DE102021132806A1

DE102021132806A1 - Induktive Magnetanordnung für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs, Radaufhängung und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102021132806A1
Application number: DE102021132806.3A
Authority: DE
Inventors: Patrick Becker
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2021-12-13
Filing date: 2021-12-13
Publication date: 2023-06-15

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine induktive Magnetanordnung für eine Radaufhängung eine Kraftfahrzeugs zur Erzeugung elektrischer Energie beim Einfedern und/oder Ausfedern eines Rades sowie eine Radaufhängung und ein Kraftfahrzeug, wobei die Magnetanordnung ein erstes Permanentmagneten-Paar mit einem ersten Permanentmagneten und einem zweiten Permanentmagneten und eine erste Spule aufweist, wobei der zweite, innere Permanentmagnet konzentrisch zum ersten, äußeren Permanentmagneten angeordnet ist und der erste Permanentmagnet und der zweite Permanentmagnet mit einem definierten Luftspalt in radialer Richtung zwischen sich entlang einer Hubachse ineinander schiebbar sind, wobei die Spule konzentrisch zum ersten Permanentmagneten-Paar angeordnet ist und derart ausgebildet ist, dass sie zumindest abschnittsweise mit wenigstens einem Teil ihrer Windungen im Luftspalt des ersten Permanentmagneten-Paares anordbar ist, wobei die Spule entlang der Hubachse bewegbar gelagert ist und die Magnetanordnung ferner eine Verstelleinrichtung zum Verstellen einer Position der Spule entlang der Hubachse aufweist und die erste Spule mittels der Verstelleinrichtung entlang der Hubachse verstellbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine induktive Magnetanordnung für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs zur Erzeugung elektrischer Energie beim Einfedern und/oder Ausfedern eines Rades, wobei die Magnetanordnung wenigstens ein erstes Permanentmagneten-Paar mit einem ersten Permanentmagneten und einem zweiten Permanentmagneten und wenigstens eine erste Spule mit einer Vielzahl an Windungen aufweist. Dabei weist der erste Permanentmagnet eine Ausnehmung, in seinem Zentrum auf und bildet einen äußeren Permanentmagneten. Der zweite Permanentmagnet bildet einen inneren Permanentmagneten. Einer der Permanentmagneten ist mechanisch mit dem Fahrzeugaufbau koppelbar und der andere Permanentmagnet mit einem zugehörigen Rad, wobei der zweite, innere Permanentmagnet konzentrisch zum ersten, äußeren Permanentmagneten angeordnet ist und der erste Permanentmagnet und der zweite Permanentmagnet mit einem definierten Luftspalt in radialer Richtung zwischen sich entlang einer Hubachse ineinander schiebbar sind. Die Spule ist konzentrisch zum ersten Permanentmagneten-Paar angeordnet und derart ausgebildet, dass sie zumindest abschnittsweise mit wenigstens einem Teil ihrer Windungen im Luftspalt des ersten Permanentmagneten-Paares angeordnet werden kann. Der äußere Permanentmagnet und der innere Permanentmagnet sind derart gepolt und derart relativ zur Spule anordbar oder angeordnet, dass bei einer Relativbewegung zwischen dem äußeren Permanentmagneten und dem inneren Permanentmagneten entlang der Hubachse mithilfe der Spule elektrische Energie erzeugt werden kann.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Radaufhängung für ein Fahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein zweispuriges Kraftfahrzeug, mit einer Radaufhängung.
Induktive Magnetanordnungen für Radaufhängungen für Kraftfahrzeuge sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Insbesondere sind induktive Magnetanordnungen für lineare Stoßdämpfer sowie entsprechende Stoßdämpfer mit einer induktiven Magnetanordnung, aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus DE 10 2011 010 165 B4 , CN 201065906 Y oder CN 201344225 Y .
Ferner ist ein elektromechanischer Dreh-Stoßdämpfer mit Energierückgewinnung bekannt, siehe https://www.motorsport-total.com/auto/news/audi-entwickeltstossdaempfer-mit-energierueckgewinnung-16081003, zuletzt abgerufen am 22.20.2021.
Bei derartigen Magnetanordnungen ist in der Regel ein erster Permanentmagneten relativ gegenüber einem zweiten Permanentmagneten und einer Spule bewegbar, wobei durch die Änderung des Magnetfeldes eine elektrische Spannung in der Spule induziert wird und somit elektrische Energie erzeugt wird bzw. die mechanische Bewegungsenergie des ersten Magneten in elektrische Energie umgewandelt wird. Die zugehörige Spule ist dabei in der Regel ortsfest zum ersten Magneten oder zum zweiten Magneten angeordnet und somit nicht für jede Relativposition von erstem und zweiten Magneten optimal positioniert, was sich nachteilig auf den Wirkungsgrad der Energieerzeugung bzw. Energiewandlung auswirkt.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegende Erfindung, eine alternative induktive Magnetanordnung für eine Radaufhängung bereitzustellen, bevorzugt eine verbesserte induktive Magnetanordnung, insbesondere eine induktive Magnetanordnung für eine Radaufhängung, welche in wenigstens einem Betriebszustand einen verbesserten Wirkungsgrad aufweist gegenüber einer induktiven Magnetanordnung mit einer Spule, welche ortsfest zum ersten Permanentmagneten oder zum zweiten Permanentmagneten angeordnet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine induktive Magnetanordnung gemäß Anspruch 1, durch eine Radaufhängung gemäß Anspruch 12 sowie durch ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Eine erfindungsgemäße induktive Magnetanordnung für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs zur Erzeugung elektrischer Energie beim Einfedern und/oder Ausfedern eines Rades weist wenigstens ein erstes Permanentmagneten-Paar mit einem ersten Permanentmagneten und einem zweiten Permanentmagneten und wenigstens eine erste Spule mit einer Vielzahl an Windungen auf. Der erste Permanentmagnet weist eine Ausnehmung, in seinem Zentrum auf und bildet einen äußeren Permanentmagneten. Der zweite Permanentmagnet bildet einen inneren Permanentmagneten. Einer der Permanentmagneten ist mechanisch mit dem Fahrzeugaufbau koppelbar und der andere Permanentmagnet mit einem zugehörigen Rad, wobei vorzugsweise der kleinere bzw. leichtere Permanentmagnet, insbesondere der zweite und innere Permanentmagnet mit dem Rad koppelbar ist, um ein ungefederte Masse möglichst klein zu halten. Der zweite, innere Permanentmagnet ist dabei konzentrisch zum ersten, äußeren Permanentmagneten angeordnet und der erste Permanentmagnet und der zweite Permanentmagnet sind mit einem definierten Luftspalt in radialer Richtung zwischen sich entlang einer Hubachse ineinander schiebbar, insbesondere mit einem Luftspalt, der über den gesamten Umfang eine konstante Spaltbreite aufweist. Die Spule ist konzentrisch zum ersten Permanentmagneten-Paar angeordnet und derart ausgebildet, dass sie zumindest abschnittsweise mit wenigstens einem Teil ihrer Windungen im Luftspalt und damit in radialer Richtung zwischen dem inneren Permanentmagneten und dem äußeren Permanentmagneten des ersten Permanentmagneten-Paares angeordnet werden kann. Der äußere Permanentmagnet und der innere Permanentmagnet sind dabei derart gepolt und derart relativ zur Spule anordbar oder angeordnet, dass bei einer Relativbewegung zwischen dem äußeren Permanentmagneten und dem inneren Permanentmagneten entlang der Hubachse mithilfe der Spule elektrische Energie erzeugbar ist, insbesondere eine elektrische Spannung in der Spule induzierbar ist.
Eine induktive Magnetanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Spule entlang der Hubachse bewegbar gelagert ist und die Magnetanordnung ferner eine Verstelleinrichtung zum Verstellen einer Position der Spule entlang der Hubachse aufweist und die erste Spule mittels der Verstelleinrichtung entlang der Hubachse verstellbar ist.
Hierdurch, d.h. durch die verstellbare Position der Spule entlang der Hubachse relativ zum ersten Permanentmagneten und zum zweiten Permanentmagneten, kann jeweils eine vorteilhafte Position der Spule erreicht werden, insbesondere eine jeweils optimale Position der Spule, wodurch der Wirkungsgrad der Magnetanordnung erhöht werden kann gegenüber einer Magnetanordnung mit einer fixen Spule bzw. einer gegenüber wenigstens einem der Magneten ortsfest angeordneten Spule. Hierdurch kann mehr elektrische Energie erzeugt bzw. rückgewonnen werden und damit die Reichweite bei einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug verlängert werden (eine entsprechende Energiespeichereinrichtung im Fahrzeug vorausgesetzt).
Die Spule ist dabei insbesondere ohne einen magnetischen Kern ausgebildet.
Der erste Permanentmagnet ist vorzugsweise ringscheibenförmig oder ringscheibenähnlich ausgebildet und die Ausnehmung, insbesondere eine zylindrische Ausnehmung.
Der zweite Magnet ist bevorzugt zylinderförmig oder ebenfalls ringscheibenförmig oder ringscheibenähnlich ausgebildet ist und sein Außendurchmesser besonders bevorzugt derart bemessen, dass sich ein Luftspalt mit einer vorteilhaften Spaltbreite in radialer Richtung einstellt, in den die Spule berührungslos einbringbar ist.
Der Ausdruck „mechanisch koppelbar“ bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung dabei „direkt oder indirekt mechanisch wirkverbunden“, wobei „direkt“ meint, ohne ein weiteres Bauteil dazwischen und „indirekt“ mit bzw. über ein weiteres Bauteil dazwischen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer Magnetanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Magnetanordnung wenigstens ein analog zum ersten Permanentmagneten-Paar ausgebildetes weiteres Permanentmagneten-Paar auf sowie wenigstens eine weitere Spule, wobei die Permanentmagneten des weiteren Permanentmagneten-Paares vorzugsweise konzentrisch und entlang der Hubachse beabstandet zum ersten Permanentmagneten-Paar angeordnet sind und die weitere Spule konzentrisch zum weiteren Permanentmagneten-Paar angeordnet ist und derart ausgebildet ist, dass sie zumindest abschnittsweise mit wenigstens einem Teil ihrer Windungen im Luftspalt und damit in radialer Richtung zwischen dem inneren Permanentmagneten und dem äußeren Permanentmagneten des weiteren Permanentmagneten-Paares anordbar ist, und wobei der äußere Permanentmagnet und der innere Permanentmagnet derart gepolt sind und derart relativ zur weiteren Spule anordbar oder angeordnet sind, dass bei einer Relativbewegung zwischen dem äußeren Permanentmagneten und dem inneren Permanentmagneten des weiteren Permanentmagneten-Paares entlang der Hubachse mithilfe der weiteren Spule elektrische Energie erzeugbar ist, insbesondere eine elektrische Spannung in der weiteren Spule induzierbar ist, wobei die weitere Spule ebenfalls entlang der Hubachse bewegbar gelagert ist und mittels der Verstelleinrichtung in ihrer Position entlang der Hubachse verstellbar ist.
Durch Anzahl der übereinander angeordneten Permanentmagnet-Paare kann die Traglast der Radaufhängung erhöht werden.
Durch eine stärkere Magnetisierung des äußeren Magneten kann die Feder-/Dämpfer-Wirkung verbessert werden. Hierzu kann die Magnetanordnung insbesondere zusätzlich einen dritten Permanentmagnet aufweisen, insbesondere einen Permanentmagnetring, welcher konzentrisch außen um den ersten Permanentmagneten herum angeordnet ist, und welcher insbesondere analog zum äußeren Permanentmagneten angebunden ist.
Alternativ oder zusätzlich kann eine erfindungsgemäße Magnetanordnung einen mittleren Permanentmagnetring aufweisen, welcher insbesondere in radialer Richtung zwischen dem inneren Permanentmagneten und dem äußeren Permanentmagneten eines Permanentmagneten-Paares angeordnet ist, insbesondere jeweils mit einem radialen Luftspalt dazwischen. Bevorzugt ist dieser mittlere Permanentmagnetring derart ausgebildet, insbesondere derart magnetisiert oder magnetisierbar und gepolt, dass er durch die Magnetkräfte in seiner Position gehalten wird, d.h. „schwebt“. Mittels eines derartigen Magneten kann der erreichbare Federweg der Magnetanordnung eingestellt werden. Insbesondere kann eine Verlängerung des Federwegs erreicht werden, da der innere Magnet relativ gegenüber dem mittleren Magneten in Hubrichtung ausgelenkt werden kann und der mittlere Magnet wiederum relativ gegenüber dem äußeren Magneten, wodurch im Ergebnis insgesamt eine größere Auslenkung des inneren Magneten relativ zum äußeren Magneten erreicht werden kann, bis eine maximal zulässige Auslenkung erreicht wird.
In vielen Fällen ist es vorteilhaft, insbesondere für die Präzision der Magnetanordnung, wenn die Magnetanordnung mindestens eine Führungseinrichtung aufweist, mittels welcher die beweglichen Komponenten in Bewegungsrichtung geführt werden, beispielsweise der mittlere, „schwebende“ Magnet.
Eine erfindungsgemäße Magnetanordnung kann grundsätzlich als Feder ausgebildet sein, d.h. als ein mechanische Energie speicherndes und eine Rückstellkraft erzeugendes System, oder als Dämpfer.
Vorzugsweise ist die Magnetanordnung als Feder ausgebildet, wobei die Permanentmagneten vorzugsweise derart gepolt und derart ausgelegt sind, dass sie in einem unbelasteten Zustand ineinandergeschoben sind, wobei sich die beiden Magneten des ersten Permanentmagnetenpaares im unbelasteten Zustand insbesondere in einer Ebene befinden. D.h., dass sich der innere Permanentmagnet in einem unbelasteten Zustand der Magnetanordnung bevorzugt in der Ausnehmung des ersten, äußeren Permanentmagneten befindet. Dazu sind die beiden ersten und zweiten Permanentmagneten besonders bevorzugt jeweils entgegengesetzt gepolt, so dass sie sich anziehen und sich in einem unbelasteten Zustand, d.h. wenn der Magnetkraft keine Belastung entgegenwirkt, ineinanderschieben.
Die Magnetanordnung kann aber auch als Dämpfer ausgebildet sein, wobei in diesem Fall die Permanentmagneten vorzugsweise derart gepolt und derart ausgelegt sind, dass sie sich in einem unbelasteten Zustand gegenseitig abstoßen, so dass sie sich in einem unbelasteten Zustand, d.h. wenn der Magnetkraft keine Belastung entgegenwirkt, auseinanderschieben.
Eine erfindungsgemäße Magnetanordnung kann auch als sogenanntes Federbein bzw. Dämpferbein ausgebildet sein und beide Funktionen (Federung und Dämpfung) in sich vereinen.
Ferner kann die Magnetanordnung einen oder mehrere Anschlagpuffer aufweisen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Magnetanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung weisen der äußere Permanentmagnet und der innere Permanentmagnet wenigstens eines Permanentmagneten-Paares jeweils einen magnetischen Nordpol und wenigstens einen magnetischen Südpol auf. Ferner sind der äußere Permanentmagnet und der innere Permanentmagnet dabei bevorzugt derart zueinander angeordnet, dass unterschiedliche Pole jeweils benachbart zueinander angeordnet sind, zumindest in einem unbelasteten Zustand der Magnetanordnung. Hierdurch kann eine besonders hohe Tragkraft der Magnetanordnung erreicht werden, da sich die unterschiedlichen Pole jeweils anziehen und die gleichartigen Pole jeweils abstoßen. Dadurch zentrieren sich die beiden Magneten und positionieren sich auf einer Höhe (entlang der Hubrichtung) wie bei einem Magnetlager.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Magnetanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Magnetanordnung bevorzugt ferner wenigstens eine Abstandshalteeinrichtung auf, mit der wenigstens zwei Permanentmagneten definiert auf Abstand zueinander gehalten werden, wobei die wenigstens zwei auf Abstand gehaltenen Permanentmagneten dazu vorzugsweise an der Abstandshalteeinrichtung befestigt sind.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Magnetanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Magnetanordnung, weist die Abstandshalteeinrichtung bevorzugt wenigstens eine sich parallel zur Hubachse erstreckende Stange und wenigstens zwei sich senkrecht zu dieser Stange erstreckende Distanzscheiben als Abstandshalter auf. Besonders bevorzugt weist die Abstandshalteeinrichtung drei Stangen mit vorzugsweise jeweils an den Stangen befestigen Distanzelementen in Form von Distanzscheiben auf, wobei die wenigstens drei Stangen insbesondere gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind.
Bevorzugt ist die Abstandshalteeinrichtung nichtmagnetisch und elektrisch nichtleitend ausgebildet.
Vorzugsweise liegt dabei an jeder Distanzscheibe ein auf Abstand zu haltender Permanentmagnet an oder ist an dieser befestigt, beispielsweise verschraubt.
Besonders bevorzugt weist die Magnetanordnung eine erste Abstandshalteeinrichtung auf, mit der wenigstens zwei erste, äußere Permanentmagneten definiert auf Abstand zueinander gehalten werden, wobei die wenigstens zwei äußeren Permanentmagneten dazu vorzugsweise an der ersten Abstandshalteeinrichtung befestigt sind. Besonders bevorzugt weist die erste Abstandshalteeinrichtung dabei ein nichtmagnetisches und ein elektrisch nichtleitendes Gestänge mit wenigstens drei Stangen und mehreren Distanzscheiben auf oder ist ein solches.
Besonders bevorzugt ist die Magneteinrichtung dabei derart ausgebildet, dass die ersten Permanentmagneten jeweils über die erste Abstandshalteeinrichtung am Fahrzeugaufbau befestigt werden können, so dass die ersten, äußeren Magneten mit dem Fahrzeugaufbau gekoppelt sind.
Besonders bevorzugt weist die Magnetanordnung eine zweite Abstandshalteeinrichtung aufweist, mit der wenigstens zwei zweite, innere Permanentmagneten definiert auf Abstand zueinander gehalten werden, wobei die wenigstens zwei inneren Permanentmagneten dazu vorzugsweise an der zweiten Abstandshalteeinrichtung befestigt sind. Besonders bevorzugt weist die erste Abstandshalteeinrichtung dazu eine ein nichtmagnetische und elektrisch nichtleitende Gewindestange auf oder ist eine solche.
Um die Gefahr einer Entmagnetisierung durch mechanische Einwirkung, insbesondere Schläge oder dergleichen, zu reduzieren, können ein oder mehrere Permanentmagneten jeweils über einen Dämpfer, beispielsweise ein Gummielement, gelagert und/oder über ein solches an der zugehörigen Abstandshalteeinrichtung angebunden sein. Beispielsweise können ein oder mehrere der inneren Permanentmagneten eine Gummihülse aufweisen, über welche sie an der Abstandseinrichtung befestigt sind, insbesondere eine Gummihülse, mittels welcher sie auf eine Gewindestange der Abstandshalteeinrichtung aufgeschraubt sind.
Bevorzugt ist die Magnetanordnung ferner derart ausgebildet, dass ein Abstand der einzelnen Permanentmagneten in Hubrichtung zumindest teilweise einstellbar ist, insbesondere definiert und je nach Bedarf. Hierdurch kann eine Vorspannung der Magnetanordnung eingestellt werden und im Ergebnis somit die Feder- bzw. Dämpfungseigenschaften der Magnetanordnung. D.h. mit anderen Worten, dass in einem unbelasteten Zustand die Magneten eines Magnet-Paares nicht zwingend auf einer Höhe sein müssen, sondern dass es manchmal auf vorteilhaft sein kann, wenn diese in Hubrichtung definiert versetzt zueinander liegen in einem unbelasteten Zustand der Magneteinrichtung.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Magnetanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Verstelleinrichtung ein elektrisch nichtleitendes Rohr oder eine Trägerstange mit einem elektrisch nichtleitenden Rohrabschnitt auf, wobei das Rohr beziehungsweise die Trägerstange außerdem nichtmagnetisch ist und entlang der Hubachse verschiebbar gelagert ist, und wobei wenigstens eine der in ihrer Position entlang der Hubachse verstellbaren Spulen derart am Rohr beziehungsweise dem Rohrabschnitt befestigt ist, dass durch Verschieben des Rohres beziehungsweise der Trägerstange entlang der Hubachse eine Position wenigstens einer Spule entlang der Hubachse verstellbar ist. Hierdurch lässt sich ein besonders einfaches Verstellen der Position einer Spule entlang der Hubachse erreichen.
Weist eine erfindungsgemäße Magnetanordnung mehrere Spulen auf, sind bevorzugt alle Spule an demselben Rohr oder derselben Trägerstange befestigt. Hierdurch lässt sich ein einfaches Verstellen der Position aller Spulen einer erfindungsgemäßen Magnetanordnung erreichen.
Das Rohr beziehungsweise die Trägerstange kann auch ein Teleskoprohr beziehungsweise eine Teleskopstange sein mit einem ersten Abschnitt und einen relativ zum ersten Abschnitt entlang der Hubachse verschiebbaren zweiten Abschnitt, wobei wenigstens eine der in ihrer Position entlang der Hubachse verstellbaren Spulen an einem der Abschnitte des Teleskoprohrs beziehungsweise der Teleskopstange derart befestigt ist, dass durch ein Einfahren und/oder Ausfahren des Teleskoprohres beziehungsweise der Teleskopstange die Position der Spule entlang der Hubachse verstellt werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Magnetanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Verstelleinrichtung insbesondere eine Aktuatoreinrichtung zum Verstellen der Position wenigstens einer Spule entlang der Hubachse auf, insbesondere eine Aktuatoreinrichtung zum Verschieben des Rohrs beziehungsweise der Trägerstange entlang der Hubachse. Eine solche Aktuatoreinrichtung kann insbesondere einen Linearantrieb, einen Spindeltrieb, einen Hydraulikantrieb und/oder einen Pneumatikantrieb umfassen.
In einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausgestaltung einer Magnetanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, ist die Verstelleinrichtung dazu eingerichtet, die Position wenigstens einer Spule in Abhängigkeit von der Position von wenigstens einem der Permanentmagneten wenigstens eines zugehörigen Permanentmagneten-Paares zu verstellen, vorzugsweise einzustellen, insbesondere in Abhängigkeit von der Position des magnetisch stärkeren Permanentmagneten von beiden.
In einigen Fällen hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Spule jeweils dem stärkeren der beiden Permanentmagneten nachgeführt wird oder in Abhängigkeit von dessen Position verstellt wird.
Ein besonders hoher Wirkungsgrad lässt sich erreichen, wenn die Spule in Abhängigkeit von der Position beider Permanentmagneten verstellbar, insbesondere einstellbar ist, wobei die Magnetanordnung besonders bevorzugt derart eingerichtet ist, dass die Spule jeweils derart relativ zu den beiden Permanentmagneten des zugehörigen Permanentmagneten-Paares positioniert wird, dass so viel elektrische Energie wie möglich erzeugt werden kann, um einen möglichst hohen Wirkungsgrad zu erreichen.
Dazu kann in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung einer Magnetanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung die Spule insbesondere derart verstellt werden, dass bei einem Radhub der zugehörige innere Permanentmagnet durch die Spule „hindurchtaucht“, insbesondere vollständig, d.h. durch die Spule hindurchgeführt wird.
Hierzu kann die Spule beispielsweise mit ihrem unteren Ende, ihrer Mitte oder ihrem oberen Ende (bezogen auf die Hubachse bzw. eine Einbaulage der Magnetanordnung in einem Kraftfahrzeug) auf halber Höhe des äußeren Permanentmagneten positioniert sein. Welche Position der Spule zu einer besonders hohen Menge an erzeugbarer elektrischer Energie führt bzw. optimal ist, hängt dabei jeweils von den Dimensionen der Permanentmagneten des zugehörigen Permanentmagneten-Paares sowie dem in der Realität auftretenden bzw. dem erwarteten Radhub ab bzw. von dem im Mittel erwarteten Radhub.
Das Verstellen der Spule kann dabei ein Verstellen bzw. Einstellen der Position der Spule umfassen und/oder ein Bewegen der Spule während des Radhubs in eine entgegengesetzte Richtung zum zugehörigen inneren Permanentmagneten, um die Relativbewegung zwischen Spule und zugehörigem inneren Permanentmagneten zu vergrößern und damit einen „Durchtauchweg“ und somit die Menge an erzeugbarer elektrischer Energie zu vergrößern.
Eine vorbeschriebene Bewegung während des Radhubs kann dabei mittels der Verstelleinrichtung und/oder mittels einer entsprechenden mechanischen Einrichtung erfolgen, welche mechanisch eine Bewegung in Abhängigkeit vom Radhub erzeugt und beispielsweise kinematisch mit dem Fahrzeugaufbau (dem Chassis) und/oder dem Rad gekoppelt ist, wobei die mechanische Einrichtung dabei insbesondere eine Übersetzungseinrichtung aufweisen kann, beispielsweise eine Umlenkung wie einen Seilzug, Flaschenzug oder dergleichen, um die Relativbewegung zwischen Spule und Permanentmagnet derart zu verstärken, dass insbesondere ein vollständiges Durchtauchen des inneren Permanentmagneten durch die Spule erreicht werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Magnetanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Verstelleinrichtung dazu vorzugsweise wenigstens eine Sensoreinrichtung auf zum Erfassen der Position wenigstens eines Permanentmagneten eines Permanentmagneten-Paares und zum Erzeugen eines entsprechenden Sensorsignales.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Magnetanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Magnetanordnung ferner insbesondere eine Adaptionseinrichtung zur Adaption der Magnetisierung wenigstens eines Permanentmagneten auf. Eine derartige Adaptionseinrichtung kann beispielsweise eine elektrische Spule oder dergleichen sein, welche zum Beispiel außen auf einen der inneren oder äußeren Permanentmagneten aufgeklebt ist und mit einer definierten Spannung beaufschlagbar ist bzw. definiert von Strom durchflossen werden kann, wodurch die Magnetisierung des Permanentmagneten beeinflusst werden kann. Bevorzugt ist die Magnetanordnung dabei derart ausgebildet, dass die Magnetisierung wenigstens eines Permanentmagneten wenigstens eines Permanentmagneten-Paares, insbesondere des inneren Permanentmagneten, derart angepasst werden kann, dass sich die Permanentmagneten wenigstens eines Permanentmagneten-Paares in einem unbelasteten Zustand definiert und wie gewünscht zueinander ausrichten. Dies ermöglicht eine Fahrwerkseinstellung.
Besonders bevorzugt ist zumindest jedem Pol eines Magneten eine Adaptions-Spule zugeordnet. Hierdurch lässt sich die Magnetisierung/Polung der einzelnen Pole auf einfache Art und Weise „zurücksetzen“ bzw. initialisieren. Besonders gute Ergebnisse lassen sich mit einer zusätzlichen Arretierungseinrichtung erreichen, mittels welcher die Magneten zumindest zeitweise in ihrer Zielposition (für einen unbelasteten Zustand) arretiert werden und gehalten werden können, bis sich mittels der Spulen, die dazu gezielt bestromt werden können, eine Magnetisierung/Polung der einzelnen Magneten eingestellt hat, die derart ist, dass die Magneten durch die Magnetkraft in der jeweiligen Position gehalten werden (d.h. auch ohne die Arretierungseinrichtung bzw. auch in der gewünschten Position verbleiben, wenn die Arretierungseinrichtung, welche nur ein Hilfsmittel darstellt, wieder entfernt wird). Hierdurch lässt sich eine „Initialisierung“ und/oder ein Wiederherstellen der Magnetisierung nach einer zumindest teilweisen Entmagnetisierung erreichen, wodurch die Lebensdauer der Magnetanordnung erhöht werden kann. Bevorzugt können alle Magneten gleichzeitig definiert magnetisiert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Magnetanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Magnetanordnung ferner insbesondere wenigstens eine Schutzeinrichtung auf. Die Schutzeinrichtung kann dabei dazu ausgebildet sein, die Magnetanordnung, insbesondere wenigstens einen Permanentmagneten, bevorzugt sämtliche Permanentmagneten, vor äußeren Beschädigungen, insbesondere vor mechanischen Beschädigungen, wie beispielsweise Steinschlag oder dergleichen, zu schützen. Hierdurch kann die Gefahr einer Entmagnetisierung durch mechanische (Kraft- )Einwirkung reduziert werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Schutzeinrichtung aber auch dazu ausgebildet sein, die Magnetanordnung abzuschirmen. Hierdurch kann zum einen die Magnetanordnung vor dem Einfluss äußerer Magnetfelder geschützt werden. Insbesondere können aber umliegende Komponenten vor dem Einfluss durch das starke Magnetfeld der Magnetanordnung geschützt werden.
Eine erfindungsgemäße Radaufhängung für ein Fahrzeug ist dadurch gekennzeichnet, dass die Radaufhängung eine erfindungsgemäße Magnetanordnung aufweist, insbesondere als Teil einer Feder-Dämpfer-Anordnung. Dabei kann eine erfindungsgemäße Magnetanordnung eine Feder der Radaufhängung sein, insbesondere eine Tragfeder, oder ein Dämpfer oder ein Federbein bzw. ein Dämpferbein, welches beide Funktionen (Federung und Dämpfung) in sich vereint. Eine erfindungsgemäße Magnetanordnung kann aber auch nur als Zusatzfeder vorgesehen sein und in Ergänzung zu einer Tragfeder vorgesehen sein.
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug weist eine Radaufhängung auf und ist insbesondere ein zweispuriges Kraftfahrzeug, wobei ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug dadurch gekennzeichnet ist, dass das Fahrzeug eine erfindungsgemäße Magnetaufhängung und/oder eine erfindungsgemäße Radaufhängung aufweist.
Um möglichst viel elektrische Energie mittels der erfindungsgemäßen Magnetanordnung erzeugen zu können, ist es vorteilhaft, wenn auch während das Fahrzeug geparkt ist, aus kleinsten Bewegungen des Fahrzeugaufbaus, die zu einem Einfedern und/oder Ausfedern des Rades führen und damit zum Induzieren einer Spannung in der/den Spulen der Magnetanordnung, elektrische Energie erzeugt werden kann.
Zur Verstärkung der Energiegewinnung beim Parken kann ein erfindungsgemäßes Fahrzeug insbesondere eine Segelvorrichtung aufweisen, welche bevorzugt am Fahrzeugaufbau befestigt werden kann, beispielsweise an einer vorhandenen Anhängerkupplung. Dies ermöglicht eine Anregung des Fahrzeugs mittels Windenergie. Insbesondere lassen sich durch die Segelvorrichtung die Fahrzeugbewegungen, insbesondere das Ein- und/oder Ausfedern und infolgedessen die induzierte Spannung mittels Windenergie verstärken. Im Ergebnis lässt sich somit mehr elektrische Energie erzeugen und die Reichweite eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs noch weiter verlängern (eine entsprechende Energiespeichereinrichtung im Fahrzeug vorausgesetzt).
Dementsprechend weist ein erfindungsgemäßes Fahrzeug daher vorzugsweise eine elektrische Energiespeichereinrichtung, insbesondere wenigstens eine aufladbare Batterie auf, welche mittels der von der Magnetanordnung erzeugten elektrischen Energie zumindest teilweise aufladbar ist.
Die mit Bezug auf die Magnetanordnung vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend auch für die erfindungsgemäße Radaufhängung sowie das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug und umgekehrt, auch wenn die einzelnen Vorteile und Ausführungsformen - um Wiederholungen zu vermeiden - jeweils nur einmal beschrieben sind.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Figur und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren allein gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt:

1 eine Prinzipdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Magnetanordnung.
2 das erste Permanentmagneten-Paar aus 1 in Einzelteildarstellung in einem perspektivischen Schnitt.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen induktiven Magnetanordnung 100 für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs in Form eines PKWs zur Erzeugung elektrischer Energie beim Einfedern und/oder Ausfedern eines Rades, wobei dieses Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Magnetanordnung 100 insgesamt drei Permanentmagneten-Paare P1, P2 und P3 aufweist, welche jeweils einen ersten äußeren Permanentmagneten M1, M3 bzw. M5 sowie einen zweiten, inneren Permanentmagneten M2, M4 bzw. M6 aufweisen. Jedem Permanentmagneten-Paar P1, P2 und P3 ist jeweils eine Spule S1 bzw. S2 bzw. S3 mit einer Vielzahl von Windungen zugeordnet.
Die äußeren Permanentmagneten M1, M3 und M5 sind dabei jeweils als Ringscheibenmagneten ausgebildet und weisen jeweils eine hier nicht näher bezeichnete Ausnehmung in ihrem Zentrum auf.
Die inneren Permanentmagneten M2, M4 und M6 sind ebenfalls scheibenförmig ausgestaltet und jeweils konzentrisch zum zugehörigen äußeren Permanentmagneten M1, M3 bzw. M5 angeordnet, wobei sie jeweils derart dimensioniert sind, dass sie mit einem definierten Luftspalt L in radialer Richtung zwischen sich und dem äußeren zugehörigen Permanentmagneten M1, M3 bzw. M5 entlang einer Hubachse H in den äußeren Permanentmagneten M1, M3 bzw. M5 bzw. dessen Ausnehmung in der Mitte einschiebbar sind. D.h. der äußere Permanentmagneten M1, M3 bzw. M5 und der jeweils zugehörige innere Permanentmagnet M2, M4 bzw. M6 können jeweils entlang der Hubachse H mit einem definierten Luftspalt in radialer Richtung zwischen sich ineinandergeschoben werden.
Die Spulen S1, S2 und S3 sind jeweils konzentrisch zum zugehörigen Permanentmagneten-Paar P1, P2 bzw. P3 angeordnet und jeweils derart ausgebildet, dass sie zumindest abschnittsweise mit wenigstens einem Teil ihrer Windungen, vorzugsweise vollständig, im Luftspalt des zugehörigen Permanentmagneten-Paares P1, P2 bzw. P3 angeordnet werden können.
Die äußeren Permanentmagneten M1, M3 und M5 und die inneren Permanentmagneten M2, M4 und M6 sind jeweils derart gepolt und derart relativ zur zugehörigen Spule S1, S2 bzw. S3 angeordnet, dass bei einer Relativbewegung zwischen dem jeweiligen äußeren Permanentmagneten M1, M3 bzw. M5 und dem jeweiligen zugehörigen inneren Permanentmagneten M2, M4 bzw. M6 entlang der Hubachse H mithilfe der Spule S1, S2 bzw. S3 eine elektrische Energie erzeugt werden kann.
Durch die Verwendung von drei Permanentmagneten-Paaren P1, P2 und P3, welche entlang der Hubachse H stapelartig und beabstandet zueinander übereinander angeordnet sind, kann die Traglast der Magnetanordnung 100 gegenüber einer Magnetanordnung mit nur einem Permanentmagneten-Paar P1, P2 oder P3 vergrößert werden.
Zur Verstärkung der Magnetkraft, insbesondere zur Bündelung des Magnetfeldes, kann eine erfindungsgemäße Magnetanordnung 100 alternativ oder zusätzlich ferner eine hier nicht dargestellte Platte aus magnetisch leitendem Material aufweisen, welche insbesondere oberhalb eines Magneten-Paares P1, P2, bzw. P3 angebracht sein kann, insbesondere oberhalb des äußeren Magnetringes M1, M3 bzw. M5. Besonders vorteilhaft ist eine derartige Platte, wenn diese im Zentrum ebenfalls eine Ausnehmung besitzt, aber eine kleinere Ausnehmung als der äußere Magnetring M1, M3 bzw. M5. Die Ausnehmung wirkt als „Nadelöhr“ und konzentriert bzw. sammelt das Magnetfeld, wodurch die Tragkraft der Magnetanordnung 100 ebenfalls erhöht werden kann.
Durch einen zusätzlichen, hier nicht dargestellten, „frei schwebenden“ mittleren Permanentmagnetring jeweils in radialer Richtung zwischen den inneren und äußeren Magneten M1 und M2 bzw. M3 und M4 bzw. M5 und M6 oder dickere Magneten in Hubrichtung H kann ferner ein Federweg der Magnetanordnung 100 verlängert werden.
Um zu verhindern dass sich die Magneten M1, M3 und M5 bzw. M2, M4 und M6 der einzelnen Permanentmagneten-Paare P1, P2 und P3 bzw. die Paare P1, P2 und P3 relativ zueinander bewegen, weist die Magnetanordnung 100 ferner eine äußere Abstandshalteeinrichtung 10 sowie eine innere Abstandshalteeinrichtung 15 auf, mit welcher die einzelnen Permanentmagneten-Paare P1, P2 und P3 definiert auf Abstand zueinander gehalten werden können, wobei mittels der äußeren Abstandshalteeinrichtung 10 insbesondere die jeweils äußeren Permanentmagneten M1, M3 und M5 auf Abstand gehalten werden können, welche bei diesem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Magnetanordnung 100 dazu jeweils fest an der Abstandshalteeinrichtung 10 befestigt sind.
Eine besonders einfache Ausführung einer äußeren Abstandshalteeinrichtung 10 kann mithilfe eines Gestänges mit parallel zur Hubachse H angeordneten Stangen 11 und entsprechenden, sich senkrecht zur Hubachse H erstreckenden Distanzscheiben 12 realisiert werden, wobei es vorteilhaft ist, wenn die Stangen 11 dabei in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Für eine gleichmäßige Kräfteverteilung ist es besonders vorteilhaft, wenn die äußere Abstandshalteeinrichtung 10 wenigstens drei solcher Stangen 11 aufweist. Für eine Stabilisierung bzw. eine gleichmäßige Kraftverteilung und -einleitung bzw.-übertragung und Führung ist es vorteilhaft, wenn die Stangen 11 dabei jeweils über einen oberen Verbindungsteller 13 bzw. eine obere Verbindungsscheibe 13 und eine untere Verbindungsscheibe 14 bzw. einen unteren Verbindungsteller 14 jeweils miteinander verbunden sind. Mittels einer derartigen äußeren Abstandshaltereinrichtung 10 lässt sich auf einfache Art und Weise eine Anbindung bzw. eine Kopplung der äußeren Permanentmagneten M1, M3 und M5 mit dem Fahrzeugaufbau realisieren. Hierzu ist lediglich ein entsprechendes Verbindungselement 17 an der äußeren Abstandshalteeinrichtung 10 vorzusehen, wie bei dem Ausführungsbeispiel in 1 beispielhalber in Prinzipdarstellung gezeigt.
Um auch die inneren Permanentmagneten M2, M4 und M6 auf einem definierten Abstand zueinander zu halten, insbesondere auf dem gleichen definierten Abstand wie die äußeren Magneten M1, M3 und M5 zueinander, ist bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Magnetanordnung 100 ferner eine Hubstange 15 als innere Abstandshalteeinrichtung 15 vorgesehen, welche zur einfachen Befestigung der inneren Magneten M2, M4 und M6 insbesondere als Gewindestange ausgebildet sein kann. Die Hubstange 15 bzw. die Gewindestange 15 ist dabei insbesondere ebenfalls elektrisch nichtleitend und nichtmagnetisch ausgebildet.
Die Hubstange 15 kann über ein entsprechendes Verbindungselement 18 mit einem Rad gekoppelt werden, so dass beim Ein- und Ausfedern die inneren Magneten M2, M4 und M6 relativ zu den äußeren Magneten M1, M3 und M5 bewegt werden.
Erfindungsgemäß sind die Spulen S1, S2 und S3 jeweils entlang der Hubachse H bewegbar gelagert. Ferner weist die Magnetanordnung 100 eine Verstelleinrichtung 19 zum Verstellen einer Position der Spulen S1, S2 und S3 entlang der Hubachse H auf, wobei die Spulen S1, S2 und S3 mittels der Verstelleinrichtung 19 entlang der Hubachse H verstellt werden können, wie 1 gut erkennbar zeigt.
Die Position der Spulen S1 bis S3 kann hierdurch jeweils an die Position der Magneten M1 bis M6 angepasst werden. Vorzugsweise können die Spulen S1 bis S3 dabei den äußeren Magneten M1, M3 und M5 nachgeführt werden, welche vorzugsweise magnetisch stärker sind als die inneren Magneten M2, M4 und M6.
Die Verstelleinrichtung 19 weist bei diesem Ausführungsbeispiel ein elektrisch nichtleitendes Spulenträgerrohr 16 auf, welches außerdem nichtmagnetisch ist und entlang der Hubachse H verschiebbar gelagert ist, wobei die Spulen S1, S2 und S3 jeweils an dem Spulenträgerrohr befestigt sind und somit im Ergebnis auch bewegbar und entlang der Hubachse H verschiebbar gelagert sind. Die Spulen S1, S2 und S3 sind dabei jeweils am Spulenträgerrohr 16 befestigt, sodass durch ein Verschieben des Spulenträgerrohrs 16 entlang der Hubachse H eine Position der Spulen S1, S2 und S3 entlang der Hubachse H verstellt werden kann. Hierdurch können die Spulen S1, S2 und S3 auf einfache Art und Weise jeweils derart positioniert werden, dass bei einer Relativbewegung der inneren Magneten M2, M4 und M6 relativ zu den jeweiligen äußeren Magneten M1, M3 und M5 möglichst viel elektrische Energie erzeugbar ist.
Die Verstelleinrichtung 19 ist dabei insbesondere dazu eingerichtet, die Position der Spulen S1, S2 und S3 in Abhängigkeit von der Position der Permanentmagneten der einzelnen Permanentmagneten-Paare P1, P2 und P3 zu verstellen.
Dazu weist die Verstelleinrichtung 19 ferner wenigstens eine (hier nicht dargestellte) Sensoreinrichtung auf zum Erfassen der Position wenigstens eines Permanentmagneten M1 bis M6 eines Permanentmagneten-Paares P1, P2 oder P3 und zum Erzeugen eines entsprechenden Sensorsignales.
Zum Verstellen der Spulen S1, S2 und S3 der Position der Spulen entlang der Hubachse H bzw. zum Verstellen bzw. Verschieben des Spulenträgerrohrs 16 entlang der Hubachse H weist die Verstelleinrichtung 19 insbesondere eine Aktuatoreinrichtung auf, welche bei diesem Ausführungsbeispiel durch mehrere Linearantriebe gebildet ist, welche jeweils ein Ritzel 20 und eine Zahnstange 21 aufweisen, wobei die einzelnen Linearantriebe in Umfangsrichtung verteilt um das Rohr 16 angeordnet sind. Mittels der Linearantriebe lässt sich ein präzises und einfaches Verschieben des Spulenträgerrohrs 16 und damit der Spulen S1 bis S3 entlang der Hubachse H erreichen. Die Zahnstangen 21 sind dabei am Spulenträgerrohr 16 befestigt und die Ritzel an der Abstandshalteeinrichtung 10, insbesondere am unteren Verbindungsteller 14.
Vorzugsweise ist die Magnetanordnung 100 dabei derart ausgelegt und die Spulen S1, S2 und S3 können derart verstellt werden, dass die inneren Permanentmagneten M2, M4, und M6 bei möglichst vielen Radhüben jeweils vollständig durch die zugehörige Spule S1, S2 bzw. S3 vollständig hindurchtauchen.
In einer hier nicht gezeigten, aber möglichen Ausgestaltung kann die Verstelleinrichtung auch derart ausgebildet sein, dass während eines Radhubs eine Bewegung der Spulen S1, S2 und S3 relativ zu den zugehörigen Permanentmagneten-Paaren bewirkt wird, insbesondere zu den inneren Magneten M2, M4 und M6, so dass jeweils ein vollständiges Hindurchtauchen erreicht wird. Dazu kann das Spulenträgerrohr 16 beispielsweise mittels einer Übersetzungseinrichtung am Fahrzeugaufbau (Chassis) angebunden sein.
Für eine optimale Fahrwerkseinstellung bzw. eine optimale Einstellung der Magnetanordnung 100 weist die in 1 gezeigte Magnetanordnung 100 ferner eine Adaptionseinrichtung 30 auf, welche mehrere elektrische Spulen 30 umfasst, die jeweils auf eine äußere Mantelfläche der inneren Permanentmagneten M2, M4 und M6 aufgeklebt sind und an die eine elektrische Spannung angelegt werden kann bzw. durch die gezielt elektrischer Strom führbar ist. Hierdurch kann die Magnetisierung der inneren Permanentmagneten M2, M4 und M6 derart definiert beeinflusst bzw. adaptiert werden, dass sich die inneren Permanentmagneten M2, M4 und M6 definiert und gezielt relativ zu den äußeren Permanentmagneten M1, M3 und M5 ausrichten und die gewünschte Einstellung erreicht wird.
Zum Schutz vor mechanischer Einwirkung und damit zum Schutz vor Entmagnetisierung durch mechanische Einwirkung, z.B. durch Steinschlag, sowie zur magnetischen Abschirmung weist die Magnetanordnung 100 bei diesem Ausführungsbeispiel ferner noch eine Schutzeinrichtung 40 in Form eines entsprechend ausgebildeten, metallischen Gehäuses 40 auf, welches die Magnetanordnung 100 zumindest teilweise umgibt, insbesondere einhaust.
Eine besonders vorteilhafte Magnetanordnung 100, insbesondere eine Magnetanordnung 100 mit einer hohen Tragkraft bei möglichst wenigen bzw. möglichst kleinen Magneten M1 bis M6 lässt sich erreichen, wenn die Permanentmagneten eines Permanentmagneten-Paares wie beispielhaft in 2 für das erste Permanentmagneten-Paar P1 gezeigt, jeweils einen magnetischen Nordpol N und wenigstens einen magnetischen Südpol S aufweisen und der äußere Permanentmagnet M1 und der innere Permanentmagnet M2 derart zueinander angeordnet sind, dass die unterschiedlichen Pole N und S jeweils benachbart zueinander angeordnet sind.
Neben den in dieser Anmeldung beschriebenen Varianten ist eine Vielzahl an Abwandlungen möglich, insbesondere ein konstruktiver Art, ohne den Schutzbereich der Patentansprüche zu verlassen.
Bezugszeichenliste

100: erfindungsgemäße Magnetanordnung
10: äußere Abstandshalteeinrichtung
11: Stange der Abstandshalteeinrichtung
12: Distanzscheibe der Abstandshalteeinrichtung
13: obere Verbindungsscheibe
14: untere Verbindungsscheibe
15: innere Abstandshalteeinrichtung / Hubstange
16: Spulenträgerrohr
17: Verbindungselement zur Anbindung am Fahrzeugaufbau
18: Verbindungselement zur Anbindung an einem Rad
19: Verstelleinrichtung
20: Ritzel
21: Zahnstange
30: Adaptionseinrichtung
40: Schutzeinrichtung
H: Hubachse
L: Luftspalt
M1, M3, M5: äußerer Permanentmagnet
M2, M4, M6: innerer Permanentmagnet
N: magnetischer Nordpol
P1, P2, P3: Permanentmagneten-Paar
S: magnetischer Südpol
S1, S2, S3: Spule

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102011010165 B4 [0003]
CN 201065906 Y [0003]
CN 201344225 Y [0003]

Claims

Induktive Magnetanordnung (100) für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs zur Erzeugung elektrischer Energie beim Einfedern und/oder Ausfedern eines Rades, wobei die Magnetanordnung (100) wenigstens ein erstes Permanentmagneten-Paar (P1, P2, P3) mit einem ersten Permanentmagneten (M1, M3, M5) und einem zweiten Permanentmagneten (M2, M4, M6) und wenigstens eine erste Spule (S1, S2, S3) mit einer Vielzahl an Windungen aufweist, wobei der erste Permanentmagnet (M1, M3, M5) eine Ausnehmung in seinem Zentrum aufweist und einen äußeren Permanentmagneten (M1, M3, M5) bildet, wobei der zweite Permanentmagnet (M2, M4, M6) einen inneren Permanentmagneten (M2, M4, M6) bildet, wobei einer der Permanentmagneten (M1, M3, M5) mechanisch mit dem Fahrzeugaufbau koppelbar ist und der andere Permanentmagnet (M2, M4, M6) mit einem zugehörigen Rad, wobei der zweite, innere Permanentmagnet (M2, M4, M6) konzentrisch zum ersten, äußeren Permanentmagneten (M1, M3, M5) angeordnet ist und der erste Permanentmagnet (M1, M3, M5) und der zweite Permanentmagnet (M2, M4, M6) mit einem definierten Luftspalt (L) in radialer Richtung zwischen sich entlang einer Hubachse (H) ineinander schiebbar sind, wobei die Spule (S1, S2, S3) konzentrisch zum ersten Permanentmagneten-Paar (P1, P2, P3) angeordnet ist und derart ausgebildet ist, dass sie zumindest abschnittsweise mit wenigstens einem Teil ihrer Windungen im Luftspalt (L) des ersten Permanentmagneten-Paares (P1, P2, P3) anordbar ist, und wobei der äußere Permanentmagnet (M1, M3, M5) und der innere Permanentmagnet (M2, M4, M6) derart gepolt sind und derart relativ zur Spule (S1, S2, S3) anordbar oder angeordnet sind, dass bei einer Relativbewegung zwischen dem äußeren Permanentmagneten (M1, M3, M5) und dem inneren Permanentmagneten (M2, M4, M6) entlang der Hubachse (H) mithilfe der Spule (S1, S2, S3) elektrische Energie erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (S1, S2, S3) entlang der Hubachse (H) bewegbar gelagert ist und die Magnetanordnung (100) ferner eine Verstelleinrichtung (10) zum Verstellen einer Position der Spule (S1, S2, S3) entlang der Hubachse (H) aufweist und die erste Spule (S1, S2, S3) mittels der Verstelleinrichtung (19) entlang der Hubachse (H) verstellbar ist.
Magnetanordnung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetanordnung wenigstens ein analog zum ersten Permanentmagneten-Paar (P1) ausgebildetes weiteres Permanentmagneten-Paar (P2, P3) aufweist sowie wenigstens eine weitere Spule, wobei die Permanentmagneten (M3, M4; M5, M6) des weiteren Permanentmagneten-Paares (P2, P3) konzentrisch und entlang der Hubachse (H) beabstandet zum ersten Permanentmagneten-Paar (P1) angeordnet sind und die weitere Spule (S2, S3) konzentrisch zum weiteren Permanentmagneten-Paar (P1) angeordnet ist und derart ausgebildet ist, dass sie zumindest abschnittsweise mit wenigstens einem Teil ihrer Windungen im Luftspalt (L) und damit in radialer Richtung zwischen dem inneren Permanentmagneten (M4, M6) und dem äußeren Permanentmagneten (M3, M5) des weiteren Permanentmagneten-Paares (P2, P3) anordbar ist, und wobei der äußere Permanentmagnet (M3, M5) und der innere Permanentmagnet (M4, M6) derart gepolt sind und derart relativ zur weiteren Spule (S2, S3) anordbar oder angeordnet sind, dass bei einer Relativbewegung zwischen dem äußeren Permanentmagneten (M3, M5) und dem inneren Permanentmagneten (M4, M6) des weiteren Permanentmagneten-Paares (P2, P3) entlang der Hubachse (H) mithilfe der weiteren Spule (S2, S3) elektrische Energie erzeugbar ist, wobei die weitere Spule (S2, S3) ebenfalls entlang der Hubachse (H) bewegbar gelagert ist und mittels der Verstelleinrichtung (19) in ihrer Position entlang der Hubachse (H) verstellbar ist.
Magnetanordnung (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Permanentmagnet (M1, M3, M5) und der innere Permanentmagnet (M2, M4, M6) wenigstens eines Permanentmagneten-Paares (P1, P2, P3) jeweils einen magnetischen Nordpol (N) und wenigstens einen magnetischen Südpol (S) aufweist und der äußere Permanentmagnet (M1, M3, M5) und der innere Permanentmagnet (M2, M4, M6) derart zueinander angeordnet sind, dass unterschiedliche Pole (N, S) jeweils benachbart zueinander angeordnet sind.
Magnetanordnung (100) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetanordnung (100) ferner wenigstens eine Abstandshalteeinrichtung (10) aufweist, mit der wenigstens zwei Permanentmagneten (M1, M3, M5; M2, M4, M6) definiert auf Abstand zueinander gehalten werden.
Magnetanordnung (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalteeinrichtung (10) wenigstens eine sich parallel zur Hubachse (H) erstreckende Stange (11) und wenigstens zwei sich senkrecht zu dieser erstreckende Distanzscheiben (12) als Abstandshalter aufweist.
Magnetanordnung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (10) ein elektrisch nichtleitendes Rohr (16) oder eine Trägerstange mit einem elektrisch nichtleitenden Rohrabschnitt aufweist, wobei das Rohr (16) beziehungsweise die Trägerstange außerdem nichtmagnetisch ist und entlang der Hubachse (H) verschiebbar gelagert ist, und wobei wenigstens eine der in ihrer Position entlang der Hubachse verstellbaren Spulen (S1, S2, S3) derart am Rohr (16) beziehungsweise dem Rohrabschnitt befestigt ist, dass durch Verschieben des Rohres (16) beziehungsweise der Trägerstange entlang der Hubachse (H) eine Position wenigstens einer Spule (S1, S2, S3) entlang der Hubachse (H) verstellbar ist.
Magnetanordnung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (19) eine Aktuatoreinrichtung zum Verstellen der Position wenigstens einer Spule (S1, S2, S3) entlang der Hubachse (H) aufweist.
Magnetanordnung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (19) dazu eingerichtet ist, die Position wenigstens einer Spule (19) in Abhängigkeit von der Position von wenigstens einem der Permanentmagneten (M1, .., M6) des zugehörigen Permanentmagneten-Paares (P1, P2, P3) zu verstellen.
Magnetanordnung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Verstelleinrichtung (10) wenigstens eine Sensoreinrichtung aufweist zum Erfassen der Position wenigstens eines Permanentmagneten (M1, .., M6) eines Permanentmagneten-Paares (P1, P2, P3) und zum Erzeugen eines entsprechenden Sensorsignales.
Magnetanordnung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetanordnung (100) eine Adaptionseinrichtung (30) zur Adaption der Magnetisierung wenigstens eines Permanentmagneten (M1, ..., M6) aufweist.
Magnetanordnung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetanordnung (100) wenigstens eine Schutzeinrichtung (40) aufweist.
Radaufhängung für ein Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass die Radaufhängung eine Magnetanordnung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 aufweist, insbesondere als Teil einer Feder-Dämpfer-Anordnung.
Kraftfahrzeug, insbesondere zweispuriges Kraftfahrzeug, mit einer Radaufhängung, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug eine Magnetanordnung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 aufweist und/oder eine Radaufhängung nach Anspruch 12.