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Title:
SHOCK ABSORBER AND METHOD FOR OPERATING A SHOCK ABSORBER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/041298
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a shock absorber for a motor vehicle comprising two absorber parts, which can be moved relative to each other, and a rotating electric machine, which effects a displacement between the absorber parts. The electric machine is coupled to a control unit, which is designed to produce a shorting circuit during generator operation of the electric machine.

Inventors:
REIF, Dominik (Waldstr. 14, Großenseebach, 91091, DE)
Application Number:
DE2017/100716
Publication Date:
March 08, 2018
Filing Date:
August 25, 2017
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG (Industriestraße 1-3, Herzogenaurach, 91074, DE)
International Classes:
F16F15/03; B60G13/14; B60G13/18; B60G17/0185; H02P3/12
Foreign References:
US20160001621A12016-01-07
EP1512559A22005-03-09
US20050230201A12005-10-20
EP1515064B12006-06-14
DE102010013935A12011-10-06
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Claims:
Patentansprüche

1 . Stoßdämpfer (1 ), mit zwei relativ zueinander verstellbaren Dämpferteilen (2,3), sowie mit einer bei einer Verschiebung zwischen den Dämpferteilen (2,3) betätigten rotierenden elektrischen Maschine (5), dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (5) mit einer Ansteuereinheit (9) gekoppelt ist, welche zur Herstellung einer Kurzschlussschaltung im generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine (5) ausgebildet ist.

2. Stoßdämpfer (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (5) als dreiphasiger Motor/Generator ausgebildet ist.

3. Stoßdämpfer (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieser einen Kugelgewindetrieb (8) zur Umsetzung der Linearbewegung zwischen den Dämpferteilen (2,3) in eine rotative Bewegung umfasst.

4. Stoßdämpfer (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rotor (6) der elektrischen Maschine (5) drehfest mit einer Spindelmutter des Kugelgewindetriebs (8) verbunden ist.

5. Stoßdämpfer (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Dämpferteile (2) mit einem Federteller (4) verbunden ist.

6. Verfahren zum Betrieb eines Stoßdämpfers (1 ) in einem Fahrwerk eines Kraftfahrzeug, mit folgenden Merkmalen:

- Ein Stoßdämpfer (1 ) mit einer elektrischen Maschine (5), zwei relativ zueinander verschiebbaren Dämpferteilen (2,3), sowie einem Getriebe (8) zur Umsetzung der Linearbewegung zwischen den Dämpferteilen (2,3) in eine rotative Bewegung eines Rotors (6) der elektrischen Maschine (5) wird bereitgestellt,

- bei einem Ausfall der Energieversorgung der elektrischen Maschine (5) wird diese unter Herstellung einer Kurzschlussschaltung generatorisch betrieben.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung der Kurzschlussschaltung mittels eines Kurzschlussrelais (10) erfolgt.

Description:
STOSSDÄMPFER UND VERFAHREN ZUM BETRIEB EINES STOSSDÄMPFER

Die Erfindung betrifft einen zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug geeigneten Stoß- dämpfer mit zwei relativ zueinander verstellbaren Dämpferteilen, welcher eine rotierende elektrische Maschine umfasst, die bei einer Relativbewegung zwischen den Dämpferteilen zwangsweise betätigt wird.

Ein derartiger Stoßdämpfer, nämlich elektromagnetischer Stoßdämpfer, ist beispiels- weise aus der EP 1 515 064 B1 bekannt. In dem elektromagnetischen Stoßdämpfer wird eine teleskopische Bewegung unter Verwendung einer Kugelumlaufspindelvorrichtung in eine Drehbewegung umgewandelt. Die Drehbewegung wird durch elektromagnetische Kräfte eines Motors gedämpft.

Ein weiterer Stoßdämpfer, in welchem eine lineare Bewegung in eine rotative Bewegung umgewandelt wird, ist zum Beispiel in der DE 10 2010 013 935 A1 offenbart. In diesem Fall wird durch eine Fliehkraftbremse eine weitere Dämpfung bereitgestellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gegenüber dem genannten Stand der Technik weiterentwickelten, für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs geeigneten Stoßdämpfer, der eine Linearbewegung in eine rotative Bewegung umsetzt, anzugeben, welcher sich insbesondere durch ein unkritisches Verhalten im Fehlerfalle, was elektrische oder elektronische Komponenten betrifft, auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Stoßdämpfer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Dieser Stoßdämpfer weist in an sich bekanntem Grundaufbau zwei relativ zueinander verschiebbare Dämpferteile auf, wobei eine Linearbewegung zwischen den Dämpferteilen in eine Rotation einer elektrischen Maschine, das heißt eines Motors und/oder Generators, umgesetzt wird. Erfindungsgemäß ist die elektrische Maschine mit einer Ansteuereinheit gekoppelt, welche zur Herstellung ei- ner Kurzschlussschaltung im generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine ausgebildet ist. Die Kurzschlussschaltung wird selbsttätig in einem die Ansteuereinheit betreffenden Fehlerfall ausgelöst.

Ebenso wird die Aufgabe gelöst durch ein Betriebsverfahren eines in einem Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs befindlichen elektromagnetischen Stoßdämpfers gemäß Anspruch 6. Dieses Verfahren umfasst die folgenden Merkmale:

- Ein Stoßdämpfer mit einer elektrischen Maschine, zwei relativ zueinander ver- schiebbaren Dämpferteilen, sowie einem Getriebe zur Umsetzung einer Linearbewegung zwischen den Dämpferteilen in eine rotative Bewegung einer Komponente des Elektromotors, das heißt eines Rotors, wird bereitgestellt,

- bei einem Ausfall der Energieversorgung der elektrischen Maschine und/oder einer Ansteuereinheit der elektrischen Maschine wird diese unter Herstellung einer Kurzschlussschaltung, mit welcher Statorwicklungen der elektrischen Maschine kurzgeschlossen werden, generatorisch betrieben.

Im Folgenden im Zusammenhang mit dem Stoßdämpfer erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gelten sinngemäß auch für das Verfahren und umgekehrt.

Als elektrische Maschine des Stoßdämpfers kommt vorzugsweise ein dreiphasiger Motor/Generator zum Einsatz. Beispielsweise handelt es sich bei dem Motor/Generator um eine permanentmagneterregte elektrische Maschine. Ebenso ist beispielsweise ein Reluktanzmotor, welcher auch im generatorischen Betrieb ver- wendbar ist, als elektrische Maschine des Stoßdämpfers geeignet. In jedem Fall weist die elektrische Maschine Wicklungen, insbesondere Statorwicklungen, auf, welche durch die Kurzschlussschaltung im generatorischen Betrieb selbsttätig, insbesondere mittels eines Kurzschlussrelais, kurzgeschlossen werden können. lm Vergleich zu einem Elektromotor mit geöffneten Motorphasen wird durch den Kurz- schluss der Statorwicklungen ein wesentlich höheres, dämpfend wirkendes Moment entsprechend der Kurzschlusskennlinie der elektrischen Maschine aufgebaut.

Bei einem Ausfall der elektrischen Maschine, insbesondere einem Ausfall einer Ansteuerelektronik der elektrischen Maschine, bedeutet dies, dass der Stoßdämpfer dank der Kurzschlussschaltung mit einer hohen Dämpfung im Vergleich zu einer sehr geringen Dämpfung, welche bei Ausfall der elektrischen Maschine ohne Kurzschlussschaltung gegeben wäre, betrieben wird. Damit ist trotzt entfallener Regelungsmög- lichkeit des Stoßdämpfers ein wesentlich sichereres Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs als mit komplett ausgefallener elektrischer Maschine des Stoßdämpfers gegeben.

Erfindungsgemäße Stoßdämpfer können entweder an einer einzigen Achse oder an allen Achsen eines Kraftfahrzeugs verbaut sein. Bei dem Fahrzeug kann es sich um einen Personenkraftwagen ebenso wie um einen Lastkraftwagen oder ein sonstiges Nutzfahrzeug handeln. Der Ausfall der elektrischen Maschine und/oder ihrer Ansteue- rung, welcher mit einer sofortigen Aktivierung der Kurzschlussschaltung einhergeht, wird in vorteilhafter Weise dem Fahrer des Fahrzeugs unverzüglich akustisch und/oder optisch angezeigt.

Die Fahrbereitschaft des Fahrzeugs bleibt bei Ausfall der elektrischen Maschine des Stoßdämpfers in typischen Anwendungsfällen erhalten, wobei die Fahrweise der durch den Ausfall der elektrischen Maschine bedingten eingeschränkten Funktion des Stoßdämpfers anzupassen ist. Fallen, etwa aufgrund einer das Gesamtfahrzeug be- treffenden Unterbrechung der Stromversorgung, die elektrischen Maschinen der Stoßdämpfer beider Fahrzeugseiten aus, so ist mit dem Notbetrieb, in welchem die Stoßdämpfer mittels der Kurzschlussschaltung betrieben werden, dennoch ein symmetrisches Fahrverhalten gegeben. Dies bedeutet, dass bei Linkskurven und bei Rechtskurven oder bei Ausweichmanövern in unterschiedliche Richtungen kein unter- schiedliches Fahrverhalten auftritt. Je nach Fehlerfall ist es jedoch auch denkbar, dass lediglich ein Stoßdämpfer auf einer einzigen Fahrzeugseite in den Notbetrieb fällt, in welchem die Kurzschlussschaltung aktiviert ist. In vorteilhafter Auslegung des Fahrzeugs kann in einem solchen asymmetrischen Fehlerfall vorgesehen sein, auch die elektrische Maschine des Stoß- dämpfers auf der anderen Fahrzeugseite in den Betrieb mit Kurzschlussschaltung zu überführen, um die Symmetrie des Fahrverhaltens wieder herzustellen.

Die Ansteuereinheit, welche die elektrische Maschine im bestimmungsgemäßen, ungestörten Betrieb des Stoßdämpfers ansteuert, kann ebenso wie ein zur Herstellung der Kurzschlussschaltung vorgesehenes Element, insbesondere ein Kurzschlussrelais, entweder in die elektrische Maschine integriert sein, innerhalb des Stoßdämpfers an die elektrische Maschine angebaut sein, oder räumlich von den Dämpferteilen sowie von dem Getriebe, welches diese Teile mit der elektrischen Maschine koppelt, getrennt sein. Ebenso kann das Kurzschlussrelais entweder innerhalb oder außerhalb einer Baueinheit, welche weitere Komponenten der Ansteuereinheit umfasst, angeordnet sein.

Die Umsetzung der Linearbewegung zwischen den Dämpferteilen in eine rotative Bewegung der elektrischen Maschine des Stoßdämpfers erfolgt in bevorzugter Ausge- staltung mittels eines Kugelgewindetriebs, welcher in den Stoßdämpfer integriert ist. Ebenso kommen andere Getriebetypen, beispielsweise ein einfaches Bewegungsgewinde ohne Wälzköper, für die Umsetzung der Linearbewegung zwischen den Dämpferteilen in eine Rotation in Betracht, solange es sich nicht um ein selbsthemmendes Getriebe handelt. In allen Fällen ist vorzugsweise der Rotor der elektrischen Maschine drehfest mit einer Spindelmutter des Kurbelgewindetriebs verbunden.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:

Fig. 1 in schematisierter Darstellung einen Stoßdämpfer mit Ansteuereinheit, Fig. 2 Kennlinien des Stoßdämpfers nach Fig. 1

Ein in Fig. 1 insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichneter Stoßdämpfer für ein Kraftfahrzeug umfasst zwei relativ zueinander verschiebbare Dämpferteile 2, 3. Während eines der Dämpferteile 2,3 mit einem Radträger des Kraftfahrzeugs verbunden ist, ist das andere Dämpferteil 3,2 mit dem Fahrzeugaufbau des Kraftfahrzeugs verbunden.

In Fig. 1 ist ferner ein Federteller 4 erkennbar, welcher mit dem Dämpferteil 2 verbun- den ist. Eine am Federteller 4 abgestützte Feder, nämlich Schraubenfeder, ist nicht dargestellt. Weiter weist der Stoßdämpfer 1 eine elektrische Maschine 5 auf, die als dreiphasiger Motor/Generator ausgebildet ist. Die elektrische Maschine 5, bei welcher es sich um einen bürstenlosen Gleichstrommotor (BLDC-Motor) handelt, ist als Innenläufer ausgebildet. Ein Rotor der elektrischen Maschine 5 ist mit 6, ein Stator mit 7 be- zeichnet. Eine Verschiebung zwischen den beiden Dämpferteilen 2, 3 wird mittels eines Getriebes, nämlich eines Kugelgewindetriebs 8, in eine Rotation des Rotors 6 umgesetzt, wobei eine Spindelmutter des Kugelgewindetriebs 8 drehfest mit dem Rotor 6 verbunden ist. Die zugehörige Gewindespindel des Gewindetriebs 8 ist dagegen fest mit dem Dämpferteil 3 verbunden.

Die in Fig. 1 mit U, V, W bezeichneten Phasen der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine 5 werden mittels einer Ansteuereinheit 9 angesteuert. Die Ansteuer- einheit 9 umfasst ein Kurzschlussrelais 10.

Solange die Ansteuereinheit 9 uneingeschränkt funktionsfähig ist, wird die Dämpfungskraft des Stoßdämpfers 1 , nämlich elektromagnetischen Stoßdämpfers, in an sich bekannter Weise beeinflusst, indem durch die Ansteuereinheit 9 Einfluss auf den Stromfluss in den Phasen U, V, W und damit auf die in der elektrischen Maschine 5 wirkenden elektromagnetischen Kräfte genommen wird. Das Kurzschlussrelais 10 tritt hierbei nicht in Funktion. Bei einem Ausfall der Ansteuereinheit 9 schließt das Kurzschlussrelais 10 die Phasen U, V, W der elektrischen Maschine 5 sofort kurz, womit eine Kurzschlussschaltung realisiert ist. Die elektrische Maschine 5 wird damit entsprechend den in Fig. 2 skizzierten Kennlinien, die zum einen das Moment M (in Newtonmeter) und zum anderen die Spannung U (in Volt) in Abhängigkeit von der Drehzahl n (in Umdrehungen pro Minute) des Rotors 6 zeigen, betrieben.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, baut die elektrische Maschine 5 in einem weiten Drehzahlbereich ein signifikantes Moment M, welches als Bremsmoment wirkt, auf. Trotz des ungeregelten Betriebs, das heißt Notbetriebs, des Stoßdämpfers 1 ist dieser damit weiterhin geeignet, einen sicheren Betrieb des Kraftfahrzeugs zu ermöglichen. Im Vergleich zu einer voll funktionsfähigen Ansteuereinheit 9 sind hierbei Einschränkungen hinzunehmen, welche beim Fahren des Kraftfahrzeugs zu beachten sind. In jedem Fall kann das Kraftfahrzeug trotz ausgefallener Ansteuereinheit 9 dank der Kurz- schlussschaltung 10 weiter gefahren werden.

Bezugszeichenliste

Stoßdämpfer

Dämpferteil

Dämpferteil

Federteller

elektrische Maschine

Rotor

Stator

Getriebe, Kugelgewindetrieb

Ansteuereinheit

Kurzschlussrelais