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Title:
ELECTRIC DAMPER FOR A MOTOR VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/060061
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 electric damper is provided with a field-generating ring in which field-generating means of alternating polarity are arranged in segments. The rotor comprises a rotor shaft that is rotationally coupled to at least one rotor disk. The invention is characterized in that at least two coil rings with coil windings that are arranged in segments are provided, the coil rings and the field-producing ring being concentrically arranged, and the radius of the field-producing ring lying between the radii of the coil rings. A relative movement between the rotor and the stator results in a relative movement between the field-generating ring and the coil rings.

Inventors:
WILLEMS MARCO (DE)
Application Number:
PCT/EP2013/002833
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
DE4116160A11992-11-19
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Claims:
P a t e n t a n s p r ü c h e

Elektrischer Dämpfer (10) für ein Kraftfahrzeug zur Dämpfung einer Relativbewegung zwischen zwei Bauteilen mit einem durch die Relativbewegung antreibbaren elektrischen Generator (50) zur Erzeugung einer Induktionsspannung, wobei der Generator (50) einen Rotor (20) und einen Stator (58) aufweist, und ein Felderzeugungsmittelring vorgesehen ist, in welchem segmentweise Felderzeugungsmittel abwechselnder Polarität angeordnet sind, wobei der Rotor (20) eine Rotorwelle (22, 52) aufweist, die mit wenigstens einer Rotorschiebe (24) drehfest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Spulenringe (14, 16, 18) mit segmentweise angeordneten Spulenwicklungen (14a, 14b, 14c, 14d) vorgesehen sind, wobei die Spulenringe (14, 16, 18) und der Felderzeugungsmittelring konzentrisch angeordnet sind, und ferner der Radius des Felderzeugungsmittelrings zwischen den Spulenringradien liegt, und eine Relativbewegung zwischen Rotor (20) und Stator (58) eine Relativbewegung zwischen Felderzeugungsmittelring und den Spulenringen (14, 16, 18) zur Folge hat. Elektrischer Dämpfer (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet:, dass die Rotorscheibe (24) den Felderzeugungsmittelring trägt.

Elektrischer Dämpfer (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Rotorscheiben (24) vorgesehen sind, die drehfest mit der Rotorwelle (22, 52) verbunden sind, wobei die Felderzeugungsmittel derart angeordnet sind, dass ein Felderzeugungsmittel einer ersten Rotorscheibe (24) eine unterschiedliche Polarität zu einem diesem in axialer Richtung gegenüberliegenden und auf einer zweiten Rotorscheibe (24) angeordneten Felderzeugungsmittel hat.

Elektrischer Dämpfer (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Felderzeugungsmittel als Permanentmagnete (26a, 26b, 26c, 26d, 27a, 27b, 27c, 27d) ausge¬ bildet sind.

Elektrischer Dämpfer (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse der Erregerwicklungen der Spulenscheibe an einen Widerstand angeschlossen sind.

Fahrwerk umfassend einen Fahrwerkslenker einen Fahrzeugaufbau (54) und einen elektrischen Dämpfer (10) 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 Kraft ahrzeug

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 zwei Spulenringe aufweist, auf welchen segmentweise Spulenwicklungen angeordnet sind. Ferner weist der Generator einen Rotor auf, der eine Rotorwelle umfasst, die mit wenigstens einer Rotorscheibe drehfest verbunden ist. Auf dieser Rotorscheibe sind Felderzeugungsmittel umlaufend ringförmig segmentweise in abwechselnder magnetischer Polarität angeord- net . Die Nord-Süd Ausrichtung der Felderzeugungsmittel liegt im Wesentlichen orthogonal zur Rotorwelle.

Ferner sind wenigstens zwei Spulenringe vorgesehen, die konzentrisch zu den ringförmig angeordneten Felderzeu- gungsmitteln angeordnet sind. Der Radius Felderzeugungsmittelrings liegt zwischen den Spulenkreisradien der beiden Spulenringe.

Auf diese Weise ragt der Felderzeugungsmittelring in axialer Richtung zwischen die beiden Spulenringe hinein . Durch diese Anordnung wird bei Drehung der Rotorscheib in beide benachbarten Spulenringe eine Spannung indu ¬ ziert, durch welche wiederum ein Magnetfeld erzeugt wird, welches der Drehung des Rotors entgegenwirkt und damit dies seine Bewegung dämpft. Aufgrund der gleichzeitigen Induktion in zwei Spulenringe wird die wirksa me Feldänderung im Vergleich zum Stand der Technik deutlich erhöht.

Ferner können die Felderzeugungsmittel auf wenigstens zwei konzentrischen Kreisumfängen an der Rotorscheibe angebracht sein. Sie sind dabei so angeordnet, dass in radialer Richtung gegenüberliegende Felderzeugungsmittel eine unterschiedliche Polarität aufweisen.

Vorzugsweise liegen die Felderzeugungsmittelringradien in radialer Richtung zwischen den Spulenringradien .

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind wenigstens zwei Felderzeugungsmittelring vorgesehen, welche zwischen drei Spulenringen angeord net sind.

Bei Drehung der Spulenringe relativ zu den Felderzeugungsmittelringen wirkt das von den beiden benachbarten Felderzeugungsmittelringen erzeugte magnetische Feld auf den zwischenliegenden Spulenring in gleicher Richtung und wirkt auf diese Weise als Reihenschaltung. Dadurch wird die Dämpfungseigenschaft bei kompakter

Bauform deutlich erhöht. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Felderzeugungsmittel als Permanentmagnete ausgebildet. In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung sind die Erregerwicklungen der Spulenringe mit einem Widerstand verbunden. Über diesen Widerstand kann eine Dämpfung 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 geschriebenen 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 ist. 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 Ansicht eines elektrischen

Dämpfers ;

Fig. 2 eine schematische Ansicht in einer Schnittan- sieht;

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Spulenscheibe, und

Fig. 4 eine Anordnung eines erfindungsgemäßen Gene- rators in einem Fahrzeug.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines elektrischen Dämpfers 10 mit einem Gehäuse 12 und einem Rotor 20, der eine Rotorwelle 22 und eine Rotorscheibe 24 aufweist. Der Rotor 20 ist drehbar im Gehäuse 12 gelagert. Am Gehäuse 12 sind ein erster Spulenring 14, ein zweiter Spulenring 16 und ein dritter Spulenring 18 angeordnet. Die Spulenringe 14, 16, 18 liegen konzentrisch zur Rotorwelle 22 und weisen unterschiedliche Ra- dien auf. Die Spulenringe 14, 16, 18 sind derart ausgestaltet, dass in einem Ring segmentweise Spulenwicklungen 14a, 14b, 14c, 14d eingebracht sind.

Zudem weist der elektrische Dämpfer 10 Magnetringe 26, 28 auf. Die Magnetringe 26, 28 sind derart gestaltet, dass umlaufend segmentweise Permanentmagnete 26a, 26b, 26c, 26d angeordnet sind, deren Nord-Südausrichtung orthogonal zur Rotorwelle 22, 52 liegt. Die Magnete sind umlaufend mit abwechselnder Polarität angeordnet. Dies wird in Fig. 2 näher beschrieben. Durch die Drehung der Rotorwelle 22, 52 gegenüber dem Gehäuse 12 und der daran befestigten Spulenringe 14, 16, 18 wird Span- nung in die Spulenringe 14, 16, 18 induziert wodurch der Rotor 20 gebremst und dadurch die angeschlossenen Bauteile gedämpft werden, indem ein Magnetring 26, 28 zwischen zwei Spulenringen geführt wird kann eine hohe Dämpfung bei niedrigem Magneteneinsatz bereit gestellt werden.

Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht in einer

Schnittansicht . Gut zu erkennen ist die konzentrische Anordnung der Spulenringe 14, 16, 18 und Magnetringe 26, 28 um die Rotorwelle 22. In diesem Ausführungsbeispiel sind im inneren Spulenring 14 mit 4 Spulen 14a, 14b, 14c, 14d angeordnete wobei die einzelnen Spulen hier symbolisch dargestellt sind. Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, sind die Spulen des Spulenrings 14, 16, 18 mit dem Gehäuse 12 verbunden. Dazu drehbar gelagert sind die Permanentmagnete 26a, 26b, 26c, 26d an der Rotorscheibe 24 angebracht. Die Permanentmagnete 26a, 26b, 26c, 26d sind im Magnetring 26 derart angeordnet, dass ihre magnetische Ausrichtung in radialer Richtung orthogonal zur Rotorwelle 22 liegt, und dass deren Polarität in aufeinander folgenden Segmenten abwechselt. Das für den Spulenring 14 und den Magnetring 26 gesagte trifft auch auf die weiter außen liegenden Spulenringe 16, 18 und den Magnetring 28 zu. Durch die Erfindungsgemäße Anordnung können durch Einsatz von wenigen Permanentmagneten hohe Dämpfungswerte erzielt werden. Dadurch wird eine güns- tige Herstellung von elektrischen Dämpfern gewährleistet .

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 Segmentgröße zur Anordnung der Spulen entspricht der der Permanentmagnete .

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

10 elektrischer Dämpfer

12 Gehäuse

14 Spulenring

14a Spulenwicklung

14b Spulenwicklung

14c Spulenwicklung

14d Spulenwicklung

16 Spulenring

18 Spulenring

20 Rotor

22 Rotorwelle

24 Rotorscheibe

26 Magnetring

26a Permanentmagnet

26b Permanentmagnet

26c Permanentmagnet

26d Permanentmagnet

28 Magnetring

30 Spule

50 Generator

52 Rotorwelle

54 Fahrzeugaufbau

56 Kupplungselement

58 Stator