DE102012020435A1 - Electric damper for a motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Dämpfer für ein Kraftfahrzeug zur Dämpfung einer Relativbewegung zwischen zwei Bauteilen mit einem durch die Relativbewegung antreibbaren elektrischen Generator zur Erzeugung einer Induktionsspannung, wobei der Generator einen Rotor und einen Stator aufweist, und ein Felderzeugungsmittelring vorgesehen ist, in welchem segmentweise Felderzeugungsmittel abwechselnder Polarität angeordnet sind, wobei der Rotor eine Rotorwelle aufweist, die mit wenigstens einer Rotorschiebe drehfest verbunden ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens zwei Spulenringe mit segmentweise angeordneten Spulenwicklungen vorgesehen sind, wobei die Spulenringe und der Felderzeugungsmittelring konzentrisch angeordnet sind, und ferner der Radius des Felderzeugungsmittelrings zwischen den Spulenringradien liegt, und eine Relativbewegung zwischen Rotor und Stator eine Relativbewegung zwischen Felderzeugungsmittelring und den Spulenringen zur Folge hat.The invention relates to an electric damper for a motor vehicle for damping a relative movement between two components with an electrically driven by the relative movement electric generator for generating an induction voltage, wherein the generator has a rotor and a stator, and a Feldzeugungsmittelring is provided, in which segmental field generating means alternately Polarity are arranged, wherein the rotor has a rotor shaft which is rotatably connected to at least one rotor slide. The invention is characterized in that at least two coil rings are provided with coil windings arranged in segments, wherein the coil rings and the Feldzeugungsmittelungsmittelring are concentrically arranged, and further the radius of the Feldzeugungsmittelrings between the coil ring radii, and a relative movement between the rotor and stator relative movement between Feldzeugungsmittelring and the coil rings result.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Dämpfer für ein Kraftfahrzeug zur Dämpfung einer Relativbewegung zwischen zwei Bauteilen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an electric damper for a motor vehicle for damping a relative movement between two components according to the preamble of claim 1.

Die DE 10 2010 035 084 A1 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 A1 vorgeschlagene Lösung hat den Nachteil, dass zur Generierung einer ausreichenden Dämpfungskraft eine hohe Relativgeschwindigkeit zwischen Rotor und Stator notwendig ist.The DE 10 2010 035 084 A1 describes an electric damper for a motor vehicle which dampens a relative movement between two components. The electric damper has a housing, wherein a stator is fixed in this housing. Relative to the stator, a rotor is rotatably arranged, which has field magnets or induction windings. The rotation of the rotor relative to the stator induces a voltage in the induction windings which decelerates and thereby dampens the rotor. The in the DE 10 2010 035 084 A1 The proposed solution has the disadvantage that a high relative speed between rotor and stator is necessary to generate a sufficient damping force.

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.This problem is solved in the document by providing a transmission between the articulated component and the generator. By using a gearbox, however, the rotational speed or the relative speed of the rotor rotation can only be increased to a limited extent.

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.It is an object of the invention to provide an electric damper for a motor vehicle, which can realize a sufficient damping even at low excitation amplitudes and a low damper speed.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Stator wenigstens zwei Spulenringe aufweist, auf welchen segmentweise Spulenwicklungen angeordnet sind.The object is achieved in that the stator has at least two coil rings, on which segmental coil windings are arranged.

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 angeordnet. Die Nord-Süd Ausrichtung der Felderzeugungsmittel liegt im Wesentlichen orthogonal zur Rotorwelle.Furthermore, the generator has a rotor which comprises a rotor shaft which is connected in a rotationally fixed manner to at least one rotor disk. On this rotor disk field generating means are arranged circumferentially annular segment by segment in alternating magnetic polarity. The north-south orientation of the field-generating means is substantially orthogonal to the rotor shaft.

Ferner sind wenigstens zwei Spulenringe vorgesehen, die konzentrisch zu den ringförmig angeordneten Felderzeugungsmitteln angeordnet sind. Der Radius Felderzeugungsmittelrings liegt zwischen den Spulenkreisradien der beiden Spulenringe.Furthermore, at least two coil rings are provided, which are arranged concentrically to the annularly arranged field generating means. The radius field generating center ring is between the coil circle radii of the two coil rings.

Auf diese Weise ragt der Felderzeugungsmittelring in axialer Richtung zwischen die beiden Spulenringe hinein.In this way, the field generating middle ring protrudes in the axial direction between the two coil rings.

Durch diese Anordnung wird bei Drehung der Rotorscheibe 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 wirksame Feldänderung im Vergleich zum Stand der Technik deutlich erhöht.By this arrangement, upon rotation of the rotor disk in both adjacent coil rings, a voltage is induced, by which in turn a magnetic field is generated, which counteracts the rotation of the rotor and thus this dampens its movement. Due to the simultaneous induction in two coil rings, the effective field change is significantly increased compared to the prior art.

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.Further, the field generating means may be mounted on at least two concentric circumferences on the rotor disk. They are arranged so that in the radial direction opposite field generating means have a different polarity.

Vorzugsweise liegen die Felderzeugungsmittelringradien in radialer Richtung zwischen den Spulenringradien.Preferably, the field generating agent ring radii are in the radial direction between the coil ring radii.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind wenigstens zwei Felderzeugungsmittelringe vorgesehen, welche zwischen drei Spulenringen angeordnet sind.In a further advantageous embodiment of the invention, at least two Feldzeugungsmittelringe are provided, which are arranged between three coil rings.

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.Upon rotation of the coil rings relative to the Feldzeugungsmittelringen the magnetic field generated by the two adjacent Feldzeugungsmittelringen acts on the intermediate coil ring in the same direction and acts in this way as a series circuit.

Dadurch wird die Dämpfungseigenschaft bei kompakter Bauform deutlich erhöht. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Felderzeugungsmittel als Permanentmagnete ausgebildet.As a result, the damping characteristic is significantly increased in a compact design. In a further advantageous embodiment, the field-generating means are designed as permanent magnets.

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.In a further advantageous embodiment of the invention, the excitation windings of the coil rings are connected to a resistor. About this resistance, a damping can be set. About a variable resistor, this damping is easily adjustable. The energy gained from the damper can advantageously continue to be used in the vehicle.

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.Another aspect of the invention relates to a chassis comprising a suspension link and a vehicle body which are mutually connected by a previously written electric damper.

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.According to an advantageous embodiment, the stator is connected with its housing with the suspension arm, wherein the rotor shaft, which preferably protrudes on both sides of the stator, is firmly connected on both sides with a vehicle body. By choosing the stator housing this can be ideally adapted to the shape of the handlebar eye, causing the Handlebar movement leads to a relative movement between the stator and rotor shaft. As a result, movement of the suspension link relative to the vehicle body is effectively damped.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.Further advantages, features and possible applications of the present invention will become apparent from the following description in conjunction with the embodiments illustrated in the drawings.

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:In the specification, claims, and drawings, the terms and associated reference numerals used in the list of reference numerals below are used. In the drawing:

1 eine schematische Ansicht eines elektrischen Dämpfers; 1 a schematic view of an electric damper;

2 eine schematische Ansicht in einer Schnittansicht; 2 a schematic view in a sectional view;

3 eine Draufsicht auf eine Spulenscheibe, und 3 a plan view of a coil disc, and

4 eine Anordnung eines erfindungsgemäßen Generators in einem Fahrzeug. 4 an arrangement of a generator according to the invention in a vehicle.

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 Radien auf. Die Spulenringe 14, 16, 18 sind derart ausgestaltet, dass in einem Ring segmentweise Spulenwicklungen 14a, 14b, 14c, 14d eingebracht sind. 1 shows a schematic representation of an electric damper 10 with a housing 12 and a rotor 20 that is a rotor shaft 22 and a rotor disk 24 having. The rotor 20 is rotatable in the housing 12 stored. At the housing 12 are a first coil ring 14 , a second coil ring 16 and a third coil ring 18 arranged. The coil rings 14 . 16 . 18 lie concentric to the rotor shaft 22 and have different radii. The coil rings 14 . 16 . 18 are configured such that in a ring segmental coil windings 14a . 14b . 14c . 14d are introduced.

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 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 angeschlossenen Bauteile gedämpft werden, indem ein Magnetring 26, 28 zwischen zwei Spulenringen geführt wird kann eine hohe Dämpfung bei niedrigem Magneteneinsatz bereit gestellt werden.In addition, the electric damper has 10 magnetic rings 26 . 28 on. The magnet rings 26 . 28 are designed in such a way that circumferential segment-wise permanent magnets 26a . 26b . 26c . 26d are arranged, whose north-south orientation orthogonal to the rotor shaft 22 . 52 lies. The magnets are arranged circumferentially with alternating polarity. This will be in 2 described in more detail. By the rotation of the rotor shaft 22 . 52 opposite the housing 12 and the coil rings attached thereto 14 . 16 . 18 tension gets into the coil rings 14 . 16 . 18 induces the rotor 20 braked and thereby the connected components are attenuated by a magnetic ring 26 . 28 guided between two coil rings, a high attenuation can be provided with low use of magnets.

2 zeigt eine schematische Ansicht in einer Schnittansicht. 2 shows a schematic view in a sectional view.

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 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 günstige Herstellung von elektrischen Dämpfern gewährleistet.Good to see is the concentric arrangement of the coil rings 14 . 16 . 18 and magnet rings 26 . 28 around the rotor shaft 22 , In this embodiment are in the inner coil ring 14 with 4 coils 14a . 14b . 14c . 14d arranged with the individual coils are shown symbolically here. As in 1 can be seen, are the coils of the coil ring 14 . 16 . 18 with the housing 12 connected. For this purpose, rotatably mounted are the permanent magnets 26a . 26b . 26c . 26d on the rotor disk 24 appropriate. The permanent magnets 26a . 26b . 26c . 26d are in the magnet ring 26 arranged such that their magnetic orientation in the radial direction orthogonal to the rotor shaft 22 and that their polarity alternates in successive segments. That for the coil ring 14 and the magnet ring 26 said also applies to the outer coil rings 16 . 18 and the magnet ring 28 to. By the arrangement according to the invention high damping values can be achieved by using a few permanent magnets. This ensures a favorable production of electric dampers.

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. 3 shows the top view of a coil disc 18 in segmental coils 30 are arranged circumferentially. In these coils 30 Upon rotation of the rotor relative to the stator, a voltage is induced. The segment size for the arrangement of the coils corresponds to that of the permanent magnets.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
elektrischer Dämpferelectric damper
1212
Gehäusecasing
1414
Spulenringcoil ring
14a14a
Spulenwicklungcoil winding
14b14b
Spulenwicklungcoil winding
14c14c
Spulenwicklungcoil winding
14d14d
Spulenwicklungcoil winding
1616
Spulenringcoil ring
1818
Spulenringcoil ring
2020
Rotorrotor
2222
Rotorwellerotor shaft
2424
Rotorscheiberotor disc
2626
Magnetringmagnetic ring
26a26a
Permanentmagnetpermanent magnet
26b26b
Permanentmagnetpermanent magnet
26c26c
Permanentmagnetpermanent magnet
26d26d
Permanentmagnetpermanent magnet
2828
Magnetringmagnetic ring
3030
SpuleKitchen sink
5050
Generatorgenerator
5252
Rotorwellerotor shaft
5454
Fahrzeugaufbauvehicle body
5656
Kupplungselementcoupling member
5858
Statorstator

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102010035084 A1 [0002, 0002] DE 102010035084 A1 [0002, 0002]

Claims (6)

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.Electric damper ( 10 ) for a motor vehicle for damping a relative movement between two components with an electric generator which can be driven by the relative movement ( 50 ) for generating an induction voltage, wherein the generator ( 50 ) a rotor ( 20 ) and a stator ( 58 ), and a field generating center ring is provided, in which segmented field generating means of alternating polarity are arranged, wherein the rotor ( 20 ) a rotor shaft ( 22 . 52 ) having at least one rotor slide ( 24 ) is rotatably connected, characterized in that at least two coil rings ( 14 . 16 . 18 ) with segmentally arranged coil windings ( 14a . 14b . 14c . 14d ) are provided, wherein the coil rings ( 14 . 16 . 18 ) and the field generating center ring are concentrically arranged, and further the radius of the Feldzeugungsmittelrings lies between the coil ring radii, and a relative movement between the rotor ( 20 ) and stator ( 58 ) a relative movement between the field generating middle ring and the coil rings ( 14 . 16 . 18 ). Elektrischer Dämpfer (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorscheibe (24) den Felderzeugungsmittelring trägt.Electric damper ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the rotor disk ( 24 ) carries the field generating agent ring. 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.Electric damper ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that at least two rotor disks ( 24 ) are provided, which rotatably with the rotor shaft ( 22 . 52 ), wherein the field generating means are arranged such that a field generating means of a first rotor disk ( 24 ) a different polarity to this in the axial direction opposite and on a second rotor disc ( 24 ) has arranged field generating means. Elektrischer Dämpfer (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Felderzeugungsmittel als Permanentmagnete (26a, 26b, 26c, 26d, 27a, 27b, 27c, 27d) ausgebildet sind.Electric damper ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the field-generating means as permanent magnets ( 26a . 26b . 26c . 26d . 27a . 27b . 27c . 27d ) are formed. Elektrischer Dämpfer (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse der Erregerwicklungen der Spulenscheibe an einen Widerstand angeschlossen sind.Electric damper ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the terminals of the field windings of the coil disc are connected to a resistor. 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.Suspension comprising a chassis link a vehicle body ( 54 ) and an electric damper ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the stator ( 58 ) with a suspension link and the rotor shaft ( 22 . 52 ) with a vehicle body ( 54 ) connected is.
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