DE102007054771A1

DE102007054771A1 - Elektromechanischer Stoßdämpfer bzw. elektromechanisches Feder-Dämpfer Element (zur Umwandlung kinetischer Energie in elektrische Energie bei jeder Art von Fahrzeugen und Schwingungskörpern)

Info

Publication number: DE102007054771A1
Application number: DE200710054771
Authority: DE
Inventors: Uwe Schulte-Michels
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-11-16
Filing date: 2007-11-16
Publication date: 2009-05-20

Abstract

Der Patentanspruch bezieht sich auf Stoßdämpfer bzw. Feder-Dämpfer Systeme, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie in der Lage sind Bewegungen und Schwingungen (aller Arten von Fahrzeugen und Schwingungskörpern) in elektrische Energie umzuwandeln.
1.1. Ein Nebenanspruch bezieht sich auf Stoßdämpfer bzw. Feder-Dämpfer Systeme nach Patentanspruch 1., die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie einerseits zur Energieumwandlung bzw. Stromerzeugung und andererseits zur Schwingungsdämpfung getrennte Abschnitte (Kammern) nutzen.
1.2. Ein Nebenanspruch bezieht sich auf Stoßdämpfer bzw. Feder-Dämpfer Systeme nach Patentanspruch 1., die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie einen Lineargenerator zur Energiegewinnung bzw. -umwandlung nutzen.
1.3. Ein Nebenanspruch bezieht sich auf Stoßdämpfer bzw. Feder-Dämpfer Systeme nach Patentanspruch 1., die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie eine Tauchspule zur Energiegewinnung bzw. -umwandlung nutzen.
1.4. Ein Nebenanspruch bezieht sich auf Stoßdämpfer bzw. Feder-Dämpfer Systeme nach Patentanspruch 1., die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie per mechanischer Übertragung einen Rotations-Generator zur Energiegewinnung bzw. -umwandlung nutzen.

Description

Die Menschheit und der einzelne Mensch ist in Bewegung, wobei der Großteil der Bewegung in motorisierten Fahrzeugen stattfindet. Es liegt in der Natur der Sache, dass hierbei Energie verbraucht wird, wobei diese verbrauchte Energie meistens fossilen Ursprungs ist und von Verbrennungsmotoren benötigt wird.
Die stetig knapper werdenden Energie-Ressourcen haben in vielen Staaten zu einem Prozess des Umdenkens geführt, der auch in den großen Industriekonzernen dazu geführt hat, den Konsumenten Produkte anzubieten, die einen sparsameren Umgang mit Energie ermöglichen.
Eine Ausprägung dieses Prozesses sind bspw. die so genannten Hybrid-Konzepte in Automobilen, bei denen Verbrennungsmotoren und Elektromotoren gemeinsam zum Einsatz kommen.
Diese Konzepte versuchen teilweise die entstehende Verlustenergie, die beim Abbremsen entsteht, wieder in elektrische Energie umzuwandeln und in den Energiekreislauf des Fahrzeugs rückzuführen.
Manche der zur Zeit (2007) aktuellen Hybrid Konzepte nutzen, wie oben geschildert, die Bremsenergie zur Rückgewinnung von Energie, aber kein Konzept nutzt die Energie, die in einem Stoßdämpfer bzw. Feder-Dämpfer Element anfällt, zur Umwandlung in elektrische Energie, die z. B. einem Hybrid-System wieder zur Verfügung gestellt werden könnte.
Ganz im Gegenteil werden Kapazitäten der Entwicklung in Lösungen gesteckt, um die im Stoßdämpfer durch die Energieumwandlung anfallende Wärme ohne Nutzen für die Energiebilanz abzuführen.
Das Potential der hier verschwendeten Energie dürfte in Anbetracht der sich weltweit bewegenden Fahrzeuge immens sein.
An dieser Stelle ist zu fragen, wie diese ungenutzte Energie in den Energiekreislauf des Fahrzeugs eingebunden werden kann. Es bedarf einer Lösung, die jene Bewegungen und Schwingungen eines Fahrzeugs zur Energiegewinnung nutzt, die als „Abfallprodukt" während der Fortbewegung anfallen.
Der im Patentanspruch 1. bis 1.4. angegebenen Erfindung liegt zusammenfassend also das Problem zugrunde, dass bis heute die bei der Fortbewegung mit z. B. Automobil oder Motorrad anfallende Energie, die durch Schaukel- und Schwingungsbewegungen während der Fahrt anfällt, sowie die kinetische Energie von Schwingungskörpern im allgemeinen, nicht genutzt wird, diese aber genutzt werden soll.
Diese Problemstellung wird durch die in Patentanspruch 1. bis 1.4. benannte Erfindung gelöst, welche in der Lage ist die Schwingungen des jeweiligen Fahrzeugs und/oder des jeweiligen Schwingungskörpers aufzunehmen und in elektrische Energie umzuwandeln.
Die Energieumwandlung bzw. -gewinnung kann dabei erfolgen:

I. durch einen in den Stoßdämpfer bzw. das Feder-Dämpfer Element implementierten Lineargenerator (siehe Zeichnung A)
II. durch Implementierung einer Tauchspule in den Stoßdämpfer bzw. das Feder-Dämpfer Element oder (siehe Zeichnung B)
III. durch mechanische Übertragung durch z. B. eine Zahnstange oder einen Zahnriemen auf das Zahnrad eines Generators (siehe Zeichnung C)

Bei I.–III. ist natürlich grundsätzlich auch die Wirkungsweise der hier als Generator wirkenden Baugruppen als elektrischer Motor denkbar. So wäre die Erfindung damit auch als durch entsprechende elektronische Regelungen stabilisierendes Element im Fahrzeugbau zu nutzen.
Der größte Vorteil einer möglichst breiten Anwendung der Erfindung ist augenfällig: Die Verbesserung der Gesamtenergiebilanz von Fahrzeugen mit Hybrid-Antrieb ist denkbar mit den sich daraus ergebenden positiven Folgen für Verbrauch, Umgang mit fossilen Energieträgern, Klima-Schonung. Weitere Vorteile durch die Anwendung ergeben sich als Ergänzung zu normalen Lichtmaschinen in Fahrzeugen ohne Hybrid-Antrieb sowie unspezifisch bei allen Anwendungen, Maschinen, Naturphänomenen, die Schwingungsbewegungen erzeugen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen A, B, und C dargestellt. Allen Ausführungsbeispielen gemeinsam ist, dass sie zur Stromerzeugung wie auch zur Schwingungsdämpfung eigene Kammern nutzen.
Die Befestigungspunkte sind in den Ausführungsbeispielen handelsüblichen KFZ – Stoßdämpfern nachgebildet, könnten aber natürlich je nach Einsatzgebiet, differierend ausgeführt werden.
So ist z. B. denkbar die Erfindung als akku-gepufferten Dynamo-Ersatz bei Fahrrädern zu nutzen oder die Schwingungen eines Schiffs-Diesels aufzunehmen und in den Energiekreislauf rückzuführen.
Diese beiden Extrem-Beispiele seien hier benannt, da sie deutlich machen, dass auch die jeweilige Art der Befestigung, die jeweilige Ausführung des Dämpfungsmediums (z. B. Öl oder Gas), die jeweilige Einstellung von z. B. Kanälen und Ventilen zum Durchfluss des Mediums, die Stärke der Feder, die Gesamtgröße wie auch eine Ausführung des Feder-Dämpfer Elementes als rein mechanisches Element mit z. B. geschichteten Blattfedern (hier nicht dargestellt) sehr vom Anwendungszweck und der mechanischen Beanspruchung der Erfindung bestimmt ist.
Natürlich sind auch nicht-mobile Anwendungen denkbar, bspw. das Aufnehmen der Schwingungen von Brücken, um z. B. die Energieversorgung der Beleuchtung zu unterstützen. Aus diesen Gründen sind im folgenden auch nur die für die Stromerzeugung relevanten Vorgänge beschrieben.
Zu Zeichnung A
Die in der Dämpfungskammer durch das Dämpfungsmedium gedämpfte axiale Schwingungsamplitude des Elementes A erzeugt durch die selbe Schwingungsamplitude in der Stromerzeugungskammer sowohl in der Zugstufe wie auch in der Druckstufe elektrischen Strom.
In der Stromerzeugungskammer wird das Sekundärteil (Läufer) an den Primärteilen (Statoren) im Inneren des Linear-Generators linear vorbei bewegt. Durch das vom Läufer mit einem Dauermagnet oder einem Elektromagnet erzeugte, magnetische Gleichfeld wird in den Leitern bzw. Leiterwicklungen des Stators durch die Lorentzkraft elektrische Spannung induziert.
Zu Zeichnung B
Die in der Dämpfungskammer durch das Dämpfungsmedium gedämpfte axiale Schwingungsamplitude des Elementes A erzeugt durch die selbe Schwingungsamplitude in der Stromerzeugungskammer sowohl in der Zugstufe wie auch in der Druckstufe elektrischen Strom.
In der Stromerzeugungskammer induziert die Tauchspule bei Eintauchen in den Magneten Spannung. Der Strom ist der auf die Spule ausgeübten Kraft proportional, die Spannung ist ihrer Geschwindigkeit proportional.
Zu Zeichnung C
Element A überträgt die in der Dämpfungskammer durch das Dämpfungsmedium gedämpfte axiale Schwingungsamplitude in der Stromerzeugungskammer via Zahnstange auf ein Getriebe, welches einen elektrischen Rotations-Generator antreibt, der sowohl in der Zugstufe wie auch in der Druckstufe Strom erzeugt. (Die Ausführung via Zahnstange ist hier nur Beispielgebend. Ebenso sind Ausführungen mit Zahnriemen, Kette, direktem Antrieb des Generators ohne Getriebeübersetzung, waagerecht betriebenem oder außenliegendem Generator denkbar.)

Claims

Der Patentanspruch bezieht sich auf Stoßdämpfer bzw. Feder-Dämpfer Systeme, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie in der Lage sind Bewegungen und Schwingungen (aller Arten von Fahrzeugen und Schwingungskörpern) in elektrische Energie umzuwandeln. 1.1. Ein Nebenanspruch bezieht sich auf Stoßdämpfer bzw. Feder-Dämpfer Systeme nach Patentanspruch 1., die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie einerseits zur Energieumwandlung bzw. Stromerzeugung und andererseits zur Schwingungsdämpfung getrennte Abschnitte (Kammern) nutzen. 1.2. Ein Nebenanspruch bezieht sich auf Stoßdämpfer bzw. Feder-Dämpfer Systeme nach Patentanspruch 1., die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie einen Lineargenerator zur Energiegewinnung bzw. -umwandlung nutzen. 1.3. Ein Nebenanspruch bezieht sich auf Stoßdämpfer bzw. Feder-Dämpfer Systeme nach Patentanspruch 1., die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie eine Tauchspule zur Energiegewinnung bzw. -umwandlung nutzen. 1.4. Ein Nebenanspruch bezieht sich auf Stoßdämpfer bzw. Feder-Dämpfer Systeme nach Patentanspruch 1., die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie per mechanischer Übertragung einen Rotations-Generator zur Energiegewinnung bzw. -umwandlung nutzen.