiewandelvorrichtung 10 vorgesehen sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Energiewandelvorrichtung
- 12
- Bewegungseinrichtung
- 14
- Wellenelement
- 16
- Bewegungsrichtungspfeil
- 18
- erstes Bewegungselement
- 19
- zweites Bewegungselement
- 20
- Kippelement
- 21
- erste Position
- 22
- zweite Position
- 24
- thermoelastische Element
- 26
- erster Endbereich
- 28
- zweiter Endbereich
- 30
- dezentrale Drehachse
- 32
- erster Richtungspfeil
- 33
- zweiter Richtungspfeil
- 34
- Gehäuse
- 36
- erster Schenkelbereich
- 38
- zweiter Schenkelbereich
- 40
- Bewegungspfeil
- 42
- Grundkörper
- 44
- Auslenkvorrichtung
- 46
- Außenkante
- 48
- erstes Rampenelement
- 50
- zweites Rampenelement
- 52
- Langloch
- 54
- Auslenkelement
- 56
- Führungsbahn
- 58
- erster Teilbereich
- 60
- zweiter Teilbereich
- 62
- Übergangsbereich
- 64
- elastisches Element
- 66
- Doppelpfeil
- 67
- erstes Befestigungsmittel
- 68
- Kolben
- 69
- zweites Befestigungsmittel
- 70
- Kolbenelement
- 72
- Trennelement
- 74
- erster Einlassbereich
- 76
- erster Auslassbereich
- 78
- erster Luftstrompfeil
- 80
- erster Volumenbereich
- 82
- zweiter Volumenbereich
- 84
- zweiter Einlassbereich
- 86
- zweiter Auslassbereich
- 88
- zweiter Luftstrompfeil
- 90
- Fahrzeug
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013004145 B4 [0003]
