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Patent Searching and Data


Title:
ELECTRIC DAMPER FOR A MOTOR VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/060060
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an electric damper for a motor vehicle for damping a relative movement between two components, said electric damper comprising an electric generator for generating an induction voltage, the generator being drivable by the relative movement and having a rotor and a stator. The invention is characterized in that the stator comprises at least one coil disk on which exciter windings are arranged in segments, the rotor having a rotor shaft which is rotationally coupled to a rotor disk on which magnetizable elements are arranged in segments. Field-generating means are arranged on the rotor shaft, said field-generating means being connected to the magnetizable elements such that the magnetizable elements are magnetized, magnetizable elements which are adjacent to each other having different magnetic polarity.

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Inventors:
WILLEMS MARCO (DE)
Application Number:
PCT/EP2013/002832
Publication Date:
April 24, 2014
Filing Date:
September 20, 2013
Export Citation:
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Assignee:
AUDI AG (DE)
International Classes:
F16F15/03; H02K49/04
Domestic Patent References:
WO2011133044A12011-10-27
Foreign References:
DE102010035084A12012-02-23
DE102010035084A12012-02-23
Attorney, Agent or Firm:
AUDI AG (DE)
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Claims:
P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Elektrischer Dämpfer für ein Kraftfahrzeug zur

Dämpfung einer Relativbewegung zwischen zwei Bauteilen mit einem durch die Relativbewegung antreibbaren elektrischen Generator (10, 50) zur Erzeugung einer Induktionsspannung, wobei der Generator (10, 50) einen Rotor (20) und einen

Stator (58) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (58) wenigstens eine Spulenscheibe (14, 16, 18) mit segmentweise angeordneten Erregerwicklungen aufweist, wobei der Rotor (20) eine Rotorwelle (22, 52) aufweist, die mit we¬ nigstens einer Rotorscheibe (24, 26) drehfest verbunden ist, auf welcher magnetisierbaren Elemente segmentweise angeordnet sind und ferner Felderzeugungsmittel an der Rotorwelle (22, 52) angeordnet sind, wobei die Felderzeugungsmittel derart mit den magnetisierbaren Elementen verbunden sind, dass eine Magnetisierung der magnetisierbaren Elemente erfolgt bei welcher benachbart liegende magnetisierbare Elemente eine unterschiedliche magnetische Polarität aufweisen.

2. Elektrischer Dämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Spulenscheiben (14, 16, 18) vorgesehen sind, zwischen welchen die Rotorscheibe (24, 26) angeordnet ist, wobei die Magnetisierung der magnetisierbare Elemente derart erfolgt, dass die auf den beiden Scheibenseiten gegenüberliegenden magnetisierbare Elemente eine unterschiedliche Polarisierung aufweisen

Elektrischer Dämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorscheibe (24, 26) in axialer Richtung zwischen zwei benachbarten Spulenscheiben (14, 16, 18) koaxial eingebracht ist

Elektrischer Dämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Rotorscheiben (24, 26) vorgesehen sind, die drehfest mit der Rotorwelle (22, 52) verbunden sind, wobei die Felderzeugungsmittel derart angeordnet sind, dass ein magnetisierbares Element einer ersten Rotorscheibe (24, 26) eine unterschiedliche Polarisierung zu einem, diesem in axialer Richtung gegenüberliegenden und auf einer zweiten Rotorscheibe (24, 26) angeordneten magnetisierbaren Element, aufweist.

Elektrischer Dämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feld¬ erzeugungsmittel als Permanentmagnete (28) ausgebildet sind.

Elektrischer Dämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetisierbare Element aus Eisen besteht. Elektrischer Dämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die An¬ schlüsse der Erregerwicklungen der Spulenscheibe (14, 16, 18) an einen Widerstand angeschlossen sind .

Fahrwerk umfassend einen Fahrwerkslenker einen Fahrzeugaufbau (54) und einen elektrischen Dämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, ' dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (58) mit einem Fahrwerkslenker und die Rotorwelle (22, 52) mit einem Fahrzeugaufbau (54) verbunden ist.

Description:
Elektrischer Dämpfer für ein Kraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Dämpfer für ein Kraftfahrzeug zur Dämpfung einer Relativbewegung zwischen zwei Bauteilen gemäß dem Oberbegriff des An ¬ spruchs 1. Die DE 10 2010 035 084 AI beschreibt einen elektrischen Dämpfer für ein Kraftfahrzeug der eine Relativbewegung zwischen zwei Bauteilen dämpft. Der elektrische Dämpfer weist ein Gehäuse auf, wobei ein Stator in diesem Gehäuse festgelegt ist. Relativ zum Stator ist drehbar ein Rotor angeordnet, der Feldmagnete oder Induktionswicklungen aufweist. Durch die Drehung des Rotors gegenüber dem Stator wird in den Induktionswicklungen eine Spannung induziert, die den Rotor abbremst und dadurch dämpft. Die in der DE 10 2010 035 084 AI vorge- schlagene Lösung hat den Nachteil, dass zur Generierung einer ausreichenden Dämpfungskraft eine hohe Relativgeschwindigkeit zwischen Rotor und Stator notwendig ist.

Dieses Problem wird in der Druckschrift dadurch gelöst, dass ein Getriebe zwischen dem angelenkten Bauteil und dem Generator vorgesehen ist. Durch die Verwendung eines Getriebes kann jedoch nur begrenzt die Drehzahl bzw. die Relativgeschwindigkeit der Rotordrehung erhöht werden .

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen elektrischen Dämpfer für ein Kraftfahrzeug anzugeben, der eine ausreichende Dämpfung auch bei niedrigen Anregungsamplituden und einer niedrigen Dämpfergeschwindigkeit realisieren kann .

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Stator wenigstens eine Spulenscheibe aufweist, auf welcher seg ¬ mentweise Erregerwicklungen angeordnet sind.

Ferner weist der Generator einen Rotor auf, der eine Rotorwelle umfasst, die mit wenigstens einer Rotor ¬ scheibe drehfest verbunden ist. Auf dieser Rotorscheibe sind magnetisierbare Elemente, insbesondere ferromagne- tische Elemente umlaufend segmentweise angeordnet. Zu ¬ dem sind an der Rotorwelle Felderzeugungsmittel vorge ¬ sehen, die mit den magnetisierbaren Elementen derart verbunden sind, dass benachbarte magnetisierbare Elemente eine unterschiedliche magnetischer Polarität aufweisen .

Das durch die magnetisierbaren Elemente transportierte magnetische Feld wirkt dadurch vorzugsweise auf beide Seiten der Rotorscheibe mit einer Nord-Südausrichtung parallel zur Rotorwelle. Die Anordnung kann auch so gestaltet sein, dass in axialer Richtung magnetisierbare Elemente an den Oberflächen der Rotorscheiben ange ¬ bracht sind, wobei die gegenüberliegenden magnetisier- baren Elemente durch die Felderzeugungsmittel eine unterschiedliche Polarität aufweisen.

Durch die Anordnung der Felderzeugungsmittel an der Ro- torwelle und die Verbindung der Felderzeugungsmittel mit den magnetisierbaren Elementen, kann die Anzahl der benötigten Felderzeugungselemente sehr gering gehalten werden . Vorzugsweise kann die wie zuvor beschrieben gestaltete Rotorscheibe zwischen zwei benachbarten Spulenscheiben koaxial eingebracht sein.

Durch diese Anordnung wird bei Drehung der Rotorscheibe in beide benachbarten Spulenscheiben eine Spannung induziert, durch welche wiederum ein Magnetfeld erzeugt wird, welches der Drehung des Rotors entgegenwirkt und damit seine Bewegung dämpft. Aufgrund der gleichzeitigen Induktion in zwei Spulenscheiben wird die wirksame Feldänderung im Vergleich zum Stand der Technik deutlich erhöht.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Er- findung sind wenigstens zwei Rotorscheiben vorgesehen, welche zwischen drei Spulenscheiben angeordnet sind. Die Felderzeugungsmittel und magnetisierbaren Elemente sind dabei so angeordnet, dass die sich gegenüberliegenden magnetisierbaren Elemente zweier benachbarter Rotorscheiben eine unterschiedliche magnetische Polarität aufweisen. Bei Drehung der Rotorscheiben relativ zu den Spulscheiben wirkt das von den beiden benachbarten Rotorscheiben erzeugte magnetische Feld auf die zwischenliegende Spulenscheibe in gleicher Richtung und wirkt auf diese Weise als Reihenschaltung.

Dadurch wird die Dämpfungseigenschaft bei kompakter Bauform deutlich erhöht.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können die Felderzeugungsmittel als Permanentmagnete ausgebildet sein.

Da die auf einer Rotorscheibe angeordneten axial gegenüberliegenden magnetisierbaren Elemente ohnehin eine entgegengesetzte Polarität aufweisen müssen, ist es vorteilhaft je Segment nur ein magnetisierbares Element, insbesondere ein ferromagnetisches Element in die Rotorscheibe einzusetzen. Besonders geeignet sind weichmagnetische Elemente.

Als magnetisierbares Element wird vorzugsweise Eisen verwendet .

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung sind die Erregerwicklungen der Spulenscheiben mit einem Widerstand verbunden. Über diesen Widerstand kann die Dämpfungskraft festgelegt werden. Über einen variablen Widerstand ist diese Dämpfung auf einfache Weise einstellbar. Die von dem Dämpfer gewonnene Energie kann vorteilhafter Weise im Fahrzeug weiter verwendet werden . Ein weiterer Gedanke der Erfindung betrifft ein Fahrwerk umfassend einen Fahrwerkslenker und einen Fahrzeugaufbau die gegeneinander durch einen zuvor beschriebenen elektrischen Dämpfer miteinander verbunden sind .

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist dabei der Stator mit seinem Gehäuse mit dem Fahrwerkslenker verbunden, wobei die Rotorwelle, welche vorzugsweise auf beiden Seiten des Stators herausragt, beidseitig fest mit einem Fahrzeugaufbau verbunden sind. Durch die Wahl des Statorgehäuse kann dieses in idealer Weise an die Form des Lenkerauges angepasst werden, wodurch die Lenkerbewegung zu einer Relativbewegung zwischen Stator und Rotorwelle führt. Dadurch wird eine Bewegung des Fahrwerklenkers gegenüber dem Fahrzeugaufbau effektiv gedämpft .

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.

In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der

Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugzeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugzeichen verwendet. In der Zeichnung bedeutet:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines Generators;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Rotorscheibe; Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Spulenscheibe, und

Fig. 4 eine Anordnung eines erfindungsgemäßen Generators in einem Fahrzeug.

Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Generators 10. Der Generator 10 weist ein Gehäuse 12 auf, welches als Stator fungiert. An dem Gehäuse 12 sind Spulenscheiben 14, 16, 18 angeordnet. Der Rotor 20 des Generators 10 umfasst eine Rotorwelle 22 sowie daran befestigte Rotorscheiben 24, 26.

Die Rotorwelle 22 ist über Kugellager drehbar im Generatorgehäuse 12 gehalten. Die Rotorscheiben 24, 26 sind in axialer Richtung zwischen den Spulenscheiben 14, 16, 18 angeordnet.

An den Rotorscheibenflächen sind weichmagnetische Elemente 27 angeordnet. An der Rotorscheibe 24 sind exemp- larisch die weichmagnetischen Elemente 26, 27 ohne An- bindung an ein Felderzeugungsmittel dargestellt, wodurch diese nicht magnetisch polarisiert sind.

Ferner ist am oberen Teil der Rotorscheibe 24 eine Va- riante dargestellt, bei welcher an beiden Oberflächen weichmagnetische Elemente 27 vorgesehen sind. Im unteren Teil ist ein durchgehendes weichmagnetisches Element in die Rotorscheibe 24 eingebracht. Um ein magnetisches Feld zu erzeugen sind an der Rotorwelle 22 Permanentmagnete 28 angebracht, diese sind an die weichmagnetischen Elemente 27 angekoppelt und derart angeordnet, dass die Polarität der auf einer Rotor- scheibe 24, 26 in axialer Richtung gegenüberliegenden weichmagnetischen Elemente 27 unterschiedlich polarisiert werden. Ferner sind die Permanentmagnete 28 so angeordnet, dass in axialer Richtung gegenüberliegende weichmagnetische Elemente 27 auf zwei benachbarten Rotorscheiben 24, 26 ebenfalls eine entgegengesetzte Polarität aufweisen. Durch die entgegengesetzte Polarität wird bei Drehung der Rotorscheiben 24, 26 gegenüber der Spulenscheibe 16 in die mittlere Spule 16 eine doppelt so hohe Spannung induziert, da die gegenüberliegenden weichmagnetischen unterschiedlich polarisierten Elemente als Reihenschal- tung wirken.

Dadurch wird ein hohes Maß an Dämpfung bei geringer Baugröße ermöglicht. Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf eine Rotorscheibe 24. In dieser Darstellung ist zu erkennen, dass die weichmagnetischen Elemente 27 segmentweise an der Oberfläche der Rotorscheibe 24 angeordnet sind. Ferner sind an der Rotorwelle 22 Permanentmagnete 28 derart angeordnet, dass eine abwechselnde entgegengesetzte Polarisierung der weichmagnetischen Elemente 27 erreicht wird. Es sind exemplarisch nur drei Permanentmagnete darge- stellt. Fig. 3 zeigt die Draufsicht auf eine Spulenscheibe 18 bei der segmentweise Spulen 30 umlaufend angeordnet sind. In diese Spulen 30 wird bei Drehung des Rotors relativ zum Stator eine Spannung induziert. Die Seg- mentgröße zur Anordnung der Spulen entspricht im Wesentlichen der der weichmagnetischen Elemente 27.

Fig. 4 zeigt die Anordnung eines erfindungsgemäßen Ge- nerators 50 in einem Fahrzeug. Der Generator 50 ist mit seiner durchgehenden Rotorwelle 52 beidseitig am Fahrzeugaufbau befestigt. Ferner ist zur Verbindung des Fahrzeugaufbaus 54 mit einem Lenker der aus Gründen der Übersicht nicht dargestellt ist, ein Kupplungselement vorgesehen, mit welchem der Generator 50 drehfest verbunden ist. Bei einer Relativbewegung des Kupplungselements 56 gegenüber dem Fahrzeugaufbau 54 werden der Rotor 52 und das Gehäuse mit dem Stator 58 relativ zueinander verdreht. Durch die Drehung wird eine Indukti- onsspannung in die Spulen induziert, wodurch die Bewegung gedämpft wird.

B e z u g s z e i c h e n l i s t e

10 Generator

12 Gehäuse

14 Spulenscheibe

16 Spulenscheibe

18 Spulenscheibe

20 Rotor

22 Rotorwelle

24 Rotorscheibe

26 Rotorscheibe

27 weichmagnetisches Element

28 Permanentmagnet

30 Spule

50 Generator

52 Rotorwelle

54 Fahrzeugaufbau

56 Kupplungselernent

58 Stator