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WO2005057760A1 - Fahrwerkbauteil - Google Patents

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Publication number
WO2005057760A1
WO2005057760A1 PCT/DE2004/002695 DE2004002695W WO2005057760A1 WO 2005057760 A1 WO2005057760 A1 WO 2005057760A1 DE 2004002695 W DE2004002695 W DE 2004002695W WO 2005057760 A1 WO2005057760 A1 WO 2005057760A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
magnet
chassis component
spring
coil
electrical
Prior art date
Application number
PCT/DE2004/002695
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Joachim Spratte
Michael Klank
Original Assignee
Zf Friedrichshafen Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zf Friedrichshafen Ag filed Critical Zf Friedrichshafen Ag
Priority to JP2006543356A priority Critical patent/JP2007515916A/ja
Priority to EP04816251A priority patent/EP1692756A1/de
Priority to BRPI0417557-3A priority patent/BRPI0417557A/pt
Priority to US10/596,346 priority patent/US20080284258A1/en
Publication of WO2005057760A1 publication Critical patent/WO2005057760A1/de

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K35/00—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit
    • H02K35/02—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit with moving magnets and stationary coil systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • F03G7/08—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for recovering energy derived from swinging, rolling, pitching or like movements, e.g. from the vibrations of a machine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • F03G7/08—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for recovering energy derived from swinging, rolling, pitching or like movements, e.g. from the vibrations of a machine
    • F03G7/081—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for recovering energy derived from swinging, rolling, pitching or like movements, e.g. from the vibrations of a machine recovering energy from moving road or rail vehicles, e.g. collecting vehicle vibrations in the vehicle tyres or shock absorbers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/18—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators
    • H02N2/186—Vibration harvesters

Definitions

  • the invention relates to a chassis component of a vehicle, having a magnet and at least one electrical coil which interacts with the magnetic field caused by the magnet, the magnet and the coil being movable relative to one another.
  • Electronic control systems which also require sensor systems on the moving parts of the axles, are increasingly found in chassis of motor vehicles.
  • sensors in the moving parts of the axles have the disadvantage that a cable connection from the body to the sensor is required, which harbors the risk of the cable breaking.
  • radio systems are increasingly being used to transmit the signals emitted by the sensor.
  • sensor systems with integrated signal processing have a relatively high power consumption, so that energy transmission via a radio link can be assessed as bitic.
  • a power supply via a battery is possible, but this has the disadvantage that a battery has to be replaced during the course of a vehicle's life and additional maintenance work is therefore required.
  • DE 195 20521 AI discloses a locating system for vehicles, with a locating device which has a battery, a charging circuit connected to the battery and a device connected to the charging circuit in which a random vibration movement from normal vehicle locomotion is converted into electrical energy.
  • a support structure is held between two spiral springs in a housing of the device, so that in response to an oscillation movement, a back and forth movement of the support structure relative to the housing in the direction of an oscillation axis is possible.
  • Magnets are attached to the side walls of the support structure and are opposite coils arranged on the side walls of the housing.
  • DE 198 16 454 AI discloses a device for monitoring vehicle tires, with a probe, the movement of which is transmitted via a rod to a permanent magnet which induces a voltage in a coil surrounding it.
  • Voltage is rectified and smoothed and then fed to a storage capacitor.
  • the device is arranged in the vehicle tire, the button being actuated only when the tire pressure is too low.
  • DE 199 34 263 AI discloses a structural unit for a vehicle, with a sensor, evaluation electronics, radio transmission and its own power supply, which uses the relative movement between a magnet and a coil and stores the electrical energy obtained in a capacitor.
  • the unit can be arranged with a component connected to the axis.
  • the object of the invention is to further develop the chassis component of the type mentioned at the outset in such a way that electrical energy is generated as continuously as possible while the vehicle is traveling.
  • Undercarriages of vehicles in particular motor vehicles, usually have a wheel, a spring-damper unit and connecting elements, such as Handlebar, on.
  • These undercarriage components regularly have at least one natural frequency with which they vibrate with each shock-like excitation of the undercarriage. Since shock-like excitations occur very often when the motor vehicle is in motion, these oscillating chassis components vibrate quasi-continuously with their natural frequencies when the vehicle is in motion. Coupling of these vibrations into the body is prevented by appropriate damper elements.
  • the chassis component according to the invention makes use of these vibrations and has a magnet and at least one electrical coil which interacts with the magnetic field caused by the magnet, the magnet and the coil being movable relative to one another.
  • the undercarriage component can carry out vibrations with at least one natural frequency, the magnet being fastened to a spring and being able to be moved relative to the coil.
  • the natural frequency of the oscillator having the magnet and the spring is matched to the natural frequency of the chassis component.
  • the chassis component carries out an oscillation with its natural frequency or with one of its natural frequencies, as a result of which the oscillator formed by the spring and the magnet is also excited to oscillate. Due to the oscillation of the magnet, an electrical current or an electrical voltage is generated in the coil, so that electrical energy can be provided or supplied quasi-continuously by the chassis component according to the invention during the journey.
  • the natural frequency of the oscillator is particularly dependent on the mass of the magnet and the spring constant of the spring, so that the natural frequency of the oscillator can be matched to the natural frequency of the chassis component by a suitable selection of the magnetic mass and the spring constant.
  • the oscillator should be as small as possible compared to the dimensions of the undercarriage component or have as small a mass as possible compared to the mass of the undercarriage component, so that the effects of the oscillator on the vibration properties of the undercarriage component are low.
  • the term coordinated means that the natural frequency of the
  • the chassis component can e.g. be designed as a handlebar or as a joint. However, it is also possible for the chassis component to be composed of a group of individual components which, as an assembly, has one or more natural frequencies. A vehicle wheel or tire can also be part of such an assembly.
  • the magnet is in particular guided in a linearly displaceable manner in a sleeve, so that the magnet can only oscillate in the direction of the longitudinal axis of the sleeve.
  • the magnet is preferably fastened in a sliding element so that the outer surface of the sliding element is in sliding contact with the inner wall of the sleeve. This has the advantage that the friction between the sleeve and the sliding element can be set very low by a suitable choice of material and a suitable surface treatment.
  • the sliding element and / or the sleeve are preferably made of a non-magnetic material, so that the magnetic field of the magnet is affected as little as possible.
  • the spring can be designed as a helical spring, which is arranged in particular concentrically around the sleeve.
  • the spring is preferably axially fixed between outer shoulders arranged at the ends of the sleeve and can be biased in the longitudinal direction.
  • Mounts can be formed on the sliding element, which reach through the wall of the sleeve and are fastened to the spring.
  • longitudinal slots can be provided in the wall of the sleeve, through which the holders extend.
  • the sleeve is preferably designed in two parts, with a distance between the two sleeve parts being provided in the axial direction. This distance is in particular smaller than the longitudinal extent of the sliding element and is penetrated by the brackets.
  • each coil can have a magnetic core
  • the two cores can be connected to each other via a housing made of magnetic material.
  • This arrangement favors the magnetic field profile, the magnetic material being in particular a ferromagnetic material.
  • the magnet, the spring and the two coils as well as optionally the sliding element and the sleeve can be arranged in the housing, so that the oscillator is protected against the ingress of dirt and moisture.
  • the end faces of the housing are preferably closed by the two coils or by the coil cores.
  • An electrical generator is formed from the oscillator and the coils, and the electrical energy generated by it can be stored in a capacitor.
  • Super-cap capacitors are particularly suitable for this because they can store large amounts of electrical energy. Furthermore, it has proven to be advantageous to use supercap capacitors with a small nominal voltage of, for example, 2.3 V. If the electrical generator is used to power a sensor, for example, a charge pump can be used which raises the voltage to the desired level so that a sufficiently stable power supply is guaranteed.
  • a rechargeable battery can also be used as an electrical energy store, it being possible for a battery charger to be connected upstream.
  • FIG. 1 shows a sectional view of an embodiment of the chassis component according to the invention
  • FIG. 2 shows a first electrical block diagram for the embodiment according to FIG. 1
  • FIG. 3 shows a second electrical block diagram for the embodiment according to FIG. 1.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the chassis component according to the invention, a magnet 2 fastened in a sliding element 1 being mounted in a sleeve 4 so as to be slidable in the direction of its longitudinal axis 3.
  • Magnetization of the magnet 2 designed as a permanent magnet runs on or parallel to the longitudinal axis 3, the north pole N and the south pole S of the magnet 2 being shown in the figure.
  • the sleeve 4 is formed in two parts, a distance 5 being provided in the axial direction between a first sleeve part 4a and the second sleeve part 4b, which is penetrated by a holder 6 arranged on the sliding element 1.
  • This holder is fastened between two turns 7 of a spring 8 designed as a helical spring, which is arranged concentrically around the sleeve 4.
  • An outer shoulder 9 is formed at each of the two ends of the sleeve 4, the spring 8 being inserted under axial prestress between these two outer shoulders 9.
  • the sleeve 4 is arranged between two electrical coils 10, each of which has a core 11 and is fastened to it, each core 11 extending into the interior of the respective coil 10 and partially encompassing it on the side facing away from the magnet 2. Both cores 11 are connected to one another via a housing 12, which is closed on the end face by the cores 11. The cores 11 and the sleeve 4 are fixed to the housing 12.
  • the housing 12 or one of the cores 11 is fastened to the chassis component 13, which is shown schematically and can vibrate with at least one natural frequency, so that mechanical vibrations of the chassis component 13 can be passed on to the housing 12 or to the core 11.
  • the oscillator 14 indicated by dashed lines and having the spring 8 the magnet 2 and the sliding element 1 can be excited to vibrate in order to induce an electrical current or an electrical voltage in the coils 10.
  • Magnets 2 and the sliding element 1 are selected such that the natural frequency of the oscillator 14 is matched to one of the natural frequencies of the chassis component 13.
  • the magnetic coupling between the electrical coils 10 and the oscillator 14 can lead to damping of the oscillating system, which can be taken into account in the design of the oscillator 14. In many applications, however, this retroactive effect is negligible.
  • the sliding element 1 and the sleeve 4 are preferably made of a non-magnetic material, whereas the cores 11 and the housing 12 can consist of a magnetic, in particular a ferromagnetic material, which contributes to the flux concentration.
  • FIG. 2 shows an electrical block diagram for the embodiment according to FIG. 1, the electrical generator 15 formed from the oscillator 14 and the coils 11 being shown schematically.
  • the electrical current I induced in the coils 10 is tapped via electrical lines 16 and fed via a rectifier 17 to a capacitor 18 which serves as a store for the electrical energy emitted by the generator.
  • a capacitor 18 which serves as a store for the electrical energy emitted by the generator.
  • a rechargeable battery 19 instead of a capacitor, a rechargeable battery 19 has been used as the electrical energy store, a charger 20 being connected upstream of the battery 19.

Landscapes

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Abstract

Fahrwerkbauteil eines Fahrzeugs, mit einem Magnet (2) und wenigstens einer elektrischen Spule (10), die mit dem von dem Magnet (2) hervorgerufenen Magnetfeld in Wechselwirkung steht, wobei der Magnet (2) und die Spule (10) relativ zueinander bewegbar sind. Von dem Fahrwerkbauteil (13) sind Schwingungen mit wenigstens einer Eigenfrequenz ausführbar, wobei der Magnet (2) an einer Feder (8) befestigt und relativ zu der Spule (10) bewegbar ist, und wobei die Eigenfrequenz des den Magnet (2) und die Feder (8) aufweisenden Oszillators (14) auf die Eigenfrequenz des Fahrwerkbauteils (13) abgestimmt ist.

Description

Fahrwerkbauteil Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Fahrwerkbauteil eines Fahrzeugs, mit einem Magnet und wenigstens einer elektrischen Spule, die mit dem von dem Magnet hervorgerufenen Magnetfeld in Wechselwirkung steht, wobei der Magnet und die Spule relativ zueinander bewegbar sind.
In Fahrwerken von Kraftfahrzeugen halten zunehmend elektronische Regelungssysteme Einzug, welche auch Sensorsysteme an den bewegten Teilen der Achsen erfordern. Sensoren in den bewegten Teilen der Achsen haben jedoch den Nachteil, dass eine Kabelverbindung von der Karosserie zum Sensor erforderlich ist, was die Gefahr des Kabelbruchs birgt. Deshalb werden zum Übertragen der von dem Sensor abgegebenen Signale vermehrt Funksysteme eingesetzt. Sensorsysteme mit einer integrierten Signalverarbeitung haben aber einen relativ hohen Stromverbrauch, so dass eine Energieübertragung über eine Funkverbindung als bitisch zu beurteilen ist. Für solche Systeme bietet sich eine Stromversorgung über eine Batterie an, was jedoch den Nachteil aufweist, dass eine Batterie im Laufe eines Fahrzeuglebens gewechselt werden muss und somit zusätzliche Wartungsarbeiten erforderlich sind.
Aus diesem Grund sind Generatoren geschaffen worden, welche die Bewegungen des Fahrzeugs für die Erzeugung von elektrischer Energie nutzen. Die DE 195 20521 AI offenbart ein Ortungssystem für Fahrzeuge, mit einem Ortungsgerät, welches eine Batterie, eine an die Batterie angeschlossene Ladeschaltung und eine an die Ladeschaltung angeschlossene Einrichtung aufweist, in der eine zufällige Schwingungsbewegung aus der normalen Fahrzeugfortbewegung in elektrische Energie umgewandelt wird. In einem Gehäuse der Einrichtung ist eine Trägerstruktur zwischen zwei Biegefedern gehalten, so dass als Reaktion auf eine Schwingungsbewegung eine Hin- und Herbewegung der Trägerstruktur relativ zum Gehäuse in Richtung einer Schwingungsachse möglich ist. An den Seitenwänden der Trägerstruktur sind Magnete angebracht, denen an den Seitenwänden des Gehäuses angeordnete Spulen gegenüberliegen.
Aus der DE 196 47 031 AI ist bekannt, den Hubkolben eines Stoßdämpfers für ein Kraftfahrzeug mit einem Magnet zu bestücken, der sich zur Gewinnung von elektrischer Energie in mehreren Spulen bewegen kann, die an der Außenseite eines Schutzrohrs aus nichtmagnetischem Material angeordnet sind. Der Stoßdämpfer kann zur Ausbildung einer Kombination von Feder und Dämpfer in einer Feder angeordnet sein.
Die DE 198 16 454 AI offenbart eine Vorrichtung zur Überwachung von Fahrzeugreifen, mit einem Tastkopf, dessen Bewegung über einer Stange auf einen Permanentmagneten übertragen wird, der in einer ihn umgebenden Spule eine Spannung induziert. Die
Spannung wird gleichgerichtet und geglättet und anschließend einem Speicherkondensator zugeführt. Die Vorrichtung ist im Fahrzeugreifen angeordnet, wobei der Taster lediglich bei zu geringem Reifendruck betätigt wird.
Die DE 199 34 263 AI offenbart eine Baueinheit für ein Fahrzeug, mit einem Sensor, einer Auswerteelektronik, einer Funkübertragung und einer eigenen Stromversorgung, welche die Relativbewegung zwischen einem Magnet und einer Spule ausnützt und die gewonnene elektrische Energie in einem Kondensator speichert. Dabei kann die Baueinheit mit einem mit der Achse verbundenen Bauteil angeordnet sein. Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Fahrwerkbauteil der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass von diesem während der Fahrt des Fahrzeugs möglichst ständig elektrische Energie erzeugt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Fahrwerkbauteil mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Fahrwerke von Fahrzeugen, insbesondere von Kraftfahrzeugen weisen üblicherweise ein Rad, eine Feder-Dämpfer-Einheit und Verbindungselemente, wie z.B. Lenker, auf. Diese Fahrwerkbauteile besitzen regelmäßig wenigstens eine Eigenfrequenz, mit der sie bei jeder stoßförmigen Anregung des Fahrwerks schwingen. Da stoßförmige Anregungen im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs sehr häufig auftreten, schwingen diese schwingfähigen Fahrwerkbauteile im Fahrbetrieb quasikontinuierlich mit ihren Eigenfrequenzen. Eine Einkopplung dieser Schwingungen in die Karosserie wird dabei über entsprechende Dämpferelemente verhindert.
Das erfindungsgemäße Fahrwerkbauteil macht sich diese Schwingungen zunutze und weist einen Magnet und wenigstens eine elektrische Spule auf, die mit dem von dem Magnet hervorgerufenen Magnetfeld in Wechselwirkung steht, wobei der Magnet und die Spule relativ zueinander bewegbar sind. Das Fahrwerkbauteil kann Schwingungen mit wenigstens einer Eigenfrequenz ausführen, wobei der Magnet an einer Feder befestigt ist und relativ zu der Spule bewegt werden kann. Dabei ist die Eigenfrequenz des den Magnet und die Feder aufweisenden Oszillators auf die Eigenfrequenz des Fahrwerkbauteils abgestimmt.
Bei einer Stoßanregung führt das Fahrwerkbauteil eine Schwingung mit seiner Eigenfrequenz bzw. mit einer seiner Eigenfrequenzen aus, wodurch der aus der Feder und dem Magnet gebildete Oszillator ebenfalls zum Schwingen angeregt wird. Aufgrund der Schwingung des Magneten wird ein elektrischer Strom bzw. eine elektrische Spannung in der Spule erzeugt, so dass von dem erfindungsgemäßen Fahrwerkbauteil während der Fahrt quasikontinuierlich elektrische Energie bereit gestellt bzw. geliefert werden kann. Die Eigenfrequenz des Oszillators ist insbesondere von der Masse des Magneten und der Federkonstanten der Feder abhängig, so dass durch eine geeignete Auswahl der Magnetmasse und der Federkonstanten die Eigenfrequenz des Oszillators auf die Eigenfrequenz des Fahrwerkbauteils abgestimmt werden kann. Dabei sollte der Oszillator gegenüber den Abmessungen des Fahrwerkbauteils möglichst klein sein bzw. eine möglichst geringe Masse gegenüber der Masse des Fahrwerkbauteils aufweisen, so dass die Rückwirkungen des Oszillators auf die Schwingungseigenschaften des Fahrwerkbauteils gering sind.
Insbesondere ist unter dem Begriff abgestimmt zu verstehen, dass die Eigenfrequenz des
Oszillators mit einer der Eigenfrequenzen des Fahrwerkbauteils übereinstimmt. Dabei kann das Fahrwerkbauteil z.B. als Lenker oder als Gelenk ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, dass das Fahrwerkbauteil aus einer Gruppe von Einzelbauteilen zusammengesetzt ist, die als Baugruppe eine oder mehrere Eigenfrequenzen aufweist. Auch ein Fahrzeugrad bzw. Reifen kann Teil einer solchen Baugruppe sein.
Der Magnet ist insbesondere in einer Hülse linear verschiebbar geführt, so dass der Magnet ausschließlich in Richtung der Längsachse der Hülse schwingen kann. Der Magnet ist dabei bevorzugt in einem Gleitelement befestigt, so dass die Mantelfläche des Gleitelements mit der Innenwandung der Hülse in Gleitkontakt steht. Dies hat den Vorteil, dass die Reibung zwischen der Hülse und dem Gleitelement durch eine geeignete Werkstoffauswahl und eine geeignete Oberflächenbehandlung sehr gering eingestellt werden kann. Dabei sind das Gleitelement und/oder die Hülse bevorzugt aus einem nichtmagnetischen Material ausgebildet, so dass das Magnetfeld des Magneten möglichst wenig beeinträchtigt wird.
Die Feder kann als Schraubenfeder ausgebildet sein, die insbesondere konzentrisch um die Hülse herum angeordnet ist. Bevorzugt ist die Feder dabei zwischen an den Enden der Hülse angeordneten Außenschultern axial fixiert und kann in Längsrichtung vorgespannt sein. An dem Gleitelement können Halterungen ausgebildet sein, welche die Wandung der Hülse durchgreifen und an der Feder befestigt sind. Hierfür können in der Wandung der Hülse Längsschlitze vorgesehen sein, durch die sich die Halterungen erstrecken. Bevorzugt ist die Hülse aber zweiteilig ausgeführt, wobei in axialer Richtung ein Abstand zwischen den beiden Hülsenteilen vorgesehen ist. Dieser Abstand ist insbesondere kleiner als die Längserstreckung des Gleitelements und wird von den Halterungen durchgriffen.
Schwingt der Magnet, so ändert sich der Abstand zwischen dem Magneten und der elektrischen Spule nahezu periodisch, so dass aufgrund der daraus resultierenden zeitlichen Änderung des die elektrische Spule durchsetzenden magnetischen Flusses ein elektrischer Wechselstrom bzw. eine elektrische Wechselspannung in der Spule induziert wird. Hierfür reicht grundsätzlich eine elektrische Spule aus. Bevorzugt ist aber eine zweite elektrische Spule vorgesehen, wobei der Magnet insbesondere in Schwingungsrichtung zwischen diesen beiden elektrischen Spulen angeordnet ist, die in geeigneter Weise elektrisch zusammengeschaltet sein können. Jede Spule kann einen Kern aus einem magnetischen
Material aufweisen, wobei die beiden Kerne über ein Gehäuse aus magnetischem Material miteinander verbunden sein können. Diese Anordnung begünstigt den magnetischen Feldverlauf, wobei das magnetische Material insbesondere ein ferromagnetisches Material ist. Dabei können der Magnet, die Feder und die beiden Spulen sowie gegebenenfalls das Gleitelement und die Hülse in dem Gehäuse angeordnet sein, so dass der Oszillator vor dem Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit geschützt ist. Die Stirnseiten des Gehäuses sind dabei bevorzugt von den beiden Spulen bzw. von den Spulenkernen verschlossen.
Aus dem Oszillator und den Spulen ist ein elektrischer Generator gebildet, wobei die von diesem erzeugte elektrische Energie in einem Kondensator gespeichert werden kann. Dafür eignen sich insbesondere Super-Cap-Kondensatoren, da diese große Mengen an elektrischer Energie speichern können. Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, Super- Cap-Kondensatoren mit einer kleinen Nennspannung von z.B. 2,3 V zu verwenden. Dient der elektrische Generator zur Stromversorgung z.B. eines Sensors, so kann eine Ladungspumpe verwendet werden, welche die Spannung auf das gewünschte Niveau anhebt, so dass eine ausreichend stabile Stromversorgung gewährleistet ist. Anstelle eines Kondensators kann aber auch eine aufladbare Batterie als elektrischer Energiespeicher verwendet werden, wobei ein Ladegerät der Batterie vorgeschaltet sein kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 eine Schnittansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrwerkbauteils, Figur 2 ein erstes elektrisches Blockschaltbild für die Ausführungsform nach Figur 1 und Figur 3 ein zweites elektrisches Blockschaltbild für die Ausführungsform nach Figur 1.
Aus Figur 1 ist eine Ausführungsform des erfmdungsgemäßen Fahrwerkbauteils ersichtlich, wobei ein in einem Gleitelement 1 befestigter Magnet 2 in Richtung seiner Längsachse 3 gleitbeweglich in einer Hülse 4 gelagert ist. Die resultierende
Magnetisierung des als Permanentmagneten ausgebildeten Magneten 2 verläuft auf oder parallel zur Längsachse 3, wobei der Nordpol N und der Südpol S des Magneten 2 in der Figur dargestellt sind.
Die Hülse 4 ist zweiteilig ausgebildet, wobei in axialer Richtung zwischen einem ersten Hülsenteil 4a und dem zweiten Hülsenteil 4b ein Abstand 5 vorgesehen ist, der von einer an dem Gleitelement 1 angeordneten Halterung 6 durchgriffen wird. Diese Halterung ist zwischen zwei Windungen 7 einer als Schraubenfeder ausgebildeten Feder 8 befestigt, die konzentrisch um die Hülse 4 herum angeordnet ist. An den beiden Enden der Hülse 4 ist jeweils eine Außenschulter 9 ausgebildet, wobei die Feder 8 unter axialer Vorspannung zwischen diesen beiden Außenschultern 9 eingesetzt ist.
Die Hülse 4 ist zwischen zwei elektrischen Spulen 10 angeordnet, die jeweils einen Kern 11 aufweisen und an diesem befestigt sind, wobei jeder Kern 11 sich in das Innere der jeweiligen Spule 10 hineinerstreckt und diese auf der dem Magnet 2 abgewandten Seite teilweise umgreift. Beide Kerne 11 sind über ein Gehäuse 12 miteinander verbunden, welches stirnseitig von den Kernen 11 verschlossen ist. Die Kerne 11 und die Hülse 4 sind dabei an dem Gehäuse 12 festgelegt.
Das Gehäuse 12 bzw. einer der Kerne 11 ist an dem schematisch dargestellten und mit wenigstens einer Eigenfrequenz schwingfähigen Fahrwerkbauteil 13 befestigt, so dass mechanische Schwingungen des Fahrwerkbauteils 13 an das Gehäuse 12 bzw. an den Kern 11 weitergegeben werden können. Somit kann der gestrichelt angedeutete und die Feder 8, den Magnet 2 und das Gleitelement 1 aufweisende Oszillator 14 zu Schwingungen angeregt werden, um einen elektrischen Strom bzw. eine elektrische Spannung in den Spulen 10 zu induzieren. Die Federkonstante der Feder 8 sowie die Massen des
Magneten 2 und des Gleitelements 1 sind dabei so gewählt, das die Eigenfrequenz des Oszillators 14 auf eine der Eigenfrequenzen des Fahrwerkbauteils 13 abgestimmt ist.
Die magnetische Kopplung zwischen den elektrischen Spulen 10 und dem Oszillator 14 kann zu einer Dämpfung des schwingenden Systems führen, was bei der Auslegung des Oszillators 14 berücksichtigt werden kann. In vielen Anwendungsfällen ist diese Rückwirkung aber vernachlässigbar gering.
Das Gleitelement 1 und die Hülse 4 sind bevorzugt aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt, wohingegen die Kerne 11 und das Gehäuse 12 aus einem magnetischen, insbesondere aus einem ferromagnetischen Material bestehen können, was zur Flusskonzentration beiträgt.
Aus Figur 2 ist ein elektrisches Blockschaltbild für die Ausführungsform nach Figur 1 ersichtlich, wobei der aus dem Oszillator 14 und den Spulen 11 gebildete elektrische Generator 15 schematisch dargestellt ist. Der in den Spulen 10 induzierte elektrische Strom I, wird über elektrische Leitungen 16 abgegriffen und über einen Gleichrichter 17 einem Kondensator 18 zugeführt, der als Speicher für die von dem Generator abgegebene elektrische Energie dient. Wie aus Figur 3 ersichtlich, ist anstelle eines Kondensators eine aufladbare Batterie 19 als elektrischer Energiespeicher verwendet worden, wobei ein Ladegerät 20 der Batterie 19 vorgeschaltet ist.
Bezugszeichenliste
1 Gleitelement
2 Magnet
3 Längsachse
4 Hülse
4a, 4b > Hülsenteile
5 axialer Abstand zwischen den Hülsenteilen
6 Halterung
7 Windung der Feder
8 Feder
9 Außenschulter
10 elektrische Spule
11 Spulenkern
12 Gehäuse
13 Fahrwerkteil
14 Oszillator
15 elektrischer Generator
16 elektrische Leitungen
17 Gleichrichter
18 Kondensator
19 Batterie
20 B atterieladegerät
N Nordpol des Magneten
S Südpol des Magneten
I elektrischer Strom

Claims

Patentansprüche
1. Fahrwerkbauteil eines Fahrzeugs, mit einem Magnet (2) und wenigstens einer elektrischen Spule (10), die mit dem von dem Magnet (2) hervorgerufenen Magnetfeld in Wechselwirkung steht, wobei der Magnet (2) und die Spule (10) relativ zueinander bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Fahrwerkbauteil (13) Schwingungen mit wenigstens einer Eigenfrequenz ausführbar sind, der Magnet (2) an einer Feder (8) befestigt und relativ zu der Spule (10) bewegbar ist und die Eigenfrequenz des den Magnet (2) und die Feder (8) aufweisenden Oszillators (14) auf die Eigenfrequenz des Fahrwerkbauteils (13) abgestimmt ist.
2. Fahrwerkbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (2) in einer Hülse (4) aus nichtmagnetischem Material linear bewegbar geführt ist.
3. Fahrwerkbauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (2) in einem Gleitelement (1) aus nichtmagnetischem Material befestigt ist.
4. Fahrwerkbauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (8) eine Schraubenfeder ist.
5. Fahrwerkbauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (2) in der Feder (8) angeordnet ist.
6. Fahrwerkbauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite elektrische Spule (10) vorgesehen ist und der Magnet (2) zwischen beiden elektrischen Spulen (10) angeordnet ist.
7. Fahrwerkbauteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden elektrischen Spulen (10) jeweils einen Kern (11) aus magnetischem Material aufweisen, wobei die beiden Kerne (11) über ein Gehäuse (12) aus magnetischem Material miteinander verbunden sind.
8. Fahrwerkbauteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (2), die Feder (8) und die beiden Spulen (10) in dem Gehäuse (12) angeordnet sind.
PCT/DE2004/002695 2003-12-12 2004-12-09 Fahrwerkbauteil WO2005057760A1 (de)

Priority Applications (4)

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