Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotationsdämpfer für ein Fahrzeug zum Dämpfen von Relativbewegung gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.

Aus der Fahrzeugtechnik sind Lineardämpfer zum Dämpfen von linearen Bewegungen bekannt. Ferner ist aus der Druckschrift DE 10 2008 042 389 A auch ein Rotationsdämpfer bekannt, der aus einem inneren, feststehenden Teil und einem zu diesem relativ verdrehbaren äußeren Teil besteht, welcher mit einem Hebel zum Einleiten der Verdrehung verbunden ist. Zwischen dem inneren Teil und dem äußeren Teil ist eine reibschlüssige Kupplung in Form einer Lamellenkupplung angeordnet, deren Lamellen alternierend mit den beiden Teilen fest verbunden sind. Der äußere Teil ist im Bereich des Hebels an einem ersten Glied eines Spindelgetriebes fixiert, welcher mit Kugeln auf einem zweiten Glied rotierend bewegbar ist und dabei entsprechend einer Steigung des zweiten Gliedes eine axiale Bewegung ausführt.

Dementsprechend wird eine Drehbewegung des äußeren Teils über den Spindeltrieb in eine axiale Bewegung des ersten Gliedes und damit auch des äußeren Teils umgesetzt, um die Reibflächen der Kupplung in Kontakt zu bringen. Dies bewirkt eine Koppelung des inneren Teils mit dem äußeren Teil. Dies führt zum Abbremsen des äußeren Teiles, welches zu einer Dämpfung der Drehbewegung führt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Rotationsdämpfer vorzuschlagen, welcher eine möglichst kompakte Bauweise aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst, wobei sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben.

Für eine kompakte Bauweise wird ein Rotationsdämpfer vorzugsweise für ein Fahrzeug zum Dämpfen von Relativbewegung zwischen Fahrzeugrädern und Fahrzeugaufbau vorgeschlagen, der zumindest eine die Relativbewegung in eine Drehbewegung umsetzende Getriebestufe und zumindest eine elektrische Maschine um- fasst, die derart in Wirkverbindung miteinander stehen, dass eine aktiv ansteuerbare Dämpfung der Relativbewegung vorgesehen ist.

Auf diese Weise kann die in eine Drehbewegung umgesetzte Relativbewegung über die mit der Getriebestufe verbundene elektrische Maschine nach Belieben gedämpft werden. Um die Bremswirkung weiter zu verbessern, kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass zumindest eine dynamische Bremse eingesetzt wird. Als dynamische Bremse werden Bremsen bezeichnet, deren Bremskraft geschwindigkeitsabhängig ist. Mit der dynamischen Bremse kann die elektrische Maschine und damit auch die Getriebestufe entsprechend abgebremst werden, um eine gewünschte Dämpfung bei der Relativbewegung zu erreichen. Als dynamische Bremse kann bevorzugt zumindest eine Wirbelstrombremse, eine hydrodynamische Bremse oder dergleichen eingesetzt werden.

Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass bei der Verwendung einer Wirbelstrombremse diese bezogen auf die Verbindung zwischen der zumindest einen Getriebestufe und der elektrischen Maschine parallel, seriell oder leistungsverzweigt geschaltet bzw. angeordnet ist.

Um eine besonders bauraumsparende Anordnung der Wirbelstrombremse bei dem vorgeschlagenen Rotationsdämpfer zu realisieren, kann vorgesehen sein, dass die Wirbelstrombremse z.B. einen trommeiförmigen Aufbau aufweist, der zum Beispiel koaxial zum Rotor der elektrischen Maschine angeordnet ist. Es ist auch denkbar, dass z.B. ein scheibenförmiger Aufbau der Wirbelstrombremse vorgesehen ist, wobei die scheibenförmigen Platten jeweils einer Stirnseite der elektrischen Maschine zugeordnet sein können.

Der magnetische Fluss zum Erzeugen der Wirbelströme kann durch den Stator der elektrischen Maschine erzeugt werden. Dazu kann zum Beispiel das

Statorblech oder dergleichen Bauteil der elektrischen Maschine z.B. rechteckige, V-förmige oder auch anders geformte Nuten oder Ausnehmungen aufweisen, um an der Außenseite ein Streufeld zu erzeugen. Alternativ kann der Stator auch länger als der Rotor ausgeführt werden und die Trommel der Wirbelstrombremse in den Stator der elektrischen Maschine hineinragen. Bei einer etwa scheibenförmigen oder plat- tenförmigen Ausgestaltung der Wirbelstrombremse kann zum Erzeugen des erforderlichen Streufeldes beispielsweise eine Verlängerung des Stators bzw. der Polschuhe der elektrischen Maschine vorgesehen werden, so dass in den Scheiben oder Platten der Wirbelstrombremse ein magnetischer Fluss entsteht.

Neben den scheibenförmigen oder trommeiförmigen Ausführungen sind auch kegelige oder dergleichen gestaltete Ausführungsformen oder Kombinationen daraus als Wirbelstrombremse einsetzbar, die zumindest abschnittsweise in den Stator hineingreifen oder um diese herumverlaufen. Des Weiteren können zum Erzeugen der Wirbelströme auch Permanentmagneten oder dergleichen zum Einsatz kommen, die vorzugsweise am Gehäuse des Rotationsdämpfers im Bereich der Statoraußenseite oder z.B. an der Trommel bzw. an den Platten selbst befestigt sein können. Anstelle von Permanentmagneten ist auch eine Fremderregung durch eine Spulenanordnung oder dergleichen denkbar, wobei aus Kostengründen vorzugsweise eine Spulenanordnung mit Klauenpolen, analog eines Klauenpolgenerators oder dergleichen verwendet wird.

Alternativ oder in Kombination mit der Wirbelstrombremse ist auch der Einsatz einer hydrodynamischen Bremse oder Kupplung möglich. Als Medium kann neben Ölen auch zum Beispiel ein magnetorheologisches oder elektrorheologisches Fluid eingesetzt werden, deren Viskosität über das elektrische oder magnetische Feld einstellbar ist.

Alternativ zu der z.B. als Innenläufer ausgeführten elektrischen Maschine ist es ebenfalls bei dem vorgeschlagenen Rotationsdämpfer möglich, dass eine als Außenläufer ausgeführte elektrische Maschine eingesetzt wird. Beispielsweise kann ein metallischer Zylinder als außenliegende Rotoranordnung der Au ßenläufermaschine gleichzeitig die Wirbelstrombremse bilden, die vorzugsweise durch einen weiteren Stator oder einen Permanentmagneten in einem magnetischen Fluss zum Erzeugen der Wirbelströme steht. Optional kann der magnetische Fluss auch im Rotor der Außenläufermaschine durch eine mehrteilige Rotoranordnung oder dergleichen erzeugt werden, wobei zwischen den Bauteilen der mehrteiligen Rotoranordnung ein minima- ler Luftspalt vorgesehen ist. Der metallische Teil der Rotoranordnung kann z.B. durch einen Metallzylinder und der magnetische Teil der Rotoranordnung kann z.B. durch eine zylindrische unmagnetische Halteanordnung für die Magnete oder dergleichen realisiert werden. Die Magnethalteanordnung und der Metallzylinder sind derart mit der z.B. als Planetengetriebestufe ausgeführten Getriebestufe gekoppelt, so dass sich die Magnethalteanordnung und der Metallzylinder gegensinnig bewegen. Unabhängig von der konstruktiven Ausführung der Rotoranordnung der elektrischen Maschine ist die Wirbelstrombremse quasi in die Rotoranordnung integriert bzw. wird von dieser umfasst. Es sind auch andere Anordnungsmöglichkeiten denkbar.

Der vorgeschlagene Rotationsdämpfer kann bevorzugt zum Dämpfen von Relativbewegungen zwischen Fahrzeugrädern und einem Fahrzeugaufbau eingesetzt werden. Es sind aber auch andere Einsatzzwecke an beispielsweise anderen Fahrzeugen möglich.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer möglichen Ausführungsvariante eines Rotationsdämpfers mit einer einer elektrischen Maschine und einer Wirbelstrombremse in Parallelanordnung vorgeschalteten Planetengetriebestufe;

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsvariante des Rotationsdämpfers mit einer alternativen Gestaltung der Wirbelstrombremse in Parallelanordnung;

Fig. 3 eine schematische Ansicht einer nächsten Ausführungsvariante des Rotationsdämpfers mit zwei einer elektrischen Maschine und einer Wirbelstrombremse in serieller Anordnung vorgeschalteten Planetengetriebestufen ;

Fig. 4 eine schematische Ansicht einer nächsten Ausführungsvariante des Rotationsdämpfers mit zwei einer elektrischen Maschine und einer Wirbelstrombremse in leistungsverzweigter Anordnung vorgeschalteten Planetengetriebestufen ; Fig. 5 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsvariante des Rotationsdämpfers mit zwei einer elektrischen Maschine und einer Wirbelstrombremse in leistungsverzweigter Anordnung vorgeschalteten Planetengetriebestufen ;

Fig. 6 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsvariante des Rotationsdämpfers mit einer als Außenläufer ausgeführten elektrischen Maschine;

Fig. 7 eine schematische Ansicht einer alternativen Ausführung des Rotationsdämpfers gemäß Fig. 6;

Fig. 8 eine quer geschnittene Ansicht eines Statorbleches der elektrischen Maschine mit über den äußeren Umfang verteilt angeordnete radiale Nuten; und

Fig. 9 eine vergrößerte Ansicht des Statorbleches im Bereich einer Nut mit dem erzeugten Streufluss.

Fig. 1 ist eine mögliche Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Rotationsdämpfers mit einer ersten Planetengetriebestufe 1 als Getriebestufe und einer nachgeschalteten elektrischen Maschine 2 mit paralleler Wirbelstrombremse 3 in Trommelbauweise dargestellt. Ein die Relativbewegung übertragender Hebel ist mit einem Hohlrad 4 der Planetengetriebestufe 1 verbunden, wobei das Hohlrad 4 in bekannter Weise mit durch einen Planetenradträger 8 gelagerten Planetenrädern in Eingriff steht, die wiederum mit einem Sonnenrad 5 in Eingriff stehen. Zur Parallelanordnung ist das Sonnenrad 5 mit einem Rotor 6 der elektrischen Maschine 2 und mit einer Trommel 7 der Wirbelstrombremse 3 verbunden. Der Planetenradträger 8 ist mit einem Gehäuse 9 des Rotationsdämpfers verbunden.

Auf diese Weise wird die zu dämpfende Relativbewegung zwischen zwei Körpern bzw. Massen, speziell im Fahrzeug zwischen Rad und Fahrzeugaufbau über einen Umlenkhebel als Drehbewegung auf die Planetengetriebestufe 1 übertragen, die beispielsweise die eingeleitete Drehzahl erhöht und das eingeleitete Moment herabsetzt. Die elektrische Maschine 2 befindet sich mit der Wirbelstrombremse 3 auf einer gemeinsamen Welle in Parallelschaltung. Zum Beispiel die als E-Motor oder Generator ausgebildete elektrische Maschine 2 treibt über das Sonnenrad 5 die Planetenräder des feststehenden Planetenradträgers 8 an, wobei die Planetenräder wiederum mit dem Hohlrad 4 kämmen.

In Fig. 2 ist eine alternative Ausführung der Wirbelstrombremse 3 in Scheibenbzw. Plattenbauweise gezeigt. Bei dieser Ausführung umfasst die Wirbelstrombremse 3 zwei etwa scheibenförmige Platten 10, 10 A, die jeweils einer Stirnseite der elektrischen Maschine 2 zugeordnet sind. Der magnetische Fluss zum Erzeugen der Wirbelströme der Wirbelstrombremse 3 wird durch einen axial verlängerten Aufbau des Stators der elektrischen Maschine 2 erreicht, wobei etwa ringscheibenförmige Abwinklungen 1 1 , 1 1 A vorgesehen sind, die etwa parallel zu den scheibenförmigen Platten 10, 10A der Wirbelstrombremse 3 ausgerichtet sind. Die Abwinklungen 1 1 , 1 1 A können beispielsweise durch verlängerte Polschuhe des Stators der elektrischen Maschine 2 realisiert werden.

Ansonsten ist bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsvariante ebenfalls wie bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsvariante die elektrische Maschine 2 mit paralleler Wirbelstrombremse 3 dargestellt, die beide mit dem Sonnenrad 5 der Planetengetriebestufe 1 gekoppelt sind, wobei das Hohlrad 4 wiederum mit dem nicht weiter dargestellten Hebel zum Übertragen der Relativbewegung verbunden ist.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsvariante des Rotationsdämpfers, bei dem eine serielle Anordnung von elektrischer Maschine 2 und Wirbelstrombremse 3 vorgesehen ist. Die Relativbewegung wird wieder über einen Hebel auf das Hohlrad 4 der ersten Planetengetriebestufe 1 übertragen, wobei zur seriellen Anordnung das Sonnenrad 5 der ersten Planetengetriebestufe 1 mit dem Rotor 6 der elektrischen Maschine 2 und mit einem Hohlrad 12 einer zweiten Planetengetriebestufe 13 verbunden ist, wobei die zweite Planetengetriebestufe 13 der ersten Planetengetriebestufe 1 nachgeschaltet ist. Ein Sonnenrad 14 der zweiten Planetengetriebestufe 13 ist mit der Trommel 7 der Wirbelstrombremse 3 verbunden. Der Planetenradträger 8 der ersten Planetengetriebestufe 1 und der Planetenradträger 15 der zweiten Planetengetriebestufe 13 sind mit dem Gehäuse 9 verbunden. Bei der seriellen Anordnung ist die zweite Planetengetriebestufe 13 der für die elektrische Maschine 2 vorgesehenen ersten Planetengetriebestufe 1 nachgeschaltet, wobei die zweite Planetengetriebestufe 13 mit der Wirbelstrombremse 3 in Wirkverbindung steht. Im Unterschied zu den vorherigen Ausführungsvarianten wird der magnetische Fluss zum Erzeugen der Wirbelströme für die Wirbelstrombremse 3 mittels an dem Gehäuse 9 vorgesehenen Permanentmagneten 1 6 erzeugt.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsvariante des Rotationsdämpfers gezeigt, bei der die elektrische Maschine 2 mit einer leistungsverzweigten Wirbelstrombremse 3 angeordnet ist. Das Hohlrad 4 der ersten Planetengetriebestufe 1 ist wieder mit dem die Relativbewegung übertragenen Hebel verbunden, wobei zur leistungsverzweigten Anordnung das Sonnenrad 5 der ersten Planetengetriebestufe 1 mit dem Hohlrad 12 der zweiten Planetengetriebestufe 13 verbunden ist. Das Sonnenrad 14 der zweiten Planetengetriebestufe 13 ist mit der Trommel 7 der Wirbelstrombremse 3 verbunden. Der Planetenträger 8 der ersten Planetengetriebestufe 1 ist mit dem Gehäuse 9 verbunden, wobei der Planetenradträger 15 der zweiten Planetengetriebestufe 13 mit dem Rotor 6 der elektrischen Maschine 2 verbunden ist.

Bei dieser Art der leistungsverzweigten Anordnung der elektrischen Maschine 2 und der Wirbelstrombremse 3 dient die Leistungsverzweigung je nach gewählter Getriebeübersetzung als Überlastschutz der elektrischen Maschine 2. Durch die Trägheit des Rotors 6 und der der elektrischen Maschine 2 vorgeschalteten Planetengetriebestufen 1 und 13 kann es bei von au ßen eingeleiteten Beschleunigungen, zum Beispiel in Form von Richtungswechseln zum Blockieren des elektromotorisch angetriebenen Zweiges kommen, so dass in diesem Fall die Drehbewegung größtenteils in der Wirbelstrombremse 3 gedämpft wird.

Eine weitere Variante der Leistungsverzweigung ist in Figur 5 dargestellt. Bei dieser Ausführungsvariante des Rotationsdämpfers ist der die Relativbewegung übertragene Hebel mit dem Hohlrad 4 der ersten Planetengetriebestufe 1 verbunden, wobei zur leistungsverzweigten Anordnung das Sonnenrad 5 der ersten Planetengetriebestufe 1 mit dem Hohlrad 12 der zweiten Planetengetriebestufe 13 verbunden ist. Das Sonnenrad 14 der zweiten Planetengetriebestufe 13 ist mit der Trommel 7 der Wirbelstrombremse 3 verbunden, wobei der Planetenradträger bzw. Steg 8 der ersten Planetengetriebestufe 1 und der Planetenradträger bzw. Steg 15 der zweiten Planetengetriebestufe 13 mit dem Gehäuse 9 verbunden sind. Im Unterschied zu der vorherigen Ausführungsvariante umfasst die zweite Planetengetriebestufe 13 Doppelplaneten, wobei jeweils die ersten Planetenräder 17 des Doppelplaneten einerseits mit dem Sonnenrad 14 der zweiten Planetengetriebestufe 13 und andererseits mit dem Hohlrad 12 der zweiten Planetengetriebestufe 13 in Eingriff stehen. Die zweiten Planetenräder 18 des Doppelplaneten stehen mit dem als Hohlrad ausgeführten Rotor 6 der elektrischen Maschine 2 in Eingriff.

Gemäß Fig. 6 und Fig. 7 sind zwei Ausführungsvarianten des Rotationsdämpfers dargestellt, bei der die elektrische Maschine 2 als Au ßenläufer-Maschine ausgeführt ist. Bei dieser Art von elektrischer Maschine 2 ergibt sich der Vorteil, dass die Rotoranordnung der elektrischen Maschine 2 die Wirbelstrombremse 3 mit umfasst. Der Stator der elektrischen Maschine 2 ist im Inneren des Rotors 6 angeordnet.

In Fig. 6 umfasst die elektrische Maschine 2 als Rotor 6 und Wirbelstrombremse 3 einen metallischen Zylinder, wobei die dem Stator zugewandte Innenseite des Zylinders mit einer Magnetanordnung versehen ist und der Außenseite des Zylinders eine gehäusefeste Magnetanordnung zur Erzeugung der Wirbelströme zugewandt ist. Auf diese Weise bildet der metallische Zylinder des außenliegenden Rotors 6 gleichzeitig die Wirbeistrombremse 3, welche durch die zum Beispiel als Permanentmagnet 16 ausgeführte Magnetanordnung an dem Gehäuse 9 in einem magnetischen Fluss steht.

Wie bei den vorherigen Ausführungsvarianten ist der die Relativbewegung übertragene Hebel mit dem Hohlrad 4 der ersten Planetengetriebestufe 1 verbunden. Das Sonnenrad 5 der ersten Planetengetriebestufe 1 ist mit dem Rotor 6 der elektrischen Maschine 2 verbunden, wobei der Planetenradträger 8 der ersten Planetengetriebestufe 1 mit dem Gehäuse 9 verbunden ist.

In Fig. 7 umfasst die elektrische Maschine 2 eine mehrteilige Rotoranordnung mit der Wirbelstrombremse 3. Die Rotoranordnung weist einen Metallzylinder 21 und eine zylindrische Magnethalteranordnung 22 auf, die koaxial zueinander angeordnet sind und zwischen denen ein Luftspalt vorgesehen ist. Der magnetische Fluss in der Rotoranordnung wird durch den Metallzylinder 21 erzeugt, da sich der Metallzylinder 21 und die zylindrische Magnethalteanordnung 22 gegensinnig zueinander bewegen.

Wie bei den vorherigen Ausführungsvarianten ist der die Relativbewegung übertragene Hebel mit dem Hohlrad 4 der ersten Planetengetriebestufe 1 verbunden, wobei das Sonnenrad 5 der Planetengetriebestufe 1 mit der zylindrischen Magnethalteanordnung 22 über eine die Drehrichtung umkehrende Zwischenstufe mit dem Metallzylinder 21 gekoppelt ist. Ferner ist der Planetenradträger 8 der Planetengetriebestufe 1 mit dem Gehäuse 9 verbunden. Dadurch, dass das Sonnenrad 5 über eine Zwischenstufe mit dem Metallzylinder 21 verbunden ist, ergeben sich die unterschiedlichen Drehrichtungen von Metallzylinder 21 und Magnethalteanordnung 22.

Beispielsweise kann die Zwischenstufe dadurch gebildet werden, dass an der Magnethalteanordnung 22 ein weiteres Stirnrad 23 vorgesehen ist, welches drehfest mit dem Sonnenrad 5 verbunden ist. Das Stirnrad 23 steht mit einem drehbar auf der Planetenradwelle gelagerten Zwischenrad bzw. Planetenrad 24 in Eingriff. Das Zwischenrad 24 kämmt wiederum mit einem an dem Metallzylinder 21 vorgesehenen Hohlrad 25.

In Fig. 8 ist ein Querschnitt eines Statorbleches 19 einer in Trommelbauweise ausgeführten Wirbelstrombremse 3 beispielhaft dargestellt. Über den äußeren Umfang sind koaxialumlaufende radiale Nuten 20 vorgesehen, durch die ein gewünschter Streufluss für die Wirbelstrombremse 3 erzeugt wird. Bei der gezeigten Ausführung sind die Nuten 20 beispielhaft im Querschnitt V-förmig ausgeführt.

Fig. 9 zeigt das physikalische Prinzip zur Erzeugung des Streuflusses durch die vorgesehene Nuten 20. Wie sich aus dieser Figur ergibt, wird das Magnetfeld durch jede Nut 20 entsprechend abgelenkt. Durch die umlaufenden Nuten 20 im Statorblech 19 wird der Streufluss erzeugt, da an den Kanten jeder Nut 20 Nordpole N und Südpole S gebildet werden. Bezuqszeichen

1 erste Planetengetriebestufe

2 elektrische Maschine

3 Wirbelstrombremse

4 Hohlrad ersten Planetengetriebestufe

5 Sonnenrad der ersten Planetengetriebestufe

6 Rotor der elektrischen Maschine

7 Trommel der Wirbelstrombremse

8 Planetenradträger der ersten Planetengetriebestufe

9 Gehäuse des Rotationsdämpfers

10,10A scheibenförmige Platte der Wirbelstrombremse

1 1 ,1 1 A ringscheibenförmige Abwinklungen

12 Hohlrad einer zweiten Planetengetriebestufe

13 zweite Planetengetriebestufe

14 Sonnenrad der zweiten Planetengetriebestufe

15 Planetenradträger der zweiten Planetengetriebestufe

1 6 Permanentmagnet

17 erste Planetenräder

18 zweite Planetenräder

19 Statorblech

20 Nut

21 Metallzylinder

22 Magnethalteanordnung

23 Stirnrad

24 Zwischenrad

25 Hohlrad

N Nordpol

S Südpol