(57)【要約】  磁石（２）と少なくとも１つの電気的なコイル（１０）とを有し、該コイル（１０）が前記磁石（２）により発生された磁場と交番作用下にあり、前記磁石（２）と前記コイル（１０）とが互いに相対的に運動可能である車両の走行機構構成部分。走行機構構成部分（１３）によっては少なくとも１つの固有周波数を有する振動が発生させられる。この場合、前記磁石（２）はばね（８）に固定されておりかつコイル（１０）に対して相対的に運動可能である。前記磁石（２）と前記ばね（８）とを有する振動器（１４）の固有周波数は前記走行機構構成部分（１３）の固有周波数に適合させられている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の走行機構構成部分であって、磁石（２）と、該磁石（２）により発生された磁場と交番作用下にある少なくとも１つの電気的なコイルとを有し、前記磁石（２）と前記コイル（１０）とが互いに相対的に運動可能である形式のものにおいて、
−当該走行機構構成部分（１３）により少なくとも１つの固有周波数を有する振動が実施可能であること、
−前記磁石（２）がばねに固定されかつ前記コイル（１０）に対し相対的に運動可能であること、
−前記磁石（２）と前記ばね（８）とを有する振動器（１４）の固有周波数が当該走行機構構成部分の固有周波数に適合させられていること、
を特徴とする車両の走行機構構成部分。
【請求項２】
前記磁石（２）が非磁性材料から成るスリーブ（４）内で直線運動可能に案内されている、請求項１記載の走行機構構成部分。
【請求項３】
前記磁石（２）が非磁性材料から成る滑りエレメント（１）に固定されている、請求項１又は２記載の走行機構構成部分。
【請求項４】
前記ばね（８）がコイルばねである、請求項１から３までのいずれか１項記載の走行機構構成部分。
【請求項５】
前記磁石（２）が前記ばね（８）内に配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の走行機構構成部分。
【請求項６】
第２の電気的なコイル（１０）が設けられており、前記磁石（２）が前記両方の電気的なコイル（１０）の間に配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の走行機構構成部分。
【請求項７】
前記両方の電気的なコイル（１０）が非磁性材料から成るコア（１１）をそれぞれ１つ有しており、該両方のコア（１１）が磁性材料から成るケーシングを介して互いに結合されている、請求項６記載の走行機構構成部分。
【請求項８】
前記磁石（２）と、前記ばね（８）と、前記両方のコイル（１０）とが前記ケーシング（１２）内に配置されている、請求項７記載の走行機構構成部分。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両の走行機構構成部分であって、磁石と少なくとも１つの電気的なコイルとを有し、該コイルが前記磁石により誘起された磁場と交番作用下にあり、前記磁石と前記コイルとが互いに相対運動可能である形式のものに関する。
【０００２】
自動車の走行機構には次第に電子的な調整システムが配設される場合が多く、この調整システムは軸の移動する部分にセンサシステムをも必要とする。しかし、軸の移動する部分におけるセンサは、車体からセンサへのケーブル接続が必要であり、ケーブル破断の慣れがあるという欠点を有している。したがってセンサから発信された信号を伝送するために無線システムの使用が増えている。しかし統合された信号処理装置を有するセンサシステムは比較的に高い電流消費量を有しているので、無線接続を介したエネルギ伝達には問題があると言わざるを得ない。このようなシステムのための電流供給はバッテリを介して行なわれる。しかしこれは車両寿命中にバッテリが交換されなければならず、付加的な保守作業が必要であるという欠点がある。
【０００３】
これが理由となって、車両の動きを電気的なエネルギの発生に活用する発電機が開発されるようになった。
【０００４】
ＤＥ１９５２０５２１Ａ１号明細書にはバッテリと、該バッテリに接続された荷電回路と、該荷電回路に接続され、平常な車両運動からの偶発する振動運動を電気的なエネルギに変換する装置とを有する位置測定器を有する車両のための位置測定システムが開示されている。前記装置のケーシング内には２つのたわみばねの間に保持構造体が保持され、したがって振動運動のリアクションとして保持構造体がケーシングに対し振動運動軸線の方向に往復運動することが可能になっている。保持構造体の側壁には磁石が取付けられ、該磁石にはケーシングの側壁に配置されたコイルが対向している。
【０００５】
ＤＥ１９６４７０３１Ａ１号明細書によれば、車両のショクアブソバの往復運動ピストンに磁石が装備され、該磁石が電気的なエネルギを得るために、非磁性材料から成る保護管の外側に配置された複数のコイル内で運動可能であることが公知である。ショックアブソバはばねとショックアブソバとのコンビネーションを構成するためにばね内に配置されていることができる。
【０００６】
ＤＥ１９８１６４５４Ａ１号明細書には、車両タイヤを監視するための装置であって、検出ヘッドを有し、該検出ヘッドの運動がロッドを介して永久磁石に伝達され、該永久磁石がそれを取囲むコイル内で電圧を誘発する装置が開示されている。電圧は整流されかつ平均化され、次いで蓄電コンデンサに供給される。当該装置は車両タイヤ内に配置され、検出器はタイヤ圧が低すぎる場合にだけ作動される。
【０００７】
ＤＥ１９９３４２６３Ａ１号明細書には車両のための構成ユニットであって、センサと評価エレクトロニクスと、無線伝送装置と固有の電流供給装置とを有し、該電流供給装置が磁石とコイルとの間の相対運動を活用し、得た電気的なエネルギをコンデンサに蓄える装置が開示されている。この場合には当該構成ユニットは軸と結合された構成部分と共に配置されていることができる。
【０００８】
この公知の技術から出発して本発明の課題は冒頭に述べた形式の走行機構構成部分を改良して、該走行機構により、車両の走行中にできるだけ常時、電気的なエネルギが発生させられるようにすることである。
【０００９】
前記課題は本発明によれば請求項１の特徴を有する走行機構構成部分によって解決された。有利な変化実施例は従属請求項に記載されている。
【００１０】
車両、特に自動車の走行機構は通常、車輪とばね−ダンパ−ユニットと結合エレメント、例えばリンクとを有している。これらの走行機構構成部分は通常は少なくとも１つの固有周波数を有し、該固有周波数で該走行機構構成部分は、走行機構の衝撃的な励振のたびに振動する。衝撃的な励振は自動車の走行運転時にきわめて頻繁に発生するので、振動する走行機構構成部分は走行運転中にほぼ連続的にその固有周波数で振動する。車体への前記振動のインカップリングは適当なダンバエレメントによって阻止される。
【００１１】
本発明による走行機構構成部材は前記振動を活用しており、磁石と少なくとも１つの電気的なコイルとを有し、該コイルが前記磁石により誘発された磁場と交番作用下にあり、その際、前記磁石と前記コイルとが互いに相対運動可能である。この場合、前記磁石とばねを有する振動器の固有周波数は走行機構構成部分の固有振動に合わせられている。
【００１２】
衝撃励起に際しては走行機構構成部分はその固有周波数もしくはその固有周波数の１つである固有周波数で振動する。これによってばねと磁石とから形成された振動器も同様に励振される。磁石の振動に基づき電流もしくは電圧がコイルにて発生されるので、本発明による走行機構構成部分によっては走行中にほぼ連続的に電気的なエネルギが準備されるか又は供給される。
【００１３】
振動器の固有周波数は特に磁石の質量とばねのばね定数とに関連するので、磁石質量とばね定数とを適宜選択することによって振動器の固有周波数は走行機構構成部分の固有周波数に適合させられることができる。その際、振動器は走行機構構成部分の寸法に対しできるだけ小さくするかもしくは走行機構構成部分の質量に対してできるだけわずかな質量を有し、走行機構構成部分の振動特性に対する振動器の反作用ができるだけわずかになるようにしたい。
【００１４】
特に前記適合という概念は振動器の固有周波数と走行機構構成部分の固有周波数とが一致していることであると解することができる。その際、走行機構構成部分は例えばリンク又はジョイントとして構成することができる。しかし走行機構構成部分を単個構成部分から成り、構成部材グループとして単数又は複数の固有周波数を有する構成部材グループから構成することも可能である。
【００１５】
磁石は特にスリーブ内にて直線的に移動可能に案内されており、磁石がスリーブの長手方向軸線の方向にだけ振動することができる。磁石は有利には滑りエレメントに固定され、滑りエレメントの周面がスリーブの内壁と滑り接触していると有利である。これは、スリーブと滑りエレメントとの間の摩擦が適当な材料の選択と適宜の表面処理とによって小さく調節できるという利点を有する。この場合、滑りエレメント及び／又はスリーブは非磁性材料から構成され、磁石の磁場ができるだけ損なわれないようになっていると有利である。
【００１６】
ばねはコイルばねとして、特にスリーブを同心的に取囲んで配置されているコイルばねとして構成されている。この場合、ばねはスリーブの端部に配置された外肩に軸方向に固定されかつ長手方向に予備緊縮されていることが有利である。
【００１７】
滑りエレメントにはスリーブの壁を貫通する保持部が構成されていることができる。この保持部にばねが固定される。このためにはスリーブの壁に長手方向スリットが設けられ、この長手方向スリットを貫いて保持部が延びている。しかしスリーブが２部分から構成され、両方のスリーブ部分の間に間隔が設けられている。この間隔は滑りエレメントの長手方向の寸法よりも小さく、保持部がこの間隔を貫通する。
【００１８】
磁石が振動すると、磁石と電気的なコイルとの間の間隔はほぼ周期的に変化するので、それによってもたらされる、電気的なコイルを貫く磁気流の変化に基づきコイルにて交流もしくは交番電圧が誘発される。このためには原則的には１つの電気的なコイルで十分である。しかし有利には第２の電気的なコイルが設けられる。この場合には磁石は特に振動方向で前記両方の電気的なコイルの間に配置される。両方のコイルは適当な形式で電気的に接続されていることができる。各コイルは磁性材料から成るコアを有していることができる。この場合、両方のコアは磁性材料から成るケーシングを介して互いに結合されていることができる。この配置は磁場経過を好適化する。この場合、磁性材料は強磁性材料であると特に有利である。磁石、ばね及び両方のコイル並びに場合によっては滑りエレメント及びスリーブはケーシング内に配置され、振動器が汚染物及び湿気の侵入に対し保護されていることができる。ケーシングの端面は有利には両方のコイルによりもしくはコイルコアにより閉鎖されていると有利である。
【００１９】
振動器とコイルとからは発電機が形成される。この場合、発電機から発生させられた電気的なエネルギはコンデンサに蓄えられる。このためには特にスーパキャップコンデンサが適している。何故ならばスーパキャップコンデンサには多くの電気的エネルギを蓄えることができるからである。さらに公称電圧の小さい、例えば２．３Ｖのスーパキャップコンデンサを使用することが有利であることが証明された。発電機が例えばセンサの給電に用いられると、電圧を所望のレベルに上昇させ、十分に安定した給電を保証する荷電ポンプを使用することもできる。しかしコンデンサの代りに充電可能なバッテリを電気的なエネルギ蓄え器として使用することもできる。この場合にはバッテリの前に充電装置が接続されていることができる。
【００２０】
以下、本発明を図面に示した１実施例に基づき詳細に説明する。
【００２１】
図１は本発明による走行機構構成部分の断面図。
【００２２】
図２は図１の実施例のための第１の電気的なブロック回路。
【００２３】
図３は図１の実施例のための第２の電気的なブロック回路図。
【００２４】
図１には本発明の走行機構構成部分の１実施例が示されており、滑りエレメント１内に固定された磁石２はその長手方向軸線３の方向で滑動可能にスリーブ４内に支承されている。永久磁石として構成された磁石２の結果としての磁化は長手方向軸線３上に延在するか又はこれに対し平行に延在する。この場合、磁石２のＮ極ＮとＳ極Ｓは図面に示されている。
【００２５】
スリーブ４は２部構成であって、第１のスリーブ部分４ａと第２のスリーブ部分４ｂとの間には間隔５が設けられている。この間隔５を滑りエレメントリーに配置された保持部６が貫通する。この保持部６はコイルばねとして構成されたばね８の２つの巻条７の間に固定されている。このばね８はスリーブ４の周囲に同心的に配置されている。スリーブ４の両端にはそれぞれ１つの外肩９が構成されている。この場合、ばね８は軸方向に緊縮されて両方の外肩９の間に配置されている。
【００２６】
スリーブ４は２つの電気的なコイル１０の間に配置されている。コイル１０はそれぞれ１つのコア１１を有しかつこれに固定されている。各コア１１は各コイル１０の内部へ延び込みかつ各コイル１０を磁石２とは反対側で取囲んでいる。両方のコア１１はケーシング１２を介して互いに結合されている。ケーシング１２は端面側にてコア１１によって閉鎖されている。コア１１及びスリーブ４はケーシング１２に固定されている。
【００２７】
ケーシング１２もしくはコア１１の１つは概略的に示された、少なくとも１つの固有周波数で振動可能な走行機構構成部分１３に固定され、走行機構構成部分１３の機械的な振動がケーシング１２もしくはコア１１に伝達されることができる。これにより破線で示された、ばね８と磁石２と滑りエレメント１とを有する振動器１４は励振され、電流もしくは電圧をコイル１０内に誘発する。ばね８のばね定数並びに磁石２と滑りエレメント１との質量は、振動器１４の固有周波数が走行機構構成部分１３の固有周波数に適合するように選択されている。
【００２８】
電気的なコイル１０と振動器１４との間の磁気的な連結は振動系の減衰をもたらす。これは振動器１４の設計に際して考慮されることができる。しかし、多くの使用例ではこの反作用は比較的にわずかである。
【００２９】
滑りエレメント１とスリーブ４は有利には非磁性材料から製造されるのに対し、コア１１とケーシング１２は磁性材料、特に強磁性材料から成っていることができる。これは流れ集束に寄与する。
【００３０】
図２には図１の実施例のための電気的なブロック回路図が示されている。この場合、振動器１４とコイル１１とから成る発電機１５は概略的に示されている。コイル１０において誘発された電流１は電気的な導線１６を介して取出され、整流器１７を介してコンデンサ１８に供給される。このコンデンサ１８は発電機から放出された電気的なエネルギのための蓄電装置として役立つ。
【００３１】
図３に示されているように、コンデンサの代りに充電可能なバッテリ１９を蓄電器として使用することができる。この場合にはバッテリ１９の前に充電装置２０が接続されていることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明による走行機構構成部分の断面図。
【図２】図１の実施例のための第１の電気的なブロック回路図。
【図３】図１の実施例のための第２の電気的なブロック回路図。
【符号の説明】
【００３３】
１  滑りエレメント
２  磁石
３  長手方向軸線
４  スリーブ
４ａ，４ｂ  スリーブ部分
５  スリーブ部分の間の間隔
６  保持部
７  ばねの巻条
８  ばね
９  外肩
１０  電気的なコイル
１１  コイルコア
１２  ケーシング
１３  走行機構構成部分
１４  振動器
１５  発電機
１６  導線
１７  整流器
１８  コンデンサ
１９  バッテリ
２０  バッテリ充電装置
Ｎ  Ｎ極
Ｓ  Ｓ極
Ｉ  電流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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2007515916.tif 000009
2007515916.tif 000010
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