DE102010008009A1 - Regenerative Dämpfungsvorrichtung für Fahrzeuge - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine regenerative Dämpfungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Lichtmaschine. Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, eine separate regenerative Dämpfungsvorrichtung für Fahrzeuge bereitzustellen, bei der eine Bewegung aufgrund von Schwingungen und/oder Stößen, die erzeugt werden, während das Fahrzeug fährt, in eine Drehbewegung umgewandelt wird, um eine regenerative Dämpfungsvorrichtung für Fahrzeuge bereitzustellen, bei der eine Lichtmaschine die Energie, die verloren gehen würde, regenerieren kann, wodurch das erzeugte Geräusch reduziert und der Fahrkomfort des Fahrzeugs und/oder die Dämpfungsleistung aufgrund des Schwingungsdämpfers aufrecht erhalten werden kann. Zur Lösung der oben genannten Aufgabe weist die regenerative Dämpfungsvorrichtung für Fahrzeuge gemäß der vorliegenden Offenbarung eine Schubstange auf, deren eines Ende an einem Laufrad angebracht ist; und eine Lichtmaschine, die an einem Fahrzeugkörper befestigt ist, wobei das andere Ende der Schubstange mit der Lichtmaschine verbunden ist, wodurch Strom durch die Drehung der Schubstange erzeugt wird.

Description

  • HINTERGRUND
  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine regenerative Dämpfungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Lichtmaschine, und insbesondere auf eine regenerative Dämpfungsvorrichtung für Fahrzeuge, die die Energie regenerieren kann, die bei dem Vorgang der Dämpfung von Schwingungen und/oder Stößen erzeugt wird, die von einer Straßenoberfläche übertragen werden, während das Fahrzeug gefahren wird.
  • Beschreibung der verwandten Technik
  • Im Allgemeinen ist ein Schwingungsdämpfer so an einem Transportmittel, beispielsweise einem Fahrzeug oder ähnlichem, angebracht, dass er die Schwingungen und/oder Stöße, die von einer Straßenoberfläche übertragen werden, absorbiert und dämpft, um den Fahrkomfort zu erhöhen, wenn das Fahrzeug gefahren wird.
  • Der Schwingungsdämpfer weist einen Zylinder und eine Kolbenstange auf, die in dem Zylinder so angeordnet ist, dass sie komprimiert wird und ausfedert, und der Zylinder und die Kolbenstange sind an einem Fahrzeugkörper und einem Laufrad oder einer Fahrzeugwelle angebracht.
  • In dem Schwingungsdämpfer wird die Kolbenstange während des Vorgangs des Dämpfens von Schwingungen und/oder Stößen hin und her bewegt. In jüngster Zeit wurde versucht, die während der Hin- und Herbewegung der Kolbenstange erzeugte Energie zur Erzeugung weiterer regenerierter Energie zu verwenden.
  • Bei einer herkömmlichen regenerativen Dämpfungsvorrichtung für Fahrzeuge ist eine Lichtmaschine an einem Fahrzeugkörper angebracht, und die Hin- und Herbewegung der Kolbenstange wird in Drehbewegung umgewandelt, die an die Lichtmaschine übertragen wird. Zu diesem Zweck weist die regenerative Dämpfungsvorrichtung eine Bewegungsumwandlungs-Vorrichtung auf, um die Hin- und Herbewegung in Drehbewegung umzuwandeln.
  • Eine Kugelumlaufspindel-Vorrichtung kann als Bewegungsumwandlungs-Vorrichtung verwendet werden. Die Kugelumlaufspindel-Vorrichtung ist mit der Kolbenstange verbunden, so dass die Kugelumlaufspindel im Ansprechen auf die Hin- und Herbewegung der Kolbenstange gedreht wird, und diese Drehkraft wird an die Lichtmaschine übertragen, so dass Strom erzeugt werden kann.
  • Eine derartige oben beschriebene regenerative Dämpfungsvorrichtung der linearen Art ist in U.S. Patent Nr. 6,952,060 und ähnlichem beschrieben und wird anstelle des Schwingungsdämpfers angebracht.
  • Bei der herkömmlichen regenerativen Dämpfungsvorrichtung der linearen Art ermöglicht die zum Umwandeln der Hin- und Herbewegung in Drehbewegung verwendete Kugelumlaufspindel-Vorrichtung, dass die Anfangs-Reibungskraft erhöht wird, so dass ein Geräusch erzeugt und der Fahrkomfort herabgesetzt werden kann. Außerdem ist, obwohl die oben beschriebene regenerative Dämpfungsvorrichtung der linearen Art anstelle des Schwingungsdämpfers angebracht wird, deren Leistung der Dämpfungskraft im Vergleich zu einem Schwingungsdämpfer herabgesetzt, und daher wird der gesamte Fahrkomfort und/oder die Fahrleistung des Fahrzeugs verringert.
  • KURZE ZUSAMMENFASSUNG
  • Demgemäß soll die vorliegende Offenbarung die vorgenannten Probleme des Standes der Technik lösen. Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, eine separate regenerative Dämpfungsvorrichtung für Fahrzeuge bereitzustellen, bei der eine Bewegung aufgrund von Schwingungen und/oder Stößen, die erzeugt werden, während das Fahrzeug fährt, in eine Drehbewegung umgewandelt wird, um eine regenerative Dämpfungsvorrichtung für Fahrzeuge bereitzustellen, bei der eine Lichtmaschine die Energie, die verloren gehen würde, regenerieren kann, wodurch das erzeugte Geräusch reduziert und der Fahrkomfort des Fahrzeugs und/oder die Dämpfungsleistung aufgrund des Schwingungsdämpfers aufrecht erhalten werden kann.
  • Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, weist eine regenerative Dämpfungsvorrichtung für Fahrzeuge gemäß der vorliegenden Offenbarung zum Dämpfen der Schwingungen, die von einer Straßenoberfläche übertragen werden, und zum Regenerieren der Schwingungsenergie des Fahrzeugs zu elektrischer Energie, wenn das Fahrzeug gefahren wird, eine Lichtmaschine auf, die an dem Fahrzeugkörper an einer Stelle angebracht ist, die von einem unteren Arm um einen bestimmten Abstand in Längsrichtung des Fahrzeugs beabstandet ist, wobei das eine Ende des unteren Arms an dem Fahrzeugkörper so angeordnet ist, dass er nach unten und oben schwenkbar ist, und wobei das andere Ende mit einem Laufrad verbunden ist, um das Laufrad zu stützen; und eine Schubstange, deren eines Ende mit dem unteren Arm verbunden ist, und deren anderes Ende mit der Lichtmaschine verbunden ist, wobei, wenn der untere Arm nach oben und unten geschwenkt wird, sich die Schubstange um die Mittelachse der Lichtmaschine dreht, so dass Strom erzeugt wird.
  • Vorzugweise weist die regenerative Dämpfungsvorrichtung des Weiteren eine Übersetzung zwischen der Lichtmaschine und dem anderen Ende der Schubstange auf, um die Drehgeschwindigkeit zu ändern.
  • Es ist bevorzugt, dass die Lichtmaschine einen Rotor aufweist, der drehbar an einem Gehäuse angeordnet ist und einen Dauermagneten aufweist; und eine Spule, die den Rotor umgibt, um Strom zu erzeugen, wenn sich der Rotor dreht.
  • Vorzugsweise weist die Lichtmaschine des Weiteren eine elektrische Stromquelle auf, um die Spule mit Strom zu versorgen; und ein elektronisches Steuergerät zum Steuern des Stroms, der der Spule zuzuführen ist, wobei der der Spule in der Lichtmaschine zugeführte Strom den Rotor und die damit verbundene Schubstange dreht, so dass die Dämpfungskraft an dem Laufrad verändert wird.
  • Es ist bevorzugt, dass die regenerative Dämpfungsvorrichtung des Weiteren einen Schwingungsdämpfer oder eine Schraubenfeder aufweist, der/die zwischen dem Fahrzeugkörper und dem Laufrad angeordnet ist.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER MEHREREN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Vorderansicht, die eine regenerative Dämpfungsvorrichtung für Fahrzeuge gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt; und
  • 2 ist eine Draufsicht, die eine regenerative Dämpfungsvorrichtung für Fahrzeuge gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung im Einzelnen unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • 1 ist eine Vorderansicht, die eine regenerative Dämpfungsvorrichtung für Fahrzeuge gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt, und 2 ist eine Draufsicht, die eine regenerative Dämpfungsvorrichtung für Fahrzeuge gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt.
  • Wie in 1 und 2 gezeigt ist, ist die regenerative Dämpfungsvorrichtung 30 gemäß der vorliegenden Offenbarung an einem Fahrzeugkörper 10 angebracht, so dass sie eine Hin- und Herbewegung aufgrund der Schwingungen und/oder Stöße, die von einem Laufrad 20 übertragen werden, verwenden kann, um die Energie, die verloren gehen würde, zu regenerieren.
  • Ein Schwingungsdämpfer 22 weist einen Zylinder 23 und eine Kolbenstange 24 auf, die so angeordnet ist, dass sie in dem Zylinder 23 hin und her bewegt werden kann. Während das Fahrzeug gefahren wird, ermöglichen die Schwingungen und/oder die Stöße, die von dem Laufrad 20 übertragen werden, dass sich die Kolbenstange 24 des Schwingungsdämpfers 22 in den Zylinder 23 hinein ausdehnt/aus dem Zylinder 23 zurückgezogen wird, so dass die Schwingungen und/oder die Stöße gedämpft werden können.
  • Zu diesem Zweck ist der Zylinder 23 mit einem Betriebsmittel wie beispielsweise Gas oder Öl gefüllt und ein (nicht gezeigtes) Kolbenventil, das an einem Endabschnitt der Kolbenstange 24 angebracht ist, ermöglicht, dass das Fließen des Betriebsmittels in den Zylinder 23 gesteuert wird, um die Dämpfungskraft zu erzeugen.
  • Der Fahrzeugkörper 10 weist einen Querträger 12 und einen unteren Arm 14 auf, der von dem Querträger 12 eingeschränkt wird, um zu ermöglichen, dass der untere Arm nach oben und nach unten bewegt wird. Dieser untere Arm 14 stützt das Laufrad 20. Der Schwingungsdämpfer 22 ist an den unteren Arm 14 gekoppelt, um die Schwingungen und/oder Stöße, die von dem Laufrad 20 übertragen werden, zu dämpfen.
  • Außerdem ist in dem Fahrzeug eine Schraubenfeder 26 angebracht, um die Schwingungen und/oder Stöße, die von der Straßenoberfläche übertragen werden, zusammen mit dem Schwingungsdämpfer 22 zu dämpfen. Die Schraubenfeder 26 kann einstückig mit dem Schwingungsdämpfer 22 angeordnet sein. Alternativ kann die Schraubenfeder 26 von dem Schwingungsdämpfer 22 getrennt sein, um zwischen dem unteren Arm 14 und dem Fahrzeugkörper 10 gestützt zu werden.
  • Außerdem weist die regenerative Dämpfungsvorrichtung 30 eine Lichtmaschine 32 auf, die an einer Seite des Fahrzeugkörpers, nämlich an dem Querträger 12, angebracht ist. Die Lichtmaschine 32 weist einen Rotor 34 auf, der drehbar in einem Gehäuse 33 angeordnet ist, und eine Spule 35, die so angebracht ist, dass sie den Rotor 34 umgibt. Der Rotor 34 hat einen Dauermagneten, so dass, wenn sich der Rotor dreht, Strom entlang der Spule 35 erzeugt wird.
  • Die regenerative Dämpfungsvorrichtung 30 weist eine Schubstange 36 auf zum Umwandeln der Schwingungen und/oder Stöße, die von außen über tragen werden, in die Drehkraft des Rotors 34. Ein Ende der Schubstange 36 ist mit dem unteren Arm 14 verbunden und das andere Ende der Schubstange 36 ist mit dem Rotor 34 der Lichtmaschine 32 verbunden. Zwei Schubstangen 36 können an dem rechten bzw. linken Laufrad angebracht werden.
  • Der untere Arm 14, mit dem das eine Ende der Schubstange 36 verbunden ist, kann durch die Stöße, die von außen übertragen werden, wenn das Fahrzeug gefahren wird, nach unten und nach oben geschwenkt werden. Das Aufwärts-/Abwärtsschwenken des unteren Arms 14 ermöglicht, dass sich die Schubstange 36 innerhalb eines bestimmten Winkelbereichs um die Drehachse des Rotors 34 dreht. Wie in 2 gezeigt ist, kann, da die Lichtmaschine 32 an einer Stelle angebracht ist, die von dem unteren Arm 14 um einen bestimmten Abstand in Längsrichtung des Fahrzeugs beabstandet ist, ein Moment auf die Schubstange 36 übertragen werden, um den unteren Arm 14 und die Lichtmaschine 32 miteinander zu verbinden, wenn der untere Arm 14 nach oben und nach unten geschwenkt wird.
  • Anders ausgedrückt, ermöglichen die Schwingungen und/oder Stöße des Fahrzeugkörpers, dass die Schubstange 36 innerhalb eines bestimmten Winkelbereichs gedreht wird. Aufgrund der Reibungskraft, die während der Drehbewegung der Schubstange 36 erzeugt wird, kann die Schubstange 36 als Hilfsfeder dienen, die das Laufrad 26 stützt.
  • Das eine Ende der Schubstange 36, das mit dem unteren Arm 14 verbunden ist, wird durch die Schwingungen und/oder Stöße, die von der Straßenoberfläche übertragen werden, nach oben und nach unten bewegt. Folglich wird das andere Ende der Schubstange 36, das an dem Fahrzeugkörper angebracht ist, gedreht. Wie oben gezeigt ist, ermöglicht die Drehbewegung, die an dem anderen Ende der Schubstange 36 erzeugt wird, dass der Rotor 34 der Lichtmaschine 32 gedreht wird, so dass Strom entlang der Spule 35 erzeugt wird.
  • Vorzugsweise kann ein Geschwindigkeitsbeschleuniger 37, der als Übersetzung dient, zwischen die Schubstange 36 und den Rotor 34 der Licht maschine 32 eingesetzt werden. Dieser Geschwindigkeitsbeschleuniger 37 kann die Geschwindigkeit der Drehbewegung, die von der Schubstange 36 übertragen wird, beschleunigen. Obwohl der Drehwinkel der Schubstange 36 klein ist, kann der Geschwindigkeitsbeschleuniger 37 den Drehwinkel des Rotors 34 (das heißt, dessen Umdrehungen pro Minute) erhöhen, so dass die Umdrehungen pro Minute ausreichend hoch werden, um Strom zu erzeugen. Außerdem kann der in der Lichtmaschine 32 erzeugte Strom einem Batterieladegerät oder einer elektrischen Vorrichtung in dem Fahrzeug zugeführt und davon verwendet werden.
  • Wie oben beschrieben, kann die regenerative Dämpfungsvorrichtung 30 gemäß der vorliegenden Offenbarung die Schwingungsenergie und/oder Stoßenergie, die von der Straßenoberfläche übertragen werden, zu elektrischer Energie regenerieren.
  • Außerdem dient die Lichtmaschine 32 bei Bedarf als Motor, so dass die Lichtmaschine 32 alleine oder zusammen mit dem Schwingungsdämpfer 22 zur Erhöhung des Fahrkomforts des Fahrzeugs und der Lenkstabilität des Fahrzeugs verwendet werden kann.
  • Das heißt, die Lichtmaschine 32 kann den Strom in umgekehrter Richtung steuern, um zu ermöglichen, dass Drehkraft auf den Rotor 34 ausgeübt wird. Wenn die Drehkraft in dem Rotor 34 erzeugt wird, kann das andere Ende der Schubstange 36 gedreht werden, so dass es möglich ist, die Bewegung des unteren Arms 14, mit dem das eine Ende der Schubstange 36 verbunden ist, einzuschränken. Dann kann der Geschwindigkeitsbeschleuniger 37 als Geschwindigkeitsverringerer dienen.
  • Demgemäß kann die Lichtmaschine 32 so betrieben werden, dass sie eine Kraft auf die Schubstange 36 ausübt, so dass die Lichtmaschine zum optimalen Steuern der Fahrbedingungen des Fahrzeugs, das heißt, der Haltung des Fahrzeugs und seiner Stabilität, verwendet werden kann.
  • Zu diesem Zweck ist eine elektrische Stromquelle 41 zum Versorgen der Spule 35 mit Strom mit der Lichtmaschine 32 verbunden, und das Fahrzeug kann ein elektronisches Steuergerät 42 aufweisen zum Steuern des Stroms, der von der elektrischen Stromquelle 41 an die Spule 35 zu liefern ist.
  • Das elektronische Steuergerät 42 empfängt die Informationen über die Fahrbedingungen des Fahrzeugs von den verschiedenen Sensoren, beispielsweise einem Raddrehzahlsensor, einem Lenkradwinkelsensor, einem Querbeschleunigungssensor und ähnlichem, und steuert den Betrieb der Lichtmaschine 32 gemäß den Fahrbedingungen des Fahrzeugs. Demgemäß kann das elektronische Steuergerät 42 verwendet werden, um die Bewegungsbedingungen der Schubstange 36 aktiv zu steuern, so dass die Dämpfungskraft des Fahrzeugs eingestellt und der Fahrkomfort des Fahrzeugs und dessen Lenkstabilität gleichzeitig gesteuert werden können.
  • Anders ausgedrückt, kann das elektronische Steuergerät 42 in der Lichtmaschine 32 so gesteuert werden, dass es ermöglicht, dass der der Spule 35 zugeführte Strom variiert wird, so dass der Rotor 34 und die mit dem Rotor 34 verbundene Schubstange 36 gedreht werden können, und daher kann die Drehkraft in der Schubstange 36 ermöglichen, dass das eine Ende der Schubstange 36 nach oben und nach unten geschwenkt wird, so dass der untere Arm 14 mit Druck beaufschlagt werden kann. Somit kann die Schwingung des Fahrzeugs allein mit der Kraft gedämpft, die auf den unteren Arm 14 nach oben und nach unten mittels der Schubstange 36 wie oben beschrieben aufzubringen ist, oder zusammen mit der Dämpfungskraft des Schwingungsdämpfers. Außerdem kann das elektronische Steuergerät 42 jede der Schubstangen 36, die an den rechten und linken Laufrädern angebracht sind, so steuern, dass sie verhindern, dass das Rollphänomen des Fahrzeugs auftritt.
  • Die wie oben beschrieben konstruierte regenerative Dämpfungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung löst die Probleme der regenerativen Dämpfungsvorrichtung der linearen Art so, dass die Drehung der Schubstange ermöglicht, dass die Lichtmaschine die Energie regeneriert, die verloren gehen würde. Demgemäß kann das Geräusch, das erzeugt wird, reduziert werden und der Fahrkomfort und die Fahrleistung können erhöht werden, die regenerative Dämpfungsvorrichtung kann zusammen mit dem herkömmlichen Schwingungsdämpfer angebracht werden, um den Fahrkomfort und die Fahrleistung zu erhöhen.
  • Außerdem kann die regenerative Dämpfungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung die Lichtmaschine so steuern, dass sie die Schubstange dreht.
  • Demgemäß kann die Leistung der Lichtmaschine in der regenerativen Dämpfungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung so eingestellt werden, dass die Reaktionskraft der Schubstange gesteuert werden kann, wodurch die Dämpfungskraft gesteuert werden kann.
  • Der Umfang der vorliegenden Offenbarung ist nicht auf die oben beschriebene und gezeigte Ausführungsform beschränkt, sondern wird durch die beigefügten Patentansprüche definiert. Es ist selbstverständlich, dass der Fachmann verschiedene Modifikationen und Änderungen innerhalb des von den Patentansprüchen definierten Offenbarungsumfangs vornehmen kann. Daher sollte der echte Umfang der vorliegenden Offenbarung von dem technischen Geist der beigefügten Patentansprüche definiert werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 6952060 [0007]

Claims (5)

  1. Regenerative Dämpfungsvorrichtung für Fahrzeuge zum Dämpfen von Schwingungen, die von einer Straßenoberfläche übertragen werden, und zum Regenerieren von Schwingungsenergie von Fahrzeugen zu elektrischer Energie, wenn das Fahrzeug gefahren wird, mit: einer Lichtmaschine, die an einem Fahrzeugkörper an einer Stelle angebracht ist, die von einem unteren Arm um einen bestimmten Abstand in Längsrichtung des Fahrzeugs beabstandet ist, wobei ein Ende des unteren Arms nach oben und nach unten schwenkbar an dem Fahrzeugkörper angebracht ist und das andere Ende mit einem Laufrad verbunden ist, um das Laufrad zu stützen; und einer Schubstange, deren eines Ende mit dem unteren Arm verbunden ist, und deren anderes Ende mit der Lichtmaschine verbunden ist, wobei, wenn der untere Arm nach oben und nach unten geschwenkt wird, sich die Schubstange um die Mittelachse der Lichtmaschine dreht, so dass Strom erzeugt wird.
  2. Regenerative Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, die des Weiteren eine Übersetzung aufweist, die zwischen der Lichtmaschine und dem anderen Ende der Schubstange angebracht ist, um die Drehgeschwindigkeit zu ändern.
  3. Regenerative Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lichtmaschine aufweist: einen Rotor, der drehbar an einem Gehäuse angeordnet ist und einen Dauermagneten hat; und eine Spule, die den Rotor umgibt, um Strom zu erzeugen, wenn sich der Rotor dreht.
  4. Regenerative Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Lichtmaschine des Weiteren aufweist: eine elektrische Stromquelle zum Versorgen der Spule mit Strom; und ein elektronisches Steuergerät zum Steuern des Stroms, der der Spule zuzuführen ist, wobei der Strom, der der Spule in der Lichtmaschine zugeführt wird, den Rotor und die damit verbundene Schubstange dreht, so dass die Dämpfungskraft an dem Laufrad geändert wird.
  5. Regenerative Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 3, die des Weiteren einen Schwingungsdämpfer oder eine Schraubenfeder aufweist, der/die zwischen dem Fahrzeugkörper und dem Laufrad angebracht ist.
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