DE112015003485T5

DE112015003485T5 - Elektromagnetischer Schwungraddämpfer und Verfahren hierfür

Info

Publication number: DE112015003485T5
Application number: DE112015003485.4T
Authority: DE
Inventors: Miguel DHAENS
Original assignee: Tenneco Automotive Operating Co Inc
Current assignee: Tenneco Automotive Operating Co Inc
Priority date: 2014-07-30
Filing date: 2015-07-15
Publication date: 2017-04-27
Also published as: US9624998B2; CN106573520B; WO2016018628A1; US20160032998A1; CN106573520A; JP2017527484A

Abstract

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen elektromagnetischen Rotations-Stoßdämpfer zum Dämpfen einer Radaufhängungskomponente, die einem Kraftfahrzeug zugeordnet ist. Der elektromagnetische Rotations-Stoßdämpfer weist ein Schwungrad und wenigstens einen Dämpfer auf. Der Dämpfer weist ein erstes Element, das dem Schwungrad betriebstechnisch zugeordnet ist, zum rotierenden Antreiben des Schwungrads und ein zweites Element, das der Radaufhängungskomponente betriebstechnisch zugeordnet ist, auf. Der Dämpfer arbeitet, um die Relativbewegung der Radaufhängungskomponente unter Verwendung einer Trägheit des Schwungrads zu dämpfen.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Offenbarung beansprucht die Priorität der US-Gebrauchsmusteranmeldung, laufende Nummer 14/799.179, eingereicht am 14. Juli 2015, und beansprucht außerdem den Vorteil der vorläufigen US-Patentanmeldung, laufende Nummer 62/030.752, eingereicht am 30. Juli 2014, deren gesamte Inhalte hier durch Bezugnahme vollständig in die vorliegende Offenbarung mit aufgenommen sind.
GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Rotationsdämpfer und spezieller auf einen elektromagnetischen Rotationsdämpfer für ein Fahrzeug-Radaufhängungssystem.
HINTERGRUND
Dieser Abschnitt stellt Hintergrundinformationen bezüglich der vorliegenden Offenbarung bereit, die nicht notwendigerweise Stand der Technik sind.
Das Radaufhängungssystem für ein Fahrzeug kann einen elektromagnetischen Rotationsdämpfer enthalten, der die an dem Rad erzeugten Fahrzeugschwingungen verringert. Der elektromagnetische Rotationsdämpfer enthält einen Elektromotor, der einen Rotor und einen Stator aufweist, die mit einer Fahrzeugkarosserie verbunden sind. Derartige Dämpfer werden außerdem als eine Energieerntevorrichtung zum Erzeugen von Energie aus der Bewegung des Radaufhängungssystems verwendet. Der elektromagnetische Rotationsdämpfer sollte die durch das Radaufhängungssystem erfahrenen Störungen mit tiefer und hoher Frequenz handhaben können.
ZUSAMMENFASSUNG
In einem Aspekt bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf einen elektromagnetischen Rotations-Stoßdämpfer zum Dämpfen einer Radaufhängungskomponente, die einem Kraftfahrzeug zugeordnet ist. Der elektromagnetische Rotations-Stoßdämpfer umfasst ein Schwungrad und wenigstens einen Dämpfer. Der Dämpfer weist ein erstes Element, das dem Schwungrad betriebstechnisch zugeordnet ist, zum rotierenden Antreiben des Schwungrads und ein zweites Element, das der Radaufhängungskomponente betriebstechnisch zugeordnet ist, auf. Der Dämpfer arbeitet, um die Relativbewegung der Radaufhängungskomponente unter Verwendung einer Trägheit des Schwungrads zu dämpfen.
In einem weiteren Aspekt bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf einen elektromagnetischen Rotations-Stoßdämpfer zum Dämpfen einer Radaufhängungskomponente, die einem Kraftfahrzeug zugeordnet ist. Der elektromagnetische Rotations-Stoßdämpfer umfasst ein Schwungrad, einen Dämpfer und einen elektronischen Controller. Der Dämpfer ist betriebstechnisch zwischen dem Schwungrad und der Radaufhängungskomponente angeordnet und arbeitet, um die Relativbewegung der Radaufhängungskomponente unter Verwendung einer Trägheit des Schwungrads zu dämpfen. Ein elektronischer Controller wird zum Steuern des Dämpfers verwendet.
In einem noch weiteren Aspekt bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren zum Dämpfen einer Radaufhängungskomponente, die einem Kraftfahrzeug zugeordnet ist. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines Dämpfers in der Form eines Elektromotors, der einen Rotor und einen Stator aufweist. Das Verfahren umfasst ferner das betriebstechnische Koppeln eines Schwungrads an den Rotor, um zu ermöglichen, dass das Schwungrad durch den Rotor rotierend angetrieben wird. Das Verfahren umfasst außerdem das betriebstechnische Koppeln des Stators an die Radaufhängungskomponente und das Verwenden einer Masse des rotierenden Schwungrads, um die Bewegung der Radaufhängungskomponente zu dämpfen.
ZEICHNUNGEN
Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur Veranschaulichungszwecken ausgewählter Ausführungsformen und nicht aller möglichen Implementierungen und sind nicht vorgesehen, um den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken.
1 ist eine schematische Ansicht eines elektromagnetischen Rotations-Schwungraddämpfers (EF-Dämpfers) für ein Fahrzeugaufhängungssystem;
2A veranschaulicht eine Verbindung eines Rades des Fahrzeugs und eines Aufhängungs-Koppelgetriebes, das an einen Stator des EF-Dämpfers gekoppelt ist;
2B stellt eine Winkelgeschwindigkeit des Aufhängungs-Koppelgetriebes (ω1) und eine Nenn-Winkelgeschwindigkeit des Rotors (ω2) dar;
3 veranschaulicht die Eigenschaften eines halbaktiven Systems, das einen EF-Dämpfer ohne eine Kupplung aufweist; und
4 veranschaulicht die Eigenschaften eines aktiven Systems, das einen EF-Dämpfer mit der Kupplung aufweist.
Entsprechende Bezugszeichen geben überall in den mehreren Ansichten der Zeichnungen entsprechende Teile an.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Offenbarung wird nun vollständiger bezüglich der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Art und ist nicht vorgesehen, die vorliegende Offenbarung, die Anwendung oder die Verwendungen einzuschränken. 1 veranschaulicht einen elektromagnetischen Rotations-Schwungraddämpfer 10 (im Folgenden den "EF-Dämpfer 10") für ein Aufhängungssystem eines Fahrzeugs. Das Fahrzeug kann irgendein Typ eines Fahrzeugs sein, wie z. B. ohne Einschränkung ein Personenkraftwagen, ein Kleinbus, ein Lieferwagen, ein Lastkraftwagen oder eine SUV.
Der EF-Dämpfer 10 enthält einen Elektromotor 12, ein Schwungrad 14, ein erstes und ein zweites Getriebe 16 und 18 und eine Kupplung 19. Die Getriebe 16 und 18 können irgendeine Art eines Drehzahlvervielfachers (z. B. Wellgetriebe) sein. Der Elektromotor 12 enthält einen Rotor 20 und einen Stator 22. Der Stator 22 ist über das erste Getriebe 16 mit einem Aufhängungs-Koppelgetriebe 24 des Fahrzeugs verbunden. Der Rotor 20 ist über das zweite Getriebe 18 mit dem Schwungrad 14 verbunden. Der Rotor 20 und das Schwungrad 14 sind so verbunden, dass der Rotor und das Schwungrad frei um eine von der Fahrzeugkarosserie unabhängige Achse 26 rotieren. Der Rotor 20 dreht sich mit einer Drehzahl für die maximale elektromagnetische Kopplung. Das Schwungrad 14 kann aus Stahl oder irgendeinem anderen geeigneten Material hergestellt sein.
Ein Lager 20a des Rotors 20 ist mit einem Chassis 28 des Fahrzeugs verbunden oder anderweitig teilweise von einem Chassis 28 des Fahrzeugs gestützt, um die Kraft des Aufhängungssystems zu übertragen. Die Kupplung 19 kann verwendet werden, um das Schwungrad 14 über das zweite Getriebe 18 an das Chassis 28 zu koppeln. Die Getriebe 16 und 18 sind Reduktionsgetriebe, wie z. B. Planetengetriebe. Das erste Getriebe 16 verstärkt die Relativbewegung des Aufhängungssystems, um die Auflösung der Bewegung des Rotors 20 bezüglich des Stators 22 zu verbessern.
2A veranschaulicht eine Verbindung eines Rades 30 und des Aufhängungs-Koppelgetriebes 24, wobei das Aufhängungs-Koppelgetriebe an den Stator 22 gekoppelt ist (was in einer schematischen Form gezeigt ist). Die Bewegung des Rades 30 wird als eine Winkelgeschwindigkeit ω1 zu dem Aufhängungs-Koppelgetriebe 24 übertragen. 2B stellt die Winkelgeschwindigkeit des Aufhängungs-Koppelgetriebes 24 (ω1) und die Nenn-Winkelgeschwindigkeit des Rotors 20 (ω2) dar. 3 veranschaulicht eine graphische Darstellung verschiedener Lasten, die an den EF-Dämpfer 10 angelegt sind, die als ein Strom oder ein Drehmoment gegen die Winkelgeschwindigkeit graphisch dargestellt sind.
Beim statischen Betrieb wird das Schwungrad 14 gesteuert, um sich mit einer durch einen Controller des Elektromotors 12 festgelegten Drehzahl zu drehen. Die festgelegte Drehzahl des Schwungrads 14 wird durch den Stator 22 als eine Nenn-Winkelgeschwindigkeit ω2 gesehen (d. h, die Nenn-Winkelgeschwindigkeit des Rotors 20). Die Bewegung des Aufhängungssystems wird zu dem Stator 22 übertragen, was eine Relativdrehung des Stators (d. h., ein Radereignis) erzeugt. Spezieller wird die Relativbewegung des Aufhängungssystems durch den Stator 22 als eine relative Variation der Drehzahl durch den Rotor 20 gesehen. In Abhängigkeit von mehreren Faktoren, die die Stärke der magnetischen Kopplung zwischen dem Stator 22 und dem Rotor 20, die Drehzahl des Schwungrads 14 und die Stoßenergie der Aufhängungsbewegung enthalten, entweder beschleunigt die Kraft der Relativbewegung das Schwungrad 14 oder wirkt die Kraft der Relativbewegung als eine Kraft gegen den Rotor und/oder das Schwungrad (3), um die Winkelgeschwindigkeit des Schwungrads 14 etwas und momentan zu dämpfen. Dies ist in der Tat die Dämpfungskraft.
Für ein halbaktives System führt der EF-Dämpfer 10 Energie ab. Für ein aktives System kann der EF-Dämpfer 10 während eines bestimmten Zeitraums eine aktive vertikale Kraft auf die Fahrzeugkarosserie erzeugen. Als ein Teil eines aktiven Systems enthält der EF-Dämpfer 10 eine Kupplung, um den Drehwiderstand des Schwungrads 14 zu variieren. Spezieller kann in einem aktiven Modus ein Controller (oder ein Inverter) 32 (1), der dem Elektromotor 12 zugeordnet ist, die Drehzahl des Schwungrades 14 auf eine im Voraus gewählte Drehzahl regeln. Durch das Variieren der Lastlinie oder des Widerstands können durch den Elektromotor 12 höhere Kräfte erzeugt werden. Spezifisch wird die Last durch das Einrücken der Kupplung 19 zwischen dem Schwungrad 14 und dem Chassis 28 des Fahrzeugs variiert. Der Controller 32 steuert die Drehmomentanforderungen des Elektromotors 12 und die Drehzahlregelung des Schwungrads 14. Die Kupplung ist durch elektrisches Signal entweder von dem Controller 32 oder von einem anderen Controller steuerbar.
4 veranschaulicht die Eigenschaften des EF-Dämpfers 10, wenn er als ein aktives System implementiert ist. Als ein aktives System wird das Widerstandsniveau, das durch den Rotor 20 bezüglich des Stators 22 gesehen wird, durch das Einrücken der Kupplung 19 verschoben (verringert). Folglich kann ein bestimmter (gesteuerter) Betrag der Kraft erzeugt werden, die auf das Aufhängungs-Koppelgetriebe 24 wirkt.
Bei hohen Frequenzen absorbieren der Rotor 20 und das Schwungrad 14 die Energie durch das freie Rotieren, ohne durch den Controller 32 gesteuert zu werden. Der Controller 32 steuert aktiv den Rotor 20 und folglich die Winkelgeschwindigkeit des Schwungrads 14 bei niedrigen Frequenzbändern, was durch den Controller gemanagt werden kann. Die durch den EF-Dämpfer 10 bei hohen Frequenzen erfahrene Störung wird durch die Trägheit des Rotors 20 absorbiert.
Der EF-Dämpfer 10 umfasst wenigstens ein Dämpferelement zum Dämpfen der Relativbewegung einer ersten Masse, die sich auf der Seite der Radaufhängung befindet, gegen die Trägheit eines schnell rotierenden Schwungrads, das verbunden ist, um von der Fahrzeugkarosserie gestützt zu sein. Der Elektromotor 12 des EF-Dämpfers 10 erzeugt eine elektromagnetische Widerstandskraft, die der relativen Drehbewegung des Schwungrads entgegenwirkt. Aufgrund der Trägheit des Schwungrads 14 werden die rauen Bewegungen des Aufhängungssystems nicht in hohe Spitzenströme übersetzt. Zusammenfassend ist der EF-Dämpfer 10 der vorliegenden Offenbarung ein Aufhängungs-Rotationsdämpfer, der einen mit einem Schwungradsystem kombinierten elektromagnetischen Motor für die Rauheits-Nachgiebigkeit umfasst. Der EF-Dämpfer 10 dämpft die Spitzenströme während des Betriebs eines elektromagnetischen Dämpfersystems unter Verwendung des Schwungrads.
Die vorhergehende Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen ist für die Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt worden. Sie ist nicht vorgesehen, erschöpfend zu sein oder die Offenbarung einzuschränken. Die einzelnen Elemente oder Merkmale einer speziellen Ausführungsform sind im Allgemeinen nicht auf diese spezielle Ausführungsform eingeschränkt, sondern sie sind, wo es anwendbar ist, austauschbar und können in einer ausgewählten Ausführungsform verwendet werden, selbst wenn es nicht spezifisch gezeigt oder beschrieben ist. Dieselbe kann außerdem in vielen Weisen variiert werden. Derartige Variationen sollen nicht als eine Abweichung von der Offenbarung betrachtet werden, wobei vorgesehen ist, dass alle derartigen Modifikationen innerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung enthalten sind.

Claims

Elektromagnetischer Rotations-Stoßdämpfer zum Dämpfen einer Radaufhängungskomponente, die einem Kraftfahrzeug zugeordnet ist, wobei der elektromagnetische Rotations-Stoßdämpfer Folgendes umfasst: ein Schwungrad; und wenigstens einen Dämpfer, der ein erstes Element, das dem Schwungrad betriebstechnisch zugeordnet ist, zum rotierenden Antreiben des Schwungrads und ein zweites Element, das der Radaufhängungskomponente betriebstechnisch zugeordnet ist, aufweist, wobei der Dämpfer arbeitet, um die Relativbewegung der Radaufhängungskomponente unter Verwendung einer Trägheit des Schwungrads zu dämpfen.
Elektromagnetischer Rotations-Stoßdämpfer nach Anspruch 1, wobei der Dämpfer einen Elektromotor umfasst, der das erste und das zweite Element enthält.
Elektromagnetischer Rotations-Stoßdämpfer nach Anspruch 2, wobei das zweite Element des Elektromotors einen Stator umfasst, der mit der Radaufhängungskomponente verbunden ist.
Elektromagnetischer Rotations-Stoßdämpfer nach Anspruch 1, wobei das erste Element des Elektromotors einen Rotor umfasst, der betriebstechnisch an das Schwungrad gekoppelt ist.
Elektromagnetischer Rotations-Stoßdämpfer nach Anspruch 4, wobei der Rotor über ein Getriebe betriebstechnisch an das Schwungrad gekoppelt ist.
Elektromagnetischer Rotations-Stoßdämpfer nach Anspruch 5, wobei das Schwungrad über eine Kupplung betriebstechnisch an das Getriebe gekoppelt ist.
Elektromagnetischer Rotations-Stoßdämpfer nach Anspruch 3, wobei der Stator über ein Getriebe betriebstechnisch an die Radaufhängungskomponente gekoppelt ist.
Elektromagnetischer Rotations-Stoßdämpfer nach Anspruch 1, wobei die Radaufhängungskomponente ein Aufhängungs-Koppelgetriebe des Fahrzeugs umfasst.
Elektromagnetischer Rotations-Stoßdämpfer nach Anspruch 1, der ferner einen elektronischen Controller zum Steuern des Dämpfers umfasst.
Elektromagnetischer Rotations-Stoßdämpfer zum Dämpfen einer Radaufhängungskomponente, die einem Kraftfahrzeug zugeordnet ist, wobei der elektromagnetische Rotations-Stoßdämpfer Folgendes umfasst: ein Schwungrad; einen Dämpfer, der betriebstechnisch zwischen dem Schwungrad und der Radaufhängungskomponente angeordnet ist, wobei der Dämpfer arbeitet, um die Relativbewegung der Radaufhängungskomponente unter Verwendung einer Trägheit des Schwungrads zu dämpfen; und einen elektronischen Controller zum Steuern des Dämpfers.
Elektromagnetischer Rotations-Stoßdämpfer nach Anspruch 10, wobei der Dämpfer einen Elektromotor umfasst.
Elektromagnetischer Rotations-Stoßdämpfer nach Anspruch 11, wobei der Elektromotor einen Rotor umfasst, der betriebstechnisch an das Schwungrad gekoppelt ist, um das Schwungrad rotierend anzutreiben.
Elektromagnetischer Rotations-Stoßdämpfer nach Anspruch 11, wobei der Elektromotor einen Stator umfasst, der betriebstechnisch an die Radaufhängungskomponente gekoppelt ist.
Elektromagnetischer Rotations-Stoßdämpfer nach Anspruch 12, wobei das Schwungrad über ein Getriebe an den Rotor gekoppelt ist.
Elektromagnetischer Rotations-Stoßdämpfer nach Anspruch 13, wobei der Stator über ein Getriebe betriebstechnisch an die Radaufhängungskomponente gekoppelt ist.
Elektromagnetischer Rotations-Stoßdämpfer nach Anspruch 14, der ferner eine Kupplung umfasst, die zwischen das Getriebe und ein Chassis des Fahrzeugs gekoppelt ist.
Elektromagnetischer Rotations-Stoßdämpfer nach Anspruch 14, wobei die Radaufhängungskomponente ein Aufhängungs-Koppelgetriebe des Fahrzeugs umfasst.
Verfahren zum Dämpfen einer Radaufhängungskomponente, die einem Kraftfahrzeug zugeordnet ist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Dämpfers in der Form eines Elektromotors, der einen Rotor und einen Stator aufweist, betriebstechnisches Koppeln eines Schwungrads an den Rotor, um zu ermöglichen, dass das Schwungrad durch den Rotor rotierend angetrieben wird; betriebstechnisches Koppeln des Stators an die Radaufhängungskomponente; und Verwenden einer Masse des rotierenden Schwungrads, um die Bewegung der Radaufhängungskomponente zu dämpfen.
Verfahren nach Anspruch 18, das ferner Folgendes umfasst: Verwenden eines elektronischen Controllers, um den Betrieb des Elektromotors und folglich eine Drehzahl des Schwungrads zu steuern.
Verfahren nach Anspruch 18, das ferner Folgendes umfasst: Verwenden eines ersten Getriebes, um den Rotor betriebstechnisch an das Schwungrad zu koppeln; und Verwenden eines zweiten Getriebes, um den Stator betriebstechnisch an die Radaufhängungskomponente zu koppeln.