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Title:
SPRING AND/OR DAMPER UNIT AND MOTOR VEHICLE CHASSIS WITH AN ENERGY RECOVERY ELEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/149642
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a spring and/or damper unit for springing and/or damping a first component relative to a second component (8), having a spring and/or damper element (6) and a securing element (7) on a first side of the spring and/or damper element (6) for securing the spring and/or damper element (6) to the first component and an energy recovery element (1) which at least partly converts a force input (p=f(t)) acting on the spring and/or damper element (6) into electric energy (V). The energy recovery element (1) is arranged between at least the securing element (7) and the spring and/or damper element (6) such that the energy recovery element at least partly transmits a force acting on the securing element (7) to the spring and/or damper element (6). The invention further relates to a motor vehicle chassis comprising such a spring and/or damper unit for springing and/or damping a motor vehicle body with respect to a motor vehicle wheel.

Inventors:
WAGNER GABRIEL (DE)
Application Number:
PCT/EP2018/052367
Publication Date:
August 23, 2018
Filing Date:
January 31, 2018
Export Citation:
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Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
International Classes:
F16F15/00; F03G7/08
Foreign References:
JP2005162082A2005-06-23
CN102052419A2011-05-11
DE10246837A12003-05-22
EP2172352A12010-04-07
US20130161957A12013-06-27
US20130161957A12013-06-27
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Claims:
Patentansprüche

1 . Feder- und/oder Dämpfereinheit zur Federung und/oder Dämpfung eines ersten Bauteils gegenüber einem zweiten Bauteil (8), aufweisend

ein Feder- und/oder Dämpferelement (6) und

ein Befestigungselement (7) an einer ersten Seite des Feder- und/oder Dämpferelements (6) zur Befestigung des Feder- und/oder Dämpferelement (6) an dem ersten Bauteil

und ein Energierückgewinnungselement (1 ), das eine auf das Feder- und/oder Dämpferelement (6) wirkende Krafteinwirkung (p=f(t)) zumindest zum Teil in elektrische Energie (V) umwandelt, dadurch gekennzeichnet, dass das

Energierückgewinnungselement (1 ) zwischen zumindest dem Befestigungselement (7) und dem Feder- und/oder Dämpferelement (6) angeordnet ist, sodass es eine auf das Befestigungselement (7) wirkende Kraft zumindest zum Teil auf das Feder- und/oder Dämpferelement (6) überträgt.

2. Feder- und/oder Dämpfereinheit nach Anspruch 1 , wobei das Befestigungselement (7) eine Befestigungsöse ist.

3. Feder- und/oder Dämpfereinheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Energierückgewinnungselement (1 ) ein dielektrisches Polymer zur Umwandlung der Krafteinwirkung (p=f(t)) in die elektrische Energie (V) aufweist.

4. Feder- und/oder Dämpfereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Feder- und/oder Dämpferelement (6) ein Federbalg ist.

5. Feder- und/oder Dämpfereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Feder- und/oder Dämpferelement (6) aus einem Rohrdämpfer (6A) und einer Schraubenfeder (6B) besteht.

6. Kraftfahrzeugfahrwerk, gekennzeichnet durch eine Feder- und/oder Dämpfereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Federung und/oder Dämpfung eines Kraftfahrzeugaufbaus gegenüber einem Kraftfahrzeugrad.

Description:
Feder- und/oder Dämpfereinheit und Kraftf ah rzeuqf ahrwerk mit einem Enerqierückqewinnunqselement

Die Erfindung betrifft eine Feder- und/oder Dämpfereinheit sowie ein Kraftfahrzeugfahrwerk mit einer solchen Feder- und/oder Dämpfereinheit gemäß dem Oberbegriff der Hauptansprüche.

Aus der US 2013/161 ,957 A1 ist eine solche Feder- und/oder Dämpfereinheit sowie ein Kraftfahrzeugfahrwerk mit einer Feder- und/oder Dämpfereinheit bekannt. Hier ist ein dielektrisches Polymer zur Umwandlung einer Krafteinwirkung in elektrische Energie vorgesehen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die in den Hauptansprüchen angegebenen Merkmale gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen hiervon sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Demnach wird eine Feder- und/oder Dämpfereinheit zur Federung und/oder Dämpfung eines ersten Bauteils gegenüber einem zweiten Bauteil vorgeschlagen. Die Feder- und/oder Dämpfereinheit weist ein Feder- und/oder Dämpferelement auf, sowie ein (erstes) Befestigungselement. Es kann gegebenenfalls auch ein anderes (zweites Befestigungselement vorgesehen sein. Das (erste) Befestigungselement ist an einer ersten Seite des Feder- und/oder Dämpferelements zur Befestigung des Feder- und/oder Dämpferelement an dem ersten Bauteil vorgesehen. Das andere, zweite Befestigungselement ist dann an einer zweiten Seite des Feder- und/oder

Dämpferelements zur Befestigung des Feder- und/oder Dämpferelement an dem zweiten Bauteil vorgesehen. Die beiden Befestigungselemente können also insbesondere an zwei gegenüberliegenden Enden bzw. Endbereichen des Feder- und/oder Dämpferelements vorgesehen sein.

Außerdem ist ein Energierückgewinnungselement vorgesehen, das eine auf das Feder- und/oder Dämpferelement wirkende Krafteinwirkung zumindest zum Teil in elektrische Energie umwandelt. Eine vom (ersten) Befestigungselement auf das Feder- und/oder Dämpferelement eingeleitete Krafteinwirkung ist also von dem Energierückgewinnungselement in elektrische Energie umwandelbar.

Es ist nun vorgesehen, dass das Energierückgewinnungselement zwischen dem (ersten) Befestigungselement und dem Feder- und/oder Dämpferelement angeordnet ist, sodass es eine auf dieses Befestigungselement wirkende Kraft zumindest zum Teil auf das Feder- und/oder Dämpferelement überträgt.

Das Energierückgewinnungselement ist somit insbesondere mit einer Seite an dem (ersten) Befestigungselement und mit einer anderen (insbesondere gegenüberliegenden) Seite an dem Feder- und/oder Dämpferelement angeordnet. Das Energierückgewinnungselement überträgt somit zumindest einen Teil oder die gesamte Kraft vom (ersten) Befestigungselement auf das Feder- und/oder Dämpferelement und umgekehrt. Mit anderen Worten koppelt das Energierückgewinnungselement mechanisch das (erste) Befestigungselement mit der zugehörigen Seite des Feder- und/oder Dämpferelements. Hierdurch bleibt die Feder- und/oder Dämpfungswirkung des Feder- und/oder Dämpferelements bestehen und wird durch die Energierückgewinnungswirkung des Energierückgewinnungselements ergänzt.

Es kann an jeder der beiden Seiten/Enden des Feder- und/oder Dämpferelements zwischen diesem und dem jeweiligen (ersten und zweiten) Befestigungselement ein solches Energierückgewinnungselement vorgesehen sein. Alternativ dazu kann nur an einer der Seiten/Enden des Feder- und/oder Dämpferelements (in diesem Fall der ersten Seite) ein solches Energierückgewinnungselement vorgesehen sein.

Das Feder- und/oder Dämpferelement dient je nach Ausprägung entweder zur Federung der Krafteinwirkung oder zur Dämpfung der Krafteinwirkung oder beides. Das Feder- und/oder Dämpferelement kann demnach als reine Feder, wie insbesondere eine Spiralfeder oder Blattfeder, ausgeführt sein. Das Feder- und/oder Dämpferelement kann demnach jedoch auch als reiner Dämpfer, wie insbesondere ein Ein- oder Zweirohrdämpfer bzw. ein hydraulischer oder pneumatischer Dämpfer, ausgeführt sein. Alternativ kann das Feder- und/oder Dämpferelement sowohl als Feder, als auch als Dämpfer wirken. Hierzu kann es aus einer Einheit aus einer Feder und einem Dämpfer bestehen, beispielsweise entsprechend zu einem McPherson- Federbein.

In besonders bevorzugten Ausführungsformen ist das Feder- und/oder Dämpferelement als Federbalg ausgebildet, wie er beispielsweise bei Luftfedersystemen von Kraftfahrzeugen bekannt ist. In anderen bevorzugten Ausführungsformen besteht das Feder- und/oder Dämpferelement aus einem (beispielsweise hydraulischen oder pneumatischen) Rohrdämpfer und einer Schraubenfeder, wie es beispielsweise bei McPherson-Federbeinen von Kraftfahrzeugen bekannt ist.

Das Befestigungselement kann eine beliebige Vorrichtung zur Befestigung des Feder- und/oder Dämpferelements an dem jeweiligen (ersten bzw. zweiten) Bauteil bilden. Bei dem Befestigungselement kann es sich daher insbesondere um eine Befestigungsöse handeln.

Das Energierückgewinnungselement kann eine beliebige Einheit zur Übertragung einer Kraft vom Befestigungselement auf die jeweilige Seite des Feder- und/oder Dämpferelements handeln, wobei es hieraus elektrische Energie erzeugt. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Energierückgewinnungselement um zumindest einen Festkörper, insbesondere einen Stapel von Festkörpern, der zur Umwandlung der Krafteinwirkung in die elektrische Energie dienen.

Bei dem Energierückgewinnungselement kann es sich demnach um ein Piezoele- ment handeln, also ein Element, das den Piezoeffekt zur Umwandlung mechanischer Leistung in elektrische Leistung ausnutzt. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Energierückgewinnungselement jedoch um ein dielektrisches Polymer, auch dielektrisches Elastomer genannt. Dem Fachmann ist die Wirkungsweise eines solchen dielektrischen Polymers bekannt, beispielsweise aus der eingangs erwähnten Schrift US 2013/161 ,957 A1 .

Es wird neben der Feder- und/oder Dämpfereinheit auch ein Kraftfahrzeugfahrwerk vorgeschlagen. Dieses weist die vorgeschlagene Feder- und/oder Dämpfereinheit auf, zur Federung und/oder Dämpfung eines Kraftfahrzeugaufbaus gegenüber einem Kraftfahrzeug rad.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert, aus welchen weitere bevorzugte Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung entnehmbar sind. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung:

Fig. 1 eine an sich bekannte Feder- und/oder Dämpfereinheit,

Fig. 2 eine Ausführungsform einer Feder- und/oder Dämpfereinheit,

Fig. 3 eine andere Ausführungsform einer Feder- und/oder Dämpfereinheit.

In den Figuren sind gleiche oder zumindest funktionsgleiche Bauteile/Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt eine aus dem Stand der Technik, insbesondere der US 2013/161 ,957 A1 , an sich bereits bekannte Feder- und/oder Dämpfereinheit mit Energierückgewinnungselementen 1 .

Hierbei ist die Feder- und/oder Dämpfereinheit als hydraulischer Rohrdämpfer bzw. Federung ausgeführt. An einer Seite der Feder- und/oder Dämpfereinheit weist diese einen beweglichen Kolben 2 auf, der bei einer entsprechenden Krafteinwirkung (p=f(t)), in ein Rohr 3 der anderen Seite der Feder- und/oder Dämpfereinheit eintaucht. Durch das Eintauchen wird ein hydraulisches Medium 4 in dem Rohr 3 komprimiert. Somit erhöht sich ein hydraulischer Druck an Innenseiten des Rohres 3.

An der Innenseite des Rohres 3 sind die Energierückgewinnungselemente 1 aus dielektrischem Polymer angeordnet. Bei Druckerhöhung im Rohr 3 wird eine

Komprimierung der Elemente 1 bewirkt, wodurch diese elektrische Energie (V) erzeugen. Die elektrische Energie ist von außerhalb des Rohres 3 durch entsprechende elektrische Leitungen 5, die zu den Energierückgewinnungselementen 1 führen, abgreifbar. Fig. 2 zeigt eine alternative Ausführungsform einer Feder- und/oder Dämpfereinheit. Diese weist ein durch einen Federbalg gebildetes Feder- und/oder Dämpferelement 6 auf. An einer ersten Seite bzw. Ende des Feder- und/oder Dämpferelements 6 ist ein (erstes) Befestigungselement 7 zur Befestigung des Feder- und/oder Dämpferelement 6 an einem ersten Bauteil (nicht gezeigt) vorgesehen. An einer zur ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite bzw. Ende des Feder- und/oder Dämpferelements 6 kann ein anderes (zweites) Befestigungselement (nicht gezeigt) zur Befestigung des Feder- und/oder Dämpferelement 6 an einem zweiten Bauteil 8 vorgesehen sein.

Außerdem ist ein Energierückgewinnungselement 1 vorgesehen, das eine auf das Feder- und/oder Dämpferelement 6 vom Befestigungselement 7 einwirkende

Krafteinwirkung p=f(t) zumindest zum Teil in elektrische Energie V umwandelt. Dazu ist das Energierückgewinnungselement 1 zwischen dem Befestigungselement 7 und dem Feder- und/oder Dämpferelement 6 angeordnet, sodass es die auf das Befestigungselement einwirkende Krafteinwirkung p=f(t) zumindest zum Teil auf das Feder- und/oder Dämpferelement überträgt. Die vom Element 1 erzeugte elektrische Energie V ist analog zu Fig. 1 mittels elektrischer Leitungen 5 abgreifbar.

Vorliegend weist das Energierückgewinnungselement 1 ein dielektrisches Polymer zur Umwandlung der Krafteinwirkung p=f(t) in die elektrische Energie V auf bzw. besteht aus einem solchen dielektrischen Polymer bzw. einem oder mehreren Stapeln aus einem solchen dielektrischen Polymer.

Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform einer Feder- und/oder Dämpfereinheit. Anstelle des Federbalgs der Ausführungsform nach Fig. 2 ist hier das Feder- und/oder Dämpferelement 6 durch eine Einheit aus einem Rohrdämpfer 6A und einer Schraubenfeder 6B gebildet, ähnlich eines McPherson-Federbeines.

Anstelle des Rohrdämpfers 6A kann jeder andere geeignete Dämpfer vorgesehen sein. Ebenso kann anstelle der Schraubenfeder 6B jede andere geeignete Feder vorgesehen sein. Der übrige Aufbau und die Funktionsweise der Ausführungsform nach Fig. 3 entspricht derjenigen der Fig. 2, weshalb diesbezüglich auf die Ausführungen zur Fig. 2 verwiesen wird.

Die Ausführungsformen gemäß Fig. 2 und 3 eignen sich ersichtlich zur Verwendung in einem Kraftfahrzeugfahrwerk zur Dämpfung und/oder Federung eines Kraftfahrzeugaufbaus, wie eines Kraftfahrzeugchassis, gegenüber einem Kraftfahrzeugrad. Andere Verwendungsorte oder Verwendungszwecke sind jedoch ebenso möglich.

Bezuqszeichen

1 Energierückgewinnungselement

2 Kolben

3 Rohr

4 Medium

5 elektrische Leitung

6 Feder- und/oder Dämpferelement 6A Rohrdämpfer

6B Schraubenfeder

7 Befestigungselement p=f(t) Krafteinwirkung

V elektrische Energie