CN105026191A - 用于车辆的旋转阻尼器 - Google Patents

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Abstract

提出了一种用于车辆的旋转阻尼器，其用于阻尼车辆车轮与车辆车身之间的相对运动，其中，至少一个将相对运动转换成转动运动的传动级与至少一个电机(2)以如下方式连接，即，从而提供了对相对运动的能主动驱控的阻尼。

Description

用于车辆的旋转阻尼器
技术领域
本发明涉及一种根据在权利要求1的前序部件中详细阐述的类型的用于车辆的旋转阻尼器，用以对相对运动进行阻尼。
背景技术
由车辆技术公知了用于阻尼线性运动的线性阻尼器。此外，由文献DE 10 2008 042 389 A也公知了一种旋转阻尼器，该旋转阻尼器由内部的固定部件和能相对于该内部的固定部件扭转的外部部件组成，该外部的部件与用于导入扭转的连杆连接。在内部部件与外部部件之间布置有形式为片式离合器的摩擦锁合(reibschlüssig)的离合器，其摩擦片交替地与这两个部件固定连接。外部部件在连杆的区域中紧固在螺连杆传动装置的第一环节上，该第一环节能利用滚珠在第二环节上以旋转的方式运动，并且在此与第二环节的螺距相应地实施轴向运动。与之相应地，外部部件的转动运动经由螺连杆传动机构转换成第一环节的并且因此也是外部部件的轴向运动，以便可以使离合器的摩擦面形成接触。这导致内部部件与外部部件联接。这导致对外部部件的制动，该外部部件导致对转动运动的阻尼。
发明内容
本发明的任务在于，提出了一种旋转阻尼器，其具有尽可能紧凑的结构形式。
根据本发明，该任务通过权利要求1的特征来解决，其中，由从属权利要求、说明书和附图得到其他有利设计方案。
针对紧凑的结构方式，提出了一种优选用于车辆的旋转阻尼器，其用于阻尼车辆车轮与车辆车身之间的相对运动，该旋转阻尼器包括至少一个将相对运动转换为转动运动的传动级和至少一个电机，它们以如下方式彼此处于作用连接(Wirkverbindung)中，即，从而提供了对相对运动的能主动驱控的阻尼
以该方式，经由与传动级连接的电机可以任意地对被转换为转动运动的相对运动进行阻尼。为了进一步改善制动作用，在本发明的范围内可以规定，使用至少一个动态制动器。制动力依赖于速度的制动器被称为动态制动器。利用动态制动器，可以对电机并且因此也对传动级相应地进行制动，以便在发生相对运动时实现期望的阻尼。作为动态制动器，优选可以使用至少一个涡流制动器、流体动力式制动器或类似制动器。
在本发明的优选的实施变体的范围内可以规定，在使用涡流制动器时，该涡流制动器关于至少一个传动级与电机之间的连接，以并联、串联或功率分流的方式联接或布置。
为了在所提出的旋转阻尼器中实现涡流制动器的特别节省结构空间的布置，可以规定，涡流制动器例如具有转鼓状的结构，其例如与电机的转子同轴地布置。也能想到的是，例如设置有涡流制动器的盘状的结构，其中，盘状的片可以分别配属于电机的一个端侧。
用于产生涡流的磁通量可以通过电机的定子来产生。为此例如，电机的定子板片或类似的构件例如具有矩形的、V形的或也可以是不同地成形的凹槽或凹部，以便在外侧产生漏磁场。替选地，定子也可以比转子更长地实施，并且涡流制动器的转鼓伸入到电机的定子中。在涡流制动器的大致呈盘状或片状的设计方案中，为了产生所需的漏磁场，例如可以设置有电机的定子或极靴的延长部，从而在涡流制动器的盘或片中出现磁通量。
除了盘状或转鼓状的实施方式以外，也可以使用锥形或类似设计的实施方式或它们的组合作为涡流制动器，该涡流制动器至少以区段形式伸入定子中或围绕该定子环绕。此外，为了产生涡流也可以使用永磁体或类似物，它们优选可以本身固定在旋转阻尼器的定子外侧区域中的壳体上或例如在转鼓或片上。代替永磁体，也能想到通过线圈装置或类似物的外部激励，其中，出于成本的原因，优选使用类似于爪极式发电机的具有爪极的线圈装置或类似装置。
替选地或与涡流制动器组合地，使用流体动力式制动器或离合器也是可行的。除了油以外，例如也可以使用磁流变流体或电流变流体作为介质，它们的粘度可以经由电场或磁场进行调整。
作为对例如实施为内转电机的电机的替选，在所提出的旋转阻尼器中同样可以使用实施为外转电机的电机。例如，金属缸体作为外转电机的外置的转子装置的同时可以形成涡流制动器，该涡流制动器优选通过另一定子或永磁体处于磁通量中以产生涡流。可选地，磁通量也可以在外转电机的转子中通过多件式的转子装置或类似装置来产生，其中，在多件式的转子装置的构件之间设置有最小的气隙。转子装置的金属部件例如可以通过金属缸体来实现，并且转子装置的磁性部件例如可以通过用于磁体或类似物的柱体形的非磁性的保持装置来实现。磁体保持装置和金属缸体以如下方式与例如实施为行星齿轮传动级的传动级联接，即，使磁体保持装置和金属缸体反向运动。不依赖于电机的转子装置的结构实施方式，涡流制动器近似地整合到转子装置中或被该转子装置包围。也能想到另外的布置可能性。
所提出的旋转阻尼器可以优选用于阻尼车辆车轮与车辆车身之间的相对运动。但也能想到在例如其他车辆上的其他使用目的。
附图说明
下面结合附图进一步阐述本发明。其中：
图1示出旋转阻尼器的一个可能的实施变体的示意性视图，该旋转阻尼器具有接在电机和并联布置的涡流制动器之前的一个行星齿轮传动级；
图2示出旋转阻尼器的另一实施变体的示意性视图，该旋转阻尼器具有并联布置的涡流制动器的替选设计方案；
图3示出旋转阻尼器的另一实施变体的示意性视图，该旋转阻尼器具有接在电机和串联布置的涡流制动器之前的两个行星齿轮传动级；
图4示出旋转阻尼器的另一实施变体的示意性视图，该旋转阻尼器具有接在电机和以功率分流方式布置的涡流制动器之前的两个行星齿轮传动级；
图5示出旋转阻尼器的另一实施变体的示意性视图，该旋转阻尼器具有接在电机和以功率分流方式布置的涡流制动器之前的两个行星齿轮传动级；
图6示出旋转阻尼器的另一实施变体的示意性视图，该旋转阻尼器具有实施为外转电机的电机；
图7示出根据图6的旋转阻尼器的替选的实施变体的示意性视图；
图8示出电机的定子板片的横向剖开的视图，该定子板片具有在外周边上分布地布置的径向凹槽；以及
图9示出定子板片在凹槽的具有产生的漏磁通的区域中的放大视图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的旋转阻尼器的一个可能的实施变体，该旋转阻尼器具有作为传动级的第一行星齿轮传动级1以及接在该传动级之后的电机2和并联的转鼓结构形式的涡流制动器3。传递相对运动的连杆与行星齿轮传动级1的齿圈4连接，其中，齿圈4以公知的方式与通过行星齿轮架8支承的行星齿轮啮合，这些行星齿轮又与太阳轮5啮合。为了以并联方式布置，太阳轮5与电机2的转子6连接并且与涡流制动器3的转鼓7连接。行星齿轮架8与旋转阻尼器的壳体9连接。
以该方式，两个物体或物块之间的、特别是在车辆中在车轮与车辆车身之间的要阻尼的相对运动经由转向杆作为转动运动传递到行星齿轮传动级1上，该行星齿轮传动级例如提高了导入的转速而降低了导入的力矩。电机2与涡流制动器3一起以并联方式位于共同的轴上。例如，构造为电动机或发电机的电机2经由太阳轮5驱动固定不动的行星齿轮架8的行星齿轮，其中，行星齿轮又与齿圈4咬合。
在图2中示出了盘状或片状结构形式的涡流制动器3的替选实施方案。在该实施方案中，涡流制动器3包括两个大致呈盘状的片10、10A，它们分别配属于电机2的一个端侧。用于产生涡流制动器3的涡流的磁通量通过电机2的定子的轴向延长的结构来实现，其中，设置有大致呈环盘状的弯折部11、11A，它们大致平行于涡流制动器3的盘状的片10、10A取向。弯折部11、11A例如可以通过电机2的定子的延长的极靴来实现。
此外，在图2所示的实施变体中，如在图1所示的实施变体中一样，示出了具有并联的涡流制动器3的电机2，这两个都与行星齿轮传动级1的太阳轮5联接，其中，齿圈4又与未进一步示出的用于传递相对运动的连杆连接。
图3示出了旋转阻尼器的另一实施变体，在该旋转阻尼器中，设置有串联布置的电机2和涡流制动器3。相对运动又是经由连杆传递到第一行星齿轮传动级1的齿圈4上的，其中，为了以串联方式布置，第一行星齿轮传动级1的太阳轮5与电机2的转子6并且与第二行星齿轮传动级13的齿圈12连接，其中，第二行星齿轮传动级13接在第一行星齿轮传动级1之后。第二行星齿轮传动级13的太阳轮14与涡流制动器3的转鼓7连接。第一行星齿轮传动级1的行星齿轮架8和第二行星齿轮传动级13的行星齿轮架15与壳体9连接。在以串联方式布置的情况下，第二行星齿轮传动级13接在针对电机2设置的第一行星齿轮传动级1之后，其中，第二行星齿轮传动级13与涡流制动器3处于作用连接中。与先前的实施变体不同的是，用于产生用于涡流制动器3的涡流的磁通量借助设置在壳体9上的永磁体16来产生。
在图4中示出了旋转阻尼器的另一实施变体，在该另一实施变体中布置有电机2和功率分流的涡轮制动器3。第一行星齿轮传动级1的齿圈4又与传递相对运动的连杆连接，其中，为了以功率分流方式布置，第一行星齿轮传动级1的太阳轮5与第二行星齿轮传动级13的齿圈12连接。第二行星齿轮传动级13的太阳轮14与涡流制动器3的转鼓7连接。第一行星齿轮传动级1的行星齿轮架8与壳体9连接，其中，第二行星齿轮传动级13的行星齿轮架15与电机2的转子6连接。
在电机2和涡流制动器3的这种以功率分流方式布置的情况下，根据选定的变速器传动比的功率分流充当电机2的过载保护。通过转子6以及接在电机2之前的行星齿轮传动级1和13的惯性，在从外部导入加速度时，例如以方向变换的形式会导致由电机驱动的支路被阻断，从而在该情况下使大部分转动运动在涡流制动器3中受到阻尼。
在图5中示出了功率分流的另一变体。在旋转阻尼器的该实施变体中，传递相对运动的连杆与第一行星齿轮传动级1的齿圈4连接，其中，为了以功率分流方式布置，第一行星齿轮传动级1的太阳轮5与第二行星齿轮传动级13的齿圈12连接。第二行星齿轮传动级13的太阳轮14与涡流制动器3的转鼓7连接，其中，第一行星齿轮传动级1的行星齿轮或齿轮架8和第二行星齿轮传动级13的行星齿轮或齿轮架15与壳体9连接。与先前的实施变体不同的是，第二行星齿轮传动级13包括双行星齿轮，其中，双行星齿轮的第一行星齿轮17分别一方面与第二行星齿轮传动级13的太阳轮14啮合，并且另一方面与第二行星齿轮传动级13的齿圈12啮合。双行星齿轮的第二行星齿轮18与电机2的实施为齿圈的转子6啮合。
根据图6和图7示出了旋转阻尼器的两个实施变体，在这两个实施变体中，电机2实施为外转电机。在这种电机2的情况下，有利的是，电机2的转子装置将涡流制动器3一起包围。电机2的定子布置在转子6内部。
在图6中，电机2包括金属缸体作为转子6和涡流制动器3，其中，缸体的面向定子的内侧配设有磁体装置，并且相对壳体固定的磁体装置面向缸体的外侧，用于产生涡流。以该方式，外置的转子6的金属缸体同时形成涡流制动器3，该涡流制动器通过例如在壳体9上的实施为永磁体16的磁体装置处于磁通量中。
如在先前的实施变体中那样，传递相对运动的连杆与第一行星齿轮传动级1的齿圈4连接。第一行星齿轮传动级1的太阳轮5与电机2的转子6连接，其中，第一行星齿轮传动级1的行星齿轮架8与壳体9连接。
在图7中，电机2包括具有涡流制动器3的多件式的转子装置。该转子装置具有金属缸体21和柱体形的磁体保持装置22，它们彼此同轴地布置，并且在它们之间设置有气隙。在转子装置中的磁通量通过金属缸体21来产生，这是因为金属缸体21和柱体形的磁体保持装置22彼此反向运动。
如在先前的实施变体中那样，传递相对运动的连杆与第一行星齿轮传动级1的齿圈4连接，其中，第一行星齿轮传动级1的太阳轮5与柱体形的磁体保持装置22一起经由使转动方向换向的中间级与金属缸体21联接。此外，第一行星齿轮传动级1的行星齿轮架8与壳体9连接。由于太阳轮5经由中间级与金属缸体21连接而得到了金属缸体21和磁体保持装置22的不同的转动方向。
例如，中间级可以通过如下方式来形成，即，在磁体保持装置22上设置另一圆柱齿轮23，该圆柱齿轮抗相对转动地(drehfest)与太阳轮5连接。圆柱齿轮23与以能抗相对转动的方式支承在行星齿轮轴上的中间齿轮或行星齿轮24啮合。中间齿轮24又与设置在金属缸体21上的齿圈25咬合。
在图8中示例性地示出了以转鼓结构形式实施的涡流制动器3的定子板片19的横截面。在外周边上设置有同轴环绕的径向凹槽20，通过这些径向凹槽产生了用于涡流制动器3的漏磁通。在示出的实施方案中，凹槽20例如在横截面上呈V形地实施。
图9示出了用于通过设置的凹槽20来产生漏磁通的物理原理。如从该图中得知的那样，磁场通过每个凹槽20相应地发生偏转。通过在定子板片19中的环绕的凹槽20产生漏磁通，这是因为在每个凹槽20的棱边处形成了北极N和南极S。
附图标记列表
1       第一行星齿轮传动级
2       电机
3       涡流制动器
4       第一行星齿轮传动级的齿圈
5       第一行星齿轮传动级的太阳轮
6       电机的转子
7       涡流制动器的转鼓
8       第一行星齿轮传动级的行星齿轮架
9       旋转阻尼器的壳体
10、10A 涡流制动器的盘状的板
11、11A 环盘状的弯折部
12      第二行星齿轮传动级的齿圈
13      第二行星齿轮传动级
14      第二行星齿轮传动级的太阳轮
15      第二行星齿轮传动级的行星齿轮架
16      永磁体
17      第一行星齿轮
18      第二行星齿轮
19      定子板片
20      凹槽
21      金属缸体
22      磁体保持装置
23      圆柱齿轮
24      中间齿轮
25      齿圈
N       北极
S       南极

Claims (18)

1.一种用于车辆的旋转阻尼器，所述旋转阻尼器用于阻尼车辆车轮与车辆车身之间的相对运动，其特征在于，将所述相对运动转换成转动运动的至少一个传动级与至少一个电机(2)以如下方式连接，即，从而提供了对所述相对运动的能主动驱控的阻尼。
2.根据权利要求1所述的旋转阻尼器，其特征在于，设置有至少一个动态制动器，用以对所述电机(2)进行制动。
3.根据权利要求2所述的旋转阻尼器，其特征在于，作为动态制动器，设置有涡流制动器(3)和/或流体动力式制动器或离合器。
4.根据权利要求3所述的旋转阻尼器，其特征在于，所述涡流制动器(3)关于所述至少一个传动级与所述电机(2)之间的连接，以并联、串联或功率分流的方式布置。
5.根据权利要求4所述的旋转阻尼器，其特征在于，传递相对运动的连杆与实施为第一行星齿轮传动级(1)的传动级的齿圈(4)连接，其中，为了以并联方式布置，所述第一行星齿轮传动级(1)的太阳轮(5)与所述电机(2)的转子(6)连接并且与所述涡流制动器(3)连接，并且其中，所述第一行星齿轮传动级(1)的行星齿轮架(8)与壳体(9)连接。
6.根据权利要求4所述的旋转阻尼器，其特征在于，传递相对运动的连杆与第一行星齿轮传动级(1)的齿圈(4)连接，其中，为了以串联方式布置，所述第一行星齿轮传动级(1)的太阳轮(5)与所述电机(2)的转子(6)连接并且与第二行星齿轮传动级(13)的齿圈(12)连接，其中，所述第二行星齿轮传动级(13)的太阳轮(14)与所述涡轮制动器(3)连接，并且其中，所述第一行星齿轮传动级(1)的行星齿轮架(8)和所述第二行星齿轮传动级(13)的行星齿轮架(15)与壳体(9)连接。
7.根据权利要求4所述的旋转阻尼器，其特征在于，传递相对运动的连杆与第一行星齿轮传动级(1)的齿圈(4)连接，其中，为了以功率分流方式布置，所述第一行星齿轮传动级(1)的太阳轮(5)与第二行星齿轮传动级(13)的齿圈(12)连接，其中，所述第二行星齿轮传动级(13)的太阳轮(14)与所述涡轮制动器(3)连接，其中，所述第一行星齿轮传动级(1)的行星齿轮架(8)与壳体(9)连接，并且其中，所述第二行星齿轮传动级(13)的行星齿轮架(15)与所述电机(2)的转子(6)连接。
8.根据权利要求4所述的旋转阻尼器，其特征在于，传递相对运动的连杆与第一行星齿轮传动级(1)的齿圈(4)连接，其中，为了以功率分流的方式进行布置，所述第一行星齿轮传动级(1)的太阳轮(5)与第二行星齿轮传动级(13)的齿圈(12)连接，其中，所述第二行星齿轮传动级(13)的太阳轮(14)与所述涡轮制动器(3)连接，其中，所述第一行星齿轮传动级(1)的行星齿轮架(8)和所述第二行星齿轮传动级(13)的行星齿轮架(15)与壳体(9)连接，其中，所述第二行星齿轮传动级(13)具有双行星齿轮，其中，所述双行星齿轮的第一行星齿轮(17)分别一方面与所述第二行星齿轮传动级(13)的太阳轮(14)啮合，并且另一方面与所述第二行星齿轮传动级(13)的齿圈(12)啮合，并且其中，所述双行星齿轮的第二行星齿轮(18)与所述电机(2)的转子(6)啮合。
9.根据权利要求3至8中任一项所述的旋转阻尼器，其特征在于，所述涡流制动器(3)具有由磁性材料构成的转鼓(7)，所述转鼓与所述电机(2)的转子(6)同轴地布置，从而使所述电机(2)被所述转鼓(7)包围。
10.根据权利要求9所述的旋转阻尼器，其特征在于，在所述涡流制动器(3)的转鼓状结构的情况下，设置有在所述电机(2)的定子板片(19)的外周边上分布地布置的多个凹部，用以在磁场中产生漏磁通。
11.根据权利要求10所述的旋转阻尼器，其特征在于，所述凹部在所述定子板片(19)上实施为轴向延伸的凹槽(20)。
12.根据权利要求3至8中任一项所述的旋转阻尼器，其特征在于，所述涡流制动器具有两个盘状的片(10、10A)，所述两个盘状的片分别配属于所述电机(2)的一个端侧。
13.根据权利要求12所述的旋转阻尼器，其特征在于，在所述涡流制动器(3)的片状结构的情况下，所述电机(2)的定子是轴向延长的，并且在端侧具有大致呈环盘状的弯折部(11、11A)，所述弯折部大致平行于所述涡流制动器(3)的盘状的片(10、10A)取向。
14.根据权利要求3至13中任一项所述的旋转阻尼器，其特征在于，在壳体侧布置的永磁体(16)配属于所述涡流制动器(3)。
15.根据权利要求3所述的旋转阻尼器，其特征在于，所述电机(2)实施为外转电机，所述外转电机具有金属缸体作为转子(6)和涡流制动器(3)，其中，所述缸体的面向定子的内侧配设有磁体装置，并且有相对壳体固定的磁体装置面向所述缸体的外侧，用于产生涡流，其中，传递相对运动的连杆与实施为第一行星齿轮传动级(1)的传动级的齿圈(4)连接，其中，所述第一行星齿轮传动级(1)的太阳轮(5)与所述电机(2)的转子(6)连接，并且其中，所述第一行星齿轮传动级(1)的行星齿轮架(8)与壳体(9)连接。
16.根据权利要求3所述的旋转阻尼器，其特征在于，所述电机(2)实施为外转电机，所述外转电机具有彼此同轴地布置的金属缸体(21)和柱体形的磁体保持装置(22)作为多件式的具有涡流制动器(3)的转子(6)，其中，在所述金属缸体(21)与所述柱体形的磁体保持装置(22)之间设置有气隙，其中，传递相对运动的连杆与实施为所述第一行星齿轮传动级(1)的传动级的齿圈(4)连接，其中，所述第一行星齿轮传动级(1)的太阳轮(5)与所述柱体形的磁体保持装置(22)连接，并且经由使转动方向换向的中间级与所述金属缸体(21)连接，并且其中，所述行星齿轮传动级的行星齿轮架(8)与壳体(9)连接。
17.根据权利要求15或16所述的旋转阻尼器，其特征在于，另一定子或至少一个永磁体(16)或至少一个线圈装置作为磁体装置配属于所述涡流制动器(3)。
18.根据权利要求3至17中任一项所述的旋转阻尼器，其特征在于，在使用流体动力式制动器或离合器的情况下，作为介质，设置有经由电场或磁场改变粘度的流体。
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