DE10164635A1

DE10164635A1 - Electromagnetic vibration damper for road vehicle has rod that interacts with torque generator that changes rod axial operating movement into rotational drive movement of electrical converter

Info

Publication number: DE10164635A1
Application number: DE2001164635
Authority: DE
Inventors: Markus Reinhart
Original assignee: Sachs Race Engineering GmbH
Current assignee: ZF Race Engineering GmbH
Priority date: 2001-06-22
Filing date: 2001-06-22
Publication date: 2003-01-16

Abstract

The device produces an electromagnetic damping force and contains a rod that performs an axial operating movement relative to a housing that is transferred to an electrical converter. The rod (5) interacts with a torque generator (7) that changes the axial operating movement of the rod into a rotational drive movement of the electrical converter (35).

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit elektromagnetischer Dämpfung entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. The invention relates to a vibration damper with electromagnetic Damping according to the preamble of claim 1.

Das Prinzip der elektromagnetischen Dämpfung ist schon seit geraumer Zeit bekannt. Ein Ausführungsbeispiel wird von der DE 82 22 808 U1 beschrieben. Innerhalb eines Gehäuses sind geschichtete Spulen angeordnet. Entlang der Spulen kann sich eine Kolbenstange axial bewegen, die mit einer Anzahl von Permanentmagneten bestückt ist. Führt die Kolbenstange eine Axialbewegung aus, dann wirken zwischen den Spulen und der Magnetbestückung der Kolbenstange die der Axialbewegung entgegengerichteten Dämpfkräfte. The principle of electromagnetic damping has been around for some time known. An embodiment is described by DE 82 22 808 U1. Layered coils are arranged within a housing. Along the coils a piston rod can move axially with a number of Permanent magnet is fitted. If the piston rod moves axially, then act between the coils and the magnetic assembly of the piston rod the damping forces opposing the axial movement.

Man kann anhand der Fig. 1 der DE 82 22 808 U 1 erahnen, dass ein derartiger Schwingungsdämpfer prinzipbedingt einen vergleichsweise großen Durchmesser aufweist. Des Weiteren ist die Verkabelung der Spulen ebenfalls nicht unproblematisch. With reference to FIG. 1 of DE 82 22 808 one can imagine U 1 that such a vibration damper inherently has a comparatively large diameter. Furthermore, the wiring of the coils is also not without problems.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schwingungsdämpfer mit einer elektromagnetischen Dämpfkraft zu realisieren, der einen geringen Bauraum aufweist und eine günstige Verkabelung der Spulen ermöglicht. The object of the present invention is to provide a vibration damper with a to realize electromagnetic damping force of a small space has and allows inexpensive wiring of the coils.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Stange in Wirkverbindung mit einer Drehmomenterzeugungseinrichtung steht, die die axiale Betriebsbewegung der Stange in eine rotatorische Antriebsbewegung für den elektrischen Wandler verändert. According to the invention the object is achieved in that the rod in Operatively connected to a torque generating device, which is the axial Operating movement of the rod in a rotary drive movement for the electrical converter changed.

Damit besteht die Möglichkeit, dass man den elektrischen Wandler von dem Schwingungsdämpfer räumlich trennt und eine axiale Anordnung beider Baugruppen zueinander vornehmen kann. Bei der Anwendung in einem Fahrzeug kann man den Wandler innerhalb des Motorraums platzieren und vereinfacht damit wesentlich die Verkabelung für den elektrischen Wandler. Der elektrische Wandler kann als Generator oder auch als Bremse betrieben werden. Überschüssige elektrische Leistung kann in einer Batterie gespeichert werden. So there is a possibility that the electrical converter from the Vibration damper spatially separated and an axial arrangement of both Can make assemblies to each other. When used in a vehicle to place the converter inside the engine compartment, simplifying it essentially the wiring for the electrical converter. The electric one The converter can be operated as a generator or as a brake. excess electrical power can be stored in a battery.

So zeichnet sich ein Ausführungsbeispiel dadurch aus, dass die Drehmomenterzeugungseinrichtung als Strömungsmaschine mit einem Rotor ausgeführt ist, der während der axialen Betriebsbewegung von einem Arbeitsmedium innerhalb des Gehäuses angetrieben wird. Die Bauform des Rotors kann zwischen einem Propeller, einer Turbine oder auch Flügeln variieren. An exemplary embodiment is characterized in that the Torque generating device is designed as a turbomachine with a rotor during the axial operating movement of a working medium within the Housing is driven. The design of the rotor can be between one Propellers, a turbine or even wings vary.

Alternativ kann die Drehmomenterzeugungseinrichtung von einem Bewegungsgewinde funktional zwischen der Stange und dem Gehäuse gebildet werden. Als Bewegungsgewinde wäre z. B. ein Trapezgewinde geeignet. Alternatively, the torque generating device can be operated by one Movement threads are formed functionally between the rod and the housing. As Movement thread would be z. B. a trapezoidal thread is suitable.

Unabhängig von der Bauform der Drehmomenterzeugungseinrichtung kann die Stange in einem Führungsrohr radial positioniert sein, dass über eine Lagerstelle zu einem abzudämpfenden Bauteil verfügt. Man erreicht eine klare Trennung zwischen Lagerung der Stange und dem Betrieb der Drehmomenterzeugungseinrichtung. Der gesamte Aufbau des Schwingungsdämpfers vereinfacht sich. Regardless of the design of the torque generating device, the Rod positioned radially in a guide tube that over a bearing to a component to be damped. A clear separation is achieved between storage of the rod and operation of the Torque generator. The entire structure of the vibration damper is simplified.

Bei einer Anwendung des Schwingungsdämpfers in einem Fahrzeug ist es von Vorteil, wenn hochfrequente Anregungen mit einer kleinen Amplitude nicht auf das abzudämpfenden Bauteil übertragen werden. Dazu ist vorgesehen, dass die Drehmomenterzeugungseinrichtung einen Freiwinkel aufweist, der von der Stange ausgehend von einer Ruheposition überwunden werden muss, bis eine Drehbewegung auf den elektrischen Wandler übertragen wird. When using the vibration damper in a vehicle, it is from Advantage if high-frequency excitations with a small amplitude do not occur the component to be damped are transferred. It is intended that the Torque generating device has a clearance angle that of Starting from a rest position, the rod must be overcome until one Rotational movement is transmitted to the electrical converter.

Bei einer Drehmomenterzeugungseinrichtung in der Bauform einer Strömungsmaschine kann der Rotor mit einem definierten Spiel relativ zu Stange gelagert sein. In the case of a torque generating device in the form of a Turbomachine, the rotor can be mounted with a defined play relative to the rod.

Für die Alternativausführung kann man das Bewegungsgewinde mit einem definierten Flankenspiel ausführen. For the alternative version you can use the movement thread with a Execute defined backlash.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden. The invention will be explained in more detail with reference to the following description of the figures become.

Es zeigt: It shows:

Fig. 1. Schwingungsdämpfer mit einer Drehmomenterzeugungseinrichtung in der Bauform einer Strömungsmaschine; Fig. 1. Vibration damper with a torque generating device in the form of a turbomachine;

Fig. 2 Schnitterdarstellung im Bereich zwischen Stange und Rotor; Fig. 2 representation in the area between the rod and rotor;

Fig. 3 u. 4 Schwingungsdämpfer mit einer Drehmomenterzeugungseinrichtung in der Bauform eines Bewegungsgewindes. Fig. 3 u. 4 vibration dampers with a torque generating device in the form of a motion thread.

Die Fig. 1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Schwingungsdämpfers 1, der ein Gehäuse 3 aufweist, in dem eine Stange 5 eine axiale Betriebsbewegung ausführt. An der Stange 5 ist ein Rotor 7 angeordnet, der das mit einem Arbeitsmedium gefüllte Gehäuse in einen Arbeitsraum 9 und 11 unterteilt. Im Arbeitsraum 11 ist ein Ausgleichsraum 13 nachgeordnet, der beispielsweise mit einem Druckgas gefüllt ist, das von einem Trennkolben 15 separiert wird. Eine Führungseinheit 17 verschließt das Gehäuse. Konzentrisch zur Stange 5 ist ein Führungsrohr 19 angeordnet. Das Führungsrohr 19 verfügt über eine Lagerstelle 21 zu einem zu bedämpfenden Bauteil, beispielsweise einem Fahrzeugaufbau 23. Die Lagerstelle 21 umfasst elastische Lagerkörper 25, die zwischen Scheiben 27 der Führungsstange 19 zum Fahrzeugaufbau 23 verspannt sind. Das Führungsrohr kann begrenzt Winkelbewegungen zum Fahrzeugaufbau 23 ausführen, in Umfangsrichtung ist es jedoch über die Lagerstelle 21 fixiert. Fig. 1 shows a schematic diagram of a vibration damper 1 , which has a housing 3 , in which a rod 5 executes an axial operating movement. A rotor 7 is arranged on the rod 5 and divides the housing filled with a working medium into a working space 9 and 11 . A compensation chamber 13 is arranged in the work chamber 11 and is filled, for example, with a compressed gas which is separated by a separating piston 15 . A guide unit 17 closes the housing. A guide tube 19 is arranged concentrically with the rod 5 . The guide tube 19 has a bearing point 21 for a component to be damped, for example a vehicle body 23 . The bearing point 21 comprises elastic bearing bodies 25 which are clamped between the disks 27 of the guide rod 19 for the vehicle body 23 . The guide tube can carry out limited angular movements to the vehicle body 23 , but is fixed in the circumferential direction via the bearing point 21 .

Die Stange 5 kann sich rotatorisch zum Führungsrohr 19 bewegen. Lager 29; 31 zwischen der Stange 5 und dem Führungsrohr 19 sorgen einerseits für eine exakte Positionierung und andererseits für einen sehr geringen Reibungswiderstand. Damit kein Arbeitsmedium aus dem Gehäuse austreten kann, ist zwischen der Führungsstange und dem Führungsrohr noch eine Dichtung 33 angeordnet. Eine vom Rotor 7 auf die Stange 5 übertragene Drehbewegung wird auf einen elektrischen Wandler 35 geleitet, der axial in Reihe zum Schwingungsdämpfer 1 angeordnet ist. Der elektrische Wandler ist nur prinzipiell dargestellt, kann jedoch in der Bauform eines Elektromotors als Generator oder als elektrische Bremse betätigt werden. Des Weiteren kann die Generatorleistung des elektrischen Wandlers 35 an eine nicht dargestellte Batterie abgeführt werden. The rod 5 can move rotationally to the guide tube 19 . Camp 29 ; 31 between the rod 5 and the guide tube 19 ensure exact positioning on the one hand and on the other hand a very low frictional resistance. So that no working medium can escape from the housing, a seal 33 is arranged between the guide rod and the guide tube. A rotary movement transmitted from the rotor 7 to the rod 5 is directed to an electrical transducer 35 which is arranged axially in series with the vibration damper 1 . The electrical converter is only shown in principle, but can be actuated in the form of an electric motor as a generator or as an electrical brake. Furthermore, the generator power of the electrical converter 35 can be dissipated to a battery, not shown.

Bei einer axialen Relativbewegung des Gehäuses 3 zur Stange 5 kommt es aufgrund der Strömungsbewegung des Arbeitsmediums am Rotor 7 zu einer Drehbewegung des Rotors, die auf die Stange 5 übertragen wird. Diese Drehbewegung wird auf den elektrischen Wandler 35 übertragen. Geht man davon aus, dass die Stange in Wirkverbindung mit Permanentmagneten steht und der elektrische Wandler in Umfangsrichtung zur Stange nicht dargestellte, elektrische Spulen aufweist, dann wirken zwischen den Permanentmagneten und den Spulen elektromagnetische Kräfte, die eine Bremswirkung auf die Stange ausüben. Diese Bremskräfte stellen, bezogen auf den Schwingungsdämpfer Dämpfkräfte dar, weil sie den Antriebskräften des Arbeitsmediums auf den Rotor entgegengerichtet sind. When the housing 3 moves axially relative to the rod 5 , the flow movement of the working medium on the rotor 7 results in a rotary movement of the rotor, which is transmitted to the rod 5 . This rotary movement is transmitted to the electrical converter 35 . If it is assumed that the rod is in operative connection with permanent magnets and the electrical transducer has electrical coils (not shown) in the circumferential direction of the rod, then electromagnetic forces act between the permanent magnets and the coils, which exert a braking effect on the rod. Based on the vibration damper, these braking forces represent damping forces because they are directed against the driving forces of the working medium on the rotor.

Im Hinblick auf ein komfortables Dämpfverhalten des Schwingungsdämpfers in einem Fahrzeug ist es sinnvoll, wenn man hochfrequente Anregungen mit kleinen Amplituden ausfiltert. Dieses Ziel kann man z. B. dadurch erreichen, dass zwischen der Stange 5 und dem Rotor 7 ein Freiwinkel 37 vorliegt, der, ausgehend von einer Ruhelage der Stange, überwunden werden muss, bevor eine Dämpfkraft vom elektrischen Wandler erzeugt wird. Der Freiwinkel ist als definiertes Spiel zwischen Stange 5 und Rotor 7 anzusehen. With regard to a comfortable damping behavior of the vibration damper in a vehicle, it makes sense to filter out high-frequency excitations with small amplitudes. This goal can be done e.g. B. achieve that there is a clearance angle 37 between the rod 5 and the rotor 7 , which, starting from a rest position of the rod, must be overcome before a damping force is generated by the electrical converter. The clearance angle can be seen as a defined play between rod 5 and rotor 7 .

Einen auf dem ersten Blick ähnlichen Aufbau weist das Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 3 auf. Das Gehäuse 3 verfügt über ein Bewegungsgewinde 39 zu einem kolbenähnlichen Fortsatz 41 der Stange 5. Das Gehäuse 3 enthält kein Arbeitsmedium, sondern nur eine Führungseinheit 17, entsprechend der Funktion, wie zu Fig. 1 beschrieben. Bei einer axialen Betriebsbewegung der Stange 5 relativ zum Gehäuse 3, sorgt das Bewegungsgewinde zwischen dem Gehäuse 3 und dem kolbenähnlichen Fortsatz der Stange 5, für eine rotatorische Relativbewegung zwischen der Stange und dem Gehäuse, die auf den elektrischen Wandler 35 übertragen wird. The embodiment according to FIG. 3 has a structure that is similar at first glance. The housing 3 has a movement thread 39 to a piston-like extension 41 of the rod 5 . The housing 3 contains no working medium, but only a guide unit 17 , corresponding to the function as described for FIG. 1. In the event of an axial operating movement of the rod 5 relative to the housing 3 , the movement thread between the housing 3 and the piston-like extension of the rod 5 ensures a rotational relative movement between the rod and the housing, which is transmitted to the electrical converter 35 .

Mit der Fig. 4 soll demonstriert werden, dass die Stange 5 auch außenseitig mit dem Gehäuse 3 ein Bewegungsgewinde bilden kann. Ansonsten entspricht der restliche Aufbau der Ausgestaltung nach Fig. 3. With the Fig. 4 is intended to demonstrate that the rod 5 may also form the outside with the housing 3 a movement thread. Otherwise, the remaining structure corresponds to the configuration according to FIG. 3.

Auch bei den Varianten nach den Fig. 3 und 4 kann eine Entkopplung zwischen der Stange 5 und dem Gehäuse 3 erreicht werden, indem man ein definiertes Flankenspiel innerhalb des Bewegungsgewindes 39 vorsieht. Also, in the variants according to FIGS. 3 and 4 a decoupling between the rod 5 and the housing 3 can be achieved by providing a defined backlash within the movement thread. 39

Claims

1. Vibration damper with electromagnetic damping force, comprising a rod performing an axial operating movement relative to a housing, the operating movement of the rod being transmitted to an electrical converter, characterized in that the rod ( 5 ) is operatively connected to a torque generating device ( 7 ; 39 ) stands, which changes the axial operating movement of the rod ( 5 ) in a rotary drive movement for the electrical converter ( 35 ).

2. Vibration damper according to claim 1, characterized in that the torque generating device is designed as a turbomachine with a rotor ( 7 ) which is driven by a working medium within the housing ( 3 ) during the axial operating movement.

3. Vibration damper according to claim 1, characterized in that the torque generating device is functionally formed by a movement thread ( 39 ) between the rod ( 5 ) and the housing ( 3 ).

4. Vibration damper according to claims 2 or 3, characterized in that the rod ( 5 ) is radially positioned in a guide tube ( 19 ) which has a bearing point ( 21 ) for a component ( 23 ) to be damped.

5. Vibration damper according to claims 2 or 3, characterized in that the torque generating device ( 7 ; 39 ) has a clearance angle ( 37 ), which must be overcome starting from a rest position of the rod ( 5 ) until a rotational movement on the electrical transducer ( 35 ) is transmitted.

6. Vibration damper according to claim 5, characterized in that the rotor ( 7 ) is mounted with a defined play relative to the rod ( 5 ).

7. Vibration damper according to claim 5, characterized in that the movement thread ( 39 ) is designed with a defined backlash.