DE102015120232A1 - Shock absorbers and methods for shock absorption and production of a shock absorber - Google Patents

Shock absorbers and methods for shock absorption and production of a shock absorber Download PDF

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Abstract

Die Erfindung stellt einen Stoßdämpfer (12, 13) mit den folgenden Merkmalen bereit: Der Stoßdämpfer (12, 13) umfasst einen magnetischen Läufer (12) und einen elektrisch leitfähigen Ständer (13); der Läufer (12) ist innerhalb des Ständers (13) geradlinig beweglich; und der Läufer (12) und der Ständer (13) sind derart zueinander ausgerichtet, dass elektromagnetisch eine Spannung in den Ständer (13) induziert wird, wenn der Läufer (12) sich relativ zu dem Ständer (13) bewegt. Die Erfindung stellt ferner entsprechende Verfahren zur Stoßdämpfung sowie zur Herstellung eines Stoßdämpfers bereit.The invention provides a shock absorber (12, 13) having the following features: the shock absorber (12, 13) comprises a magnetic rotor (12) and an electrically conductive stator (13); the rotor (12) is rectilinearly movable within the stator (13); and the rotor (12) and the stator (13) are aligned with one another such that electromagnetically induces a voltage in the stator (13) when the rotor (12) moves relative to the stator (13). The invention further provides corresponding methods for shock absorption and for producing a shock absorber.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stoßdämpfer. Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus entsprechende Verfahren zur Stoßdämpfung sowie zur Herstellung eines Stoßdämpfers. The present invention relates to a shock absorber. The present invention also relates to corresponding methods for shock absorption and for producing a shock absorber.

Stand der Technik State of the art

In der Fahrwerkstechnik wird jedwedes Bauteil zur Dämpfung mechanischer Schwingungen, Vibrationen, Erschütterungen oder Stöße als Schwingungs- oder Stoßdämpfer bezeichnet. Bekannt sind neben Achsdämpfern insbesondere Feder-Dämpfer-Einheiten, bei welchen Feder und Stoßdämpfer in ein Bauteil integriert sind, sowie sogenannte MacPherson-Federbeine, die das gedämpfte Rad zusätzlich in Längs- und Querrichtung führen. Handelsübliche Personenkraftwagen werden gleichwohl überwiegend mit hydraulischen Stoßdämpfern in Ein- oder Zweirohrbauweise ausgerüstet. Vereinzelt eingesetzt werden magnetorheologische Stoßdämpfer, die anstelle herkömmlichen Hydrauliköls mit einer Suspension magnetisch polarisierbarer Partikel betrieben werden, um die erforderliche Dämpfung abhängig von Fahrzustand und Straßenbeschaffenheit elektromagnetisch anzupassen. In chassis technology, any component for damping mechanical vibrations, vibrations, vibrations or shocks is referred to as a vibration or shock absorber. In addition to axle dampers are known in particular spring-damper units, in which spring and shock absorbers are integrated into one component, and so-called MacPherson struts, which additionally guide the damped wheel in the longitudinal and transverse directions. Commercially available passenger cars are nevertheless predominantly equipped with hydraulic shock absorbers in single or twin-pipe design. Magnetorheological shock absorbers, which are operated instead of conventional hydraulic oil with a suspension of magnetically polarisable particles, are used occasionally in order to electromagnetically adapt the required damping depending on driving conditions and road conditions.

DE 10 2013 218570 A1 offenbart eine Radaufhängung mit wenigstens einem Fahrwerksbauteil, einem Radnabenantrieb und wenigstens einem mit einer Fahrzeugkarosserie koppelbaren Fahrwerkslager, das insbesondere als adaptives mechanisch oder elektromechanisch oder pneumatisch oder hydraulisch oder elektrorheologisch oder magnetorheologisch ansteuerbares Lager mit einstellbarer Elastizität und Dämpfung ausgebildet ist. DE 10 2013 218570 A1 discloses a suspension with at least one chassis component, a wheel hub drive and at least one can be coupled to a vehicle body chassis bearing, which is designed in particular as an adaptive mechanically or electromechanically or pneumatically or hydraulically or electorheologically or magnetorheologically controllable bearing with adjustable elasticity and damping.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Die Erfindung stellt einen Stoßdämpfer, ein entsprechendes Verfahren zur Stoßdämpfung und ein Herstellungsverfahren für einen erfindungsgemäßen Stoßdämpfer gemäß den unabhängigen Ansprüchen bereit. The invention provides a shock absorber, a corresponding method for shock absorption and a manufacturing method for a shock absorber according to the invention according to the independent claims.

Der konventionelle Dämpfer soll demnach etwa bei – insbesondere geländegängigen – Elektrofahrzeugen durch einen elektromagnetischen Dämpfer in der Funktion eines Lineargenerators ersetzt werden. Durch die Vertikalbewegung jedes Rades wird so eine Spannung in den Stator induziert, wodurch beispielsweise ein als Traktionsbatterie nutzbarer elektrischer Speicher geladen wird. Accordingly, the conventional damper is to be replaced by an electromagnetic damper in the function of a linear generator, for example in electric vehicles, in particular all-terrain vehicles. As a result of the vertical movement of each wheel, a voltage is induced in the stator, as a result of which, for example, an electric store which can be used as a traction battery is charged.

Ein Landfahrzeug kann nach diesem Wirkprinzip – selbst bei der Fahrt auf Straßen mit normaler Oberflächenbeschaffenheit – eine elektrische Leistung von bis zu 100 W abgeben, wodurch sich eine Kraftstoffeinsparung von ca. 0,1 l/100 km realisieren lässt. Jedoch wird bei der Fahrt durch ein Gelände oder auf einer unebenen Landstraße unter Umständen bedeutend mehr Energie zurückgewonnen, sodass sich der Einbau eines erfindungsgemäßen Stoßdämpfers oder Federbeins auch unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten durchaus rentieren mag. A land vehicle can emit an electric power of up to 100 W, even when driving on roads with a normal surface finish, which results in a fuel saving of approx. 0.1 l / 100 km. However, significantly more energy may be recovered when driving through a terrain or on a rough country road, so that the installation of a shock absorber or shock absorber according to the invention may also be profitable from an economic point of view.

Weiterhin kann durch eine variable Stromaufnahme die Dämpfung innerhalb von Millisekunden variiert werden, wodurch die Fahrdynamik verbessert werden kann. Alternativ kann die Funktion auch umgekehrt werden, sodass gleichsam ein aktives Fahrwerk entsteht, welches eine Wank- und Nickabstützung ermöglicht. Furthermore, the damping can be varied within milliseconds by a variable current consumption, whereby the driving dynamics can be improved. Alternatively, the function can also be reversed, so that as it were an active suspension is created, which allows a roll and pitch support.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Further advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. An embodiment of the invention is illustrated in the drawings and will be described in more detail below.

1 zeigt den Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Federbeins. 1 shows the longitudinal section of a strut according to the invention.

2 verdeutlicht die Dämpferleistung eines entsprechenden Fahrzeugs. 2 illustrates the damper performance of a corresponding vehicle.

Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention

1 illustriert anhand einer vereinfachten Darstellung die konstruktiven Grundmerkmale eines Federbeins (10) gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung. Das Federbein (10) umfasst erkennbar einen Radträger, eine Schraubenfeder (11) sowie einen erfindungsgemäßen Stoßdämpfer (12, 13), der sich wiederum aus einem elektromagnetischen Läufer (12) und einem elektrisch leitfähigen Ständer (13) zusammensetzt. 1 illustrates the basic design features of a shock absorber (FIG. 10 ) according to an embodiment of the invention. The strut ( 10 ) Visibly comprises a wheel carrier, a coil spring ( 11 ) as well as a shock absorber according to the invention ( 12 . 13 ), which in turn consists of an electromagnetic rotor ( 12 ) and an electrically conductive stand ( 13 ).

Während der koaxial in der Feder angeordnete Ständer (13) weitgehend starr mit dem Aufbau und somit der gefederten Masse eines – in seiner Gesamtheit nicht zeichnerisch dargestellten – elektrischen Geländefahrzeuges verbunden ist, vermag sich der Läufer (12) innerhalb des Ständers (13) im Wesentlichen geradlinig zu bewegen. Da der Läufer (12) seinerseits starr mit dem Radträger verbunden ist, führt dessen betriebsbedingte Schwingung insbesondere bei unebener Fahrbahn somit zu einer Änderung der magnetischen Flussdichte im Ständer (13). During the coaxially arranged in the spring stand ( 13 ) is largely rigidly connected to the structure and thus the sprung mass of a - in its entirety not graphically represented - electric off-road vehicle, the runner ( 12 ) within the stand ( 13 ) to move substantially straight. Because the runner ( 12 ) in turn is rigidly connected to the wheel carrier, thus causing its operational vibration especially on uneven road surface to a change in the magnetic flux density in the stator ( 13 ).

Der Ständer (13) wiederum unterliegt – gemäß dem physikalischen Grundprinzip der elektromagnetischen Induktion – einer durch die Lorentzkraft herbeigeführten Ladungsverschiebung, sodass an geeigneten Kontaktpunkten des Ständers (13) eine Spannung abgegriffen und ins Bordnetz oder eine etwaige Leistungselektronik des Fahrzeugs eingespeist werden kann. Auf diese Weise kann eine beträchtliche Leistung freigesetzt werden, wie das Säulendiagramm 20 und die Tabelle der 2 – bezugnehmend auf die Maßeinheit Watt – anhand dreier hypothetischer Fahrgeschwindigkeiten 21, 22, 23, 24 für den Fall des Nürburgrings 25 einerseits und einer britischen Schnellstraße 26 andererseits belegen. The stand ( 13 In turn, according to the basic physical principle of electromagnetic induction, a charge shift induced by the Lorentz force is subject to, so that at suitable contact points of the stator ( 13 ) tapped a voltage and can be fed into the electrical system or any power electronics of the vehicle. In this way, a considerable power can be released, such as the bar chart 20 and the table of 2 - referring to the unit of watts - based on three hypothetical driving speeds 21 . 22 . 23 . 24 in the case of the Nürburgring 25 on the one hand and a British expressway on the other 26 on the other hand.

Insbesondere kann die so gewonnene elektrische Energie im Wege der Rekuperation einer Traktionsbatterie des Fahrzeugs zugeführt werden, sofern dieses mit einem elektrischen oder hybriden Antrieb ausgerüstet ist. Durch eine Anpassung der Stromaufnahme des Läufers (12) lässt sich die gewünschte Dämpfung unterdessen den Bedürfnissen von Fahrzeug und Fahrer anpassen. Es versteht sich, dass – ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen – umgekehrt auch eine Steuerspannung an den Ständer (13) angelegt werden kann, um den Stoßdämpfer (12, 13) gleichsam als Steller eines aktiven Fahrwerks einzusetzen. In particular, the electrical energy thus obtained can be supplied by way of recuperation of a traction battery of the vehicle, provided that it is equipped with an electric or hybrid drive. By adjusting the current consumption of the runner ( 12 Meanwhile, the desired damping can be adapted to the needs of the vehicle and the driver. It is understood that - without departing from the scope of the invention - conversely, a control voltage to the stator ( 13 ) can be applied to the shock absorber ( 12 . 13 ) as if to use as a controller of an active chassis.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102013218570 A1 [0003] DE 102013218570 A1 [0003]

Claims (10)

Stoßdämpfer (12, 13), gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – der Stoßdämpfer (12, 13) umfasst einen magnetischen Läufer (12) und einen elektrisch leitfähigen Ständer (13), – der Läufer (12) ist innerhalb des Ständers (13) geradlinig beweglich und – der Läufer (12) und der Ständer (13) sind derart zueinander ausgerichtet, dass elektromagnetisch eine Spannung in den Ständer (13) induziert wird, wenn der Läufer (12) sich relativ zu dem Ständer (13) bewegt. Shock absorbers ( 12 . 13 ), characterized by the following features: - the shock absorber ( 12 . 13 ) comprises a magnetic rotor ( 12 ) and an electrically conductive stand ( 13 ), - the runner ( 12 ) is inside the stand ( 13 ) moving in a straight line and - the runner ( 12 ) and the stand ( 13 ) are aligned with each other such that electromagnetically a voltage in the stator ( 13 ) is induced when the runner ( 12 ) relative to the stand ( 13 ) emotional. Federbein (10), gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – das Federbein (10) umfasst einen Radträger, eine Schraubenfeder (11) und einen Stoßdämpfer (12, 13) nach Anspruch 1, – der Läufer (12) ist starr mit dem Radträger verbunden und – der Ständer (13) ist koaxial in der Schraubenfeder (11) angeordnet. Suspension strut ( 10 ), characterized by the following features: - the strut ( 10 ) comprises a wheel carrier, a coil spring ( 11 ) and a shock absorber ( 12 . 13 ) according to claim 1, - the runner ( 12 ) is rigidly connected to the wheel carrier and - the stand ( 13 ) is coaxial in the coil spring ( 11 ) arranged. Landfahrzeug, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – das Landfahrzeug umfasst ein Rad, einen Aufbau und ein Federbein (10) nach Anspruch 2, – das Rad ist drehbar mit dem Radträger verbunden und – der Aufbau ist starr mit dem Ständer (13) verbunden. Land vehicle characterized by the following features: - the land vehicle comprises a wheel, a body and a strut ( 10 ) according to claim 2, - the wheel is rotatably connected to the wheel carrier and - the structure is rigid with the stand ( 13 ) connected. Landfahrzeug nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – das Landfahrzeug ist ein Elektrofahrzeug mit einer Traktionsbatterie und – die Traktionsbatterie ist derart elektrisch mit dem Ständer (13) verbunden, dass die Traktionsbatterie lädt, wenn die Spannung induziert wird. Land vehicle according to claim 3, characterized by the following features: - the land vehicle is an electric vehicle with a traction battery and - the traction battery is so electrically connected to the stator ( 13 ) that the traction battery charges when the voltage is induced. Elektrofahrzeug nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: – das Elektrofahrzeug ist geländegängig.  Electric vehicle according to claim 4, characterized by the following feature: - The electric vehicle is all-terrain. Landfahrzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 5, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: – der Läufer (12) ist elektromagnetisch. Land vehicle according to one of claims 3 to 5, characterized by the following feature: - the runner ( 12 ) is electromagnetic. Landfahrzeug nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: – der Läufer (12) weist eine veränderliche Stromaufnahme auf. Land vehicle according to claim 6, characterized by the following feature: - the runner ( 12 ) has a variable current consumption. Landfahrzeug nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: – das Landfahrzeug ist derart konfiguriert, dass eine elektrische Steuerspannung an den Ständer (13) angelegt werden kann. Land vehicle according to claim 7, characterized by the following feature: the land vehicle is configured such that an electrical control voltage is applied to the stator ( 13 ) can be created. Verfahren zur Stoßdämpfung bei einem Landfahrzeug insbesondere nach einem der Ansprüche 3 bis 8, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – eine Schwingung zumindest eines Rades des Landfahrzeuges wird auf einen magnetischen Läufer (12) übertragen, – die Schwingung wird in eine geradlinige Bewegung des Läufers (12) innerhalb eines elektrisch leitfähigen Ständers (13) umgesetzt und – durch die Bewegung wird eine Spannung in den Ständer (13) induziert. Method for shock absorption in a land vehicle, in particular according to one of Claims 3 to 8, characterized by the following features: a vibration of at least one wheel of the land vehicle is transmitted to a magnetic rotor ( 12 ), - the oscillation is transformed into a linear movement of the runner ( 12 ) within an electrically conductive stand ( 13 ) and - by the movement is a voltage in the stand ( 13 ). Verfahren zur Herstellung eines Stoßdämpfers (12, 13) insbesondere nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – ein magnetischer Läufer (12) wird geradlinig beweglich innerhalb eines elektrisch leitfähigen Ständers (13) angeordnet und – der Läufer (12) und der Ständer (13) werden derart zueinander ausgerichtet, dass elektromagnetisch eine Spannung in den Ständer (13) induziert wird, wenn der Läufer (12) sich relativ zu dem Ständer (13) bewegt. Method for producing a shock absorber ( 12 . 13 ) in particular according to claim 1, characterized by the following features: - a magnetic rotor ( 12 ) becomes linearly movable within an electrically conductive stand ( 13 ) and - the runner ( 12 ) and the stand ( 13 ) are aligned with each other such that electromagnetically a voltage in the stator ( 13 ) is induced when the runner ( 12 ) relative to the stand ( 13 ) emotional.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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