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Title:
ELECTRIC DAMPER FOR A MOTOR VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/060062
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 rotor comprises a rotor shaft that is rotationally coupled to at least one rotor disk. The invention is characterized in that a field-generating ring is provided in which elements that can be magnetized in segments are connected to the field-generating means such that the magnetizable elements are polarized alternately over the periphery of the ring and in that at least one coil ring with coil windings is provided which are arranged in segments, the coil ring and the field-generating ring being concentrically arranged.

Inventors:
WILLEMS MARCO (DE)
Application Number:
PCT/EP2013/002834
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
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

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, wobei der Rotor (20) eine Rotorwelle (22, 52) aufweist, die mit wenigstens einer Rotorschiebe (24) drehfest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Felderzeugungsmittelring vorgesehen ist, in welchem segmentweise magnetisierbaren Elemente vorgesehen sind, die mit Felderzeugungsmitteln derart verbunden sind, dass die magnetisierbaren Elemente umlaufend abwechselnd polarisiert sind, und dass wenigstens ein Spulenring (14, 16, 18) mit segmentweise angeordneten Spulenwicklungen (14a, 14b, 14c, 14d) vorgesehen ist, wobei der Spulenring (14, 16, 18) und der Felderzeugungsmittelring konzentrisch angeordnet ist .

Elektrischer Dämpfer (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Spulenringe vorgesehen sind, wobei der Radius des Felderzeugungsmittelrings zwischen den Spulenringradien liegt, und eine Relativbewegung zwischen Rotor (20) und Stator (58) eine Relativbewegung zwischen Felderzeugungsmittelring und den Spulenrin gen (14, 16, 18) zur Folge hat.

Elektrischer Dämpfer (10) nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet:, dass die Rotorscheibe (24) den Felderzeugungsmittelring trägt.

Elektrischer Dämpfer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet:, dass wenigstens zwei konzentrische Felderzeugungsmittelringe vorgesehen sind, die drehfest mit der Rotorwelle (22, 52) verbunden sind, wobei die Felderzeugungsmittel derart angeordnet sind, dass ein mag- netisierbares Element, insbesondere ein magneti- sierbares Element eines ersten Felderzeugungsmittelrings und ein radial benachbartes magnetisier- bares Element eine unterschiedliche Polarität aufweisen .

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

Elektrischer Dämpfer (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse der Spulenwicklungen (14a, 14b, 14c, 14d) der Spulenscheibe an einen Widerstand angeschlossen sind.

Fahrwerk umfassend einen Fahrwerkslenker einen Fahrzeugaufbau und einen elektrischen Dämpfer (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass der Stator (58) mit einem Fahrwerkslenker und die Rotorwelle (22, 52) mit einem Fahrzeugaufbau 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 Anspruchs 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 Stator und einen Rotor auf, der eine Rotorwelle umfasst, die mit wenigstens einer Rotorscheibe drehfest verbunden ist.

Erfindungsgemäß ist wenigstens ein Felderzeugungsmittelring von magnetisierbare Element, insbesondere ein ferromagnetischen Elementen vorgesehen, wobei die mag- netisierbaren Elemente segmentweise angeordnet sind und die Elemente je mit einem Ende mit einem Felderzeugungsmittel verbunden sind. Die Nord-Süd Ausrichtung der Felderzeugungsmittel liegt orthogonal zur Rotorwelle. Die Polarität, welche die magnetisierbaren Elemente erhalten, ist derart gewählt, dass aneinandergrenzende Segmente eine unterschiedliche Polarität aufweisen. Ferner ist ein Spulenring vorgesehen, der segmentweise umlaufende Spulenwicklungen aufweist. Spulenring und Felderzeugungsmittelring sind konzentrisch angeordnet. In einer dritten Ausführung können wenigstens zwei Spu lenringe vorgesehen sein, die konzentrisch zur Rotorwelle und den ringförmig angeordneten Felderzeugungsmitteln angeordnet sind. Die Spulenringe weisen segmentweise umlaufende Spulenwicklungen auf. Der Radius Felderzeugungsmittelrings liegt zwischen den Spulenkreisradien der beiden Spulenringe.

Auf diese Weise ragt der Felderzeugungsmittelring in axialer Richtung zwischen die beiden Spulenringe hinein .

Eine Relativbewegung zwischen Stator und Rotor sorgt für eine Relativbewegung zwischen Felderzeugungsmittel ring und den Spulenringen

Durch diese Anordnung wird bei Drehung der Rotorscheib in beide benachbarten Spulenringe eine Spannung induziert, 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 Spulenringe an dem Stator und die magnetisierbaren Elemente auf wenigstens einem konzent rischen Kreisumfang an der Rotorscheibe angebracht sein. Ferner sind Felderzeugungsmittel an der Rotor ¬ scheibe angeordnet. Sie sind dabei so angeordnet, dass insbesondere in radialer Richtung gegenüberliegende magnetisierbare Elemente eine unterschiedliche Polarität aufweisen. Dies kann vorteilhaft durch die Verbin- dung der magnetisierbaren Elemente mit je einem Pol eines Felderzeugungsmittels erreicht werden. Dadurch kann der Einsatz von Felderzeugungsmitteln reduziert werden. Die magnetisierbaren Elemente können ferromagnetische Elemente sein. Vorzugsweise sind die magnetisierbaren Elemente weichmagnetisch.

Vorzugsweise liegen die Felderzeugungsmittelringradien in radialer Richtung zwischen den Spulenringradien .

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind wenigstens zwei Felderzeugungsmittelringe vorgesehen, welche zwischen drei Spulenringen angeordnet sind.

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

Dadurch wird die Dämpfungseigenschaft bei kompakter Bauform deutlich erhöht. In einer weiteren vorteilhaf ten Ausführungsform sind die Felderzeugungsmittel als Permanentmagnete ausgebildet.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung sind die Spulenwicklungen der Spulenringe mit ei nem 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 beschriebenen elektrischen Dämpfer miteinander verbunden sind .

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist dabei de 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 Len kerbewegung 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 in einer ersten Schnittansicht; Fig. 2 eine schematische Ansicht in einer zweiten

Schnittansicht, und Fig. 3 eine Anordnung eines erfindungsgemäßen Generators in einem Fahrzeug.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines elektrischen Dämpfers 10 mit einem Gehäuse 12 und einem Ro- tor 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 konzent- risch zur Rotorwelle 22 und weisen unterschiedliche Radien auf. Die Spulenringe 14, 16, 18 sind derart ausgestaltet, dass in einem Ring segmentweise Spulenwicklungen 14a, 14b, 14c, 14d eingebracht sind, wie sie symbolisch in Fig. 2 dargestellt sind.

Zudem weist der elektrische Dämpfer 10 Weichmagnetringe 26, 28 auf. Die Weichmagnetringe 26, 28 sind derart gestaltet, dass umlaufend segmentweise Weichmagnetelemente 26a, 26b, 26c, 26d angeordnet sind. Die zwei radial benachbarten Weichmagnetenelemente sind mit in den Rotor 20 eingebrachten Permanentmagneten 27 verbunden. Da die Nord-Süd-Ausrichtung der Permanentmagnete orthogonal zur Rotorwelle 22 liegt, werden die Weichmagnete 26a, 26b, 26c, 26d derart positioniert, dass deren Nord-Südausrichtung orthogonal zur Rotorwelle 22, 52 liegt. Für die verbundenen Weichmagnete 26a, 26b, 26c, 26d ergibt sich, dass diese umlaufend mit abwechselnder Polarität angeordnet sind. 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 Spannung in die Spulenringe 14, 16, 18 induziert wodurch der Rotor 20 gebremst und dadurch die Bewegungen der angeschlossenen Bauteile gedämpft werden. Indem ein Magnetring 26, 28 zwischen zwei Spulenringen geführt wird, kann eine hohe Dämpfung bei niedrigem Einsatz von Permanentmagneten bereitgestellt werden.

Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht in einer

Schnittansicht .

Gut zu erkennen ist die konzentrische Anordnung der Spulenringe 14, 16, 18 und Weichmagnetringe 26, 28 um die Rotorwelle 22. In diesem Ausführungsbeispiel sind im inneren Spulenring 14 die vier Spulen 14a, 14b, 14c, 14d angeordnet, 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. Gegenüber dem Gehäuse 12 drehbar gelagert, sind die Weichmagnete 26a, 26b, 26c, 26d an der Rotorscheibe 24 angebracht. Permanentmagnete 27a, 27b, 27c, 27d und die Weichmagnete 26a, 26b, 26c, 26d sind derart Weichmagnetring 26 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 Weichmagnetring 28 zu. Durch die Erfindungsgemäße Anordnung können durch Einsatz von wenigen Permanentmagneten hohe Dämpfungswerte auch bei niedriger Dreh- zahl erzielt werden. Dadurch wird eine günstige 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. Die Anzahl kann vom Anwendungsfall abhängig gewählt werden.

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

10 elektrischer Dar

12 Gehäuse

14 Spulenring

14a Spulenwicklung

14b Spulenwicklung

14c Spulenwicklung

14d Spulenwicklung

16 Spulenring

18 Spulenring

20 Rotor

22 Rotorwelle

24 Rotorscheibe

26 Weichmagnetring

26a Permanentmagnet

26b Permanentmagnet

26c Permanentmagnet

26d Permanentmagnet

27a Permanentmagnet

27b Permanentmagnet

27c Permanentmagnet

27d Permanentmagnet

28 Magnetring

30 Spule

50 Generator Rotorwelle

Fahrzeugaufbau Kupplungselernent Stator