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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie aus einem Bauelement mit einem ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil, die zueinander entlang einer Längsachse beweglich angeordnet sind. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein wenigstens eine solche Vorrichtung umfassendes Nachrüstset für das Bauelement.
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Aus der
CA 2 658 963 A1 ist ein Bauelement in Form eines Stoßdämpfers für ein Kraftfahrzeug bekannt. Bei dem Stoßdämpfer wird dabei durch eine darin angeordnete Vorrichtung Stoß- oder Bewegungsenergie, welche beim Fahren des Kraftfahrzeugs über Unebenheiten auf den Stoßdämpfer wirkt, in elektrische Energie umgewandelt. Im Gegensatz zur Stoßenergie kann elektrische Energie gespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt genutzt werden.
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Aus der
WO 2012/015488 A1 ist ebenfalls ein Stoßdämpfer mit einer Vorrichtung zur Erzeugung elektrische Energie bekannt. Der Stoßdämpfer weist ein Gehäuse mit einem ersten Gehäuseteil und einem zweiten Gehäuseteil auf, die sich entlang einer Längsachse zusammendrücken lassen. Die Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie umfasst dabei eine Zahnradstange, die sich im Wesentlichen entlang der Längsachse des Stoßdämpfers erstreckt und dem ersten Gehäuseteil zugeordnet ist. Die Zahnradstange ist fest mit dem ersten Gehäuseteil verbunden. Die Vorrichtung umfasst des Weiteren ein Zahnrad, das mit der Zahnradstange in Eingriff steht. Zudem sind ein Kegelradgetriebe mit einem Kegelritzel, das mit dem Zahnrad drehfest verbunden ist, und ein elektrischer Generator vorgesehen. Das Kegelradgetriebe wandelt die Rotation des mit der Zahnradstange kämmenden Zahnrads in eine Drehung um eine Drehachse um, die parallel zu der Längsachse des Stoßdämpfers und zu einer Längsachse des Generators ist. Grundsätzlich ist durch die oben beschriebene Vorrichtung ein kompakter Aufbau des Stoßdämpfers möglich. Wenn die dort anfallende Stoßenergie in elektrische Energie umgewandelt werden soll, besteht ein großer Bedarf an kompakt bauenden Vorrichtungen zur Erzeugung elektrischer Energie, da insbesondere im Fahrzeugbau Packaging-Anforderungen eine große Rolle spielen. Auch ist es wünschenswert, bereits einen in einem Kraftfahrzeug eingebauten Stoßdämpfer mit einem platzsparenden Nachrüstset mit einer Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie nachrüsten zu können.
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Der Erfindung liegt daher die Erfindung zu Grunde, eine Vorrichtung bereitzustellen, durch die aus einem Bauteil, das entlang seiner Längsachse zusammengedrückt wird, elektrische Energie erzeugt werden kann, wobei die Vorrichtung einfach und kompakt aufgebaut sein sollte.
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Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird mit der Merkmalskombination von Anspruch 1 gelöst. Ausführungsbeispiele können den Unteransprüchen zu Anspruch 1 entnommen werden.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Kegelradgetriebe ein erstes Tellerrad mit einem kreisförmigen Innenrand aufweist, wobei das Kegelritzel mit dem ersten Tellerrad kämmt und wobei sich die Zahnradstange quer zu einer Hauptebene des Tellerrads und innerhalb des Innenrands erstreckt. Dadurch, dass sich die Zahnradstange innerhalb des kreisförmigen Innenrands des ersten Tellerrands befindet, benötigt die Vorrichtung in einer Ebene quer zur Längserstreckung der Zahnradstange wenig Bauraum. Durch die mittige Lage der Zahnradstange sind nur kurze Wege zu überbrücken, um das Drehmoment, welches von dem mit der Zahnradstange kämmenden Zahnrad abgegriffen wird, auf das Kegelritzel und auf das Tellerrad zu übertragen. Somit kann die Vorrichtung nicht nur platzsparend gebaut werden, sondern kann auch vergleichsweise große Kräfte aufnehmen.
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Das erste Tellerrad kann einen kreisförmigen Außenrand aufweisen, wobei ein Verhältnis eines Durchmessers des kreisförmigen Außenrands zu einem Durchmesser des kreisförmigen Innenrands einen Wert zwischen 1,5 und 2,5, vorzugsweise 1,7 bis 2,3 annehmen kann.
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In einem Ausführungsbeispiel sitzt das Zahnrad drehfest und im Wesentlichen mittig auf einer Welle, die an einem ersten Ende mit dem Kegelritzel drehfest verbunden ist und sich an einem zweiten Ende an einem freilaufenden Kegelritzel abstützt, das ebenfalls mit dem ersten Tellerrad kämmt. Das freilaufende Kegelritzel überträgt dabei kein Drehmoment und dient nur zur Abstützung der Welle mit dem darauf mittig angeordneten Zahnrad.
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Das Kegelgetriebe kann ein zweites Tellerrad aufweisen, das zu dem ersten Tellerrad beabstandet ist, wobei zwischen dem ersten Tellerrad und dem zweiten Tellerrad das Kegelritzel angeordnet ist. In dem Ausführungsbeispiel mit dem freilaufenden Kegelritzel ist auch dieses zwischen dem ersten Tellerrad und zweiten Tellerrad angeordnet. Das erste Tellerrad dient dazu, das Drehmoment des Kegelritzels aufzunehmen und an den Generator weiterzuleiten. Das zweite Tellerrad ist in einem Ausführungsbeispiel drehbar gelagert und nimmt kein Drehmoment auf.
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Zwischen dem ersten Tellerrad und dem zweiten Tellerrad können weitere Kegelritzel angeordnet sein. Vorzugsweise sind die Kegelritzel in Umfangsrichtung des ersten Tellerrads gesehen gleichmäßig angeordnet. Werden beispielsweise vier Kegelritzel (neben dem drehmomentübertragenen Kegelritzel und dem freilaufenden Kegelritzel noch 2 weitere Kegelritzel) zwischen dem ersten Tellerrad und dem zweiten Tellerrad angeordnet, so beträgt der Umfangswinkel zwischen zwei benachbarten Kegelritzel vorzugsweise 90°.
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Das erste Tellerrad kann mit einem koaxial zum ersten Tellerrad angeordneten Drehzylinder drehfest verbunden sein, wobei die Zahnradstange innerhalb des Drehzylinders angeordnet ist. Mit der Anordnung der Zahnradstange innerhalb des Drehzylinders ist gemeint, dass die Zahnradstange sich radial innerhalb einer Mantelfläche des hohlen Drehzylinders befinden. Das erste Tellerrad kann an einem ersten axialen Ende des Drehzylinders angeordnet sein, während an einem zweiten axialen Ende des Drehzylinders Abtriebsmittel vorgesehen sind, die das von dem ersten Tellerrad auf den Drehzylinder übertragene Drehmoment abgreifen. Das Drehmoment wird somit von dem ersten axialen Ende auf das zweite axiale Ende durch die Mantelfläche des hohlen Drehzylinders übertragen. In einem Ausführungsbeispiel entspricht der Durchmesser des kreisförmigen Außenrands des ersten Tellerrads einem Außendurchmesser des Drehzylinders.
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Zwischen dem ersten Tellerrad und dem Generator kann ein Übersetzungsgetriebe vorgesehen sein, durch das die Drehzahl des ersten Tellerrads auf eine höhere Drehzahl angehoben wird. Das Übersetzungsgetriebe ist bevorzugt an dem zweiten axialen Ende des Drehzylinders angeordnet.
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Das Übersetzungsgetriebe kann ein Eingangszahnrad, eine Vorgelegewelle und ein Ausgangszahnrad aufweisen. Vorzugsweise sind das Eingangszahnrad und das Ausgangszahnrad koaxial angeordnet. In einem Ausführungsbeispiel fallen eine Mittelachse des Drehzylinders und eine Drehachse des Eingangszahnrad zusammen.
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Auf der Vorgelegewelle kann ein Eingangszwischenrad angeordnet sein, das mit dem Eingangszahnrad kämmt. Ein Durchmesser des Eingangszwischenrad ist dabei vorzugsweise um den Faktor 2 oder mehr kleiner als ein Durchmesser des Eingangszahnrad. Somit dreht die Vorgelegewelle mindestens zweimal schneller als das Eingangszahnrad. Auf der Vorgelegewelle kann neben dem Eingangszwischenrad ein Ausgangszwischenrad angeordnet sein, dass mit dem Ausgangszahnrad kämmt. Ein Durchmesser des Ausgangszwischenrad ist dabei vorzugsweise größer als ein Durchmesser des Ausgangszahnrad, sodass das Ausgangszahnrad deutlich schneller dreht als das Eingangszahnrad. Das Übersetzungsverhältnis des Übersetzungsgetriebes (Drehzahl des Ausgangszahnrad zu Drehzahl des Eingangszahnrads) kann Werte zwischen 2 und 10, vorzugsweise Werte zwischen 4 und 8 annehmen. Eingangszwischenrad und Ausgangszwischenrad können auch durch ein gestuftes Zahnrad gebildet werden.
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Zwischen dem ersten Tellerrad und dem Generator kann ein Freilauf vorgesehen sein, durch den die Drehung des ersten Tellerrads nur in einer aktiven Drehrichtung zum Generator weitergeleitet wird. In einer Drehrichtung entgegengesetzt zur aktiven Drehrichtung findet durch den Freilauf zwischen dem ersten Tellerrad und dem Generator keine Drehmomentübertragung statt. Dies bedeutet, dass bei einem Zusammendrücken der beiden Bauteile entlang der Längsachse, also bei einer axialen Relativbewegung der beiden Bauteile, ein Rotor des Generators in Drehung versetzt wird. Der Rotor kann daher frei weiterlaufen, selbst wenn die axiale Relativbewegung gestoppt oder gar durch eine entgegengesetzte axiale Relativbewegung angelöst wird.
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Im obigen Ausführungsbeispiel ist der Freilauf so ausgebildet, dass er ein Drehmoment zum Rotor des Generators weiterleitet, wenn die Bauteile des Bauelements zusammengedrückt werden. Alternativ kann der Freilauf auch so ausgelegt sein, dass beim Auseinanderziehen der Bauteile der Rotor des Generators angetrieben wird und bei einem Zusammendrücken der Bauteile der Rotor und das erste Tellerrad voneinander entkoppelt sind.
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In einem Ausführungsbeispiel weist der Freilauf einen Freilaufausgang mit einem gezackten Kranz und einen Freilaufeingang mit einem Läufer und mit wenigstens einer Sperrklinge auf, wobei die Sperrklinge beweglich am Läufer befestigt ist und in einer Sperrstellung mit einem Hinterschnitt des Kranzes zusammenwirkt, sodass in der aktiven Drehrichtung ein Drehmoment vom Läufer auf den Kranz übertragbar ist. Dreht der Läufer in entgegengesetzter Richtung bzw. dreht der Kranz in aktiver Drehrichtung schneller als der Läufer, so ist die Sperrstellung der Sperrklinke aufgehoben und es wird kein Drehmoment übertragen.
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Der Freilaufausgang kann eine Aussparung zur Aufnahme eines Nockens aufweisen, der mit einer Rotorwelle des Generators verbunden ist. In aktiver Drehrichtung erfolgt somit der Drehmomentfluss von dem Läufer auf die Sperrklinge, von dort auf den gezackten Kranz und auf die Aussparung, von dort auf den Nocken und die Rotorwelle des Generators, die den Rotor antreibt.
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Die Rotorwelle und der dazu drehbar gelagerte Läufer können eine Montageeinheit bilden, die sich in axialer Richtung in die Aussparung des Freilaufausgangs stecken lässt. Zwischen der Rotorwelle und dem Läufer ist vorzugsweise ein Axiallager vorgesehen, da nur bei der aktiven Drehrichtung Rotorwelle und Läufer mit gleicher Drehzahl umlaufen, nicht jedoch in entgegengesetzter Richtung bzw. wenn der gezackte Kranz in aktiver Richtung schneller dreht als der Läufer.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann eine Spuleneinheit aufweisen, durch die die elektrische Energie, die im Generator erzeugt worden ist, auf ein anderes Spannungsniveau transformiert wird. Die elektrische Energie kann dann abgegriffen werden und in einer Batterie gespeichert werden.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung, bei einem bereits bestehenden Bauelement (wie beispielsweise einen Stoßdämpfer) die dort anfallende Stoß- oder Bewegungsenergie in elektrische Energie umwandeln zu können, wird mit einem Ergänzungsset oder Nachrüstset gemäß Anspruch 12 gelöst.
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Das erfindungsgemäße Nachrüstset umfasst wenigstens die Vorrichtung, wie sie in den Ansprüchen und im obigen Text beschrieben wird, erste Haltemittel zur Befestigung der Vorrichtung an dem ersten Bauteil des Bauelements und zweite Haltemittel zur Befestigung der Vorrichtung an dem zweiten Bauteil des Bauelements. Durch das Nachrüstset lässt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung nachträglich an das Bauelement anbringen. Wird dabei das Bauelement zusammengedrückt, so wird auch die Vorrichtung in gleichem Maße zusammengedrückt. Das Bauelement und die Vorrichtung sind somit parallel geschaltet, sodass auch hier von einer Parallelschaltung gesprochen werden kann.
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Das Nachrüstset kann eine, zwei oder mehr Vorrichtungen aufweisen, die durch die Haltemittel am Umfang eines Stoßdämpfers herum in Form einer Parallelschaltung angeordnet sein können.
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Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 drei erfindungsgemäße Vorrichtungen in einem Nachrüstset für einen Stoßdämpfer;
- 2 weitere Ausführungsbeispiele für das Nachrüstset (2A und 2B);
- 3 die erfindungsgemäße Vorrichtung im Längsschnitt;
- 4 im perspektivischen Schnitt einen mechanischen Abschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
- 5 eine Ansicht eines Kegelradgetriebes mit Zahnradstange und Zahnrad;
- 6 im perspektivischen Schnitt einen elektrischen Abschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
- 7 Teile eines Freilaufs der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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1 zeigt ein Bauelement 1 in Form eines Stoßdämpfers. Der Stoßdämpfer 1 ist mit einem Nachrüst- oder Ergänzungsset 2 ausgestattet, das drei längliche, zylinderförmige Vorrichtungen 20 umfasst. Die drei Vorrichtungen 20 des Nachrüstsets 2 dienen dazu, Stoß- oder Bewegungsenergie, die beim Zusammendrücken des Stoßdämpfers entlang einer Längsachse 3 anfällt, in elektrische Energie umzuwandeln.
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Der Stoßdämpfer 1 umfasst ein erstes und in der Darstellung der 1 unteres Bauteil 4 und ein zweites Bauteil 5 bzw. oberes Bauteil 5, die sich in Richtung der Längsachse 3 zusammendrücken bzw. auseinanderziehen lassen. Das Nachrüstset 2 umfasst einen ersten Haltering 6, der sich am Umfang des ersten Bauteils 4 anbringen lässt. Der erste Haltering 6 kann dabei mehrere Ringsegmente aufweisen, sodass sich dieser in radialer Richtung von außen an das erste Bauteil 4 anlegen und befestigen lässt. In Umfangsrichtung gesehen im Abstand von jeweils 120° sind drei Armhalterungen 7 für jeweils einen Arm 8 vorgesehen, der sich in radialer Richtung nach außen erstreckt. Der Arm 8 ist mit einem unteren Ende 21 der Vorrichtung 20 verbunden und überbrückt den radialen Abstand zwischen Vorrichtung 20 und dem ersten Haltering 6.
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Das Nachrüstset 2 umfasst des Weiteren einen zweiten oder oberen Haltering 9, der an dem zweiten Bauteil 5 des Stoßdämpfers 1 befestigt ist. Der obere Haltering 9 weist drei radial nach außen gerichtete Haltestege 10 auf, die mit einem oberen Ende 22 der Vorrichtung 20 fest verbunden sind. Wie auch der Stoßdämpfer 1 lassen sich auch die Vorrichtungen 20 sich entlang der Längsachse 3 zusammendrücken. Die Armhalterung 7 ist über den Arm 8 mit dem unteren Ende 21 der Vorrichtung 20 derart verbunden, dass bei gewöhnlich anliegenden Kräften die Vorrichtung 20 im gleichen Maße zusammengedrückt wird wie der Stoßdämpfer 1. Lässt sich aber aufgrund eines fatalen Schadens eine der Vorrichtungen 20 nicht zusammendrücken, so können sich die Armhalterung 7 gegenüber dem Arm 8 und der Arm 8 gegenüber dem unteren Ende der Vorrichtung 20 verdrehen, sodass der Stoßdämpfer 1 weiter arbeiten kann, ohne dass die Blockade der Vorrichtung 20 zu einem Ausfall des Stoßdämpfers 1 führt. Die Verbindung zwischen dem ersten Halteelement 6 und dem unteren Ende 21 ist somit in Richtung der Längsachse 3 lediglich kraftschlüssig ausgebildet.
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Die 2A und 2B zeigen das Nachrüstset 2 jeweils in Alleinstellung, also ohne das Bauelement 1 bzw. ohne den Stoßdämpfer 1. Die Ausführungsbeispiele der 2 in Zusammenschau mit dem Ausführungsbeispiel der 1 sollen verdeutlichen, dass das Nachrüstset 1 den gegebenen Anforderungen (zur Verfügung stehender Bauraum, Umfang der elektrischen Energieerzeugung) angepasst werden kann. Zwar weist das Ausführungsbeispiel der 2A ebenfalls drei Vorrichtungen 20 wie das Ausführungsbeispiel der 1 auf, doch sind in 2A die drei Vorrichtungen 20 nicht gleichmäßig am Umfang des ersten Halterings 6 verteilt, sondern allesamt in einem Winkelbereich von ca. 150° angeordnet. Bei dem Nachrüstset 1 der 5B sind lediglich zwei Vorrichtungen 20 vorgesehen, die sich nicht exakt gegenüberstehen, sondern einen Winkelabstand von ca. 150° aufweisen. Über entsprechende Auslegung der Halteringe 6, 9 kann somit individuell auf den vorhandenen Bauraum rund um einen Stoßdämpfer 1 reagiert werden. Dies vereinfacht den nachträglichen Einbau des Nachrüstsets 1 bei bestehenden Stoßdämpfern 1, insbesondere bei Stoßdämpfern im Fahrzeugbau.
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3 zeigt einen Längsschnitt für die Vorrichtung 20. Das untere Ende 21 ist mit einer Halteöse 23 zur Aufnahme eines Bolzens ausgestattet, durch den sich der Arm 8 (siehe 1) am dem unteren Ende 21 befestigen lässt. Das „untere“ Ende 21 soll hier nicht als einschränkend verstanden werden. Bei entsprechend anderer Orientierung der Vorrichtung kann das untere Ende 21 auch seitlich oder auch oben angeordnet sein. Entsprechend könnte das untere Ende auch als erstes Ende 21 bezeichnet werden. Dies gilt sinngemäß auch für das obere Ende 22.
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Die Vorrichtung 20 umfasst eine Zahnradstange 24, die an dem unteren Ende 21 befestigt ist. Aus den 4 und 5 wird deutlich, dass die Zahnradstange 24 mit einem Zahnrad 25 zusammenwirkt. Werden die Enden 21, 22 der Vorrichtung 20 zusammengedrückt, so verschiebt sich die Zahnradstange 24 in Bezug auf das Zahnrad 25. Aufgrund des kämmenden Eingriffes wird dabei das Zahnrad 25 in Drehung versetzt.
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Das Zahnrad 25 ist drehfest auf einer Welle 26 angeordnet. An einem Ende der Welle 26 ist ebenfalls drehfest ein Kegelritzel 27 eines Kegelradgetriebes 28 angeordnet. Das Kegelritzel 27 kämmt mit einem ersten Tellerrad 29 und gleichzeitig mit einem zweiten Tellerrad 30 des Kegelradgetriebes 28. Die Tellerräder 29, 30 sind in axialer Richtung (parallel zur Längsachse 3) gesehen beabstandet und koaxial zueinander angeordnet, wobei die jeweiligen Verzahnungen der Tellerräder 29, 30 zueinander zugewandt sind. Auf einem anderen Ende der Welle 26, welches in 5 verdeckt ist, aber in 3 zu erkennen ist, sitzt ein freilaufendes Kegelritzel 31. Somit stützt sich die Welle 26 über ihre jeweiligen Enden an den Kegelritzeln 27, 31 ab. Aus 5 ist zudem zu entnehmen, dass ein weiteres Kegelritzel 32 zwischen dem ersten Tellerrad 29 und dem zweiten Tellerrad 30 angeordnet ist. Das Kegelritzel 32 weist zu den oben bereits beschriebenen Kegelritzel 27, 31 in Umfangsrichtung der Tellerräder 29, 30 gesehen einen Winkelabstand von 90° auf. Ein viertes Kegelritzel zwischen den Tellerrädern 29, 30 (ebenfalls jeweils 90° beabstandet zu den Kegelritzen 27, 31 und gegenüberstehend zu Kegelritzel 32) ist in der Darstellung der 5 verdeckt.
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Während die Zahnstange 24 fest mit dem unteren Ende der Vorrichtung 20 verbunden ist und über die Verbindung von Montageöse 23, Arm 8 und erstem Haltering an dem ersten Bauteil 4 des Stoßdämpfers 1 befestigt ist, lässt sich die Zahnradstange 24 dem ersten oder unteren Bauteil 3 des Stoßdämpfers zuordnen. Das Kegelradgetriebe 28, das Zahnrad 25 und die Welle 26 sind dem zweiten oder oberen Bauteil 5 des Stoßdämpfers zugeordnet.
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Beim Zusammendrücken der Enden 21, 22 der Vorrichtung 20 drehen sich das Zahnrad 25, die Welle 26 und mit der Welle 26 drehfest befestigte Kegelritzel 27, wobei die Lage des Zahnrads 25 und die Lage der Welle 26 unverändert bleibt. Wenn sich die Zahnradstange 24 in 5 relativ zum Kegelradgetriebe 28 entlang der Längsachse 3 nach oben bewegt (siehe Pfeil 63), dreht sich das Zahnrad 25 und somit die Welle 26 gegen den Uhrzeigersinn (siehe Pfeil 33). Da die Welle 26 ortsfest ist, wird das erste Tellerrad 29 in Richtung 34 gedreht, während sich das zweite bzw. untere Tellerrad 30 in entgegen gesetzter Richtung 35 dreht. Das zweite Tellerrad 30 ist mittels eines Drehlagers 38 drehbar gelagert und lässt sich praktisch ohne Widerstand frei drehen. Entsprechend liegt das ganze Drehmoment, welches durch die Drehung des Zahnrads 25 in das Kegelradgetriebe 28 geleitet wird, an dem oberen oder ersten Tellerrad 29 an.
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Das erste Tellerrad 29 weist einen kreisförmigen Innenrand 36 und einen kreisförmigen Außenrand 37 auf. Zu erkennen ist, dass in radialer Richtung gesehen die Zahnradstange 24 innerhalb des kreisförmigen Innenrands 36 angeordnet ist. Das gleiche gilt auch für das Zahnrad 25, welches in radialer Richtung gesehen sich innerhalb des kreisförmigen Innenrand 36 befindet.
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Das erste Tellerrad 29 ist mit einem Drehzylinder 39 (siehe 3) drehfest verbunden, dessen Mittelachse mit der Mittelachse des Kegelradgetriebes 28 bzw. der Mittelachse der beiden Tellerräder 29, 30 zusammenfällt. Der Drehzylinder 39 und die Tellerräder 29, 30 sind somit koaxial zueinander angeordnet. An dem ersten Tellerrad 29 sind Verbindungsmittel 40 vorgesehen (siehe 4), durch die sich das erste Tellerrad 29 drehfest mit dem Drehzylinder 39, genauer gesagt mit einer unteren Stirnwand des Drehzylinders, verbinden lässt. Der Übersicht halber ist in 4 nur eine obere Stirnwand 41 des ansonsten nicht dargestellten Drehzylinders 39 gezeigt. Zudem zeigt 4 eine erste, zylinderförmige Gehäusehälfte 42, die den nicht dargestellten Drehzylinder 39 radial von außen umgreift. Während sich der Drehzylinder 39 um seine Mittelachse drehen kann, steht die erste Gehäusehälfte 42 fest.
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Oberhalb des Drehzylinders 39, also an einem dem Kegelradgetriebe 28 abgewandten Ende des Drehzylinders 39, ist ein Übersetzungsgetriebe 43 vorgesehen. Das Übersetzungsgetriebe 43 weist ein Eingangszahnrad 44, das drehfest mit der oberen Stirnwand 41 des Drehzylinders 39 verbunden ist, und ein Ausgangszahnrad 48 auf. Das Übersetzungsgetriebe weist des Weiteren ein Eingangszwischenrad 45 und ein Ausgangszwischenrad 46 auf, welche auf einer gemeinsamen Vorgelegewelle 47 sitzen.
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Das Eingangszahnrad 44 kämmt mit dem Eingangszwischenrad 45, während das Ausgangszwischenrad 46 mit dem Ausgangszahnrad 48 kämmt. Da ein Durchmesser des Eingangszwischenrads 45 kleiner ist als ein Durchmesser des Eingangszahnrad 44 und auch kleiner ist als ein Durchmesser des Ausgangszwischenrads 46, dreht das Ausgangszahnrad 48 entsprechend mit einer größeren Drehzahl als das Eingangszahnrad 44.
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Während 4 einen „mechanischen“ Abschnitt der Vorrichtung zeigt, in dem die lineare Relativbewegung der Zahnradstange 24 bezogen auf das Kegelradgetriebe 29 in eine schnelle Rotation des Ausgangszahnrads 48 umgewandelt wird, zeigt 6 einen weiteren Abschnitt der Vorrichtung 20, in dem die mechanische Rotationsenergie des Ausgangszahnrad 48 in elektrische Energie umgewandelt wird. Daher kann der in 6 dargestellte Abschnitt auch als elektrischer Abschnitt bezeichnet werden. Dieser Abschnitt wird von einer zweiten, zylinderförmigen Gehäusehälfte 49 umhüllt umfasst einen elektrischen Generator 50 mit einem Rotor 51, der auf einer Rotorwelle 52 sitzt (siehe auch 3).
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Zwischen der Rotorwelle 52 und dem Ausgangszahnrad 48 ist ein Freilauf 53 vorgesehen. In einer aktiven Drehrichtung, wenn in dieser aktiven Drehrichtung das Ausgangszahnrad 48 die Rotorwelle 52 antreibt, sorgt der Freilauf für eine drehfeste Verbindung zwischen dem Ausgangszahnrad 48 und der Rotorwelle 52. In einer der aktiven Drehrichtung entgegengesetzten Richtung entkoppelt der Freilauf 53 die Rotation der Rotorwelle 52 von der Rotation des Ausgangszahnrads 48. So ist es möglich, dass sich die Rotorwelle 52 schnell weiterdreht, selbst wenn das Ausgangszahnrad 48 langsamer dreht, stillsteht oder gar in entgegengesetzte Drehrichtung dreht. Durch den Freilauf 53 wird somit sichergestellt, dass sich der Rotor nur in eine Richtung dreht.
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7 zeigt Teile des Freilaufs 53. Der Freilauf 53 umfasst einen Läufer 54, der drehfest mit dem Ausgangszahnrad 48 verbunden ist. Des Weiteren umfasst der Freilauf 53 einen gezackten Kranz 55 mit mehreren, am Innenumfang verteilten Hinterschnitten 56. An zwei äußeren Ecken des rautenförmigen Läufers 54 sind jeweils eine Sperrklinke 57 vorgesehen. Die Sperrklinke 57 wirkt mit einem entsprechenden Hinterschnitt 56 des gezackten Kranzes 55 zusammen. Dreht der Läufer 54 in der Darstellung der 7 im Uhrzeigersinn (siehe Pfeil 58), greifen die Sperrklinken 57 in die betreffenden Hinterschnitte 56 und nehmen den Kranz 55 in dieser Drehrichtung mit. Wird der Läufer 54 abgebremst, weil das Zusammendrücken der Enden der Vorrichtung 20 zum Stillstand gekommen ist, können der Kranz 55 und somit der damit drehfest verbundene Rotor 51 sich weiter im Uhrzeigersinn drehen. Wenn die Enden 21, 22 der Vorrichtung dann wieder auseinandergezogen werden und folglich der Läufer 54 gegen den Uhrezeigersinn dreht, bauen die Sperrklingen keine sperrende Wirkung auf. Entsprechend wird der Kranz 55 in dieser Drehrichtung nicht mitgenommen, sondern dreht im Uhrzeigersinn weiter bzw. läuft aus. Entsprechend wird bei dem hier diskutierten Ausführungsbeispiel nur beim Zusammendrücken der Enden 21, 22 der Vorrichtung 20 der Rotor 51 in Rotation versetzt. Durch einen anders gerichteten Freilauf wäre es alternativ möglich, dass beim Auseinanderziehen der Enden 21, 22 der Vorrichtung 20 der Rotor 51 angetrieben wird.
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In der Darstellung der 6 oberhalb des Generators 50 ist eine Spuleneinheit 59 vorgesehen, die die im Generator erzeugte Spannung auf ein höheres Spannungsniveau transformiert. Zum Abgreifen der Spannung sind am oberen Ende 22 der Vorrichtung 20 zwei elektrische Anschlüsse 60, 61 vorgesehen. Im axialen Bereich der Spuleneinheit 59 ist zudem ein zylinderförmiger Schutzmantel 62 aus einem isolierenden Material vorgesehen. Der Schutzmantel 62 ist dabei in radialer Richtung gesehen zwischen der zweiten Gehäusehälfte 49 und der Spuleneinheit 59 angeordnet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bauelement/Stoßdämpfer
- 2
- Nachrüstset / Ergänzungsset
- 3
- Längsachse
- 4
- erstes Bauteil / unteres Bauteil
- 5
- zweites Bauteil / oberes Bauteil
- 6
- erster Haltering
- 7
- Armhalterung
- 8
- Arm
- 9
- zweiter Haltering
- 10
- Haltesteg
- 20
- Vorrichtung
- 21
- unteres Ende
- 22
- oberes Ende
- 23
- Halteöse
- 24
- Zahnradstange
- 25
- Zahnrad
- 26
- Welle
- 27
- Kegelritzel
- 28
- Kegelradgetriebe
- 29
- erstes Tellerrad
- 30
- zweite Tellerrad
- 31
- freilaufendes Kegelritzel
- 32
- weiteres Kegelritzel
- 33
- Richtung / Pfeil
- 34
- Richtung / Pfeil
- 35
- Richtung / Pfeil
- 36
- kreisförmigen Innenrand
- 37
- kreisförmige Außenrand
- 38
- Drehlager
- 39
- Drehzylinder
- 40
- Verbindungsmittel
- 41
- obere Stirnwand
- 42
- erste Gehäusehälfte
- 43
- Übersetzungsgetriebe
- 44
- Eingangszahnrad
- 45
- Eingangszwischenrad
- 46
- Ausgangszwischenrad
- 47
- Vorgelegewelle
- 48
- Ausgangszahnrad
- 49
- zweite Gehäusehälfte
- 50
- Generator
- 51
- Rotor
- 52
- Rotorwelle
- 53
- Freilauf
- 54
- Läufer
- 55
- Kranz
- 56
- Hinterschnitt
- 57
- Sperrklinke
- 58
- Richtung / Pfeil
- 59
- Spuleneinheit
- 60
- Anschluss
- 61
- Anschluss
- 62
- Schutzmantel
- 63
- Richtung / Pfeil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- CA 2658963 A1 [0002]
- WO 2012015488 A1 [0003]
