DE2339430A1 - Electrical energy source for vehicles independent of engine - utilising kinetic energy expanded in suspension uses linear electric generators as dampers - Google Patents
Electrical energy source for vehicles independent of engine - utilising kinetic energy expanded in suspension uses linear electric generators as dampersInfo
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Abstract
Description
. H. LEINWEBER dpl-ng IL ZIMMERMANN DIPL.-ING. A. Gf. v. WENGERSKY 2339430. H. LEINWEBER dpl-ng IL ZIMMERMANN DIPL.-ING. A. Gf. v. WENGERSKY 2339430
8 München 2, Rosental 7, 2. Aufg. 8 Munich 2, Rosental 7, 2nd ed.
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Postschedc-Konto: München 22045Postschedc account: Munich 22045
den 3. August 1973 the August 3, 1973
Wy/Kg Erik Furugard und Jörgen Brosow, Genf (Schweiz)Wy / Kg Erik Furugard and Jörgen Brosow, Geneva (Switzerland)
Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen elektrischer Energie inMethod and device for generating electrical energy in
KraftfahrzeugenMotor vehicles
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erzeugen elektrischer Energie unter Ausnützung der Energie bewegter Teile an Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen. Die Erfindung befasst sich weiter mit einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. The invention relates to a method of generating electrical energy using the energy of moving parts on vehicles, in particular motor vehicles. The invention deals continue with an apparatus for performing this method.
* Kraftfahrzeuge bedürfen zur Fortbewegung einer Energiequelle. Hierfür werden ganz überwiegend Verbrennungsmotoren verwendet. Mit Verbrennungsmotoren ausgerüstete Kraftfahrzeuge weisen aber überdies für die verschiedensten Zwecke ein elektrisches Bordnetz auf. Die elektrische Energie wird über einen Generator, eine sog. Lichtmaschine, erzeugt. Als Puffer ist in das elektrische Bordnetz ein Akkumulator, die sog. Batterie, einbezogen, die bei einem die momentane Leistung der Lichtmaschine übersteigenden Strombedarf Strom abgibt und von der Lichtmaschine aufgeladen wird. Überladungen werden durch geeignete Einrichtungen vermieden. * Motor vehicles require an energy source to move. Combustion engines are predominantly used for this. Motor vehicles equipped with internal combustion engines have but also an electrical on-board network for a wide variety of purposes. The electrical energy is generated by a generator, a so-called alternator. An accumulator, the so-called battery, is included in the electrical system as a buffer when the power requirement exceeds the current output of the alternator, it emits electricity and is charged by the alternator will. Overcharging is avoided by using suitable equipment.
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Der Antrieb des Generators vermindert jedoch die für die Fortbewegung des Kraftfahrzeuges zur Verfügung stehende Leistung des Verbrennungsmotors. Häufig muss dieser Motor noch Zusatzeinrichtungen treiben, die seine zur Fortbewegung zur Verfügung gestellte Leistung weiter vermindern. Es handelt sich dabei beispielsweise um Kühlerventilatoren, Wasserumwälzpumpen, Kompressoren u.dgl. Grundsätzlich könnten diese Geräte auch elektrisch betrieben werden. Es müsste dann jedoch eine entsprechend grosser dimensionierte Lichtmaschine Verwendung finden, die ihrerseits wieder vom Verbrennungsmotor anzutreiben wäre. Dieser Schritt erscheint deshalb unwirtschaftlich.The drive of the generator, however, reduces the power available for the movement of the motor vehicle of the internal combustion engine. Often this engine still has to drive additional equipment that its provided for locomotion Reduce performance further. These are, for example, cooling fans, water circulation pumps, compressors etc. In principle, these devices could also be operated electrically. However, it would then have to be a correspondingly larger one sized alternator find use, which in turn would be driven by the internal combustion engine. This step appears therefore uneconomical.
Es sind auch schon zahlreiche Versuche gemacht worden, Kraftfahrzeuge statt mit einem Verbrennungsmotor als Antriebsquelle mit Elektromotoren zu versehen. Bestrebungen in dieser Hichtung erhalten ihre besondere Bedeutung wegen- der allgemeinen Forderung nach umweltfreundlichen Antriebsquellen und wegen der Energieverknappung, die das Ausweichen der Antriebsmittel für Kraftfahrzeuge von Verbrennungsmotoren, die mit Erdölprodukten zu betreiben sind, auf andere Energiequellen nahelegen. Mit Elektromotoren versehene Kraftfahrzeuge arbeiten geräuscharm und abgasfrei. Überdies besteht die Möglichkeit, derartige Kraftfahrzeuge auf elektrischem Wege zu bremsen und die dabei rückgewonnene Energie wiederum der Batterie zuzuführen. Trotz allem haben solche Elektrofahrzeuge wegen der beschränkten Kapazität der zur Verfugung stehenden Batterien nur eine beschränkte Reichweite, was ihre Brauchbarkeit erheblich einschränkt.Numerous attempts have also been made to provide motor vehicles with electric motors instead of an internal combustion engine as the drive source. Aspirations in this direction get their special meaning because of the general requirement for environmentally friendly drive sources and because of the shortage of energy, which means that the means of propulsion for motor vehicles are avoided from internal combustion engines that run on petroleum products to other energy sources. With electric motors equipped motor vehicles work quietly and without emissions. There is also the possibility of such motor vehicles to brake electrically and the energy recovered in the process in turn to feed the battery. In spite of everything, such electric vehicles are available because of the limited capacity of the vehicles standing batteries only have a limited range, which significantly limits their usefulness.
Einen erheblichen Energiebedarf haben auch gezogene Fahrzeuge. So wird in Wohnwagen elektrische Energie für Beleuchtung, Heizung, Ventilation usw. benötigt und steht oft nicht in ausreichendem Mass zur Verfügung. Klimaanlagen von Fahrzeugen, z.B. Kühlwagen, benötigen für die Umwälzung von Kühlmitteln bzw. zur Wärmeabfuhr ganz allgemein Pump- und elektrische Energie.Towed vehicles also have a significant energy requirement. In caravans, for example, electrical energy is used for lighting, Heating, ventilation etc. are required and often inadequate Mass available. Air conditioning systems in vehicles, e.g. refrigerated trucks, are required to circulate coolants or to dissipate heat generally pump and electrical energy.
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Es besteht also für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, ein allgemeiner Bedarf, die zur Verfügung stehende Menge elektrischer Energie zu vermehren. Das ist jedoch nur dann sinnvoll, wenn eine solche Vermehrung nicht auf Kosten der für die Fortbewegung des Fahrzeuges zur .Verfügung stehende Energie erzeugt wird. Generatoren, die vom Antriebsmotor mitgetrieben werden oder ihren Antrieb von der Drehbewegung der Räder des Fahrzeuges ableiten, sind daher ungeeignet.There is therefore a general need for vehicles, in particular for motor vehicles, the amount available to multiply electrical energy. However, this is only useful if such an increase is not at the expense of the Movement of the vehicle generates available energy will. Generators that are driven by the drive motor or that derive their drive from the rotational movement of the wheels of the vehicle, are therefore unsuitable.
Die Erfindung stellt sich deshalb die Aufgabe, für Fahrzeuge eine zusätzliche, von der eigentlichen Fortbewegung unabhängige quelle elektrischer Energie zu erschliessen.The invention therefore sets itself the task of providing an additional, independent of the actual locomotion for vehicles source of electrical energy.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass üie sich beim Fahren ergebenden Vertikalbewegungen von gefederten und ungefederten Teilen des Fahrzeuges relativ zueinander in elektrische Energie umgesetzt werden.According to the invention, this object is achieved in that üie resulting vertical movements of sprung and unsprung parts of the vehicle relative to each other when driving into electrical Energy can be converted.
Kraftfahrzeuge weisen eine Karosserie auf, die von Stössen und bchlägen möglichst freigehalten werden soll. Andererseits ist in allen Fahrsituationen unabhängig von Unebenheiten der Fahroberfläche für einen guten Bodenkontakt der Keifen zu sorgen. Diese Forderungen haben zwangsläufig dazu geführt, dass Radaufhängungen una -führungen entwickelt worden sind, die beim Fahren Vertikalbewegungen relativ zueinander ausführen. Diese Vertikalbewegungen werden von Federn und Stossdäinpfern aufgenommen, die in den verschiedensten Konstruktionen und Kombinationen Verwendung finden. Federungen und Dämpfungen dieser Art für Vertikalbewegungen sind beispielsweise auch in den Sitzen von Kraftfahrzeugen vorgesehen. Alle diese Einrichtungen bewirken eine Vernichtung der Energie von Bewegungen des Fahrzeugaufbaues, der Radaufhängungen, der Räder usv,.Motor vehicles have a body that should be kept as free as possible from bumps and impacts. On the other hand is to ensure good ground contact of the bumps in all driving situations regardless of the unevenness of the driving surface. These Demands have inevitably led to the fact that wheel suspensions and guides have been developed that allow vertical movements when driving run relative to each other. These vertical movements are absorbed by springs and shock absorbers, which come in a wide variety of ways Constructions and combinations are used. Suspension and damping of this type are for vertical movements for example also provided in the seats of motor vehicles. All of these facilities cause the energy to be destroyed by Movements of the vehicle body, the wheel suspensions, the wheels, etc.
Der erfindungsgemässe Vorschlag geht nun dahin, statt einer Vernichtung dieser kinetischen Energien eine Umsetzung-in elektrische Energie vorzusehen. Die Vertikalbewegungen von gefederten undThe proposal according to the invention now goes there instead of one Destruction of these kinetic energies converts them into electrical ones Provide energy. The vertical movements of sprung and
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ungefederten Teilen des Kraftfahrzeuges relativ zueinander treten bei Bewegung des Fahrzeuges ständig auf. Sie finden sogar bei stehenden Fahrzeugen statt, beispielsweise beim Einsteigen von Passagieren in einen Stadtautobus. Werden mithin diese bisher vernichteten und damit verlorengehenden Energien nunmehr zur Gewinnung elektrischer Energie eingesetzt, so erschliesst man dem entsprechend ausgerüsteten Fahrzeug eine von der Fortbewegung unmittelbar bzw. der hierfür zur Verfügung zu stellenden Leistung voll-"ständig unabhängige Quelle elektrischer Energie.unsprung parts of the motor vehicle occur relative to each other when the vehicle is moving. They even take place when vehicles are stationary, for example when passengers get on in a city bus. So these previously destroyed and thus lost energies are now used for extraction If electrical energy is used, the appropriately equipped vehicle can be accessed directly from the locomotion or the service to be made available for this in full independent source of electrical energy.
Bei mit Verbrennungsmotoren ausgerüsteten Kraftfahrzeugen kann die zusätzlich zur Verfügung stehende elektrische Energie Zusatzaggregate unnötig machen. So kann der die Vertikalbewegungen der verschiedenen Teile in elektrische Energie umsetzende Generator an die Stelle der Lichtmaschine treten und diese unnötig ma- ' •hen. Damit wird häufig ein Gewinn von einem oder auch mehreren PS erzielt. Ebenso kann nunmehr grundsätzlich der Antrieb des Kühl ventilators, von Pumpen, Kompressoren usw. elektrisch erfolgen. j Insgesamt ergeben sich dabei Ersparnisse von 10 PS und mehr. Mit unverändertem Motor können so bessere Fahrleistungen, mit vorgege-t benen Benzinmengen höhere Fahrstrecken erzielt werden. Von ganz j entscheidender Bedeutung wird die Ausnützung der bisher schlecht-' hin vernichteten Vertikalenergie zur Gewinnung elektrischer Ener-| gie,jedoch bei Elektrofabrzeugen, die damit eine bisher nicht gegebene Möglichkeit der Aufladung ihrer Batterien während der Fahrt erhalten. Die Reichweite von Elektrofahrzeugen wird damit erheblich erhöht,im günstigsten Fall kann die Selbstversorgung von Elektrofahrzeugen mit ausreichenden Mengen elektrischer Energie erreicht werden.In motor vehicles equipped with internal combustion engines, the additionally available electrical energy can make additional units unnecessary. The generator, which converts the vertical movements of the various parts into electrical energy, can take the place of the alternator and make it unnecessary. This often results in a profit of one or more horsepower. Likewise, the cooling fan, pumps, compressors, etc. can now be driven electrically. j Overall, this results in savings of 10 hp and more. With an unchanged engine, better driving performance can be achieved, with specified amounts of fuel longer distances can be achieved. From all j crucial the utilization of previously bad '' toward destroying vertical energy for obtaining electrical energy is | gie, but with electric vehicles, which thus receive a previously unavailable possibility of charging their batteries while driving. The range of electric vehicles is thus considerably increased; in the best case, self-sufficiency of electric vehicles can be achieved with sufficient amounts of electrical energy.
Möglichkeiten zur Gewinnung elektrischer Energie aus mecha-* nischen Vertikalbewegungen am Fahrzeug stehen in ungezählten unterschiedlichen Möglichkeiten für Generatorkonstruktionen zur Ver fügung. Zweckmässig wird ein Hubgenerator verwendet, der die Ver-Options for generating electrical energy from mecha- * There are innumerable different niches of vertical movements on the vehicle Options for generator designs available. A stroke generator is expediently used to
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tikalenergie in elektrische Energie umsetzt. Gegebenenfalls kann J der Hubgenerator einfach aus Spule und Tauchkern bestehen. Er kann j aber auch in Art eines drehenden Generators ausgebildet werden. ; (Der Antrieb erfolgt dann beispielsweise durch das Öl, das bei Vertika!bewegungen des Fahrzeugaufbaues in hydraulischen Stossdämpferö gedrosselt von einer Dämpferkammer in die andere gedrückt wird, wobei der drehende Teil des Generators turbinenartig angetrieben werden kann. Der Stossdämpfer wirkt dabei als Pumpe für das den Generator treibende Strömungsmittel. Um einen möglichst hohen Wirkungs*- grad zu erzielen, werden zweckmässig die Stossdämpfer an sämtliche^ Bädern entsprechend ausgebildet. Zumindest sollen jedoch symmetrisch : beidseits der Längsachse des Kraftfahrzeuges angeordnete Stossdämpfer jeweils gleich, gegebenenfalls also beide als Generatoren j (ausgebildet sein, um keine nachteiligen Einflüsse auf das Fahrverhalten zu bewirken. Selbstverständlich wird es zweckmässig sein, eine Selbsterregerschaltung zu verwenden bzw. mit Vormagnetisierung zu arbeiten und dadurch den Wirkungsgrad zu erhöhen. Eine elektrische Stossdämpfung stellt erhebliche Mengen elektrischer Energie zur Verfügung und erbringt überdies eine brauchbare Dämpfung von Bewegungen des Fahrzeugaufbaues mit vertikalen Komponenten, wie sie auch bei Nickschwingungen, Seitenneigung des Fahrzeug aufbaus usw. auftreten. Sämtliche herkömmlichen Dämpferkonstruktio nen können gegebenenfalls elektrisch nachgebildet werden. Auch wirl es sich häufig als zweckmässig erweisen, derartige Generatorkonstruktionen mit Konstruktionselementen herkömmlicher Stossdämpfer in einem Element zu vereinigen.converts tical energy into electrical energy. If necessary, the stroke generator can simply consist of a coil and plunger core. He can j can also be designed in the manner of a rotating generator. ; (It is then driven, for example, by the oil that is released from the Vertika! of the vehicle body in hydraulic shock absorbers is throttled from one damper chamber into the other, whereby the rotating part of the generator can be driven like a turbine. The shock absorber acts as a pump for the fluid driving the generator. In order to achieve the highest possible effect * - To achieve degrees, the shock absorbers are expedient to all ^ Baths designed accordingly. At least, however, should be symmetrical: shock absorbers arranged on both sides of the longitudinal axis of the motor vehicle in each case the same, possibly both as generators j (to avoid any adverse effects on driving behavior to effect. It will of course be expedient to use a self-excitation circuit or with pre-magnetization to work and thereby increase the efficiency. An electrical shock absorption provides significant amounts of electrical Energy available and also provides usable damping of movements of the vehicle body with vertical components, as is the case with pitching vibrations and lateral inclination of the vehicle body etc. occur. All conventional damper construction If necessary, they can be simulated electrically. Also wirl it often prove to be expedient to use such generator designs with structural elements of conventional shock absorbers to unite in one element.
Stossdämpfer zeigen häufig neben Bewegungen grösserer Ampli tude von diesen unabhängige ständige Schwingungen kleiner Amplitude einer Frequenz von beispielsweise 40 bis 70 Hz. Sowohl die grospamplitudigen Schwingungen wie die Schwingungen kleiner Amplitude können in elektrische Energie umgesetzt werden. Wird von einer gewissen fest vorgegebenen Batteriespannung, z.B. 12 Volt, ausgegangen, so genügt eine entsprechende Dimensionierung des Hubgenerator^,Shock absorbers often show larger ampli in addition to movements tude of these independent constant oscillations of small amplitude at a frequency of, for example, 40 to 70 Hz. Both the large-amplitude Vibrations such as vibrations with a small amplitude can be converted into electrical energy. Used by a certain Assuming a fixed battery voltage, e.g. 12 volts, an appropriate dimensioning of the stroke generator is sufficient ^,
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um zum laden einer Batterie dieser Netzspannung erforderliche
Spannungen zu erzeugen. Wird auf eine Lichtmaschine ganz verzichtet, so empfiehlt es sich, die Batteriekapazität auf eine höhere
Amperestundenzahl als bei herkömmlichen Batterien auszulegen und so eine gewisse Pufferwirkung zu erzielen.in order to charge a battery of this mains voltage
To generate tension. If an alternator is not used at all, it is advisable to design the battery capacity for a higher number of ampere-hours than with conventional batteries and thus achieve a certain buffer effect.
Selbstverständlich ist es möglich, elektrische Energien
von Bewegungen des Fahrzeugs überall dort abzuleiten, wo sie mit der eigentlichen Fortbewegungsenergie nicht zusammenhängen. Überdies
ist die Erfindung nicht nur bei Kraftfahrzeugen, sondern
auch bei allen anderen Fahrzeugen anwendbar, bei denen vertikale Eelativbewegungen zwischen Teilen auftreten.Of course it is possible to use electrical energy
derive from movements of the vehicle wherever they are not related to the actual locomotion energy. Moreover, the invention is not only applicable to motor vehicles, but
Can also be used for all other vehicles in which vertical relative movements occur between parts.
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Claims (10)
; nützungder Energie bewegter Teile an Fahrzeugen, insbesondere
■Kraftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass die sich beim Fahren iergebenden Vertikalbewegungen von gefederten und ungefederten Teilen des Fahrzeuges relativ zueinander in elektrische Energie umge- : setzt werden.1.! Process for generating electrical energy - with
; Utilization of the energy of moving parts on vehicles, in particular
■ Motor vehicles, characterized in that the vertical movements of the sprung and unsprung parts of the vehicle relative to one another that occur when driving are converted into electrical energy.
j dass der Hubgenerator mit relativ zueinander drehenden Teilen vergehen ist, deren Relativbewegung bei Hubbewegungen mechanisch,
durch ein Strömungsmittel od.dgl. angetrieben ist. ji 4. Device according to claim 2, characterized in that
j that the stroke generator has passed with parts rotating relative to one another, the relative movement of which is mechanical during stroke movements,
by a fluid or the like. is driven. j
dass die als Stossdämpfer ausgebildeten Hubgeneratoren symmetrisch, beidseits der Längsachse des Fahrzeuges angeordnet sind.6. Apparatus according to claim 5, characterized in that
that the stroke generators designed as shock absorbers are arranged symmetrically on both sides of the longitudinal axis of the vehicle.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19732339430 DE2339430A1 (en) | 1973-08-03 | 1973-08-03 | Electrical energy source for vehicles independent of engine - utilising kinetic energy expanded in suspension uses linear electric generators as dampers |
Applications Claiming Priority (1)
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DE2339430A1 true DE2339430A1 (en) | 1975-02-13 |
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ID=5888849
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19732339430 Pending DE2339430A1 (en) | 1973-08-03 | 1973-08-03 | Electrical energy source for vehicles independent of engine - utilising kinetic energy expanded in suspension uses linear electric generators as dampers |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2339430A1 (en) |
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-
1973
- 1973-08-03 DE DE19732339430 patent/DE2339430A1/en active Pending
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