車両用のロータリーダンパ

 

車両の車輪と車体の間の相対運動を減衰するための、車両用のロータリーダンパを提案する。ロータリーダンパにおいては、相対運動を回転運動に変換する、少なくとも1つの歯車装置段が、相対運動が有効に制御可能な状態で減衰されるよう、少なくとも1つの電気機械(2)と接続されている。

 

 

本発明は、請求項1の前提部に詳細に記載された、相対運動を減衰するための、車両用のロータリーダンパに関する。
車両技術においては、直線運動を減衰するためのリニアダンパが既知である。更にドイツ特許出願公開第102008042389号明細書も、内側固定部分及びこの内側固定部分に対して相対的にねじれ可能な外側部分からなり、該外側部分が、ねじれを導入するためのレバーと接続されたロータリーダンパを開示する。内側部分と外側部分の間には、多板クラッチ形式の摩擦接合クラッチが配置される。クラッチの薄板は、交互に内側部分及び外側部分と堅く接続される。外側部分は、レバーの領域でスピンドルドライブの第1リンクに固定される。スピンドルドライブはボールを備え、第2リンク上を回転しつつ可動であり、その際第2リンクの傾斜に対応して軸方向運動を実行する。従って外側部分の回転運動は、スピンドルドライブを経て、第1リンクの軸方向運動及びそれに伴う外側部分の軸方向運動へも変換され、クラッチの摩擦面と接触する。この作用により内側部分が外側部分と連結する。これにより外側部分が制動され、回転運動が減衰されることになる。
ドイツ特許出願公開第102008042389号明細書
本発明の課題は、可及的にコンパクトな構造のロータリーダンパを提案することである。
この課題は、本発明に従い、請求項1に記載の特徴により解決され、従属請求項、明細書、及び図面により、更に有利な実施形態が明らかとなる。
コンパクトな構造を実現するために、好適には車両用のロータリーダンパを、車両の車輪と車体の間の相対運動を減衰するために提案する。ロータリーダンパは、相対運動を回転運動に変換する、少なくとも1つの歯車装置段、及び少なくとも1つの電気機械を備える。これら歯車装置段及び電気機械は、相対運動が有効に制御可能な状態で減衰されるよう、互いに作動接続されている。
このようにして、回転運動に変換された相対運動を、歯車装置段と接続する電気機械を介して随意に減衰可能である。制動効果を更に改善するために、本発明において少なくとも1つのダイナミックブレーキを使用可能である。「ダイナミックブレーキ」とは、制動力が速度に依存するブレーキを指す。ダイナミックブレーキにより電気機械を制動可能であり、従ってそれに対応して歯車装置段も制動可能となり、相対運動を所望通り減衰できる。ダイナミックブレーキとして、好適には少なくとも、1つの渦電流ブレーキ、又は1つの流体力学的ブレーキ等を使用可能である。
本発明の好適な変形実施形態において、渦電流ブレーキを使用する場合、渦電流ブレーキは、少なくとも1つの歯車装置段と電気機械の間の接続に対して、並列、直列、又は出力分岐して接続、又は配置される。
提案されるロータリーダンパにおいて、特に構造空間を省いて渦電流ブレーキを配置するために、渦電流ブレーキは例えばドラム形状の構造を備え、この構造を電気機械の回転子に対して、例えば同軸上に配置可能である。例えば渦電流ブレーキがディスク形状の構造を備え、このディスク形状のプレートを電気機械の各正面側に割り当て可能とすることも考慮できる。
渦電流を発生するための磁束は、電気機械の固定子により発生可能である。そのために、例えば固定子極板、又は電気機械の類似の構成部分に、例えば直角、V字型又は他形状の溝又はリセスを備え、その外側に浮遊磁場を作り出すことが可能である。代替的に、固定子を回転子よりも長く構成し、渦電流ブレーキのドラムを、電気機械の固定子内部に突出させることも可能である。渦電流ブレーキを略ディスク形状又はプレート形状にした場合、必要とされる漂遊磁場を発生するために、例えば電気機械の固定子又は磁極片を延長可能であり、それによって、渦電流ブレーキのディスク又はプレートにおいて磁束を発生させる。
ディスク形状又はドラム形状に加えて、円錐形又は類似の形状、又はこれらを組み合わせた形状も渦電流ブレーキとして使用可能である。これらの形状は、少なくとも部分的に固定子内部に到達するか、又は固定子の周囲を走る。更に、渦電流を発生するために永久磁石等を備えることも可能であり、好適には、ロータリーダンパのハウジングにおいて固定子の外側の領域に固定されるか、又は、例えばドラム又はプレート自体にも固定可能である。永久磁石に替えて、コイル配置等による他励も考慮可能である。その際費用の観点から、クローポール型発電機等と類似のクローポールを備えたコイル配置の使用が好適である。
代替的に、又は渦電流ブレーキと組み合わせて、流体力学的ブレーキ又はクラッチを備えることも可能である。媒体としては、油に加え、例えば磁気粘性流体又は電気粘性流体も使用可能であり、これら流体の粘性は、電場又は磁場を介して調整可能である。
例えば内部回転子として構成された電気機械に対する代替案として、本発明で提案されたロータリーダンパにおいては、外部回転子として構成された電気機械も同様に使用可能である。例えば、外部回転子機械において、外側に位置する回転子配置である金属製のシリンダが、同時に渦電流ブレーキを構成可能である。この渦電流ブレーキは、好適には更なる固定子又は永久磁石を介し、渦電流を発生するための磁束中に位置する。任意であるが、外部回転子機械の回転子内でも、複数部分からなる回転子配置等により磁束が発生可能である。その際、複数部分からなる回転子配置の構成部分の間には、最小の隙間が備わる。回転子配置の金属製部分は例えば金属シリンダにより、及び回転子配置の磁気部分は例えば磁石等のためのシリンダ形状の非磁性保持配置により実現可能である。磁石保持配置及び金属シリンダは、磁石保持配置及び金属シリンダが反対方向に動くよう、例えば遊星歯車装置段として構成された歯車装置段と連結される。電気機械の回転子配置の構造に係らず、渦電流ブレーキは同様に回転子配置に合体されるか、又は回転子配置により包囲される。また、他の配置の可能性も考慮可能である。
提案されたロータリーダンパは、好適には車両の車輪と車体の間の相対運動を減衰するために使用可能である。しかし、例えば異なる車両における異なる使用目的も又可能である。
以下に、図面を参考に本発明を更に詳述する。
電気機械及び渦電流ブレーキから上流に並列配置で接続された遊星歯車装置段を備えた、ロータリーダンパの可能な変形実施形態の概略図である。 代替的設計の渦電流ブレーキを並列配置した、ロータリーダンパの更なる変形実施形態の概略図である。 電気機械及び渦電流ブレーキから上流に直列配置で接続された2つの遊星歯車装置段を備えた、ロータリーダンパの類似の変形実施形態の概略図である。 電気機械及び渦電流ブレーキから上流に出力分岐配置で接続された、2つの遊星歯車装置段を備えた、ロータリーダンパの類似の変形実施形態の概略図である。 電気機械及び渦電流ブレーキから上流に出力分岐配置で接続された、2つの遊星歯車装置段を備えた、ロータリーダンパの更なる変形実施形態の概略図である。 外部回転子として構成された電気機械を備えた、ロータリーダンパの更なる変形実施形態の概略図である。 図6のロータリーダンパの、代替的な実施形態の概略図である。 外側円周に亘って分散配置された径方向の溝を備えた、電気機械の固定子極板の横断面図である。 発生される漏れ磁束を共に表した、固定子極板の溝の領域の拡大図である。
図1は、本発明のロータリーダンパにより可能な一変形実施形態を示す。ロータリーダンパは、歯車装置段としての第1遊星歯車装置段1、及び平行するドラム構造の渦電流ブレーキを備え、下流に接続された電気機械2を備える。相対運動を伝達するレバーは、遊星歯車装置段1の内歯車4と接続されている。内歯車4は既知の方法で、遊星歯車キャリア8に支承される遊星歯車と係合し、この遊星歯車は更に太陽歯車5と係合する。並列配置のために、太陽歯車5は電気機械2の回転子6及び渦電流ブレーキ3のドラム7と接続されている。遊星歯車キャリア8は、ロータリーダンパのハウジング9と接続されている。
このようにして、特に車両においては車輪と車体である、2つの主要部分又は体積の間で減衰される相対運動が、偏向レバーを介して回転運動として遊星歯車装置段1へ伝達される。例えば遊星歯車装置段1は、伝達された回転数を増加し、伝達されたモーメントを低減する。電気機械2は、共通のシャフト上の渦電流ブレーキ3と共に、並列接続されている。例えば電気モータ又は発電機として構成された電気機械2は、太陽歯車5を介して、固定された遊星歯車キャリア8の遊星歯車を駆動し、遊星歯車は更に内歯車4と噛み合う。
図2は、ディスク構造又はプレート構造の渦電流ブレーキ3の代替的な実施形態を示す。この実施形態においては、渦電流ブレーキ3は、略ディスク形状の2つのプレート10,10Aを備え、各プレート10,10Aは、電気機械2の正面側に割り当てられている。渦電流ブレーキ3の渦電流を発生するための磁束は、電気機械2の固定子が軸方向に延長されていることで達成される。略環状ディスク形状の角状偏向部11,11Aが備わり、この角状偏向部11,11Aは、渦電流ブレーキ3のディスク形状のプレート10,10Aに対して略平行する。角状偏向部11,11Aは、例えば磁極片を延長することで実現可能である。
その他の点では、図2に示す変形実施形態は、図1に示す変形実施形態と同様に、平行する渦電流ブレーキ3を備えた電気機械2を示す。電気機械2と渦電流ブレーキ3の双方は、遊星歯車装置段1の太陽歯車5に連結されている。内歯車4は、相対運動を伝達するための図示にないレバーと、更に接続されている。
図3は、ロータリーダンパの更なる一変形実施形態を示す。ロータリーダンパは、直列配置の電気機械2及び渦電流ブレーキ3を備える。相対運動は、再びレバーを介して、第1遊星歯車装置段の内歯車4へ伝達される。直列配置のために、第1遊星歯車装置段1の太陽歯車5は電気機械2の回転子6及び第2遊星歯車装置段13の内歯車12と接続され、第2遊星歯車装置段13は、第1遊星歯車装置段1から下流に接続されている。第2遊星歯車装置段13の太陽歯車14は、渦電流ブレーキ3のドラム7と接続されている。第1遊星歯車装置段1の遊星歯車キャリア8及び第2遊星歯車装置段13の遊星歯車キャリア15は、ハウジング9と接続されている。直列配置においては、第2遊星歯車装置段13は、電気機械2のために装備された第1遊星歯車装置段1から下流に接続されている。第2遊星歯車装置段13は、渦電流ブレーキ3と作動接続する。前出の変形実施形態とは異なり、渦電流ブレーキ3用の渦電流を発生するための磁束は、ハウジング9に装備された永久磁石16により発生される。
図4は、ロータリーダンパの更なる一変形実施形態を示す。電気機械2は、出力分岐された渦電流ブレーキ3と共に配置されている。第1遊星歯車装置段1の内歯車4は、相対運動が伝達されるレバーと再び接続されている。出力分岐配置のために、第1遊星歯車装置段1の太陽歯車5は、第2遊星歯車装置段13の内歯車12と接続されている。第2遊星歯車装置段13の太陽歯車14は、渦電流ブレーキ3のドラム7と接続されている。第1遊星歯車装置段1の遊星歯車キャリア8は、ハウジング9と接続されている。第2遊星歯車装置段13の遊星歯車キャリア15は、電気機械2の回転子6と接続されている。
このように、電気機械2及び渦電流ブレーキ3を出力分岐配置した場合、選択された変速比に応じて出力が分岐され、電気機械2の過負荷防止に有効である。回転子6及び電気機械2から上流に接続された遊星歯車装置段1及び13の慣性により、例えば方向転換の形態等で外部から加速が導入された場合、電気モータで駆動される分岐をブロック可能であり、こうした場合、回転運動が主に渦電流ブレーキ3において減衰される。
出力分岐の更なる一変形実施形態が、図5に示される。ロータリーダンパのこの変形実施形態においては、相対運動が伝達されるレバーは、第1遊星歯車装置段1の内歯車4と接続されている。出力分岐配置のために、第1遊星歯車装置段1の太陽歯車5は、第2遊星歯車装置段13の内歯車12と接続されている。第2遊星歯車装置段13の太陽歯車14は、渦電流ブレーキ3のドラム7に接続されている。第1遊星歯車装置段1の遊星歯車キャリア又はウェブ8、及び第2遊星歯車装置段13の遊星歯車キャリア又はウェブ15は、ハウジング9と接続されている。前出の実施形態とは異なり、第2遊星歯車装置段13は二重遊星歯車を備える。二重遊星歯車の第1遊星歯車17は、一方では第2遊星歯車装置段13の太陽歯車14と、他方では第2遊星歯車装置段13の内歯車12と係合する。二重遊星歯車の第2遊星歯車18は、内歯車として構成された、電気機械2の回転子6と係合する。
図6及び図7は、ロータリーダンパの2つの変形実施形態を示す。これら変形実施形態においては、電気機械2が外部回転子機械として構成されている。電気機械2がこのように構成されている場合、電気機械2の回転子配置が渦電流ブレーキ3をも含む、という利点がある。電気機械2の固定子は、回転子6の内側に配置されている。
図6において電気機械2は、回転子6及び渦電流ブレーキ3として金属製のシリンダを備える。固定子側を向いたシリンダの内側には磁石配置が備わり、ハウジングに固定された、渦電流を発生するための磁石配置は、シリンダの外側に向けて配置されている。このようにして、外側に位置する回転子6である金属製のシリンダが、同時に渦電流ブレーキ3を構成する。この渦電流ブレーキ3は、例えば永久磁石16である磁石配置を介して、ハウジング9において磁束中に位置する。
前出の変形実施形態の場合のように、相対運動が伝達されるレバーは、第1遊星歯車装置段1の内歯車4と接続されている。第1遊星歯車装置段1の太陽歯車5は、電気機械2の回転子6と接続されている。第1遊星歯車装置段1の遊星歯車キャリア8は、ハウジング9と接続されている。
図7において電気機械2は、渦電流ブレーキ3を備えた複数部分からなる回転子配置を備える。回転子配置は、互いに同軸上に配置され、間に隙間を備えた、金属シリンダ21及びシリンダ状の磁石保持配置22を備える。金属シリンダ21及びシリンダ状の磁石保持配置22が互いに反対方向に動くために、回転子配置内において、金属シリンダ21により磁束が発生する。
前出の変形実施形態の場合のように、相対運動が伝達されるレバーは、第1遊星歯車装置段1の内歯車4と接続されている。遊星歯車装置段1の太陽歯車5は、シリンダ状の磁石保持配置22と連結され、及び回転方向を逆転させる中間段を介して金属シリンダ21と連結されている。更に、遊星歯車装置段1の遊星歯車キャリア8は、ハウジング9と接続されている。太陽歯車5が中間段を介して金属シリンダ21と接続されることにより、金属シリンダ21及び磁石保持配置22の回転方向が異なる。
例えば、磁石保持配置22に更なる平歯車23を備え、この平歯車23を回転不能な状態で太陽歯車5と接続することにより、中間段を構成可能である。平歯車23は、回転可能な状態で遊星歯車シャフト上に支承された中間歯車又は遊星歯車24と係合する。中間歯車24は更に、金属シリンダ21に装備された内歯車25と噛み合う。
図8において、ドラム構造式の渦電流ブレーキ3の固定子極板19の横断面図が例示される。外側円周に亘って、同軸上に配置された径方向の溝20が備わる。径方向の溝20を介して、渦電流ブレーキ3用の、所望の漏れ磁束が発生される。図示の実施形態においては例示的に、溝20がV字型の断面形状で構成されている。
図9は、備えられた溝20を介して漏れ磁束を発生するための物理的原理を示す。この図から明らかなように、各溝20を介し、対応して磁場が偏向される。各溝20の角部にN極及びS極が構成されるため、固定子極板19内に配置された溝20を介して漏れ磁束が発生される。
1 第1遊星歯車装置段
2 電気機械
3 渦電流ブレーキ
4 第1遊星歯車装置段の内歯車
5 第1遊星歯車装置段の太陽歯車
6 電気機械の回転子
7 渦電流ブレーキのドラム
8 第1遊星歯車装置段の遊星歯車キャリア
9 ロータリーダンパのハウジング
10,10A 渦電流ブレーキのディスク形状のプレート
11,11A 環状ディスク形状の角状偏向部
12 第2遊星歯車装置段の内歯車
13 第2遊星歯車装置段
14 第2遊星歯車装置段の太陽歯車
15 第2遊星歯車装置段の遊星歯車キャリア
16 永久磁石
17 第1遊星歯車
18 第2遊星歯車
19 固定子極板
20 溝
21 金属シリンダ
22 磁石保持配置
23 平歯車
24 中間歯車
25 内歯車
N N極
S S極



  1. ロータリーダンパであって、車両の車輪と車体の間の相対運動を減衰するための、車両用のロータリーダンパにおいて、相対運動を回転運動に変換する、少なくとも1つの歯車装置段が、相対運動が有効に制御可能な状態で減衰されるよう、少なくとも1つの電気機械(2)と接続されていることを特徴とするロータリーダンパ。

  2. 前記電気機械(2)を制動するための、少なくとも1つのダイナミックブレーキを備えることを特徴とする、請求項1に記載のロータリーダンパ。

  3. ダイナミックブレーキとして、渦電流ブレーキ(3)及び/又は流体力学的ブレーキ又はクラッチを備えることを特徴とする、請求項2に記載のロータリーダンパ。

  4. 前記渦電流ブレーキ(3)は、前記少なくとも1つの歯車装置段と前記電気機械(2)の間の接続に対して、並列、直列、又は出力分岐して配置されていることを特徴とする、請求項3に記載のロータリーダンパ。

  5. 請求項4に記載のロータリーダンパであって、相対運動を伝達するレバーは、第1遊星歯車装置段(1)として構成された前記歯車装置段の内歯車(4)と接続され、並列配置のために、前記第1遊星歯車装置段(1)の太陽歯車(5)は前記電気機械(2)の回転子(6)及び前記渦電流ブレーキ(3)と接続され、前記第1遊星歯車装置段(1)の遊星歯車キャリア(8)は、ハウジング(9)と接続されていることを特徴とするロータリーダンパ。

  6. 請求項4に記載のロータリーダンパであって、相対運動を伝達するレバーは、第1遊星歯車装置段(1)の内歯車(4)と接続され、直列配置のために、前記第1遊星歯車装置段(1)の太陽歯車(5)は前記電気機械(2)の回転子(6)及び第2遊星歯車装置段(13)の内歯車(12)と接続され、前記第2遊星歯車装置段(13)の太陽歯車(14)は前記渦電流ブレーキ(3)と接続され、前記第1遊星歯車装置段(1)の遊星歯車キャリア(8)及び前記第2遊星歯車装置段(13)の遊星歯車キャリア(15)は、ハウジング(9)と接続されていることを特徴とするロータリーダンパ。

  7. 請求項4に記載のロータリーダンパであって、相対運動を伝達するレバーは、第1遊星歯車装置段(1)の内歯車(4)と接続され、出力分岐配置のために、前記第1遊星歯車装置段(1)の太陽歯車(5)は第2遊星歯車装置段(13)の内歯車(12)と接続され、前記第2遊星歯車装置段(13)の太陽歯車(14)は前記渦電流ブレーキ(3)と接続され、前記第1遊星歯車装置段(1)の遊星歯車キャリア(8)はハウジング(9)と接続され、及び前記第2遊星歯車装置段(13)の遊星歯車キャリア(15)は前記電気機械(2)の回転子(6)と接続されていることを特徴とするロータリーダンパ。

  8. 請求項4に記載のロータリーダンパであって、相対運動を伝達するレバーは、第1遊星歯車装置段(1)の内歯車(4)と接続され、出力分岐配置のために、前記第1遊星歯車装置段(1)の太陽歯車(5)は第2遊星歯車装置段(13)の内歯車(12)と接続され、前記第2遊星歯車装置段(13)の太陽歯車(14)は前記渦電流ブレーキ(3)と接続され、前記第1遊星歯車装置段(1)の遊星歯車キャリア(8)及び前記第2遊星歯車装置段(13)の遊星歯車キャリア(15)はハウジング(9)と接続され、前記第2遊星歯車装置段(13)は二重遊星歯車を備え、該二重遊星歯車の第1遊星歯車(17)は、一方では前記第2遊星歯車装置段(13)の前記太陽歯車(14)と、他方では前記第2遊星歯車装置段(13)の前記内歯車(12)とそれぞれ係合し、前記二重遊星歯車の第2遊星歯車(18)は、前記電気機械(2)の回転子(6)と係合することを特徴とするロータリーダンパ。

  9. 前記渦電流ブレーキ(3)は磁気材料製のドラム(7)を備え、該ドラム(7)は前記電気機械(2)の回転子(6)に対して同軸上に配置され、前記電気機械(2)が前記ドラム(7)により包囲されていることを特徴とする、請求項3〜8の何れか一項に記載のロータリーダンパ。

  10. 前記渦電流ブレーキ(3)がドラム形状の構造を備え、磁場において漏れ磁束を発生するために、複数のリセスが、前記電気機械(2)の固定子極板(19)の外側円周に亘って分散配置されていることを特徴とする、請求項9に記載のロータリーダンパ。

  11. 前記リセスが、前記固定子極板(19)において径方向に走る溝(20)として構成されていることを特徴とする、請求項10に記載のロータリーダンパ。

  12. 前記渦電流ブレーキ(3)は、ディスク形状の2つのプレート(10,10A)を備え、各前記プレート(10,10A)は、前記電気機械(2)の正面側に割り当てられていることを特徴とする、請求項3〜8の何れか一項に記載のロータリーダンパ。

  13. 前記渦電流ブレーキ(3)がプレート形状の構造を備え、前記電気機械(2)の固定子が、軸方向に延長され及び正面側に略環状ディスク形状の角状偏向部(11,11A)を備え、該角状偏向部(11,11A)は、前記渦電流ブレーキ(3)のディスク形状の前記プレート(10,10A)に対して略平行することを特徴とする、請求項12に記載のロータリーダンパ。

  14. 前記渦電流ブレーキ(3)は、ハウジング側に配置された永久磁石(16)に割り当てられていることを特徴とする、請求項3〜13の何れか一項に記載のロータリーダンパ。

  15. 請求項3に記載のロータリーダンパであって、前記電気機械(2)が、回転子(6)及び渦電流ブレーキ(3)として金属製のシリンダを備えた外部回転子として構成され、固定子側を向いた前記シリンダの内側には磁石配置が備わり、ハウジングに固定された、渦電流を発生するための磁石配置は、前記シリンダの外側に向けて配置され、相対運動を伝達するレバーは、第1遊星歯車装置段(1)として構成された歯車装置段の内歯車(4)と接続され、前記第1遊星歯車装置段(1)の太陽歯車(5)は前記電気機械(2)の前記回転子(6)と接続され、前記第1遊星歯車装置段(1)の遊星歯車キャリア(8)はハウジング(9)と接続されていることを特徴とするロータリーダンパ。

  16. 請求項3に記載のロータリーダンパであって、前記電気機械(2)が、互いに同軸上に配置された金属シリンダ(21)及びシリンダ状の磁石保持配置(22)を備えた外部回転子として、渦電流ブレーキ(3)を備えた複数部分からなる回転子(6)として構成され、前記金属シリンダ(21)と前記シリンダ状の磁石保持配置(22)の間に隙間を備え、相対運動を伝達するレバーは、遊星歯車装置段(1)として構成された前記歯車装置段の内歯車(4)と接続され、前記遊星歯車装置段(1)の太陽歯車(5)は、前記シリンダ状の磁石保持装置(22)と接続され、及び回転方向を逆転させる中間段を介して前記金属シリンダ(21)と接続され、前記遊星歯車装置段(1)の遊星歯車キャリア(8)はハウジング(9)と接続されていることを特徴とするロータリーダンパ。

  17. 磁石配置として更なる固定子、又は少なくとも1つの永久磁石(16)、又は少なくとも1つのコイル配置が、前記渦電流ブレーキ(3)に対して割り当てられていることを特徴とする、請求項15又は16に記載のロータリーダンパ。

  18. 流体力学的ブレーキ又はクラッチを備え、媒体として、電場又は磁場を介して粘性を変更可能である流体を備えていることを特徴とする、請求項3〜17の何れか一項に記載のロータリーダンパ。

 

 

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