DE10205771A1

DE10205771A1 - Aktive Fahrzeug-Radaufhängung mit einem Linearmotor

Info

Publication number: DE10205771A1
Application number: DE2002105771
Authority: DE
Inventors: Hans Kocherscheidt; Thomas Kautz
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2002-02-12
Filing date: 2002-02-12
Publication date: 2003-08-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine insbesondere aktive Radaufhängung eines Fahrzeugs mit einem zwischen dem Fahrzeug-Aufbau und letztlich einem Rad abgestützten elektrischen Linearmotor, der geeignet gekühlt wird. Hierzu ist im Linearmotor zumindest ein geeignet geführter Kanal zur Leitung eines Kühlmittels vorgesehen. Bevorzugt wird das Kühlmittel durch den am Fahrzeug-Aufbau befestigten Stator des Linearmotors geführt. Die Magnetspulen zur Erzeugung eines Magnetfelds sind im Stator des Linearmotors vorgesehen, während der Läufer des Linearmotors als Permanentmagnet ausgeführt ist. Bevorzugt sind in den Endbereichen desjenigen Stators sogenannte Kühlmittel-Verteiler zur Aufteilung oder Umleitung des Kühlmittels in die mehrerer parallel zueinander angeordneten Kanäle vorgesehen. Dabei kann am dem Fahrzeug-Aufbau zugewandten Kühlmittel-Verteiler ein Anschluss für die Zufuhr sowie ein Anschluss für die Abfuhr von Kühlmittel vorgesehen sein, die jeweils mit einem ringförmigen Verteilerkanal verbunden sind, von dem Kühlmittel-Kanäle abzweigen.

Description

Die Erfindung betrifft eine insbesondere aktive Radaufhängung eines Fahrzeugs mit einem zwischen dem Fahrzeug-Aufbau und letztlich einem Rad abgestützten elektrischen Linearmotor, und geht aus von der EP 0 363 158 B1.

Eine sog. aktive Fahrzeug-Radaufhängung bietet eine Vielzahl von Freiheiten hinsichtlich der Auslegung und Regelung eines Fahrzeug-Fahrwerks in seiner Gesamtheit. Dies ist in der o. g. Schrift teilweise ausführlich beschrieben. Hierzu wird in dieser Schrift u. a. ein elektrischer Linearmotor vorgeschlagen, bestehend aus einem Stator und einem gegenüber diesem längs verschiebbaren, kolbenartig ausgebildeten Läufer, wobei der Stator fest mit dem Fahrzeug-Aufbau verbunden ist, während das freie Ende des Läufers an einem letztlich das jeweilige Fahrzeug-Rad führenden Lenker oder Träger angelenkt ist. Dabei wird als Stator dasjenige Bauteil des Linearmotors bezeichnet, welches mit den elektrischen Wicklungen zu Erzeugung eines Magnetfeldes versehen ist, während der Läufer aus magnetischen Material besteht und gegenüber dem Stator bewegt werden kann.

Je nach Auslegung und Einsatz eines derartigen Systems wird im Linearmotor Energie von beträchtlichem Umfang bzw. ein erhebliches Maß von Leistung umgesetzt oder umgewandelt, bspw. auch dann, wenn der Linearmotor die Funktion eines in üblichen Radaufhängungen stets vorhandenen Dämpfers übernimmt. Unvermeidlich wird dabei in den elektrischen Wicklungen des Linearmotors Wärme freigesetzt, was jedoch nur in einem bestimmten Umfang toleriert werden kann. Eine darüber hinausgehende Wärmeabgabe könnte den Linearmotor schädigen.

Eine Abhilfemaßnahme für diese Problematik aufzuzeigen ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.

Die Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch Maßnahmen zur Kühlung des Linearmotors, wozu bevorzugt ein Kühlmittel durch geeignet geführte Kanäle durch den Linearmotor geleitet wird, um hierbei die freigesetzte Wärme aus dem Linearmotor abzuführen. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der weiteren Patentansprüche.

Mittels geeigneter Kühlmaßnahmen kann ein elektrischer Linearmotor in einer Fahrzeug-Radaufhängung die geforderte Leistung sicher erbringen, ohne dass die Gefahr einer thermischen Schädigung besteht. Zwar ist eine Kühlung von Linearmotoren grundsätzlich bekannt (vgl. bspw. DE 197 15 530 A1), jedoch handelt es sich dabei stets um in ortsfesten Anlagen eingebaute Linearmotoren. An Kraftfahrzeugen, die stets besonders harten Einsatzbedingungen unterworfen sind, und an denen folglich diverse Maßnahmen vorzusehen sind, um elektrische Linearmotoren unter diesen Einsatzbedingungen sowie dem insbesondere auch im Bereich der Fzg.- Radaufhängung stets engen Bauraum erfolgreich zu kühlen, wurde noch kein mit speziellen Kühlmaßnahmen, insbesondere Kühlkanälen zur Hindurchführung eines Kühlmittels versehener elektrischer Linearmotor vorgeschlagen. Vorteilhafterweise kann nun ein kühlbarer Linearmotor eine wesentlich höhere Nennleistung erbringen als ein nicht gekühlter Linearmotor, was insbesondere unter den stets beengten Einbauverhältnissen in Kraftfahrzeugen besonders günstig ist.

Zuverlässig und relativ einfach kann die Zufuhr und Abfuhr von Kühlmittel in bzw. aus dem Linearmotor umgesetzt werden, wenn das Kühlmittel (bspw. eine geeignete Kühlflüssigkeit wie Wasser oder Kühl-Öl) durch das am Fahrzeug-Aufbau befestigte Element des Linearmotors geführt wird. Insbesondere dann empfiehlt es sich, dass die Magnetspulen zur Erzeugung eines Magnetfelds im am Fahrzeug-Aufbau befestigten Stator des Linearmotors vorgesehen sind, während der Läufer des Linearmotors als Permanentmagnet ausgeführt ist. Ein Medienstrom sowie elektrischer Strom muss somit lediglich dem gegenüber dem Fzg.-Aufbau im wesentlichen unbeweglichen Element des Linearmotors zugeführt werden, während das gegenüber dem Fzg.-Aufbau bewegte Element des Linearmotors, nämlich dessen Läufer keine Versorgungsleitung benötigt.

Um das Kühlmittel, das von einer im Fzg.-Aufbau angeordneten Fördereinrichtung umgewälzt und dabei zur Rückkühlung auch durch einen am Fzg.- Aufbau angeordneten Wärmetauscher geleitet werden kann, bestmöglich durch den Linearmotor führen zu können und damit nicht nur das mit den bereits genannten Kühlmittel-Kanälen versehene Element des Linearmotors, sondern durch Wärmeleitung auch das andere Linearmotor-Element gut zu kühlen, können im direkt gekühlten Linearmotor-Element mehrere parallel zueinander angeordnete Kühlmittel-Kanäle vorgesehen sein. Wenn ein Linearmotor in einer Fzg.-Radaufhängung in naheliegender Weise im wesentlich in Vertikalrichtung verbaut ist (d. h. der Läufer des Linearmotors ist gegenüber dessen Stator im wesentlichen in Vertikalrichtung verschiebbar), so kann/können ein oder mehrere Kühlmittelkanäle bevorzugt im Stator von oben nach unten verlaufen, sich im unteren Ende des Stators umkehren und zurück nach oben geführt sein. Bevorzugt im oberen Endbereich des Linearmotor-Stators können dann Anschlüsse für die Zufuhr bzw. Abfuhr von Kühlmittel vorgesehen sein.

Um dabei eine relativ einfache Aufteilung des zugeführten Kühlmittelstromes auf die mehreren parallel zueinander angeordneten Kühlmittelkanäle zu erzielen bzw. um eine einfache Umleitung des bspw. im Stator zunächst von oben nach unten fließenden Kühlmittelstromes in einen anschließend von unten nach oben führenden Kühlmittelkanal zu ermöglichen, kann oder können an einem oder an beiden Endabschnitten des Stators ein oder zwei sog. Kühlmittelverteiler vorgesehen sein. Ein solcher Kühlmittelverteiler kann im wesentlichen ein oder zwei Ringkanäle enthalten, von dem oder denen dann geeignete Abzweigungen in die im Stator verlaufenden Kühlmittel- Kanäle vorgesehen sind. Auch die genannten Anschlüsse für die Zufuhr und Abfuhr von Kühlmittel können an einem oder auch beiden Kühlmittelverteiler(n) vorgesehen sein, wobei noch darauf hingewiesen sei, dass durchaus eine Vielzahl von Details auch abweichend von obigen Erläuterungen gestaltet sein kann, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen. Insbesondere kann der Linearmotor als aktives Stellglied in einer Fahrzeug- Radaufhängung wirken, er kann aber auch lediglich als Dämpfer fungieren, wenn dessen elektrischen Wicklungen kurzgeschlossen werden und die aus einer Relativbewegung resultierende Gegen-EMK (elektromotorische Kraft) als Dämpferkraft wirkt.

Claims

1. Radaufhängung, insbesondere aktive Radaufhängung, eines Fahrzeugs mit einem zwischen dem Fahrzeug-Aufbau und letztlich einem Rad abgestützten elektrischen Linearmotor, gekennzeichnet durch Maßnahmen zur Kühlung des Linearmotors.

2. Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Linearmotor zumindest ein geeignet geführter Kanal zur Leitung eines Kühlmittels vorgesehen sind.

3. Radaufhängung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kühlmittel durch das am Fahrzeug- Aufbau befestigte Element des Linearmotors geführt wird.

4. Radaufhängung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Magnetspulen zur Erzeugung eines Magnetfelds im am Fahrzeug-Aufbau befestigten Stator des Linearmotors vorgesehen sind, während der Läufer des Linearmotors als Permanentmagnet ausgeführt ist.

5. Radaufhängung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Endbereichen desjenigen Elements des Linearmotors, durch welches das Kühlmittel in Kanälen geführt wird, sog. Kühlmittel-Verteiler zur Aufteilung oder Umleitung des Kühlmittels in die mehrerer parallel zueinander angeordneten Kanäle vorgesehen sind.

6. Radaufhängung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass am dem Fahrzeug-Aufbau zugewandten Kühlmittel-Verteiler ein Anschluss für die Zufuhr sowie ein Anschluss für die Abfuhr von Kühlmittel vorgesehen ist, die jeweils mit einem ringförmigen Verteilerkanal verbunden sind, von dem Kühlmittel-Kanäle abzweigen.