DE202013101733U1

DE202013101733U1 - Device for generating electrical energy by converting mechanical energy

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Publication number: DE202013101733U1
Application number: DE201320101733
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-04-23
Filing date: 2013-04-23
Publication date: 2013-05-07
Anticipated expiration: 2023-04-24

Abstract

Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie durch Umwandlung mechanischer Energie, mit wenigstens einem Generator (4), und mit einem dem Generator (4) vorgeschalteten Getriebe (7), welches im Wesentlichen mechanisch erzeugte Linearbewegungen eines Auslenkelementes (8) in vom Generator (4) aufgenommene Rotationsbewegungen umwandelt, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (7) mit einer Zahnstangenschaukel (10 bis 13) ausgerüstet ist, welche je nach Linearbewegung des Auslenkelements (8) ein an den Generator (4) angeschlossenes Zahnrad (14) entweder mit einer ersten Zahnstange (10) oder einer zweiten Zahnstange (11) in Eingriff bringt.Device for generating electrical energy by converting mechanical energy, with at least one generator (4), and with a gear (7) upstream of the generator (4), which comprises substantially mechanically generated linear movements of a deflection element (8) in the generator (4) Rotational movements converted, characterized in that the transmission (7) is equipped with a rack swing (10 to 13), which depending on the linear movement of the deflection element (8) connected to the generator (4) gear (14) either with a first rack ( 10) or a second rack (11) engages.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie durch Umwandlung mechanischer Energie, mit wenigstens einem Generator, und mit einem dem Generator vorgeschalteten Getriebe, welches im Wesentlichen mechanisch erzeugte Linearbewegungen eines Auslenkelementes in vom Generator aufgenommene Rotationsbewegungen umwandelt.The invention relates to a device for generating electrical energy by converting mechanical energy, with at least one generator, and with a generator upstream of the transmission, which converts substantially mechanically generated linear movements of a deflection element in the rotational movements recorded by the generator.

Derartige Vorrichtungen sind überwiegend durch die Praxis bekannt geworden bzw. werden generell im Rahmen der DE 10 2004 037 576 A1 beschrieben. Hier geht es prinzipiell darum, Strömungen gezielt zur Energiegewinnung zu nutzen. Bei den Strömungen kann es sich auch um schwerkraftbedingte Strömungen handeln. Die zugehörige Strömungsenergie wird mit einer Energiewandlungsvorrichtung in elektrische Energie als Nutzenergie umgewandelt. Die bekannte Vorgehensweise hat sich grundsätzlich bewährt, setzt jedoch Strömungen eines Mediums voraus, die zudem beherrscht werden müssen und oftmals unkontrolliert entstehen. Hier setzt die Erfindung ein.Such devices are mainly known through the practice or are generally within the framework of DE 10 2004 037 576 A1 described. In principle, this is about using currents specifically for energy generation. The currents can also be gravitational flows. The associated flow energy is converted with an energy conversion device into electrical energy as useful energy. The known procedure has proven itself in principle, but requires flows of a medium, which must also be controlled and often arise uncontrolled. This is where the invention starts.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine derartige Vorrichtung so weiterzuentwickeln, dass auf einfache Weise mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt werden kann und sich die beabsichtigte Vorrichtung unschwer in normale Funktionsabläufe integrieren lässt. The invention is based on the technical problem of further developing such a device so that mechanical energy can be converted into electrical energy in a simple manner and the intended device can be easily integrated into normal functional sequences.

Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie durch Umwandlung mechanischer Energie im Rahmen der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe mit einer Zahnstangenschaukel ausgerüstet ist, welche je nach der Linearbewegung des Auslenkelementes ein an den Generator angeschlossenes Zahnrad entweder mit einer ersten oder einer zweiten Zahnstange in Eingriff bringt. To solve this technical problem, a generic device for generating electrical energy by converting mechanical energy in the invention is characterized in that the transmission is equipped with a rack swing, which depending on the linear movement of the Auslenkelementes connected to the generator gear either with a first or a second rack engages.

In der Regel ist die Zahnstangenschaukel so ausgelegt, dass sie das Zahnrad umrahmt. Zu diesem Zweck handelt es sich bei der Zahnstangenschaukel typischerweise um ein Rechteckgebilde, welches in dem umschlossenen Innenraum das Zahnrad umrahmt. Hier wird meistens so vorgegangen, dass die beiden Zahnstangen an jeweils Längsinnenseiten der Zahnstangenschaukel ausgebildet sind. As a rule, the rack and pinion swing is designed to framing the gear. For this purpose, the rack and pinion swing is typically a rectangular structure, which frames the gear in the enclosed interior. Here is usually the procedure that the two racks are formed on each longitudinal inner sides of the rack swing.

Die Zahnstangen selbst sind meistens durch Querstege der Zahnstangenschaukel miteinander verbunden. Auf diese Weise lässt sich die Zahnstangenschaukel insgesamt einstückig auslegen bzw. als aus mehreren Bestandteilen zusammengesetzter Rechteckrahmen. Die jeweiligen Zahnstangen werden dadurch definiert, dass eine jeweils lineare Zahnreihe an der Längsinnenseite des rechteckförmigen Rahmens bzw. der Zahnstangenschaukel ausgebildet ist.The racks themselves are usually connected by transverse webs of the rack swing. In this way, the rack and pinion swing can be interpreted in one piece as a whole or as a rectangle frame composed of several components. The respective toothed racks are defined in that a respective linear row of teeth is formed on the longitudinal inner side of the rectangular frame or the toothed rack swing.

Auf diese Weise kann insgesamt so vorgegangen werden, dass sich die beiden Zahnstangen im Vergleich zum demgegenüber mittigen Zahnrad gegenüberliegen. Damit beide Zahnstangen in Eingriff mit dem mittigen Zahnrad kommen können, ist die Zahnstangenschaukel erfindungsgemäß über eine Exzenterlagerung an das Auslenkelement angeschlossen. Die Exenterlagerung setzt sich im Wesentlichen aus einem außermittig an die Zahnstangenschaukel angeschlossenen Drehgelenk und einem Führungselement zusammen. Der außermittige Anschluss des Drehgelenkes an die Zahnstangenschaukel korrespondiert dazu, dass das Drehgelenk entfernt von einer Längssymmetrieachse der Zahnstangenschaukel an diese angeschlossen ist. Meistens dient hierzu der obere Quersteg der Zahnstangenschaukel. In this way, it is possible to proceed as a whole in such a way that the two toothed racks face one another in comparison to the central gear wheel on the other hand. Thus, both racks can come into engagement with the central gear, the rack and pinion is connected according to the invention via an eccentric bearing on the deflection. The Exenterlagerung consists essentially of an off-center connected to the rack swing swivel and a guide element together. The eccentric connection of the rotary joint to the rack swing corresponds to the fact that the rotary joint is connected to the latter away from a longitudinal axis of symmetry of the rack swing. Mostly this serves the upper crossbar of the rack swing.

Das Führungselement als solches setzt sich regelmäßig aus einem Führungszapfen und einer Führung zusammen. Die Führung ist im Allgemeinen ortsfest ausgelegt. In die Führung greift der Führungszapfen ein. Der Führungszapfen findet sich im Allgemeinen am oberen Quersteg. Auf diese Weise sind das an den fraglichen oberen Quersteg angeschlossene Drehgelenk und der Führungszapfen in unmittelbarer Nachbarschaft an den fraglichen Quersteg und folglich insgesamt die Zahnstangenschaukel angeschlossen. The guide element as such is regularly composed of a guide pin and a guide. The guide is generally fixed in place. The guide pin engages in the guide. The guide pin is generally located at the upper crossbar. In this way, the connected to the upper crosspiece in question pivot and the guide pin in the immediate vicinity of the crossbar in question, and consequently the rack and pinion swing are connected.

Das Drehgelenk als solches ist mit einem Schwenkhebel verbunden. Der Schwenkhebel wird von dem Auslenkelement beaufschlagt. Sobald das Auslenkelement eine Auslenkung erfährt, regelmäßig eine Linearauslenkung, wird diese Linearbewegung auf den Schwenkhebel übertragen. Als Folge hiervon führt der Schwenkhebel eine Schwenkbewegung aus. The hinge as such is connected to a pivoting lever. The pivot lever is acted upon by the deflection element. As soon as the deflection element undergoes a deflection, regularly a linear deflection, this linear movement is transmitted to the pivoting lever. As a result, the pivot lever performs a pivoting movement.

Die Schwenkbewegung des Schwenkhebels wird ihrerseits über die Exzenterlagerung auf die Zahnstangenschaukel übertragen. Aufgrund der Exzenterlagerung sorgt die Schwenkbewegung des Schwenkhebels dafür, dass die Zahnstangenschaukel eine schaukelartige Bewegung vollführt. The pivotal movement of the pivot lever is in turn transmitted via the eccentric bearing on the rack swing. Due to the Exzenterlagerung the pivoting movement of the pivot lever ensures that the rack and pinion swing performs a rocking motion.

Diese schaukelartige Bewegung korrespondiert im Allgemeinen dazu, dass die Schaukel zunächst mit der ersten Zahnstange in Eingriff mit dem Zahnrad gebracht wird. Durch die Linearbewegung des Auslenkelementes und die dadurch verursachte Schwenkbewegung des Schwenkhebels wird die Zahnstangenschaukel nach Eingriff mit dem Zahnrad aufwärts (oder abwärts) bewegt. Als Folge hiervon wird das Zahnrad rotiert und kann ein an das Zahnrad angeschlossener Generator elektrische Energie erzeugen.This rocking motion generally corresponds to first bringing the swing into engagement with the gear with the first rack. Due to the linear movement of the deflection element and the pivotal movement of the pivot lever caused thereby, the rack swing is moved upwards (or downwards) after engagement with the gear wheel. As a result, the gear is rotated and can be connected to the Gear connected generator generate electrical energy.

Sobald die Beaufschlagung des Auslenkelementes wegfällt, bewegt sich die Zahnstangenschaukel in Gegenrichtung. Hierbei kommt zunächst die andere Zahnstange in Eingriff mit dem Zahnrad. Im Anschluss daran bewegt sich die Zahnstangenschaukel abwärts (aufwärts). Bei diesem Vorgang wird erneut das Zahnrad in Rotationen versetzt und erzeugt der an das Zahnrad angeschlossene Generator wunschgemäß elektrische Energie. As soon as the loading of the deflection element is omitted, the rack swing moves in the opposite direction. Here comes first the other rack into engagement with the gear. Following this, the rack swing moves downwards (upwards). In this process, the gear is again rotated and generates the connected to the gear generator as desired electrical energy.

Die Beaufschlagung des Auslenkelementes kann grundsätzlich gegen die Kraft einer Federeinheit erfolgen, welche nach beendigter Beaufschlagung des Auslenkelementes das Auslenkelement in seine Ruhelage wieder überführt. Das ist jedoch nicht zwingend. Meistens werden mehrere Federelemente eingesetzt, auf denen das Auslenkelement aufgelagert ist. Beispielsweise kann es sich bei dem Auslenkelement um eine Auslenkplatte handeln. Sobald die Auslenkplatte mit einer Kraft, beispielsweise einer Gewichtskraft, beaufschlagt wird, sorgt die dadurch verursachte Auslenkung des Auslenkelementes bzw. der Auslenkplatte wie beschrieben dafür, dass elektrische Energie erzeugt wird. The actuation of the deflection element can in principle take place against the force of a spring unit, which transfers the deflection element into its rest position again after the end of loading of the deflection element. This is not mandatory. In most cases, several spring elements are used, on which the deflection element is superimposed. For example, the deflection element may be a deflection plate. As soon as the deflection plate is subjected to a force, for example a weight force, the deflection of the deflection element or the deflection plate caused thereby, as described, ensures that electrical energy is generated.

Der über das Drehgelenk an die Zahnstangenschaukel angeschlossene Schwenkhebel ist im Allgemeinen drehbar an ein ortsfestes Lager angeschlossen. Dadurch handelt es sich bei dem Schwenkhebel vorteilhaft um einen Zweiarmhebel. Der Zweiarmhebel setzt sich regelmäßig aus einem Schaukelarm und einem Auslenkarm zusammen. Der Schaukelarm ist an die Zahnstangenschaukel angeschlossen und beaufschlagt diese exzentrisch, wie dies bereits beschrieben wurde. Demgegenüber wechselwirkt der Auslenkarm mit dem Auslenkelement. The connected via the rotary joint to the rack swing lever is generally rotatably connected to a fixed bearing. As a result, the pivot lever is advantageously a two-arm lever. The two-arm lever is regularly composed of a rocking arm and a deflection arm. The rocker arm is connected to the rack swing and applied to this eccentric, as already described. In contrast, the deflection arm interacts with the deflection element.

Dazu reicht es im Regelfall aus, wenn der Auslenkarm L-förmig ausgebildet ist. Dabei mag der hochstehende L-Schenkel an der Unterseite des Auslenkelementes angeordnet sein, so dass eine lineare Beaufschlagung des Auslenkelementes wie beschrieben dazu korrespondiert, dass der Schwenkhebel die angesprochene Schwenkbewegung ausführt. Die Schwenkbewegung wird exzentrisch auf die Zahnstangenschaukel übertragen, die ihrerseits wie beschrieben das Zahnrad in Rotationen versetzt, so dass bei dem Vorgang elektrische Energie erzeugt wird. Von besonderer Bedeutung ist in diesem Kontext, dass eine elektrische Energieversorgung sowohl bei einer Auslenkung des Auslenkelementes in einer (linearen) Richtung als auch in der Gegenrichtung erfolgt, so dass die Energieerzeugung besonders effizient vonstatten geht.As a rule, it is sufficient if the deflection arm is L-shaped. In this case, the upstanding L-leg may be arranged on the underside of the deflection element, so that a linear loading of the deflection element as described corresponds to the fact that the pivot lever performs the mentioned pivoting movement. The pivotal movement is transmitted eccentrically to the rack swing, which in turn, as described, rotates the gear so that electrical energy is generated in the process. Of particular importance in this context is that an electrical power supply takes place both during a deflection of the deflection element in a (linear) direction and in the opposite direction, so that the energy generation is particularly efficient.

Der mechanische Aufbau ist regelmäßig so gestaltet, dass die Zahnstangenschaukel in einer Halterung aufgehängt ist. Zu diesem Zweck setzt sich die Halterung typischerweise aus einer Befestigungssäule und einer Basis zusammen. Mit der Basis wird die Halterung im Regelfall an einem Untergrund festgelegt. Die Befestigungssäule setzt sich typischerweise aus zwei zueinander beabstandeten Armen zusammen. The mechanical structure is regularly designed so that the rack swing is suspended in a holder. For this purpose, the holder is typically composed of a mounting column and a base. With the base, the bracket is usually set to a base. The mounting column is typically composed of two mutually spaced arms.

Dabei ist die Auslegung meistens so getroffen, dass die Zahnstangenschaukel zwischen den beiden Armen der Befestigungssäule schwenkbeweglich aufgehängt ist. Die ortsfeste Lagerung des Schwenkhebels ist dabei an den beiden Armen bzw. der Befestigungssäule realisiert. Außerdem weist die Befestigungssäule die ortsfeste Führung für den Führungszapfen an der Zahnstangenschaukel auf. The design is usually made such that the rack and pinion swing between the two arms of the mounting column is suspended pivotally. The stationary mounting of the pivot lever is realized on the two arms or the mounting column. In addition, the mounting column on the stationary guide for the guide pin on the rack swing.

Wie einleitend bereits erläutert, wird das Auslenkelement durch eine mechanische Kraft meistens linerar ausgelenkt und kehrt dann federunterstützt in seine Ruhelage wieder zurück. Die betreffende mechanische Kraft kann durch Gewichtskraft einer Person, eines Fahrzeuges etc. zur Verfügung gestellt werden. Alternativ hierzu kann das Auslenkelement aber auch durch Windkraft, durch Wasserkraft etc. ausgelenkt werden. Die Auslenkung durch Gewichtskraft einer Person lässt sich unschwer dadurch realisieren, dass das Auslenkelement als Treppenstufe oder Teil einer Treppenstufe im Beispielfall ausgebildet ist.As already explained in the introduction, the deflection element is usually linearly deflected by a mechanical force and then returns spring-assisted to its rest position. The relevant mechanical force can be made available by weight of a person, a vehicle, etc. Alternatively, however, the deflecting element can also be deflected by wind power, by water power, etc. The deflection by weight of a person can be easily realized by the fact that the deflection is designed as a step or part of a stair in the example.

Alternativ hierzu kann es sich bei dem Auslenkelement aber auch um eine in eine Fahrbahn eingelassene Platte beispielsweise im Bereich von Parkhäusern handeln. Grundsätzlich kann das Auslenkelement aber auch in eine Schienentrasse für Schienenfahrzeuge integriert werden. In jedem Fall sorgt das über das Auslenkelement fahrende Fahrzeug dafür, dass es in der angegebenen Art und Weise zu einer Stromerzeugung kommt. In gleicher Weise kann das Auslenkelement in Bereiche von strömenden Medien eingebracht werden, beispielsweise in einen Tunnel. Sobald durch diesen Tunnel ein Fahrzeug, beispielsweise U-Bahn hindurchfährt, sorgt der hiermit verbundene Luftzug dafür, dass das Auslenkelement die beschriebene Auslenkung erfährt und bei diesem Vorgang in der geschilderten Art und Weise Strom erzeugt. Alternatively, the deflecting element can also be a plate embedded in a roadway, for example in the area of multi-storey car parks. In principle, however, the deflection element can also be integrated into a rail track for rail vehicles. In any case, the vehicle traveling over the deflection element ensures that power generation occurs in the manner indicated. In the same way, the deflection element can be introduced into areas of flowing media, for example into a tunnel. As soon as through this tunnel a vehicle, such as subway passes through, ensures the associated draft ensures that the deflection learns the described deflection and generates electricity in the process in the manner described.

Im Ergebnis wird eine Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie durch Umwandlung mechanischer Energie zur Verfügung gestellt, die sich problemlos in bestehende Konstruktionen wie beispielsweise Fahrbahnen, Tunnel etc. integrieren lässt. Durch den rein mechanischen Aufbau gelingt unmittelbar die Erzeugung elektrischer Energie. Dabei wird mit einer besonders effizienten Energieerzeugung im Rahmen der Erfindung gearbeitet, weil sowohl eine Auslenkbewegung des Auslenkelementes als auch die Rückstellbewegung des Auslenkelementes jeweils dazu korrespondiert, dass bei diesem Vorgang elektrische Energie erzeugt wird. As a result, a device for generating electrical energy by conversion of mechanical energy is provided, which can be easily integrated into existing constructions such as lanes, tunnels, etc. Due to the purely mechanical design, it is possible to generate electrical energy directly. In this case, a particularly efficient energy generation is worked within the scope of the invention, because both a deflection movement of the deflection element and the return movement of the deflection element respectively corresponds to electrical energy being generated during this process.

Beispielsweise ist es denkbar, die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Tunnel an einer Tunnelwand anzubringen. Sobald ein Zug den Tunnel passiert, kann der dadurch erzeugte Winddruck mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung genutzt werden, elektrische Energie zu erzeugen. Vergleichbares gilt für Tunnel, die zum Passieren von Kraftfahrzeugen genutzt werden. Das gilt sowohl für den innerstädtischen als auch außerstädtischen Bereich.For example, it is conceivable to mount the device according to the invention in a tunnel on a tunnel wall. As soon as a train passes through the tunnel, the wind pressure generated thereby can be used with the aid of the device according to the invention to generate electrical energy. The same applies to tunnels that are used to pass motor vehicles. This applies both to the inner-city and the extra-urban areas.

Grundsätzlich kann die besagte Vorrichtung aber auch in ein Fahrzeug eingebaut werden. In diesem Fall mag das Fahrzeug über einen oder mehrere Luftschächte verfügen, die beispielsweise dazu genutzt werden, einen Abtrieb für das Fahrzeug zu generieren. Sobald die Luft bzw. der Fahrtwind den fraglichen Luftschacht passiert, wird die erfindungsgemäße Vorrichtung unter Erzeugung elektrischer Energie wie beschrieben ausgelenkt. Dadurch kann die elektrische Energie beispielsweise in im Kraftfahrzeug befindliche Akkumulatoren eingespeist werden und im Sinne eines Hybridantriebes einer unmittelbaren Nutzung zugeführt werden. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen. In principle, said device can also be installed in a vehicle. In this case, the vehicle may have one or more air shafts, which are used, for example, to generate an output for the vehicle. As soon as the air or the wind passes through the air shaft in question, the device according to the invention is deflected as described, generating electrical energy. As a result, the electrical energy can be fed, for example, into accumulators located in the motor vehicle and fed to a direct use in the sense of a hybrid drive. Here are the main benefits.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:In the following the invention will be explained in more detail with reference to a drawing showing only one exemplary embodiment; show it:

1 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Variante, eingebaut in eine Treppenstufe, 1 the device according to the invention in a variant, installed in a step,

2 eine perspektivische Detailansicht der Vorrichtung nach 1 und 2 a perspective detail view of the device according to 1 and

3 und 4 unterschiedliche Funktionszustände der Vorrichtung nach den 3 and 4 different functional states of the device according to the

1 und 2 bei Belastung (3) und Entlastung (4). 1 and 2 under pressure ( 3 ) and discharge ( 4 ).

In den Figuren ist eine Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie durch Umwandlung mechanischer Energie dargestellt. Die mechanische Energie wird im Rahmen des dargestellten Ausführungsbeispiels durch die Gewichtskraft zur Verfügung gestellt, welche von einer Person 1 beim Treppensteigen auf eine zugehörige Treppenstufe 2 ausgeübt wird. Im Ausführungsbeispiel ist die Treppenstufe 2 auf ein oder mehreren Federeinheiten 3 gelagert. Das ist jedoch nicht zwingend.In the figures, a device for generating electrical energy by converting mechanical energy is shown. The mechanical energy is provided in the illustrated embodiment by the weight force available from a person 1 when climbing stairs to an associated step 2 is exercised. In the embodiment, the step is 2 on one or more spring units 3 stored. This is not mandatory.

Anstelle die von Person 1 zur Verfügung gestellte Gewichtskraft in elektrische Energie umzuwandeln, kann selbstverständlich auch jedwede andere mechanische Energie bzw. mechanische Kraft eine Umwandlung im Rahmen der Erfindung erfahren. So ist es beispielsweise denkbar, dass Wind oder eine Windkraft auf die nachfolgend noch im Detail zu beschreibende Vorrichtung arbeitet und für die gewünschte Erzeugung elektrischer Energie sorgt. Diese Windkraft mag in einem Luftschacht eines fahrenden Fahrzeuges beim Betrieb produziert werden. Alternativ oder zusätzlich ist es aber auch möglich, den beispielsweise in Tunneln beim Passieren eines Fahrzeuges entstehenden Staudruck bzw. die hiermit verbundene Windkraft für die gewünschte Erzeugung elektrischer Energie zu nutzen. Das ist im Detail jedoch nicht dargestellt.Instead of the person 1 Of course, any other mechanical energy or mechanical force can also undergo a transformation within the scope of the invention when converting the weight force provided into electrical energy. Thus, it is conceivable, for example, that wind or a wind power works on the device to be described in detail below and ensures the desired generation of electrical energy. This wind power may be produced in an air shaft of a moving vehicle during operation. Alternatively or additionally, it is also possible to use the resulting example in tunnels when passing a vehicle back pressure or the associated wind power for the desired generation of electrical energy. This is not shown in detail.

Um die elektrische Energie wie beschrieben erzeugen zu können, verfügt die besagte Vorrichtung zunächst einmal über wenigstens einen Generator 4. Außerdem mag ein dem Generator 4 vorgeschaltetes Schwungrad 5 realisiert sein, welches insgesamt jedoch als Option und nicht zwingendes Merkmal anzusehen ist. Die Energie des in Rotationen versetzten Schwungrades 5 kann über ein zwischen dem Schwungrad 5 und dem Generator 4 zwischengeschaltetes Getriebe 6 auf den fraglichen Generator 4 übertragen werden. Selbstverständlich kann die Energie des Schwungrades 5 auch direkt auf den Generator 4 und ohne Zwischenschaltung des Getriebes 6 übertragen werden.In order to be able to generate the electrical energy as described, said device initially has at least one generator 4 , Besides, one likes the generator 4 upstream flywheel 5 be realized, which is to be considered as an option and not mandatory feature. The energy of the rotating flywheel 5 can have one between the flywheel 5 and the generator 4 intermediate gearbox 6 on the generator in question 4 be transmitted. Of course, the energy of the flywheel 5 also directly to the generator 4 and without the interposition of the transmission 6 be transmitted.

Dem Schwungrad 5 bzw. dem Generator 4 ist dann noch ein weiteres Getriebe, im Rahmen des Ausführungsbeispiels ein Umwandlungsgetriebe bzw. Getriebe 7 vorgeschaltet, welches im Wesentlichen mechanisch erzeugte Linearbewegungen eines Auslenkelementes 8 in vom Generator 4 aufgenommene Rotationsbewegungen umwandelt. Das heißt, das Getriebe bzw. Umwandlungsgetriebe 7 sorgt dafür, dass Linearbewegungen des Auslenkelementes 8 in Rotationsbewegungen umgewandelt werden. Diese Rotationsbewegungen werden im Ausführungsbeispiel von dem Schwungrad 5 aufgenommen und über das weitere Getriebe 6 auf den Generator 4 übertragen. Selbstverständlich kann die fragliche Rotationsbewegung auch direkt ausgangsseitig des Getriebes 7 auf den nachfolgenden Generator 4 bei Bedarf übertragen werden. Das ist jedoch nicht dargestellt.The flywheel 5 or the generator 4 is then still another transmission, in the context of the embodiment, a conversion gear or transmission 7 upstream, which essentially mechanically generated linear movements of a deflection element 8th in from the generator 4 converted rotational movements converted. That is, the transmission or conversion gear 7 ensures that linear movements of the deflection element 8th be converted into rotational movements. These rotational movements are in the embodiment of the flywheel 5 recorded and on the other gear 6 on the generator 4 transfer. Of course, the rotational movement in question also directly on the output side of the transmission 7 on the following generator 4 be transferred if necessary. This is not shown.

Bei dem Auslenkelement 8 handelt es sich im Ausführungsbeispiel um die auf mehreren eckseitig vorgesehenen Federeinheiten 3 gelagerte Treppenstufe 2 oder einen Teil der Treppenstufe 2. Grundsätzlich kann es sich bei dem Auslenkelement 8 aber auch um einen Windflügel oder dergleichen handeln, welcher beim Einsatz der fraglichen Vorrichtung beispielsweise im Tunnel oder auch im Inneren eines Kraftfahrzeuges eine entsprechende Auslenkung durch die erzeugte Windkraft erfährt. In the deflection element 8th In the exemplary embodiment, these are the spring units provided on several corners 3 mounted stair step 2 or part of the step 2 , Basically, it may be at the deflection 8th but also act to a wind vane or the like, which undergoes a corresponding deflection by the wind power generated when using the device in question, for example in the tunnel or in the interior of a motor vehicle.

Nach dem Ausführungsbeispiel sorgt jedoch die Gewichtskraft der Person 1 dafür, dass sich das Auslenkelement 8 bzw. die Treppenstufe 2 unter dem Gewicht in der in 2 gezeigten Pfeilrichtung nach unten bewegt. Sobald die Person 1 die Treppenstufe 2 verlässt oder verlassen hat, sorgen die mehreren Federeinheiten 3 dafür, dass das Auslenkelement 8 bzw. die Treppenstufe 2 wieder ihre Normalposition einnimmt. Damit geht eine Aufwärtsbewegung einher. Das deutet der Doppelpfeil in der 2 an. According to the embodiment, however, provides the weight of the person 1 making sure that the deflection element 8th or the step 2 under the weight in the 2 shown arrow moves downward. Once the person 1 the step 2 leaves or left, the several spring units provide 3 for that the deflector 8th or the step 2 returns to its normal position. This is accompanied by an upward movement. This indicates the double arrow in the 2 at.

Im Detail und ausweislich der 3 und 4 ist das Getriebe bzw. Umwandlungsgetriebe 7 zur Umwandlung der in der 2 dargestellten Linearbewegungen des Auslenkelementes 8 in die vom Generator 4 aufgenommenen Rotationsbewegungen mit einer Zahnstangenschaukel 10, 11, 12, 13 ausgerüstet. Die Zahnstangenschaukel setzt sich aus einer ersten Zahnstange 10, einer zweiten Zahnstange 11 und Querstegen 12, 13 zusammen. Auf diese Weise umrahmt die Zahnstangenschaukel 10 bis 13 ein Zahnrad 14. Das Zahnrad 14 ist drehfest auf einer Welle 15 angeordnet, die ihrerseits das Schwungrad 5 antreibt bzw. auf der das Schwungrad 5 drehfest angebracht ist. Grundsätzlich kann die Welle 15 aber auch unter Verzicht auf das Schwungrad 5 direkt auf den Generator 4 arbeiten. In detail and evidently the 3 and 4 is the transmission or conversion gear 7 for the conversion of in the 2 shown linear movements of the deflection element 8th in the from the generator 4 recorded rotational movements with a rack swing 10 . 11 . 12 . 13 equipped. The rack swing is made up of a first rack 10 , a second rack 11 and crossbars 12 . 13 together. This is how the rack and pinion swing framed 10 to 13 a gear 14 , The gear 14 is rotatable on a shaft 15 arranged, in turn, the flywheel 5 drives or on the flywheel 5 rotatably attached. Basically, the wave 15 but also waiving the flywheel 5 directly to the generator 4 work.

Die Zahnstangenschaukel 10 bis 13 setzt sich aus zwei Zahnstangen 10, 11 zusammen, die sich im Vergleich zum demgegenüber mittigen Zahnrad 14 gegenüberliegen. Die beiden Zahnstangen 10, 11 sind an jeweils Längsinnenseiten der Zahnstangenschaukel 10 bis 13 ausgebildet. Mit Hilfe der beiden Querstege 12, 13 werden die Zahnstangen 10, 11 miteinander verbunden. Auf diese Weise weist die Zahnstangenschaukel 10 bis 13 einen insgesamt rechteckartigen Charakter auf bzw. umschließt im Sinne eines offenen Rechteckes das demgegenüber mittig angeordnete Zahnrad 14. The rack swing 10 to 13 consists of two racks 10 . 11 Together, in comparison to the other hand, the central gear 14 are opposite. The two racks 10 . 11 are on each longitudinal inside of the rack swing 10 to 13 educated. With the help of the two transverse webs 12 . 13 become the racks 10 . 11 connected with each other. In this way, the rack swing 10 to 13 an overall rectangular character or encloses in the sense of an open rectangle on the other hand centrally arranged gear 14 ,

Die Zahnstangenschaukel 10 bis 13 bringt je nach der Linearbewegung des Auslenkelementes 8 (im Ausführungsbeispiel und entsprechend der 2 "aufwärts" oder "abwärts") das an den Generator 4 angeschlossene Zahnrad 14 entweder mit der ersten Zahnstange 10 oder mit der zweiten Zahnstange 11 in Eingriff. The rack swing 10 to 13 Depending on the linear movement of the deflection element 8th (In the embodiment and according to the 2 "up" or "down") to the generator 4 connected gear 14 either with the first rack 10 or with the second rack 11 engaged.

In dem dargestellten Beispielfall ist die Auslegung so getroffen, dass bei einer Bewegung des Auslenkelementes 8 "abwärts" entsprechend der Darstellung in 3 die Zahnstangenschaukel 10 bis 13 bzw. die erste Zahnstange 10 aufwärts bewegt wird, wie ein entsprechender Pfeil in der 3 deutlich macht. Außerdem wird die Zahnstangenschaukel 10 bis 13 durch eine Exzenterlagerung 16 bis 18 im Uhrzeigersinn verschwenkt. Als Folge hiervon wird das mittige Zahnrad 14 von der ersten Zahnstange 10 beaufschlagt und vollführt eine Bewegung im Uhrzeigersinn. Kommt es dagegen zu einer Bewegung des Auslenkelementes 8 "aufwärts", so kommt demgegenüber die zweite Zahnstange 11 mit dem Zahnrad 14 in Eingriff. In the illustrated example case, the design is such that upon movement of the deflection 8th "downwards" as shown in 3 the rack swing 10 to 13 or the first rack 10 is moved upward, like a corresponding arrow in the 3 makes it clear. In addition, the rack and pinion swing 10 to 13 by an eccentric bearing 16 to 18 pivoted clockwise. As a result, the center gear becomes 14 from the first rack 10 acts and performs a clockwise movement. If, however, it comes to a movement of the deflection 8th "upwards", so comes the other hand, the second rack 11 with the gear 14 engaged.

Bei diesem Vorgang wird die zweite Zahnstange 11 entsprechend der Darstellung in 4 aufwärts bewegt und sorgt dafür, dass das Zahnrad 14 eine Beaufschlagung im Gegenuhrzeigersinn erfährt. Das deuten entsprechende Pfeile an der Welle 15 an. Außerdem bewegt sich die Zahnstangenschaukel im Gegenuhrzeigersinn. In this process, the second rack 11 as shown in 4 Moves upwards and ensures that the gear 14 undergoes an application in the counterclockwise direction. This is indicated by corresponding arrows on the shaft 15 at. In addition, the rack swing moves counterclockwise.

Um diese Schaukelbewegung zu realisieren, ist die Zahnstangenschaukel 10 bis 13 über die Exzenterlagerung 16 bis 18 an das Auslenkelement 8 angeschlossen. Die Exzenterlagerung 16 bis 18 setzt sich im Wesentlichen aus einem außermittig an die Zahnstangenschaukel 10 bis 13 angeschlossenen Drehgelenk 16 und einem Führungselement 17 zusammen. Das Führungselement 17 ist ortsfest ausgelegt. Außerdem greift ein Führungszapfen 19 in die ortsfeste Führung 17 ein. Der Führungszapfen 19 und das Drehgelenk 16 sind an den oberen Quersteg 13 angeschlossen.To realize this rocking motion is the rack swing 10 to 13 about the eccentric bearing 16 to 18 to the deflection element 8th connected. The eccentric bearing 16 to 18 essentially consists of an eccentric to the rack swing 10 to 13 connected swivel joint 16 and a guide element 17 together. The guide element 17 is designed stationary. In addition, a guide pin engages 19 into the stationary leadership 17 one. The guide pin 19 and the swivel 16 are at the upper crossbar 13 connected.

Zum weiteren Aufbau der Exzenterlagerung 16 bis 18 gehört dann noch ein vom Auslenkelement 8 beaufschlagter Schwenkhebel 18. Der Schwenkhebel 18 ist in einem ortsfesten Lager 20 gelagert. Sowohl die Führung 17 als auch das Lager 20 sind jeweils ortsfest in einer Befestigungssäule 21 aufgenommen bzw. angeordnet. Die Befestigungssäule 21 fungiert in Verbindung mit einer Basis 22 insgesamt als Halterung 21, 22 für die Zahnstangenschaukel 10 bis 13.For further construction of the eccentric bearing 16 to 18 then belongs to the deflection element 8th acted swivel lever 18 , The swivel lever 18 is in a fixed camp 20 stored. Both the leadership 17 as well as the camp 20 are each stationary in a mounting column 21 recorded or arranged. The fortification column 21 acts in conjunction with a base 22 in total as a holder 21 . 22 for the rack swing 10 to 13 ,

Der Schwenkhebel 18 ist vorliegend als in dem ortsfesten Lager 20 drehbar aufgenommener Zweiarmhebel ausgebildet. Tatsächlich setzt sich der Schwenkhebel 18 aus einem Schaukelarm 18a und einem Auslenkarm 18b zusammen. Der Schaukelarm 18a ist jenseits des Drehlagers bzw. Lagers 20 an die Zahnstangenschaukel 10 bis 13 angeschlossen. Demgegenüber ist der Auslenkarm 18b dem Auslenkelement 8 zugeordnet. Sobald das Auslenkelement 8 eine Auslenkung wie beschrieben erfährt, arbeitet das Auslenkelement 8 auf den Auslenkarm 18b des Schwenkhebels 18 und sorgt für die beschriebenen Schwenkbewegungen des Schwenkhebels 18, die mit Hilfe der Exzenterlagerung 16 bis 18 in die Schaukelbewegungen der Zahnstangenschaukel 10 bis 13 umgesetzt werden. The swivel lever 18 is present as in the fixed camp 20 rotatably received Zweiarmhebel formed. In fact, the pivot lever sits down 18 from a rocking arm 18a and a swing arm 18b together. The rocking arm 18a is beyond the pivot bearing 20 to the rack swing 10 to 13 connected. In contrast, the deflection arm 18b the deflection element 8th assigned. Once the deflector 8th undergoes a deflection as described, the deflection works 8th on the deflection arm 18b of the pivot lever 18 and ensures the described pivoting movements of the pivot lever 18 using the eccentric bearing 16 to 18 in the rocking movements of the rack swing 10 to 13 be implemented.

Zu diesem Zweck ist die Zahnstangenschaukel 10 bis 13 in der bereits beschriebenen Halterung 21, 22 aufgehängt. Die Halterung 21, 22 setzt sich aus der Basis 22 und der darauf im Wesentlichen senkrecht aufstehenden Befestigungssäule 21 zusammen. Tatsächlich wird die Zahnstangenschaukel 10 bis 13 zwischen zwei Armen der Befestigungssäule 21 schwenkbeweglich aufgehängt. For this purpose, the rack and pinion swing 10 to 13 in the already described holder 21 . 22 suspended. The holder 21 . 22 is made up of the base 22 and the substantially vertically rising mounting column thereon 21 together. In fact, the Rack swing 10 to 13 between two arms of the fortification column 21 suspended pivotally.

Sobald das Auslenkelement 8 entsprechend der Darstellung nach der 3 "abwärts" bewegt wird, folgt auch der Schwenkhebel 18 dieser Abwärtsbewegung und vollführt in Bezug auf sein Lager 20 eine Uhrzeigersinnbewegung. Diese Uhrzeigersinnbewegung wird über die Exzenterlagerung 16 bis 18 bzw. das außermittig an die Zahnstangenschaukel 10 bis 13 angeschlossene Drehlager respektive Drehgelenk 16 in Verbindung mit der Führung 17 in eine Schaukelbewegung der Zahnstangenschaukel 10 bis 13 im Uhrzeigersinn derart umgesetzt, dass die erste Zahnstange 10 wie mit Bezug zur 3 beschrieben, aufwärts bewegt und zugleich in Eingriff mit dem Zahnrad 14 gebracht wird. Als Folge hiervon wird das Zahnrad 14 im Uhrzeigersinn angetrieben. Die Uhrzeigersinnbewegung des Zahnrades 14 wird über die Welle 15 auf den Generator 4 übertragen.Once the deflector 8th as shown in the 3 "Down" is moved, also follows the pivot lever 18 This downward movement and performs in relation to his camp 20 a clockwise movement. This clockwise movement is via the eccentric bearing 16 to 18 or the off-center to the rack swing 10 to 13 connected pivot bearing respectively swivel joint 16 in connection with the leadership 17 in a swinging motion of the rack swing 10 to 13 clockwise so implemented that the first rack 10 as related to 3 described, moved up and at the same time engaged with the gear 14 is brought. As a result, the gear becomes 14 driven in a clockwise direction. The clockwise movement of the gear 14 will be over the shaft 15 on the generator 4 transfer.

Wird dagegen das Auslenkelement 8 "aufwärts" bewegt, so korrespondiert hierzu eine Gegenuhrzeigersinnbewegung des Schwenkhebels 18. Als Folge hiervon wird die Zahnstangenschaukel 10 bis 13 im Vergleich zu der Position nach 3 im Gegenuhrzeigersinn gekippt, so dass die erste Zahnstange 10 außer Eingriff und die zweite Zahnstange 11 in Eingriff mit dem Zahnrad 14 gelangt. Jetzt wird die zweite Zahnstange 11 aufwärts bewegt und sorgt für eine Gegenuhrzeigersinnbewegung des Zahnrades 14, die erneut über die Welle 15 auf den Generator 4 übertragen wird.In contrast, the deflection element 8th moves "up", so corresponds to a counterclockwise movement of the pivot lever 18 , As a result, the rack and pinion swing becomes 10 to 13 compared to the position after 3 tilted counterclockwise, leaving the first rack 10 out of engagement and the second rack 11 in engagement with the gear 14 arrives. Now the second rack 11 moves upward and provides a counterclockwise movement of the gear 14 again about the wave 15 on the generator 4 is transmitted.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102004037576 A1 [0002]

Claims

Apparatus for generating electrical energy by conversion of mechanical energy, comprising at least one generator ( 4 ), and with a generator ( 4 ) upstream transmission ( 7 ), which essentially mechanically generated linear movements of a deflection element ( 8th ) in from the generator ( 4 ) converted rotational movements, characterized in that the transmission ( 7 ) with a rack swing ( 10 to 13 ), which depending on the linear movement of the deflection element ( 8th ) to the generator ( 4 ) connected gear ( 14 ) either with a first rack ( 10 ) or a second rack ( 11 ) engages.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the rack swing ( 10 to 13 ) the gear ( 14 ) framed.

Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the rack and pinion swing ( 10 to 13 ) with two racks ( 10 . 11 ), which in comparison to the middle 14 ) are opposite.

Device according to claim 3, characterized in that the toothed racks ( 10 . 11 ) on each longitudinal inside of the rack swing ( 10 to 13 ) are formed.

Device according to claim 3 or 4, characterized in that the toothed racks ( 10 . 11 ) by transverse webs ( 12 . 13 ) the rack swing ( 10 to 13 ) are interconnected.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the rack swing ( 10 to 13 ) via an eccentric bearing ( 16 to 18 ) to the deflection element ( 8th ) connected.

Apparatus according to claim 6, characterized in that the Exztenterlagerung ( 16 to 18 ) essentially from an off-center to the rack swing ( 10 to 13 ) connected rotary joint ( 16 ) and a guide element ( 17 ).

Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that the guide element ( 17 ) engaging in a stationary guide guide pin ( 19 ) having.

Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that the rotary joint ( 16 ) to one of the deflection element ( 8th ) acted upon pivot lever ( 18 ) connected.

Apparatus according to claim 9, characterized in that the pivot lever ( 18 ) than in a stationary warehouse ( 20 ) rotatably received Zweiarmhebel is formed.

Device according to claim 10, characterized in that the swivel joint ( 20 ) on one the rack swing ( 10 to 13 ) acting rocking arm ( 18a ), while a deflection arm ( 18b ) of the pivoting lever ( 18 ) with the deflection element ( 8th ) interacts.

Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the rack swing ( 10 to 13 ) in a holder ( 21 . 22 ) is suspended.

Apparatus according to claim 12, characterized in that the holder ( 21 . 22 ) a fastening column ( 21 ) and a base ( 22 ) having.

Apparatus according to claim 12 or 13, characterized in that the rack swing ( 10 to 13 ) between two arms of the fastening column ( 21 ) is suspended pivotally.

Device according to one of claims 1 to 14, characterized in that the deflection element ( 8th ) by, for example, the weight of a person ( 1 ), a vehicle, by wind power, water power, etc. is deflected.