KETTELER, Karl-Hermann (Angerweg 4, Markdorf, 88677, DE)
THIES, Andreas (Vordere Schmiedgasse 58, Schwäbisch Gmünd, 73525, DE)
RENNINGER, Markus (Alleestr. 8, Romanshorn, CH-8590, CH)
KETTELER, Karl-Hermann (Angerweg 4, Markdorf, 88677, DE)
THIES, Andreas (Vordere Schmiedgasse 58, Schwäbisch Gmünd, 73525, DE)
| Patentansprüche 1. Schwingungsdämpfer (1 , 2, 3), mit wenigstens einer ein Fluid enthaltenden zylindrischen Kammer (1 1 , 21 , 31 ), in der wenigstens ein Arbeitsmittel (12, 22, 34) mittels einer Stange (13, 27, 40) längsverschieblich geführt ist und die Kammer (1 1 , 21 , 31 ) in zwei Arbeitsräume (1 1 a, 1 1 b; 21 a, 21 b; 31 a, 31 b) unterteilt, wobei durch eine Bewegung des Arbeitsmittels (12, 22, 34) eine Dämpfung erzeugt wird, und bei dem Mittel zur Erzeugung von elektrischer Energie vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zur Erzeugung von elektrischer Energie wenigstens eine mit einem Generator (23; 35, 39, 42) gekoppelte Turbine (24; 36, 38, 41 ) vorgesehen ist, die von einem Fluid beaufschlagbar ist, welches durch das Arbeitsmittel (12, 22, 34) bei seiner Längsbewegung verdangt wird. 2. Schwingungsdämpfer (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine (41 ) und/oder der Generator (42) außerhalb der Kammer (1 1 ) angeordnet sind. 3. Schwingungsdämpfer (2, 3) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine (24, 36) und/oder der Generator (23,35) innerhalb der Kammer (21 , 31 ) angeordnet sind. 4. Schwingungsdämpfer (1 ) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Arbeitsmittel ein Kolben (12) vorgesehen ist, welcher wenigstens eine axiale Durchlassöffnung (120) aufweist, die einen oberen und einen mittleren Arbeitsraum (1 1 a, 1 1 b) miteinander verbindet, dass an der Durchlassöffnung (120) ein Ventil (121 ) angeordnet ist, mit dem die Durchlassöffnung (120) verschließbar ist, dass innerhalb des Zylinders (10) eine kreisförmige Wand (14) vorgesehen ist, die einen unteren Arbeitsraum (1 1 c) von dem benachbarten mittleren Arbeitsraum (1 1 b) abgrenzt, dass die kreisförmige Wand (14) wenigstens eine axiale Durchlassöffnung (14Oa, 14Ob) aufweist, die den mittleren und den unteren Arbeitsraum (1 1 b, 1 1 c) verbindet, dass wenigstens ein Ventil (141 a, 141 b) an der Durchlassöffnung (14Oa, 14Ob) angeordnet ist, mit dem diese Durchlassöffnung (140a, 140b) verschließbar ist, dass der obere Arbeitsraum (1 1 a) sowie der untere Arbeitsraum (1 1 c) über Hydraulikleitungen (19a, 19b) mit einer außerhalb der zylindrischen Kammer (1 1 ) angeordneten Turbinen-Generator-Einheit (17) verbunden ist, und dass der untere Arbeitsraum (1 1 c) mit einem das Fluid aufnehmenden Ausgleichsraum (18) verbunden ist. 5. Schwingungsdämpfer (2, 3) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine (24, 36) den Generator (23, 35) konzentrisch umgibt. 6. Schwingungsdämpfer (2, 3) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (23, 35) radial zwischen der Turbine (24, 36) und einer mit der Stange (27, 40) verbundenen Kolbenbasis (22, 34) angeordnet ist. 7. Schwingungsdämpfer (2, 3) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (23, 35) einen drehfest mit der Turbine (24, 36) verbundenen Rotor (23b, 35b) und einen drehfest mit der Kolbenbasis (22, 34) verbundenen Stator (23a, 35a) aufweist. 8. Schwingungsdämpfer (2, 3) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenbasis (22, 34) wenigstens eine den oberen Arbeitsraum (21 a; 31 a) und den mittleren Arbeitsraum (21 b; 31 b) verbindende und durch wenigstens ein Ventil (221 ; 341 ) verschließbare Durchlassöffnung (220; 340) aufweist. 9. Schwingungsdämpfer (3) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass um den zylindrischen Arbeitsraum (31 ) herum eine weitere Kammer (33) konzentrisch angeordnet ist, und dass wenigstens eine zweite Turbine (38) mit einem Generator (39) vorgesehen ist, deren Durchgangsöffnung (370) die zylindrische Kammer (31 ) strömungstechnisch mit der weiteren, konzentrischen Kammer (33) verbindet. 10. Schwingungsdämpfer (2, 3) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbinen (24, 36, 39) jeweils mit einem Freilauf verbunden sind. 1 1. Schwingungsdämpfer nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendete Elektromaschine (42) wechselweise als Generator oder Motor betreibbar ist, dass ein elektronisches Steue- rungs- und Regelungsgerät (43) mit der Elektromaschine (42) verbunden ist, welches die Umschaltung der Elektromaschine (42) zwischen Generatorbetrieb und Motorbetrieb steuern sowie den Motorbetrieb und/oder den Generatorbetrieb der Elektromaschine (42) zur Erzeugung einer variablen Dämpfungskraft des Schwingungsdämpfers (1 ) regeln kann. |
Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit einer Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Schwingungsdämpfer oder Stoßdämpfer stellen insbesondere im Fahrzeugbau wichtige Bauelemente dar. Sie dienen dazu, übermäßige Schwingungen des Fahrzeugs zu verhindern beziehungsweise zu dämpfen. Die im heutigen Fahrzeugbau am häufigsten verwendeten Schwingungsdämpfer arbeiten nach dem Prinzip der hydraulischen Dämpfung. Bei diesen wird die für den Abbau unerwünschter Schwingungen notwendige Dämpfkraft im Wesentlichen durch eine Druckdifferenz an Ventilbauteilen des Schwingungsdämpfers erzeugt. Die Schwingungsenergie, beispielsweise von der Fahrzeugkarosserie oder einem Rad, wird dabei in Wärmeenergie umwandelt und in der Regel nicht weiter genutzt, sondern in die Umgebung abgestrahlt.
Beim Aufbau von hydraulischen Schwingungsdämpfern ist die so genannte Einrohr- oder Zweirohrbauweise üblich. Bei der Einrohrbauweise wird ein Arbeitskolben mittels einer Kolbenstange in einer zylindrischen Kammer längs- verschieblich geführt, wobei der Arbeitskolben die Kammer in zwei Arbeitsräume unterteilt. Der Arbeitskolben weist zusätzlich Dämpfungsventile für die Zug- bzw. Druckbewegung („Zugstufe" bzw. „Druckstufe") des Arbeitskolbens auf, die entsprechende Durchgangsöffnungen des Arbeitskolbens freigeben und ein Überströmen des Dämpfungsfluids (beispielsweise Hydrauliköl) zwischen den Arbeitsräumen mit entsprechend sich einstellender oder gegebenenfalls einstellbarer Dämpfung ermöglichen.
Zusätzlich kann in der Kammer ein beweglich angeordneter Trennkolben angeordnet sein, der eine zusätzliche, beispielsweise mit Gas gefüllte Ausgleichskammer begrenzt. Der Trennkolben trennt also das in den Arbeits- räumen vorhandene Öl vom dem Gas. Je nach dem, ob im Betrieb des Schwingungsdämpfers eine Druck- oder Zugbetätigung vorliegt, wird das durch den Trennkolben abgetrennte Gaspolster komprimiert oder entspannt und der Trennkolben in dem Arbeitsraum entsprechend verschoben.
Bei der Zweirohrbauweise ist um die zylindrische Kammer konzentrisch ein weiteres Rohr angeordnet, wobei durch die dann entstehende Hohlwandung ein Ausgleichsraum für das in der Kammer befindliche Dämpfungs- fluid geschaffen ist. Der Übergang des Fluids von der Kammer in den Ausgleichsraum und umgekehrt wird in der Regel durch ein im Bodenbereich der Kammer befindliches Dämpfungsventil ermöglicht.
Aus der DE 195 31 790 A1 ist ein Schwingungsdämpfer bekannt, bei dem die in diesen eingeleitete Bewegungsenergie als Antriebsenergie genutzt werden kann. Hierbei strömt das Dämpfungsmedium nicht durch Drosselventile, sondern treibt über einen Hydromotor andere Aggregate an, wie beispielsweise einen Klimakompressor, eine Lichtmaschine oder eine Servopumpe.
In der DE 10 2006 006 482 A1 ist ein Schwingungsdämpfer für ein Fahrrad mit einer so genannten Energierückgewinnung beschrieben. Die Energierückgewinnungseinheit ist dabei in Form einer Tauchspulenanordnung ausgebildet, deren erzeugte elektrische Energie zum Laden einer Batterie dient.
Weiter offenbart die DE 102 46 837 A1 einen Schwingungsdämpfer zur Umwandlung mechanischer Schwingungsenergie in elektrische Energie, bei dem die mechanische Schwingungsenergie eines Schwingungselementes mit einem piezoelektrischen Aktor in elektrische Energie umgewandelt wird.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen Schwingungsdämpfer vorzustellen, der auf einfache Art eine Umwand- lung von in den Schwingungsdämpfer eingebrachter Bewegungsenergie in elektrische Energie ermöglicht.
Diese Aufgabe wird von einem Schwingungsdämpfer mit den Merkmalen des Hauptanspruchs erfüllt. Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens dar.
Die Erfindung geht aus von einem Schwingungsdämpfer, mit wenigstens einer ein Fluid enthaltenden zylindrischen Kammer, in der wenigstens ein Arbeitsmittel mittels einer Stange längsverschieblich geführt ist und die Kammer in zwei Arbeitsräume unterteilt, wobei durch eine Bewegung des Arbeitsmittels eine Dämpfung erzeugt wird, und bei dem Mittel zur Erzeugung von elektrischer Energie vorgesehen sind. Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist vorgesehen, dass als Mittel zur Erzeugung von elektrischer Energie wenigstens eine mit einem Generator gekoppelte Turbine vorgesehen ist, die von einem Fluid beaufschlagbar ist, welches durch das Arbeitsmittel bei seiner Längsbewegung verdangt wird.
Durch diesen Aufbau wird Schwingungsenergie, die beispielsweise zur Verbesserung der Fahrstabilität aus einem Fahrzeug herausgenommen werden soll, nicht wie bei konventionellen Schwingungsdämpfern in Wärme umgewandelt und von dem Schwingungsdämpfer abgestrahlt, sondern in elektrische Energie umgewandelt, die anderweitig vom Fahrzeug genutzt oder zwischengespeichert werden kann. Somit kann die Turbine in Zusammenwirken mit dem angeschlossenen Generator bei einer betriebsbedingten Bewegung des Arbeitsmittels während der Arbeit des Schwingungsdämpfers in Bewegung versetzt werden. Dies kann beispielsweise derart realisiert sein, dass die Turbine nur während der Zugstufe oder auch nur während der Druckstufe in Bewegung versetzt wird. Es ist baulich jedoch auch möglich, die Turbine während Zug- und Druckstufe in Bewegung zu versetzen. Gemäß einer ersten zweckmäßigen Weiterbildung des Schwingungsdämpfers ist vorgesehen, dass die Turbine und/oder der Generator außerhalb der genannten zylindrischen Kammer angeordnet sind. Wenn die Turbine und/oder der Generator außerhalb der zylindrischen Kammer des Schwingungsdämpfers angeordnet sind, kann die Baugröße des Schwingungsdämpfers klein gehalten werden und man ist hinsichtlich der Positionierung von Turbine bzw. Generator frei.
Eine zweite zweckmäßige Weiterbildung sieht vor, dass die Turbine und/oder der Generator innerhalb der zylindrischen Kammer des Schwingungsdämpfers angeordnet sind.
Hinsichtlich der erstgenannten Weiterbildung ist in einer noch konkreteren Ausführungsform vorgesehen, dass als Arbeitsmittel ein Kolben verwendet wird, welcher in der zylindrischen Kammer des Schwingungsdämpfers angeordnet ist. Dieser Kolben weist wenigstens eine axiale Durchlassöffnung auf, die einen oberen und einen mittleren Arbeitsraum miteinander verbindet. Weiter ist an dieser Durchlassöffnung ein Ventil angeordnet, mit dem die Durchlassöffnung verschließbar ist. Außerdem ist innerhalb des Zylinders eine kreisförmige Wand vorgesehen, die einen unteren Arbeitsraum von dem benachbarten mittleren Arbeitsraum abgrenzt, wobei die kreisförmige Wand wenigstens eine axiale Durchlassöffnung aufweist, die den mittleren und den unteren Arbeitsraum miteinander verbindet. Zudem ist wenigstens ein Ventil an der zuletzt genannten Durchlassöffnung angeordnet, mit dessen Hilfe diese Durchlassöffnung verschließbar ist. Weitere Merkmale sind, dass der obere Arbeitsraum sowie der untere Arbeitsraum über Hydraulikleitungen mit einer außerhalb der zylindrischen Kammer angeordneten Turbinen-Generator-Einheit verbunden sind, und dass der untere Arbeitsraum mit einem das Fluid aufnehmenden Ausgleichsraum verbunden ist.
Zur Erzielung einer kompakten Bauweise kann vorgesehen sein, dass die Turbine den Generator konzentrisch umgibt. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn der Generator radial zwischen der Turbine und einer mit der Kolbenstange verbundenen Kolbenbasis angeordnet ist. Als Kolbenbasis wird im Zusammenhang mit dieser Beschreibung derjenige Teil des Kolbens verstanden, der radial innen ausgebildet und mit der Kolbenstange verbunden ist.
Darüber hinaus trägt es zu einer kompakten Bauweise bei, wenn der Generator einen drehfest mit der Turbine verbundenen Rotor und einen drehfest mit der Kolbenbasis verbundenen Stator aufweist.
Damit sichergestellt ist, dass bei Relativbewegungen zwischen der Turbine und der zylindrischen Kammer des Schwingungsdämpfers die Turbine zumindest in einer Richtung ausreichend durchströmt wird, ist vorgesehen, dass die Kolbenbasis wenigstens eine den oberen Arbeitsraum und den mittleren Arbeitsraum verbindende sowie durch wenigstens ein Ventil verschließbare Durchlassöffnung aufweist.
Eine weitere, sehr vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass um den zylindrischen Arbeitsraum herum eine weitere Kammer konzentrisch angeordnet ist, und dass wenigstens eine zweite Turbine mit einem Generator vorgesehen ist, deren Durchgangsöffnung die zylindrische Kammer strömungstechnisch mit der weiteren, konzentrischen Kammer verbindet. Auf diese Weise können die Vorteile der Erfindung auch auf Schwingungsdämpfer in Zweirohrbauweise übertragen werden.
Vorteilhafter Weise kann vorgesehen sein, dass die Turbinen bzw. die Turbinenräder jeweils mit einen mechanischen Freilauf verbunden sind. Dadurch ist sichergestellt, dass die Turbinenräder immer nur in einer Drehrichtung drehen, welches letztendlich auch die notwendige Auslegung der Generatoren vereinfacht.
Schließlich bietet die Erfindung Raum für eine weitere Variante eines Schwingungsdämpfers, bei dem eine zwischen einen Generatorbetrieb und einen Motorbetrieb umschaltbare Elektromaschine mit dem Turbinenrad verbunden ist. Zur Steuerung der Betriebsart der Elektromaschine ist ein elektronisches Steuerungs- und Regelungsgerät vorhanden, welches über Leitungen mit der Elektromaschine verbunden ist. Außerdem kann dieses Steuerungs- und Regelungsgerät den Motorbetrieb und auch den Generatorbetrieb der Elektromaschine zur Erzeugung einer variablen Dämpfungskraft des Schwingungsdämpfers regeln. In Abhängigkeit von der aktuellen Betriebssituation wird die Elektromaschine daher als Generator oder als Motor betrieben, wobei bei beiden Betriebsarten eine gewünschte Dämpfung des Schwingungsdämpfers eingestellt wird.
Im Folgenden werden drei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Schwingungsdämpfers, bei dem eine Turbine und ein Generator außerhalb des Schwingungsdämpfers angeordnet sind,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Schwingungsdämpfers in Einrohrbauweise, bei dem eine Turbine und ein Generator innerhalb des Schwingungsdämpfers angeordnet sind, und
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines dritten Schwingungsdämpfers in Zweirohrbauweise, bei dem zwei Turbinen und zwei Generatoren ebenfalls innerhalb des Schwingungsdämpfers angeordnet sind.
Demnach zeigt Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers 1 , welcher eine zylindrische Kammer 1 1 aufweist, die mit Hydrauliköl gefüllt ist. Die zylindrische Kammer 1 1 ist oben durch einen Deckel 15 und unten durch einen Boden 16 abgedichtet. In der Kammer 1 1 ist ein Arbeitskolben 12 mittels einer Kolbenstange 13 verschieblich geführt (vergleiche Pfeil). Der Arbeitskolben 12 teilt die Kammer 1 1 in einen oberen Arbeitsraum 1 1 a und einen mittleren Arbeitsraum 1 1 b. Des Weiteren ist innerhalb der Kammer 1 1 unterhalb des mittleren Arbeitsraumes 1 1 b eine kreisförmige Wand 14 angeordnet, welche fest mit dem Zylinder 10 verbunden ist und einen unteren Arbeitsraum 1 1 c begrenzt.
Der obere Arbeitsraum 1 1 a ist über eine Hydraulikleitung 19a mit einer Turbinen-Generator-Einheit 17 verbunden, welche außerhalb des Zylinders 10 angeordnet ist. Der untere Arbeitsraum 1 1 c ist über eine Hydraulikleitung 19b ebenfalls mit der Turbinen-Generator-Einheit 17 verbunden. Außerdem ist der untere Arbeitsraum 1 1 c über eine Hydraulikleitung 19c mit einem externen Ausgleichsraum 18 zur bedarfsweisen Aufnahme von Hydrauliköl verbunden.
Ferner ist ersichtlich, dass der Arbeitskolben 12 mit einer axialen Durchgangsöffnung 120 versehen ist, welche die beiden Arbeitsräume 1 1 a und 1 1 b miteinander verbindet. Die Durchgangsöffnung 120 kann mittels eines Ventils 121 verschlossen oder geöffnet werden, und sperrt als Rückschlagventil in Richtung zum mittleren Arbeitsraum 1 1 b hin ab. Die kreisförmige Wand 14 ist optional mit zwei axialen Durchgangsöffnungen 140a und 140b versehen, welche jeweils mittels zweier Ventile 141 a, 141 b geöffnet beziehungsweise verschlossen werden können. Die beiden Ventile 141 a, 141 b sind ebenfalls als Rückschlagventile ausgebildet, die in entgegengesetzte Richtungen absperren. Das Ventil 141 b ist zudem in der zum mittleren Arbeitsraum weisenden Schließrichtung von einer Druckfeder mit einer Schließkraft belastet. Das Ventil 141 b ist optional. Es ermöglicht die Anpassung der Dämpferkennlinie.
Die Funktionsweise des Schwingungsdämpfers 1 gemäß Fig. 1 ist nun folgende:
Wenn der Arbeitskolben 12 mittels der Kolbenstange 13 nach unten gedrückt wird (Druckstufe), so öffnet das Ventil 121 und Öl kann über die Durchgangsöffnung 120 von dem mittleren Arbeitsraum 1 1 b in den oberen Arbeitsraum 1 1 a gelangen. Das Ventil 141 a und das Ventil 141 b (bei entsprechender Auslegung bis zu einem bestimmten Druck) verhindern einen Rückfluss des Öls in dem unteren Arbeitsraum 1 1 c. Das aufgrund der Kolbenstange verdrängte Volumen fließt über die Hydraulikleitung 19a zur Turbine 41 , versetzt einen Rotor in Drehung und erzeugt somit elektrische Energie.
Bei einer anschließenden Aufwärtsbewegung des Arbeitskolbens 12 (Zugstufe) hingegen sperrt das Ventil 121 die Durchgangsöffnung 120 zu und Öl wird von dem oberen Arbeitsraum 1 1 a über die Hydraulikleitung 19a in die Turbinen-Generator-Einheit 17 gedrückt, wodurch das Turbinenrad 41 sowie der mit dem Turbinenrad 41 verbundene Rotor des Generators 42 in Drehung versetzt beziehungsweise angetrieben werden, so dass elektrische Energie erzeugt wird. Von der Turbinen-Generator-Einheit 17 gelangt das Öl dann über die Hydraulikleitung 19b in den unteren Arbeitsraum 1 1 c und von dort über die Durchgangsöffnung 140a in den mittleren Arbeitsraum 11 b bzw. bei Bedarf über die Hydraulikleitung 19c in den Ausgleichsraum 18. Der hydraulische Kreislauf ist dabei derart ausgelegt, dass das Turbinenrad 41 die Turbinen- Generator-Einheit 17 immer in die gleiche Richtung dreht, wodurch ein hydraulischer Freilauf realisiert ist.
In einer Variante zeigt Fig. 1 , dass der Schwingungsdämpfer 1 auch mit einer Elektromaschine 42 verbunden sein kann, die wechselweise zwischen einem Generatorbetrieb und einem Motorbetrieb umschaltbar ist. Die Umschaltung zwischen den beiden genannten Betriebsarten steuert ein Steuerungs- und Regelungsgerät 43, welches mit der Elektromaschine 42 signaltechnisch verbunden ist. Die Elektromaschine 42 ist über eine nicht näher bezeichnete Welle mit dem Turbinenrad 41 verbunden, welches sowohl bei einer Bewegung des Kolbens 12 nach oben als auch bei einer Kolbenbewegung nach unten über die Hydraulikleitung 19a mit einem Strom von Hydrau- liköl beaufschlagt und angetrieben wird. Wenn die Elektromaschine 42 als Motor betrieben wird, so kann das Turbinenrad 41 bei verstellbarer Flügel- geometrie als Pumpenrad arbeiten oder einfach nur einen erhöhten Strömungswiderstand für vorbeiströmendes Öl bilden. In Abhängigkeit von der Art und Weise des motorischen Betriebs der Elektromaschine 42 lassen sich die Dämpfungseigenschaften des Schwingungsdämpfers 1 durch das Steuerungsund Regelungsgerät 43 regeln.
Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer 2. Dieser weist einen mit Hydrauliköl gefüllten Zylinder 20 auf, in dem ein Kolben mit seiner Kolbenbasis 22 und mit dieser ein Generator 23 sowie eine Turbine 24 mittels einer Stange 27 längsverschieblich geführt sind. Durch Kolben, Generator 23 und Turbine 24 ist die im Zylinder 20 gebildete zylindrische Kammer 21 in einen oberen Arbeitsraum 21 a und einen mittleren Arbeitsraum 21 b aufgeteilt. Des Weiteren ist ein in der zylindrischen Kammer 21 verschieblich angeordneter Trennkolben 25 vorhanden, der zu einem mit Gas gefüllten unteren Arbeitsraum 21 c mittels einer Dichtung 26 abgedichtet ist.
Wird nun die Kolbenbasis 22 nach unten gedrückt (Druckstufe), so wird gleichzeitig ein Druck auf den Trennkolben 25 ausgeübt und dieser führt eine Abwärtsbewegung durch, so dass das in dem unteren Arbeitsraum 21 c befindliche Gas komprimiert wird. Eine gewünschte Dämpfung kann mittels einem federbelastetem Ventil 221 erzeugt werden, welches bei entsprechender Dimensionierung der Ventilfeder bei einer Abwärtsbewegung der Kolbenbasis 22 öffnet, so dass Öl von dem mittleren Arbeitsraum 21 b über eine Durchgangsöffnung 220 in der Kolbenbasis 22 in den oberen Arbeitsraum 21 a gelangen kann.
Bei Aufwärtsbewegung (Zugstufe) der Kolbenbasis 22 wirkt das Ventil 221 als Rückschlagventil, wodurch das in dem oberen Arbeitsraum 21 a befindliches Öl gezwungen ist, über eine radial außen an der Kolbenbasis 22 angeordnete Turbine 24 bzw. deren Turbinenrad in den mittleren Arbeitsraum 21 b zu entweichen. Hierdurch wird das Turbinenrad der Turbine 24, eine Dämpfkraft erzeugend, in Drehung versetzt. Da die Turbine 24 radial innen mit dem Rotor 23b eines Generators 23 fest verbunden ist, dreht sich auch der Rotor 23b. Dadurch wird der Rotor 23b gegenüber einem radial innen liegenden, fest mit der Kolbenbasis 22 verbundenen Stator 23a bewegt, wodurch ein elektrischer Strom erzeugt wird, der im Fahrzeugbordnetz unmittelbar genutzt oder in einer Batterie gespeichert werden kann. Optional kann ein mechanischer Freilauf an dem Turbinenrad vorgesehen sein, der eine Drehbewegung der Turbine 24 bei einer Druckbelastung des Schwingungsdämpfers 1 verhindert (nicht näher dargestellt).
In Fig. 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer 3 gezeigt. Dieser umfasst einen ersten Zylinder 30, durch den eine zylindrische, mit Öl gefüllte Kammer 31 gebildet ist. Ferner ist eine aus einer Kolbenbasis 34, einem Generator 35 mit einem Stator 35a und einem Rotor 35b sowie einer Turbine 36 bestehende Einheit vorhanden, die baulich im Wesentlichen der in Fig. 2 beschriebenen Turbinen-Generator-Einheit entspricht und in der Kammer 31 mittels einer Stange 40 längsverschieblich geführt ist. Die Kammer 31 ist dadurch in einen oberen Arbeitsraum 31 a und einen unteren Arbeitsraum 31 b aufteilt. Am Boden der Kammer 31 ist eine Bodenplatte 37 vorgesehen, welche mit einer ersten axialen Durchgangsöffnung 370 und einer zweiten axialen Durchgangsöffnung 371 versehen ist. In der ersten Durchgangsöffnung 370 ist eine zweite Turbine 38 angeordnet, die mit dem Rotor eines außerhalb der Zylinder 30 und 32 angeordneten Generators 39 verbunden ist.
Konzentrisch zum ersten Zylinder 30 ist ein zweiter Zylinder 32 vorgesehen, wodurch eine zumindest teilweise mit Öl gefüllte Ausgleichkammer 33 gebildet ist.
Bei einer Abwärtsbewegung (Druckstufe) der Turbinen-Generator-Einheit gemäß Fig. 3 wird das in dem unteren Arbeitsraum 31 b befindliche Öl durch die Durchgangsöffnung 370 und über die Turbine 38 in die Ausgleichkammer 33 gedrückt. Die Turbine 38 und mit ihr der nicht dargestellte Rotor des Generators 39 werden in Drehung versetzt und somit elektrische Energie erzeugt.
Bei einer anschließenden Aufwärtsbewegung (Zugstufe) der Turbinen- Generator-Einheit gemäß Fig. 3 schließt hingegen ein an Kolbenbasis 34 angeordnetes Ventil 341 eine in der Kolbenbasis 34 ausgebildete axiale Durchgangsöffnung 340, so dass in dem oberen Arbeitsraum 31 a befindliches Öl gezwungen ist, über die Turbine 36 an der Kolbenbasis 34 in den unteren Arbeitsraum 31 b zu gelangen sowie die Turbine 36 am Generator 35 in Drehung zu versetzen. Dadurch wird in diesem Fall eine Dämpfkraft über die Turbinen-Generator-Einheit erzeugt. Falls notwendig wird weiteres Öl aus der Ausgleichkammer 33 über eine in der Bodenplatte 37 eingebrachte axiale Durchgangsöffnung 371 nach Öffnen eines dort angeordneten Ventils 372 in den unteren Arbeitsraum 31 b nachgeliefert. Nicht näher darge-stellte mechanische Freiläufe an den Turbinen 36, 38 sichern jeweils deren konstante Drehrichtung bei entgegen gesetzten Strömungsrichtungen des Öls.
Die Ventile 141 b und 221 an der jeweiligen Kolbenbasis 14, 22 sind von nicht weiter bezeichneten Federn jeweils mit einer Federkraft belastet, wobei durch die Wahl der Federkonstante die Durchströmbarkeit des jeweiligen Ventils eingestellt ist. Auch dadurch lassen sich die Dämpfungseigenschaften des jeweiligen Schwingungsdämpfers 1 einstellen.
Bezuqszeichen
Schwingungsdämpfer
Schwingungsdämpfer
Schwingungsdämpfer
Zylinder
Zylindrische Kammer a Oberer Arbeitsraum b Mittlerer Arbeitsraum c Unterer Arbeitsraum
Arbeitsmittel, Arbeitskolben
Kolbenstange
Kreisförmige Wand
Deckel
Boden
Turbinen-Generator-Einheit
Ausgleichsraum a Hydraulikleitung b Hydraulikleitung c Hydraulikleitung
Zylinder
Zylindrische Kammer a Oberer Arbeitsraum b Mittlerer Arbeitsraum c Unterer Arbeitsraum
Arbeitsmittel, Kolbenbasis
Generator a Stator b Rotor
Turbine
Trennkolben
Dichtung Stange
Erster Zylinder
Zylindrische Kammer a Oberer Arbeitsraum b Unterer Arbeitsraum
Zweiter Zylinder
Koaxiale Kammer
Arbeitsmittel, Kolbenbasis
Generator a Stator b Rotor
Turbine
Bodenplatte
Zweite Turbine
Generator
Stange
Turbine
Elektromaschine, Generator, Motor
Steuerungs- und Regelungsgerät0 Durchgangsöffnung 1 Ventil 0a Durchgangsöffnung 0b Durchgangsöffnung 1 a Ventil 1 b Ventil 0 Durchgangsöffnung 1 Ventil 0 Durchgangsöffnung 1 Ventil 0 Erste Durchgangsöffnung 1 Zweite Durchgangsöffnung 2 Ventil
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