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Title:
ELECTRIC DAMPER FOR A MOTOR VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/060063
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 with a rotor shaft, and a stator. The invention is characterized in that the rotor shaft is rotationally coupled to at least one rotor disk and in that at least one coil disk with exciter windings is provided which are arranged in segments. A field-generating disk is provided in which elements are arranged in segments of alternating magnetic polarity. The field-generating means are arranged such that the they have a north-south orientation in parallel to the rotor shaft. A relative movement between the stator and the rotor results in a rotation of the field-generating disk relative to the coil disk.

Inventors:
WILLEMS MARCO (DE)
Application Number:
PCT/EP2013/002843
Publication Date:
April 24, 2014
Filing Date:
September 21, 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:
DE3530746A11987-03-05
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 für ein Fahrzeug zur Dämpfung einer Relativbewegung zwischen zwei Bautei¬ len mit einem durch die Relativbewegung

antreibbaren elektrischen Generator (10, 50) zur Erzeugung einer Induktionsspannung, wobei der Generator (10, 50) einen Rotor (20) mit einer Rotorwelle (22, 52) und einen Stator (58) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (22, 52) mit wenigstens einer Rotorscheibe (24, 26) drehfest verbunden ist, und dass wenigstens eine Spulenscheibe (14, 16, 18) mit segmentweise angeordneten Erregerwicklungen (30) vorgesehen sind, und eine Felderzeugungsscheibe (24, 26) vorgesehen ist, auf welcher Felderzeugungsmittel segmentweise in abwechselnder magnetischer Polarität angeordnet sind und ferner die Felderzeugungsmittel derart angeordnet sind, dass die Felderzeugungsmittel eine Nord-Süd Ausrichtung parallel zur Rotorwelle (22, 52)

haben, ferner eine Relativbewegung zwischen

Stator (58) und Rotor (20) zu einer Verdrehung von Felderzeugungsscheibe zu Spulenscheibe (14, 16, 18) führt. Elektrischer Dämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenscheibe (14, 16, 18) mit dem Stator (58) verbunden ist und die Felderzeugungsscheibe als Rotorscheibe (24, 26)

drehfest mit der Rotorwelle (22, 52) verbunden ist .

Elektrischer Dämpfer nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, 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 Felderzeugungsmittel einer ersten Rotorscheibe (24, 26) eine unterschiedliche Polarität zu einem diesem in axialer Richtung gegenüberliegenden und auf einer zweiten Rotorscheibe (24, 26) angeordneten Felderzeugungsmittel hat.

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

Elektrischer Dämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse 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 gekennzeichne't, 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 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 Ge ¬ häuse 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 Dämp ¬ fer 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 insbesondere zwei oder mehr Spulenscheiben aufweist, auf welchen segmentweise Erregerwicklungen 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 - ebenfalls umlaufend seg- mentweise - in abwechselnder magnetischer Polarität angeordnet, die mit einer Nord-Südausrichtung parallel zur Rotorwelle liegen. Diese Felderzeugungsmittel sind insbesondere auf beiden Seiten der Rotorscheibe aufgebracht. Sie sind dabei so angeordnet, dass in axialer Richtung gegenüberliegende Felderzeugungsmittel oder

Bereiche eines Felderzeugungsmittels eine unterschiedliche Polarität aufweist.

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 dieses 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 sind dabei so angeordnet, dass die sich gegenüberliegenden Felderzeugungsmittel zweier benachbarter Rotorscheiben eine unterschiedliche magne- tische 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 vorteilhaf ten Ausführungsform sind die Eelderzeugungsmittel als Permanentmagnete ausgebildet.

Da die auf einen Rotor angeordneten axial gegenüberliegenden Magnete ohnehin eine entgegengesetzte Polarität aufweisen müssen, ist es vorteilhaft nur einen Magneten in die Rotorscheibe einzusetzen, der per se eine unterschiedliche Polarisierungen seiner beiden Seiten auf- weist. Besonders Stabmagneten eignen sich für einen solchen Einsatz.

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 Fahr ¬ werk umfassend einen Fahrwerkslenker und einen Fahr- zeugaufbau, die gegeneinander durch einen zuvor be ¬ schriebenen elektrischen Dämpfer miteinander verbunden sind.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist 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 nach- folgenden 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 Gene ¬ rators ;

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 die daran befestigten 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 Permanentmagnete 28 derart angeordnet, dass die Polarität der auf einer Scheibe in axialer Richtung gegenüberliegenden Magnete unterschiedlich ist.

Ferner sind die Permanentmagnete so angeordnet, dass in axialer Richtung gegenüberliegende Permanentmagnete der Scheiben 24, 26 ebenfalls eine entgegengesetzte Polarität aufweisen.

Durch die entgegengesetzte Polarität wird in die mitt- lere Spule 16 eine doppelt so hohe Spannung induziert, da die gegenüberliegenden Magnete als Reihenschaltung 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 Permanentmagnete 28 zur Felderzeugung segmentweise angeord- net sind. Die Anordnung erfolgt derart, dass die Permanentmagnete 28 abwechselnd entgegengesetzt polarisiert sind .

Fig. 3 zeigt die schematische Draufsicht auf eine Spu- lenscheibe 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 30 entspricht der der Permanentmagnete 28.

Fig. 4 zeigt die Anordnung eines erfindungsgemäßen Generators 50 in einem Fahrzeug. Der Generator 50 ist mit seiner durchgehenden Rotorwelle 52 beidseitig am Fahr- zeugaufbau 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 ver- bunden 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 Induktionsspannung in die Spulen induziert, wodurch die Bewe- gung 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

28 Permanentmagnet

30 Spule

50 Generator

52 Rotorwelle

54 Fahrzeugaufbau

56 Kupplungselement

58 Stator