DE2219353A1 - Vorrichtung zur energiegewinnung aus der reifendurchbiegung bei fahrzeugen - Google Patents

Vorrichtung zur energiegewinnung aus der reifendurchbiegung bei fahrzeugen

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DE2219353A1
DE2219353A1 DE19722219353 DE2219353A DE2219353A1 DE 2219353 A1 DE2219353 A1 DE 2219353A1 DE 19722219353 DE19722219353 DE 19722219353 DE 2219353 A DE2219353 A DE 2219353A DE 2219353 A1 DE2219353 A1 DE 2219353A1
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DE19722219353
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Stephen E Thomas
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807Rotary generators
    • H02K7/1853Rotary generators driven by intermittent forces

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Tires In General (AREA)

Description

  • Vorrichtung zur Energiegewinnung aus der Reifendurchbiegung bei Fahrzeugen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Energiegewinnung aus der Reifendurchbiegung bei Fahrzeugen.
  • Es ist nutzbringend, Energie aus einer bisher nicht erschlossenen Quelle, nämlich der Reifendurchbiegung zu gewinnen und die so erzielte elektrische Energie liefert dann viele brauchbare Informationen über den Zustand und die Arbeitsbedingungen des Reifens, z. B. ob der Reifen zu stark oder zu schwach aufgeblasen, überhitzt usw. ist. Solche Informationen orientieren auch über die Umdrehungsgeschwindigkeit des Reifens und sind auch für Gleitschutzmassnahmen dienlich. Durch Bestimmen der Umdrehungsgeschwindigkeit der entsprechenden Fahrzeugräder lässt sich auch ermitteln, ob sich das Fahrzeug im Gleitzustand befindet oder nicht.
  • Es ist eine höchst wertvolle Entdeckung, elektrische Energie aus einer bisher übersehenen Quelle, nämlich der Reifendurchbiegung, zu erzielen.
  • In diesem Falle beruht die Vorrichtung auf einer Anordnung der elektron magnetischen Bauteile der Vorrichtung und der Kupplung zwischen der elektromagnetischen Vorrichtung und der sie betätigenden Einrichtung, nämlich Anbringung eines Teiles am Rad und des anderen Teiles am Reihe fen, so dass beide Teile bei Durchbiegung des Reifens beweglich sind.
  • Die Erfindung schliesst auch den ihr eigentümlichen Vorteil ein, dass sie eine in sich unabhängige Einheit bildet, die innerhalb eines Reifens in abgeschirmter Lage angeordnet ist. Der erzeugte Strom bewirkt ein Signal, das durch äussere Zustände unbeeinflussbar oder relativ unbeeinflussbar ist.
  • Es ist ein Hauptziel der Erfindung, eine unabhängige, innerhalb eines Reifens unterzubringende Einheit zu schaffen, die durch die normale Durchbiegung des Reifens betätigt wird und dadurch ein Signal bewirkt, das über den Reifenzustand einschliesslich Füllungsgrad, Temperatur, Tragfähigkeit und dgl. Aufschluss gibt.
  • Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung, welche die normale Durchbiegung des Reifens als Kraftquelle zur Erzeugung elektrischer Energie für eine Vielzahl verschiedener Anwendungen ausnützt, die sich auf Beleuchtung, Erzeugung von Hochfrequenz c. (HF) Signalen, Schallwellen und dgl. erstrecken, aber nicht hierauf beschränkt sind.
  • Es ist ein allgemeines und Gesamtziel der Erfindung, nutzbare Energie aus früher ungenutzten Quellen in der Weise zu gewinnen.
  • Weitere Ziele und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und anhand der beigefügten Zeichnungen, und zwar zeigen: Fig. 1 eine Schnittansicht eines Autoreifens, der in sich eingebaut das Betätigungsglied in zwei Stellung enthält, von denen die in ausgew zogenen Linien wiedergegebene die durch Bodenberührung voll eingedrückte bezeichnet und die in gestrichelten Linien gezeichnete das Betätigungsglied veranschaulicht, nachdem der betreffende Reifenteil sich ausser Berührung mit dem Boden befindet; Fig. 2 zeigt in vergrössertem Masstab eine Schnittansicht des Betätigungso gliedes; Fig. 3 ist ein Schnitt längs der Linie 33 der Fig. 2; Fig. 4 (A) bis 4 (D) sind fortschreitende Stellungsbilder, die zeigen, wie das Betätigungsglied den Stromerzeuger während des Aufo und Abwärts hubes antreibt und Fig. 5 ist ein Blockschema, das anzeigt, wie die aus der elektromagneZ tischen Vorrichtung entnommene Energie das Gleiten des Rades aufzeigt.
  • Nach den Zeichnungen und besonders den Fig. 1 und 2 ist an einem Rad 10, bzw. an der Felge eine rohrförmige Muffe 12 befestigt. Die Muffe 12 ist am Rad durch Schweissen oder eine andere mechanische Befestigungs weise bei 14 befestigt. Während die Muffe sich mit dem Rad 10 dreht, ist sie radial fest. In der Muffe 12 hin- und herbeweglich ist ein Kolben 20 mit einem Schlitzteil 21 eingesetzt, der seine Relativbewegung einem Zahnrad 22 mit einer Vielzahl von in regelmässigen Abständen angel setzten Zähnen 24 überträgt. Der Kolben 20 ist in radialer Richtung hin und herbeweglich, wie durch Doppelpfeil 25 angedeutet ist.
  • Der Kolben 20 wird in lotrecht ausgezogener Stellung mittels einer Feder 26 gehalten, die zwischen dem Ende 27 der Muffe 12 und der Schulter 28 des Kolbens 20 zusammengedrückt wird. Der Kolben 20 trägt einen Kopf 30, der an die Innenseite 32 des Reifens 13 stösst, so dass, wenn das zugeordnete Reifenteilstück mit dem Boden in Berührung kommt, er einen "Fuss" 34 bildet und dadurch radial in perspektivischer Sicht verkürzt wird. Der Kopf 30 wird dabei aufwärts bewegt, bis der ihm zuge, ordnete Teil des Reifens ausser Bodenberührung kommt und durch die Federwirkung (Elastizität) des Reifens und den Luftdruck im Innern 36 seine ursprüngliche Form wieder annimmt.
  • Wenn sich der Kolben 20 aufwärts bewegt (Fig. 4(B),. legt sich ein Nockenstift 50, der vom Anschlag 52 innerhalb der Öffnung 54 festgehalt ten wird, an einen der Zähne 24 und bewegt sich dabei von der Stellung rechts in Fig. 4 (A) in die in Fig. 4 (C) gezeichnete Stellung. Am oberen Ende des Kolbenhubes(Fig. 4 (C))legt sich das Ende 56 des Nockenstiftes an eine feststehende Nockenfläche 58, wodurch der Nockenstift nach innen gedrückt wird.
  • Nachdem der Kolben 20 in voIle Höhe angehoben wurde, kehrt er seinen Lauf um und wird dabei von Fig. 4 (C) nach Fig. 4 (D) und Fig. 4 (A) (wo die Bahn begann) mittels einer Feder 26 bewegt, wenn das Reifens stück ausser Bodenbrührung gelangt. Das Ende 56 des Stiftes 50 bewegt sich am Zahn 24 während des Abwärtshubes vorbei, bis das Ende 62 an die Nockenfläche 62 in der Muffe 12 anschlägt, wodurch das Ende 58 nochmals nach aussen zur Wiederanlage an den darauffolgenden Zahn 24 während der nächsten Aufwärtsbewegung des Kolbens 20 bewegt wird.
  • Während des Abwärtshubes betätigt der Stift 50' das Zahnrad, da die Anordnung der Nockenflächen 58' und 62' umgekehrt wird, wodurch der Stift 50'gegen das Zahnrad vorgeschoben wird, wenn es sich abwärts bewegt (Fig. 4 (D)), und während des Aufwärtshubes pRig. 4(B))wieder eingezogen wird.
  • Der Zweck dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung besteht darin, eine Drehung des Generatorzahnrades 22 mit einem kleinen Hub des Kolbens 20 zu erreichen. Zu bemerken ist, dass der Reifen sich mit grosser Geschwindigkeit dreht und erforderlich ist eine ausreichende Antriebskraft für den Generator, ohne dabei eine zerstörend wirkende Hublänge für den Kolben 20 nach sich zu ziehen. Der Kolben 20 wird in einer zylindrischen Lagerfläche 64 am Ende der Muffe 12 geführt, die genügend lang vorgesehen ist, um eine lineare Hin und Herbewegung zu bewirken, wie durch den Doppelpfeil 25 angedeutet ist.
  • Der max. Aufwärtshub des Kolbens 20 wird durch einen ringförmigen Anschlag begrenzt, der in einem Stück mit dem Ende 30 ausgebildet ist und sich gegen die Fläche 27 am Ende der Muffe 12 legt.
  • Während jeder Hinw und Herbewegung des Kolbens 20 bewegen sich die Stifte 62 ein und aus, wobei sie sich an einen der Zähne 24 legen und dem Zahnrad 22 eine Drehkraft erteilen. Wenn sich das Zahnrad 22 dreht, wird auch eine Welle 70 in Drehung versetzt, die mit dem Anker 72 verbunden ist. Der Anker 72 schneidet Kraftlinien der umgehenden Spule 74 und eine Reihe von Bürsten 76, die durch Federn 78 gegen einen Kommutator 80 gedrückt werden, speisen einen elektrischen Stromkreis mit elektrischer Energie für den gedachten nützlichen Zweck. Die Enden 81 der Welle 70 sind auf Wälzlagern 84 gelagert, wie in Fig. 3 wieder gegeben ist.
  • Nach Fig. 5 erzeugt jede der Vorrichtungen ein HE oder anderes Signal nal. Mit 18 sind Sender bezeichnet, die jedem der Fahrzeugräder zuge.
  • ordnet sind und ein Signal, das ein Mass für die Umdrehungsgeschwindigw keit des zugeordneten Rades bildet, über einen zugehörigen Leiter 148 in Richtung des Pfeiles 150 auf eine Vergleichseinrichtung 152. Die ~Vergleichseinrichtung, bzw. der Komparator stellt fest, welches der Räder mit einer geringeren relativen Geschwindigkeit umläuft und über.
  • trägt dieses Signal über den Leiter 154 auf einen Bremswächter 156 mit hydraulischen Verbindungen 158, 160, 162 und 164 zu einem jeden der Fahrzeugräder zugeordneten Bremsen 166. Falls nun irgendeines der dem Emitter 142 zugeordneten Räder gesperrt wird, dann weist dies auf Gleiten des Fahrzeuges, worauf die Bremskraft aufgehoben wird, so dass das Rad oder die Räder sich wieder mit voller Geschwindigkeit drehen können.
  • Somit kann jede Vorrichtung ein Signal erzeugen, das nicht nur über den Zustand des Reifens, sondern auch über die Umdrehungsgeschwindigkeit Aufschluss gibt.
  • Zur Lehre der Erfindung gehört auch die Verwendung eines Ausganges~ signals der Vorrichtung, um den Reifenzustand und die Umlaufgeschwindigw keit des Rades anzuzeigen, oder eine Kombination der Signale für den Reifen und die Umdrehungsgeschwindigkeit des Rades, um damit den Gleitschutz zu regeln.
  • Im Betrieb wird jedesmal, wenn der Reifen sich dreht und das dem Ende 30 des Kolbens 20 zugeordnete Teilstück desselben den Boden berührt, der Kolben 20 eingedrückt, da der Reifen die Form eines "Fusses" ano nimmt. Da der Reifen dadurch in perspektivischer Sicht radial verkürzt wird, wird der Kolben 20 nach oben bewegt und das Ende 56 des Nockens (Fig. 4 (B)) legt sich an einen der Zähne 24 des Zahnrades 22, das dadurch in Drehung versetzt wird und elektrische Energie durch den elektromagnetischen Generator erzeugt, der aus einem Anker 72 und der diesen umgebenden Spule 74 besteht. Elektrische Energie wird von den Bürsten 76 und den Kommutatoren 80 auf elektrische Stromkreise übertragen, wie zuvor beschrieben. Wenn der eingedrückte Reifenteil wieder seine ursprüngliche Form annimmt, gleitet der Stift 50 am Zahn~ rad bei seiner Abwärtsbewegung vorbei, hat sich jedoch soweit zurückgeZ zogen, so dass er das Zahnrad nicht dreht. Die Abwärtsbewegung wird durch die Feder 26 angeregt und wenn der Kolben seine grösste Ausw dehnung erreicht, legt sich der Stift 50 an die Fläche -62, um ausgezogen zu werden und für eine weitere Betätigung des Zahnrades verfügbar zu sein. Der Stift 50' bewirkt während seiner Abwärtsbewegung die Eingang~ setzung des Zahnrades 22 (Fig. 4(D)).
  • So geschieht es, dass dem Zahnrad 22 zweimal bei jeder Drehung des Reifens ein Drehmoment erteilt wird. Die Drehung des Reifens 13 erfolgt häufig genug und ausserdem wird genügend Energie während jeder Drehung des Rades oder Reifens aufgebracht, um beträchtliche EingangsenergieZ impulse aus der periodischen Durchbiegung des Reifens zu erzeugen.
  • Wenn letzter zuerst in Berührung mit dem Boden kommt, wird das boden.
  • berührende Teilstück zu einem X ulott verformt, gelangt dann ausser Bodenberührung und nimmt dann wieder seine Umfangsform an.
  • Die in der beschriebenen Weise entnommene elektrische Energie ist in ihrer Ausgangsleistung gross genug, dass sie eine Anzahl nützliche Zwecke erfüllen kann, wie der Betrieb von Fahrtlichtern zu Verbesserung der Seitensicht des Fahrzeuges, Abgabe eines Signals bei zu geringer oder zu starker Reifenfüllung oder Überhitzung des Reifens, und das Signal selbst kann so differenziert werden, dass es zu starke Bremsung oder Radsperre anzeigt, wobei es sich um wichtige Signale für den Gleitschutz handelt.
  • Mehr als eine Vorrichtung kann in jedem Reifen betrieben werden und die Serienschaltung bewirkt max. Spannung und konstanten Strom; oder es können Dauermagnete anstelle der Feldspule verwendet und die KommuZ tatoren in Reihe geschaltet werden oder die Vorrichtungen können auch parallel geschaltet werden, um max. Stromstärke und konstante Spannung zu erzielen.
  • Ein Ausgangssignal ist weiterhin aus jedem Rad über einen zugeordneten Sender, bzw. Stromerzeuger zu erzielen, wobei diese Sender-Information auf einen Komparator übertragen wird, der seinerseits einen Bremst wächter für die entsprechende Bremse schaltet. Die Grösse des Hubes, d. h. die Grösse der Abplattung des Reifens geht ebenfalls in die Messung ein.
  • Obwohl die Erfindung anhand einiger aus gesuchter Ausführungsbeispiele veranschaulicht und beschrieben wurde, dienen letztere jedoch nur zur Erläuterung der Erfindung und sind in keiner Weise einschränkender Art. Selbstverständlich ist die Erfindung zahlreichen Abwandlungen und Veränderungen von fachmännischer Seite zugänglich, die dann im Rahmen der folgenden Ansprüche als Äquivalente zur Erfindung liegen.
  • Patentansprüche

Claims (6)

  1. Patentansprüche orrichtung zur Energiegewinnung aus der Reifendurchbiegung, kennzeichnet durch ein drehbares Organ, das betätigbar auf einem Teilstück des Rades und in fester radialer Lage auf diesem befestigt ist, einen damit zusammenwirkenden Kolben, der relativ zu dem genannten Organ in radialer Richtung entsprechend der Reifen~ durchbiegung beweglich ist, die bei Bodenberührung des Reifens während jeder Umdrehung desselben eintritt, federnde Mittel zum Ausziehen des Kolbens in entgegengesetzter radialer Richtung, innerhalb des Kolbens angeordnete und in ihm eine begrenzte Querbewegung ausführende Antriebs mittel und einen Generator, bzw. Stromerzeuger, mit einem durch das Antriebsmittel während der Hin- und Herbewegung des Kolbens bew tätigbaren Rad zum Antrieb des Generators.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator im rechten Winkel zur Radialbewegung des Kolbens ano geordnet ist.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das drehbare Organ starr mit dem Radrahmen durch ein mech.
    Befestigungsmittel verbunden ist.
  4. 4. Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie aus ReifendurchZ biegung, gekennzeichnet durch innerhalb des Reifens angeordnete und am Reifenumfang mitumlaufende Kraftübertragungsmittel, auf die Durchbiegung des Reifens während dessen Umdrehung ansprechende, radial verschiebliche und mit dem KraftübertragungsS mittel zusammenwirkende Mittel, eine ebenfalls innerhalb des Reifens und quer zur Radialbewegung des radial verschieblichen Mittels angeordZ nete Kombination von Spule und Magnet, und Mittel zur Bildung einer auskuppelbaren Antriebsverbindung zwischen dem radial hinZ und herbei weglichen Mittel, wobei die Spulen, und Magnetkombination zur Umwandlung der Reifendurchbiegung in elektrische Energie dient.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3., dadurch gekennzeichnet, dass die von der Grösse der Abplattung des Reifens abhängige Länge der Hubbewegung des Kolbens über Kurvennocken und einen Nockenstift die Drehbewegung eines Fortschaltzahnrades bewirkt, welches mit dem Generator in Wirkverbindung steht.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Kurvennocken und Nockenstift einstellbar sind.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009013556A1 (fr) * 2007-07-23 2009-01-29 Moussa Benmoussa Roue avec systeme integre, autonome a produire de l ' electricite a partir de l' energie de deformation du pneu sous la reaction de la route

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WO2009013556A1 (fr) * 2007-07-23 2009-01-29 Moussa Benmoussa Roue avec systeme integre, autonome a produire de l ' electricite a partir de l' energie de deformation du pneu sous la reaction de la route

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