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WO2011124559A1 - Shock absorber - Google Patents

Shock absorber Download PDF

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Publication number
WO2011124559A1
WO2011124559A1 PCT/EP2011/055230 EP2011055230W WO2011124559A1 WO 2011124559 A1 WO2011124559 A1 WO 2011124559A1 EP 2011055230 W EP2011055230 W EP 2011055230W WO 2011124559 A1 WO2011124559 A1 WO 2011124559A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
brake
damper
shock absorber
centrifugal
absorber according
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/055230
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Dominik Dominik
Original Assignee
Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg filed Critical Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg
Publication of WO2011124559A1 publication Critical patent/WO2011124559A1/en

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/03—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using magnetic or electromagnetic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F7/00—Vibration-dampers; Shock-absorbers
    • F16F7/02—Vibration-dampers; Shock-absorbers with relatively-rotatable friction surfaces that are pressed together
    • F16F7/023—Vibration-dampers; Shock-absorbers with relatively-rotatable friction surfaces that are pressed together and characterised by damping force adjustment means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F2232/00—Nature of movement
    • F16F2232/06—Translation-to-rotary conversion

Definitions

  • the present invention relates to a shock absorber such as that used in automobiles for rapidly decaying the vibrations of sprung masses.
  • an electromagnetic shock absorber in which two damper parts arranged displaceably relative to one another along a damper axis are provided. Between these damper parts damping means are effectively arranged to dampen relative movements of the two damper parts along the damper axis.
  • the one damper part is provided with an electric motor and a ball screw connected to the electric motor.
  • the ball screw has a threaded spindle and a threaded spindle arranged on the spindle nut.
  • the threaded spindle is connected to a rotor of the electric motor for the transmission of torques with the interposition of a torsion bar.
  • the spindle nut is connected to the other damper part.
  • the damper shaft coincides with the axis of the screw shaft and the axis of the rotor. Relative movements of the two damper parts along the damper axis relative to one another are damped in that these relative movements are converted into rotational movements of the threaded spindle for driving the electric motor and thus for generating electricity.
  • the threaded spindle operating here as a drive shaft causes the rotor of the electric motor to rotate, so that an electromagnetic force is induced in the electric motor. This electromagnetic force counteracts the rotation of the threaded spindle and thus leads to a deceleration or damping of the threaded spindle and thus finally to a deceleration of a relative displacement between the two damper parts.
  • the torsion bar connected between the threaded spindle and the rotor delays the transmission of rotational movements of the threaded spindle onto the rotor. This may be advantageous due to the large inertia of the rotor of the electric motor.
  • Object of the present invention was to provide a shock absorber according to the features of the preamble of claim 1, which works flawlessly even under extreme loads.
  • this object has been achieved by the shock absorber according to claim 1.
  • the invention enables the combination of a known electromagnetic shock absorber with a centrifugal brake. This combination enables sufficient additional friction power for further damping even at very high damper speeds.
  • the centrifugal brake may be designed to provide additional damping only when loads on the shock absorber occur outside its intended operating conditions.
  • Shock absorbers used in motor vehicles are operated on bad roads at about 0.25 m / s damper speed. Usual loads of such shock absorbers reach forces of approx. 2500 Newton. These two characteristics can specify in a coordinate system a map within which the shock absorber according to the invention can achieve any desired value without the centrifugal brake. If greater speeds or greater impact forces act on the shock absorber outside of this characteristic field, the centrifugal force can contribute to further damping under the increasing centrifugal force. An overload of the electric motor is thus excluded according to the invention.
  • the two damper parts along a damper axis can be arranged relatively displaceable to each other, wherein a transmission effectively arranged between the two damper parts relative movements of the damper parts along the damper axis in rotation of a drive shaft for the drive of the centrifugal brake converts.
  • centrifugal force deflectable brake elements of the centrifugal brake can be pressed against a brake partner, so that a braking force exerted and as a result a relative movement between the two damper parts are damped.
  • the brake element may, for example, have a plurality of brake parts distributed around a rotation axis, which are pressed against a spring force and under the action of centrifugal force against the brake partner.
  • the brake partner may, for example, be provided on a housing which receives the stator of the electric motor.
  • a ball screw can be used to convert relative displacements between the two damper parts into a rotation in order to drive the rotor of an electric motor.
  • the ball screw can have a threaded spindle and a spindle nut arranged thereon.
  • the spindle nut can be designed here as a drive shaft and be connected to transmit torques to the rotor of the electric motor. Under relative displacement between the two damper parts, the spindle nut rotates, and with it the brake element, which is pressed against the brake partner with a sufficiently large centrifugal force in order to provide a desired friction loss for further damping.
  • the threaded spindle may be assigned to one damper part and the spindle nut to the other damper part, wherein the threaded spindle can be arranged rotationally fixed.
  • this housing may, for example, be provided with a spring plate for mounting a spring, in particular a helical compression spring.
  • the centrifugal brake may be provided with a one-way clutch.
  • the overrunning clutch can be designed such that the centrifugal brake can be activated only in the one direction of rotation, but not in the opposite direction of rotation. With a freewheel clutch different damping rates for the rebound and the compression of the shock absorber at the same damper speeds in the tension and compression direction are achieved.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a shock absorber according to the invention
  • Figure 2 shows a cross section through the shock absorber according to the invention from Figure 1 and
  • FIG. 3 shows a characteristic diagram of the shock absorber according to the invention.
  • Figure 1 shows a longitudinal section of a shock absorber according to the invention, which is intended for use in a motor vehicle.
  • a lower damper part 1 may be connected to a unsprung wheel carrier, not shown here.
  • the figure shows that this damper part 1 is provided with a spring plate 2 for supporting a not shown here helical compression spring, which is mounted on a further, not shown here spring plate.
  • This further spring plate is mounted on a chassis of the motor vehicle.
  • the shock absorber according to the invention further comprises an upper damper part 3, which may be connected to the chassis, not shown here.
  • the two damper parts 1, 3 are arranged relative to each other along a damper shaft 4 relative to each other.
  • the electric motor 6 has a stator 7 accommodated in the housing 5, as well as a rotor 8 which is rotatable relative to the stator 7.
  • the shock absorber according to the invention is further provided with a ball screw 9.
  • the ball screw 9 has a threaded spindle 10, which is designed in one piece with the upper damper part 3 in the embodiment.
  • a spindle nut 1 1 is arranged, which is fixedly connected to the rotor 8 of the electric motor 6.
  • the spindle nut 1 1 is rotatably mounted in the housing 5 via a ball bearing 12.
  • the rotor 8 is rotatably supported at its end remote from the spindle nut 1 1 via a bearing 12 a in the housing 5.
  • the shock absorber is further provided with a centrifugal brake 13, which is clearly shown in Figure 2 in a cross section in an enlarged view.
  • the centrifugal brake 13 has a brake element 14 which is rotatably arranged with the spindle nut 1 1 and, in the exemplary embodiment, has a brake carrier 15 arranged in a rotationally fixed manner on the spindle nut 1 1 and brake elements 16 distributed around the circumference of the brake carrier 15. On the outer circumference of the brake members 16, a brake pad 17 is attached in each case.
  • the housing 5 encloses the centrifugal brake 13 and is designed as a brake partner 18 for the brake element 14.
  • the housing 5 is provided on its inner circumference with a braking surface 19, with which the brake pads 17 can come into brake contact.
  • the two diametrically arranged on the circumference of the brake carrier 15 Bremstei- le 16 are spring-loaded towards each other and against the brake carrier 15.
  • the operation of the shock absorber according to the invention will be explained below.
  • the threaded spindle 10 and the spindle nut 1 1 are displaced relative to each other along the damper shaft 4, wherein under this Relativverschie- relative rotation between the threaded spindle 10 and the spindle nut 1 1 takes place in a known manner:
  • the spindle nut and the threaded spindle arranged balls roll on helically wound around the spindle axis of the threaded spindle ball grooves, which are formed on the outer circumference of the threaded spindle and the inner circumference of the spindle nut.
  • the spindle nut 1 1 While the threaded spindle 10 is arranged rotationally fixed, the spindle nut 1 1 rotates.
  • the spindle nut 1 1 drives as the drive shaft 21 to the rotor 8 of the electric motor 6.
  • an electromagnetic force is induced in a known manner in the electric motor 6, which counteracts the rotation of the rotor 8, and finally the relative movements between the two damper parts 1, 3 attenuates.
  • the power generated by the electric motor in this way can be fed into the electrical system of the motor vehicle.
  • the centrifugal brake 13 is switched on for further damping. Contrary to the spring force of the springs 20 are under an effective centrifugal force, the brake parts 16 accelerated radially outward with their brake pads 17 and finally get into braking contact with the braking surface 19 of the housing 5. The done by means of the centrifugal brake 13 braking work additionally dampens relative movements between the two damper parts. 1 ; 3. An overload of the electric motor 6 can be prevented with the activated centrifugal brake 13.
  • FIG. 3 shows the characteristic diagram of the shock absorber according to the invention. At the ordinate, the effective forces are applied, which act on the shock absorber along the damper axle. The abscissa represents the damper speed applied, with the two damper parts are shifted to each other.
  • Shown dashed is the characteristic of the shock absorber according to the invention without switched centrifugal brake.
  • the solid line shows the characteristic of the shock absorber according to the invention with a switched centrifugal brake.
  • the electric motor 6 alone can adopt any desired characteristic within the limit damping force F G and the limit damping speed v G with a suitable control. Under a damping force greater than F G , the electric motor could no longer be properly controlled due to a mutual induction and have approximately the dashed characteristic curve.
  • the characteristic follows, for example, the solid line. It can be seen clearly that with a speed increase above v G, the damping force increases progressively. The increase in the damping force is caused by the centrifugal brake, which provides sufficient friction.
  • the centrifugal force grows quadratically with the damper speed, so that sets a progressive course in the provided friction power of the centrifugal brake.
  • the shock absorber according to the invention can be designed such that the centrifugal brake is switched on only in extreme situations in which unusually high damper speeds occur.
  • the shock absorber according to the invention can be designed so that even with bad distances, the required damping is provided exclusively by the electric motor and only when exceeding the limit speed v G, the centrifugal brake is activated.
  • FIG. 3 shows by way of example a damper speed V B to be expected under normal conditions. LIST OF REFERENCES 1 damper part

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Abstract

The invention relates to a shock absorber, having two absorber parts (1, 3) which are arranged such that they can be displaced with respect to each other along an absorber axis (4), wherein absorbing means are effectively arranged between said absorber parts in order to absorb relative movements of both absorber parts (1, 3) along the absorber axis (4). A centrifugal brake (13) is effectively arranged between the absorber parts (4), so that when a limit absorbing speed is exceeded friction work performed by the centrifugal brake is provided for further absorption.

Description

Bezeichnung der Erfindung Stoßdämpfer  Designation of the invention Shock absorber
Beschreibung Gebiet der Erfindung Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stoßdämpfer, wie er beispielsweise in Kraftfahrzeugen eingesetzt wird, um die Schwingungen von gefederten Massen schnell abklingen zu lassen. Description Field of the Invention The present invention relates to a shock absorber such as that used in automobiles for rapidly decaying the vibrations of sprung masses.
Aus DE 60306159 T2 ist ein elektromagnetischer Stoßdämpfer bekannt gewor- den, bei dem zwei entlang einer Dämpferachse verschieblich zueinander angeordnete Dämpferteile vorgesehen sind. Zwischen diesen Dämpferteilen sind Dämpfungsmittel wirksam angeordnet, um Relativbewegungen der beiden Dämpferteile entlang der Dämpferachse zu dämpfen. Das eine Dämpferteil ist mit einem Elektromotor und einem an den Elektromotor angeschlossenen Kugelgewindetrieb versehen. Der Kugelgewindetrieb weist eine Gewindespindel und eine auf der Gewindespindel angeordnete Spindelmutter auf. Die Gewindespindel ist unter Zwischenschaltung eines Torsionsstabes mit einem Rotor des Elektromotors zur Übertragung von Drehmo- menten verbunden. Die Spindelmutter ist mit dem anderen Dämpferteil verbunden. From DE 60306159 T2, an electromagnetic shock absorber has become known, in which two damper parts arranged displaceably relative to one another along a damper axis are provided. Between these damper parts damping means are effectively arranged to dampen relative movements of the two damper parts along the damper axis. The one damper part is provided with an electric motor and a ball screw connected to the electric motor. The ball screw has a threaded spindle and a threaded spindle arranged on the spindle nut. The threaded spindle is connected to a rotor of the electric motor for the transmission of torques with the interposition of a torsion bar. The spindle nut is connected to the other damper part.
Bei diesem elektromagnetischen Stoßdämpfer fällt die Dämpferachse mit der Achse der Gewindespindel und der Achse des Rotors zusammen. Relativbe- wegungen der beiden Dämpferteile entlang der Dämpferachse zueinander werden dadurch gedämpft, dass diese Relativbewegungen in Drehbewegungen der Gewindespindel zum Antrieb des Elektromotors und somit zur Stromerzeugung umgewandelt werden. Die hier als Antriebswelle arbeitende Gewindespindel versetzt den Rotor des Elektromotors in Rotation, so dass im Elektromotor eine elektromagnetische Kraft induziert wird. Diese elektromagnetische Kraft wirkt der Rotation der Ge- windespindel entgegen und führt somit zu einer Abbremsung oder Dämpfung der Gewindespindel und somit schließlich zu einer Abbremsung einer Relativverschiebung zwischen den beiden Dämpferteilen. In this electromagnetic shock absorber, the damper shaft coincides with the axis of the screw shaft and the axis of the rotor. Relative movements of the two damper parts along the damper axis relative to one another are damped in that these relative movements are converted into rotational movements of the threaded spindle for driving the electric motor and thus for generating electricity. The threaded spindle operating here as a drive shaft causes the rotor of the electric motor to rotate, so that an electromagnetic force is induced in the electric motor. This electromagnetic force counteracts the rotation of the threaded spindle and thus leads to a deceleration or damping of the threaded spindle and thus finally to a deceleration of a relative displacement between the two damper parts.
Der zwischen die Gewindespindel und den Rotor geschaltete Torsionsstab verzögert die Übertragung von Drehbewegungen der Gewindespindel auf den Rotor. Dies kann infolge der großen Trägheit des Rotors des Elektromotors vorteilhaft sein. The torsion bar connected between the threaded spindle and the rotor delays the transmission of rotational movements of the threaded spindle onto the rotor. This may be advantageous due to the large inertia of the rotor of the electric motor.
Extreme Belastungen des Elektromotors werden dadurch vermieden, dass der Torsionsstab bei einer Grenzbelastung abschert, so dass die Verbindung zwischen der Gewindespindel und der Motorwelle unterbrochen ist. Extreme loads on the electric motor are avoided in that the torsion bar shears at a limit load, so that the connection between the threaded spindle and the motor shaft is interrupted.
Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass der Stoßdämpfer nicht länger einwandfrei funktionstüchtig ist; vielmehr muss der abgescherte Torsionsstab durch einen einwandfreien Torsionsstab ersetzt werden. The disadvantage of this solution is that the shock absorber is no longer properly functional; Rather, the sheared torsion bar must be replaced by a perfect torsion bar.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, einen Stoßdämpfer nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 anzugeben, der auch bei extremen Belastungen einwandfrei arbeitet. Object of the present invention was to provide a shock absorber according to the features of the preamble of claim 1, which works flawlessly even under extreme loads.
Erfindungsgemäß wurde diese Aufgabe durch den Stoßdämpfer gemäß Anspruch 1 gelöst. Dadurch, dass zwischen den Dämpferteilen eine wirksam angeordnete Fliehkraftbremse vorgesehen ist, können extreme Belastungen des Stoßdämpfers einwandfrei beherrscht werden. Unter Fliehkraft kann die Flieh- kraftbremse eine Reibleistung bereitstellen, die Relativverschiebungen zwischen den beiden Dämpferteilen ausreichend dämpft. Im Fall eines elektromagnetischen Stossdämpfers sorgt die Fliehkraftbremse dafür, dass der Elektromotor nicht überlastet wird. Extreme Belastungen des Stoßdämpfers gehen einher mit sehr schnellen Relativbewegungen zwischen den beiden Dämpferteilen. Eine Fliehkraft der Fliehkraftbremse kann erfindungsgemäß abhängig sein von der Relativgeschwindigkeit der beiden Dämpferteile zueinander. Die Erfindung ermöglicht die Kombination eines bekannten elektromagnetischen Stossdämpfers mit einer Fliehkraftbremse. Diese Kombination ermöglicht selbst bei sehr hohen Dämpfergeschwindigkeiten eine ausreichende zusätzliche Reibleistung zur weiteren Dämpfung. Die Fliehkraftbremse kann so ausgelegt sein, dass sie lediglich dann eine zusätzliche Dämpfung bereitstellt, wenn Belastungen des Stoßdämpfers außerhalb seiner vorgesehenen Betriebsbedingungen auftreten. According to the invention this object has been achieved by the shock absorber according to claim 1. The fact that an effectively arranged centrifugal brake is provided between the damper parts, extreme loads on the shock absorber can be perfectly mastered. Under centrifugal force, the centrifugal brake can provide a friction power that sufficiently dampens relative displacements between the two damper parts. In the case of an electromagnetic shock absorber, the centrifugal brake ensures that the electric motor is not overloaded. Extreme loads of the shock absorber go along with very fast relative movements between the two damper parts. A centrifugal force of the centrifugal brake may according to the invention be dependent on the relative speed of the two damper parts to each other. The invention enables the combination of a known electromagnetic shock absorber with a centrifugal brake. This combination enables sufficient additional friction power for further damping even at very high damper speeds. The centrifugal brake may be designed to provide additional damping only when loads on the shock absorber occur outside its intended operating conditions.
In Kraftfahrzeugen eingesetzte Stoßdämpfer werden auf schlechten Wegstrecken bei etwa 0,25 m/s Dämpfergeschwindigkeit betrieben. Übliche Belastun- gen derartiger Stoßdämpfer erreichen Kräfte von ca. 2500 Newton. Diese beiden Kenngrößen können in einem Koordinatensystem ein Kennfeld angeben, innerhalb dessen der erfindungsgemäße Stoßdämpfer ohne zugeschaltete Fliehkraftbremse jeden gewünschten Wert erreichen kann. Sollten größere Geschwindigkeiten oder größere Stoßkräfte außerhalb dieses Kennfeldes auf den Stoßdämpfer einwirken, kann unter der zunehmenden Fliehkraft die Fliehkraftbremse zusätzlich zur weiteren Dämpfung beitragen. Eine Überbelastung des Elektromotors ist erfindungsgemäß somit ausgeschlossen. Shock absorbers used in motor vehicles are operated on bad roads at about 0.25 m / s damper speed. Usual loads of such shock absorbers reach forces of approx. 2500 Newton. These two characteristics can specify in a coordinate system a map within which the shock absorber according to the invention can achieve any desired value without the centrifugal brake. If greater speeds or greater impact forces act on the shock absorber outside of this characteristic field, the centrifugal force can contribute to further damping under the increasing centrifugal force. An overload of the electric motor is thus excluded according to the invention.
Ebenso wie im Stand der Technik können die beiden Dämpferteile entlang ei- ner Dämpferachse relativ verschieblich zueinander angeordnet sein, wobei ein zwischen den beiden Dämpferteilen wirksam angeordnetes Getriebe Relativbewegungen der Dämpferteile entlang der Dämpferachse in Rotation einer Antriebswelle für den Antrieb der Fliehkraftbremse umwandelt. Beispielsweise können unter Fliehkraft auslenkbare Bremselemente der Fliehkraftbremse gegen einen Bremspartner angedrückt werden, so dass eine Bremskraft ausgeübt und in der Folge eine Relativbewegung zwischen den beiden Dämpferteilen gedämpft werden. Das Bremselement kann bspw. mehrere um eine Rotationsachse herum verteilt angeordnete Bremsteile aufweisen, die entgegen einer Federkraft und unter Einwirkung von Fliehkraft gegen den Bremspartner angedrückt werden. Unter- halb einer Grenz-Fliehkraft bewirkt die erwähnte Federkraft, dass das Bremselement außer Bremskontakt mit dem Bremspartner ist. Erst bei Überschreiten dieser Grenz-Fliehkraft erfolgt ein erwünschter Bremskontakt des Bremselement ist mit dem Bremspartner. Der Bremspartner kann bspw. an einem Gehäuse vorgesehen sein, das den Stator des Elektromotors aufnimmt. As in the prior art, the two damper parts along a damper axis can be arranged relatively displaceable to each other, wherein a transmission effectively arranged between the two damper parts relative movements of the damper parts along the damper axis in rotation of a drive shaft for the drive of the centrifugal brake converts. For example, centrifugal force deflectable brake elements of the centrifugal brake can be pressed against a brake partner, so that a braking force exerted and as a result a relative movement between the two damper parts are damped. The brake element may, for example, have a plurality of brake parts distributed around a rotation axis, which are pressed against a spring force and under the action of centrifugal force against the brake partner. Below a limit centrifugal force causes the mentioned spring force that the brake element is out of brake contact with the brake partner. Only when exceeding this limit centrifugal force is a desired brake contact of the brake element is with the brake partner. The brake partner may, for example, be provided on a housing which receives the stator of the electric motor.
Bei einer erfindungsgemäßen Weiterbildung kann ebenso wie im Stand der Technik ein Kugelgewindetrieb verwendet werden, um Relativverschiebungen zwischen den beiden Dämpferteilen in eine Rotation umzuwandeln, um den Rotor eines Elektromotors anzutreiben. Der Kugelgewindetrieb kann eine Gewindespindel und eine darauf angeordnete Spindelmutter aufweisen. Die Spindelmutter kann hier als Antriebswelle ausgebildet und zur Übertragung von Drehmomenten mit dem Rotor des Elektromotors verbunden sein. Unter Rela- tivverschiebung zwischen den beiden Dämpferteilen rotiert die Spindelmutter, und mit ihr das Bremselement, das bei ausreichend großer Fliehkraft gegen den Bremspartner angedrückt wird um eine gewünschte Reibleistung zur weiteren Dämpfung bereitzustellen. Die Gewindespindel kann dem einen Dämpferteil und die Spindelmutter dem anderen Dämpferteil zugeordnet sein, wobei die Gewindespindel drehfest angeordnet sein kann. Wenn das eine Dämpferteil ein Gehäuse aufweist, kann dieses Gehäuse bspw. mit einem Federteller zur Lagerung einer Feder, insbesondere Schraubendruckfeder versehen sein. Derartige Weiterbildungen sind günstig für die Verwendung erfindungsgemäßer Stoßdämpfer in Federbeinen von Kraftfahrzeugen. Bei einer erfindungsgemäßen Weiterbildung kann die Fliehkraftbremse mit einer Freilaufkupplung versehen sein. Die Freilaufkupplung kann derart gestaltet sein, dass die Fliehkraftbremse nur in dem einen Drehsinn, nicht jedoch in dem entgegen gesetzten Drehsinn aktiviert werden kann. Mit einer Freilauf- kupplung werden unterschiedliche Dämpferraten für die Zugstufe und die Druckstufe des Stossdämpfers bei gleichen Dämpfergeschwindigkeiten in Zug- und Druckrichtung erreicht. In a development according to the invention, as in the prior art, a ball screw can be used to convert relative displacements between the two damper parts into a rotation in order to drive the rotor of an electric motor. The ball screw can have a threaded spindle and a spindle nut arranged thereon. The spindle nut can be designed here as a drive shaft and be connected to transmit torques to the rotor of the electric motor. Under relative displacement between the two damper parts, the spindle nut rotates, and with it the brake element, which is pressed against the brake partner with a sufficiently large centrifugal force in order to provide a desired friction loss for further damping. The threaded spindle may be assigned to one damper part and the spindle nut to the other damper part, wherein the threaded spindle can be arranged rotationally fixed. If the one damper part has a housing, this housing may, for example, be provided with a spring plate for mounting a spring, in particular a helical compression spring. Such developments are favorable for the use of inventive shock absorbers in spring struts of motor vehicles. In a further development of the invention, the centrifugal brake may be provided with a one-way clutch. The overrunning clutch can be designed such that the centrifugal brake can be activated only in the one direction of rotation, but not in the opposite direction of rotation. With a freewheel clutch different damping rates for the rebound and the compression of the shock absorber at the same damper speeds in the tension and compression direction are achieved.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in insgesamt 3 Figuren abgebil- deten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment illustrated in a total of three figures. Show it:
Figur 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Stoßdämpfer, Figur 2 einen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Stoßdämpfer aus Figur 1 und 1 shows a longitudinal section through a shock absorber according to the invention, Figure 2 shows a cross section through the shock absorber according to the invention from Figure 1 and
Figur 3 ein Kennfeld des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers. Figur 1 zeigt im Längsschnitt einen erfindungsgemäßen Stoßdämpfer, der für die Verwendung in einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist. Ein unteres Dämpferteil 1 kann mit einem hier nicht abgebildeten, ungefederten Radträger verbunden sein. Der Figur ist zu entnehmen, dass dieses Dämpferteil 1 mit einem Federteller 2 zur Lagerung einer hier nicht abgebildeten Schraubendruckfeder versehen ist, die an einem weiteren, hier nicht abgebildeten Federteller gelagert ist. Dieser weitere Federteller ist an einem Chassis des Kraftfahrzeuges gehaltert. 3 shows a characteristic diagram of the shock absorber according to the invention. Figure 1 shows a longitudinal section of a shock absorber according to the invention, which is intended for use in a motor vehicle. A lower damper part 1 may be connected to a unsprung wheel carrier, not shown here. The figure shows that this damper part 1 is provided with a spring plate 2 for supporting a not shown here helical compression spring, which is mounted on a further, not shown here spring plate. This further spring plate is mounted on a chassis of the motor vehicle.
Der erfindungsgemäße Stoßdämpfer weist ferner ein oberes Dämpferteil 3 auf, dass an das hier nicht abgebildete Chassis angeschlossen sein kann. The shock absorber according to the invention further comprises an upper damper part 3, which may be connected to the chassis, not shown here.
Die beiden Dämpferteile 1 ,3 sind entlang einer Dämpferachse 4 relativ verschieblich zueinander angeordnet. Das Dämpferteil 1 weist im Ausführungsbeispiel ein Gehäuse 5 auf, in dem ein Elektromotor 6 untergebracht ist. Der Elektromotor 6 weist einen in dem Gehäuse 5 aufgenommenen Stator 7 auf, sowie einen gegenüber dem Stator 7 drehbaren Rotor 8. The two damper parts 1, 3 are arranged relative to each other along a damper shaft 4 relative to each other. The damper part 1, in the exemplary embodiment, a housing 5, in which an electric motor 6 is housed. The electric motor 6 has a stator 7 accommodated in the housing 5, as well as a rotor 8 which is rotatable relative to the stator 7.
Der erfindungsgemäße Stoßdämpfer ist ferner mit einem Kugelgewindetrieb 9 versehen. Der Kugelgewindetrieb 9 weist eine Gewindespindel 10 auf, die im Ausführungsbeispiel einteilig mit dem oberen Dämpferteil 3 ausgeführt ist. Auf der Gewindespindel 10 ist eine Spindelmutter 1 1 angeordnet, die fest mit dem Rotor 8 des Elektromotors 6 verbunden ist. Die Spindelmutter 1 1 ist über ein Kugellager 12 in dem Gehäuse 5 drehbar gelagert. Der Rotor 8 ist an seinem von der Spindelmutter 1 1 abgewandten Ende über ein Lager 12a in dem Gehäuse 5 drehbar gelagert. The shock absorber according to the invention is further provided with a ball screw 9. The ball screw 9 has a threaded spindle 10, which is designed in one piece with the upper damper part 3 in the embodiment. On the threaded spindle 10, a spindle nut 1 1 is arranged, which is fixedly connected to the rotor 8 of the electric motor 6. The spindle nut 1 1 is rotatably mounted in the housing 5 via a ball bearing 12. The rotor 8 is rotatably supported at its end remote from the spindle nut 1 1 via a bearing 12 a in the housing 5.
Der Stoßdämpfer ist ferner mit einer Fliehkraftbremse 13 versehen, die deutlich in der Figur 2 in einem Querschnitt in vergrößerter Darstellung abgebildet ist. Die Fliehkraftbremse 13 weist ein mit der Spindelmutter 1 1 drehbar angeordnetes Bremselement 14 auf, das im Ausführungsbeispiel einen auf der Spindel- mutter 1 1 drehfest angeordneten Bremstträger 15 und am Umfang des Bremsträgers 15 verteilt angeordnete Bremsteile 16 aufweist. Am Außenumfang der Bremsteile 16 ist jeweils ein Bremsbelag 17 befestigt. The shock absorber is further provided with a centrifugal brake 13, which is clearly shown in Figure 2 in a cross section in an enlarged view. The centrifugal brake 13 has a brake element 14 which is rotatably arranged with the spindle nut 1 1 and, in the exemplary embodiment, has a brake carrier 15 arranged in a rotationally fixed manner on the spindle nut 1 1 and brake elements 16 distributed around the circumference of the brake carrier 15. On the outer circumference of the brake members 16, a brake pad 17 is attached in each case.
Das Gehäuse 5 ummantelt die Fliehkraftbremse 13 und ist als Bremspartner 18 für das Bremselement 14 ausgebildet. Zu diesem Zweck ist das Gehäuse 5 an seinem Innenumfang mit einer Bremsfläche 19 versehen, mit der die Bremsbeläge 17 in Bremskontakt kommen können. The housing 5 encloses the centrifugal brake 13 and is designed as a brake partner 18 for the brake element 14. For this purpose, the housing 5 is provided on its inner circumference with a braking surface 19, with which the brake pads 17 can come into brake contact.
Die beiden diametral am Umfang des Bremsträgers 15 angeordneten Bremstei- le 16 werden über Federn 20 aufeinander zu und gegen den Bremsträger 15 angefedert. Nachstehend wird die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers erläutert. Unter einer Relativverschiebung zwischen den beiden Dämpferteilen 1 ,3 werden die Gewindespindel 10 und die Spindelmutter 1 1 relativ zueinander entlang der Dämpferachse 4 verschoben, wobei unter dieser Relativverschie- bung eine Relativdrehung zwischen der Gewindespindel 10 und der Spindelmutter 1 1 in bekannter Weise erfolgt: Zwischen der Spindelmutter und der Gewindespindel angeordnete Kugeln wälzen an schraubenförmig um die Spindelachse der Gewindespindel gewundenen Kugelrillen ab, die am Außenumfang der Gewindespindel und am Innenumfang der Spindelmutter ausgebildet sind. The two diametrically arranged on the circumference of the brake carrier 15 Bremstei- le 16 are spring-loaded towards each other and against the brake carrier 15. The operation of the shock absorber according to the invention will be explained below. Under a relative displacement between the two damper parts 1, 3, the threaded spindle 10 and the spindle nut 1 1 are displaced relative to each other along the damper shaft 4, wherein under this Relativverschie- relative rotation between the threaded spindle 10 and the spindle nut 1 1 takes place in a known manner: Between The spindle nut and the threaded spindle arranged balls roll on helically wound around the spindle axis of the threaded spindle ball grooves, which are formed on the outer circumference of the threaded spindle and the inner circumference of the spindle nut.
Während die Gewindespindel 10 drehfest angeordnet ist, rotiert die Spindelmutter 1 1 . Die Spindelmutter 1 1 treibt als Antriebswelle 21 den Rotor 8 des Elektromotors 6 an. Auf diese Weise wird in bekannter weise in dem Elektromotor 6 eine elektromagnetische Kraft induziert, die der Rotation des Rotors 8 entgegenwirkt, und die schließlich die Relativbewegungen zwischen den beiden Dämpferteilen 1 ,3 dämpft. Der von dem Elektromotor auf diese Weise erzeugte Strom kann in das Bordnetz des Kraftfahrzeuges eingespeist werden. While the threaded spindle 10 is arranged rotationally fixed, the spindle nut 1 1 rotates. The spindle nut 1 1 drives as the drive shaft 21 to the rotor 8 of the electric motor 6. In this way, an electromagnetic force is induced in a known manner in the electric motor 6, which counteracts the rotation of the rotor 8, and finally the relative movements between the two damper parts 1, 3 attenuates. The power generated by the electric motor in this way can be fed into the electrical system of the motor vehicle.
Abhängig von der Geschwindigkeit, mit der die beiden Dämpferteile 1 ,3 relativ zueinander entlang der Dämpferachse 4 verschoben werden, rotiert die Spindelmutter 1 1 des Kugelgewindetriebs 9. Oberhalb einer kritischen Drehzahl der Spindelmutter 1 1 wird die Fliehkraftbremse 13 für eine weitere Dämpfung zugeschaltet. Entgegen der Federkraft der Federn 20 werden unter einer wirksamen Fliehkraft die Bremsteile 16 mit ihren Bremsbelägen 17 nach radial außen beschleunigt und gelangen schließlich in Bremskontakt mit der Bremsfläche 19 des Gehäuses 5. Die mittels der Fliehkraftbremse 13 verrichtete Bremsarbeit dämpft zusätzlich Relativbewegungen zwischen den beiden Dämpferteilen 1 ,3. Eine Überbelastung des Elektromotors 6 kann mit der zugeschalteten Fliehkraftbremse 13 verhindert werden. Depending on the speed with which the two damper parts 1, 3 are displaced relative to each other along the damper shaft 4, the spindle nut 1 1 of the ball screw 9 rotates. Above a critical speed of the spindle nut 1 1, the centrifugal brake 13 is switched on for further damping. Contrary to the spring force of the springs 20 are under an effective centrifugal force, the brake parts 16 accelerated radially outward with their brake pads 17 and finally get into braking contact with the braking surface 19 of the housing 5. The done by means of the centrifugal brake 13 braking work additionally dampens relative movements between the two damper parts. 1 ; 3. An overload of the electric motor 6 can be prevented with the activated centrifugal brake 13.
Figur 3 zeigt das Kennfeld des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers. An der Ordinate werden die wirksamen Kräfte aufgetragen, die entlang der Dämpferachse auf den Stoßdämpfer einwirken. An der Abszisse wird die Dämpferge- schwind ig keit aufgetragen, mit der die beiden Dämpferteile zueinander verschoben werden. FIG. 3 shows the characteristic diagram of the shock absorber according to the invention. At the ordinate, the effective forces are applied, which act on the shock absorber along the damper axle. The abscissa represents the damper speed applied, with the two damper parts are shifted to each other.
Gestrichelt abgebildet ist die Kennlinie des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers ohne zugeschaltete Fliehkraftbremse. Die durchgezogene Linie zeigt die Kennlinie des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers mit zugeschalteter Fliehkraftbremse. Der Elektromotor 6 allein kann mit einer geeigneten Regelung jede beliebige Kennlinie innerhalb der Grenz-Dämpfungskraft FG und der Grenz- Dämpfungsgeschwindigkeit vG annehmen. Unter einer Dämpfungskraft größer als FG könnte der Elektromotor aufgrund einer Gegeninduktion nicht mehr einwandfrei regelbar sein und etwa die gestrichelte Kennlinie aufweisen. Erfindungsgemäß folgt die Kennlinie jedoch beispielhaft der durchgezogene Linie. Deutlich ist zu erkennen, dass bei einer Geschwindigkeitszunahme oberhalb von vG die Dämpfungskraft progressiv zunimmt. Die Zunahme der Dämpfungs- kraft wird bewirkt durch die Fliehkraftbremse, die eine ausreichende Reibleistung bereitstellt. Die Fliehkraft wächst quadratisch mit der Dämpfergeschwindigkeit, so dass sich ein progressiver Verlauf bei der bereitgestellten Reibleistung der Fliehkraftbremse einstellt. Der erfindungsgemäße Stoßdämpfer kann derart ausgelegt sein, dass die Fliehkraftbremse lediglich in extremen Situationen zugeschaltet wird, in der ungewöhnlich hohe Dämpfergeschwindigkeiten auftreten. Bspw. in der Verwendung als Federbeindämpfer eines Kraftfahrzeuges kann der erfindungsgemäße Stoßdämpfer so ausgelegt sein, dass selbst bei schlechten Wegstrecken die erforderliche Dämpfung ausschließlich von dem Elektromotor bereitgestellt wird und lediglich bei Überschreitung der Grenzgeschwindigkeit vG die Fliehkraftbremse aktiviert wird. In der Figur 3 ist beispielhaft eine unter normalen Bedingungen zu erwartende Dämpfergeschwindigkeit VB eingezeichnet. Bezugszeichenliste 1 Dämpferteil Shown dashed is the characteristic of the shock absorber according to the invention without switched centrifugal brake. The solid line shows the characteristic of the shock absorber according to the invention with a switched centrifugal brake. The electric motor 6 alone can adopt any desired characteristic within the limit damping force F G and the limit damping speed v G with a suitable control. Under a damping force greater than F G , the electric motor could no longer be properly controlled due to a mutual induction and have approximately the dashed characteristic curve. However, according to the invention, the characteristic follows, for example, the solid line. It can be seen clearly that with a speed increase above v G, the damping force increases progressively. The increase in the damping force is caused by the centrifugal brake, which provides sufficient friction. The centrifugal force grows quadratically with the damper speed, so that sets a progressive course in the provided friction power of the centrifugal brake. The shock absorber according to the invention can be designed such that the centrifugal brake is switched on only in extreme situations in which unusually high damper speeds occur. For example. when used as a spring damper of a motor vehicle, the shock absorber according to the invention can be designed so that even with bad distances, the required damping is provided exclusively by the electric motor and only when exceeding the limit speed v G, the centrifugal brake is activated. FIG. 3 shows by way of example a damper speed V B to be expected under normal conditions. LIST OF REFERENCES 1 damper part
2 Federteller  2 spring plates
3 Dämpferteil  3 damper part
4 Dämpferachse  4 damper axle
5 Gehäuse  5 housing
6 Elektromotor 6 electric motor
7 Stator  7 stator
8 Rotor  8 rotor
9 Kugelgewindetrieb  9 ball screw
10 Gewindespindel  10 threaded spindle
1 1 Spindelmutter 1 1 spindle nut
12 Kugellager  12 ball bearings
13 Fliehkraftbremse  13 centrifugal brake
14 Bremselement  14 brake element
15 Bremsträger  15 brake carrier
16 Bremsteil 16 brake part
17 Bremsbelag  17 brake pad
18 Bremskörper  18 brake body
19 Bremsfläche  19 braking surface
20 Feder  20 spring
21 Antriebswelle 21 drive shaft

Claims

Patentansprüche claims
Stoßdämpfer, mit zwei entlang einer Dämpferachse (4) verschieblich zueinander angeordneten Dämpferteilen (1 , 3), zwischen denen Dämpfungsmittel wirksam angeordnet sind, um Relativbewegungen der beiden Dämpferteile (1 , 3) entlang der Dämpferachse (4) zu dämpfen, dadurch gekennzeichnet, dass eine zwischen den Dämpferteilen (4) wirksam angeordnete Fliehkraftbremse (13) angeordnet ist. Shock absorber, comprising two damper parts (1, 3) displaceably arranged along a damper axle (4), between which damping means are effectively arranged to damp relative movements of the two damper parts (1, 3) along the damper axle (4), characterized in that a between the damper parts (4) arranged effectively centrifugal brake (13) is arranged.
Stoßdämpfer nach Anspruch 1 , bei dem ein zwischen den beiden Dämpferteilen (1 , 3) wrksam angeordnetes Getriebe Relativbewegungen der Dämpferteile (1 , 3) entlang der Dämpferachse (4) in Rotation einer Antriebswelle (21 ) für den Antrieb der Fliehkraftbremse (13) umwandelt. Shock absorber according to claim 1, in which a transmission arranged in a forceful manner between the two damper parts (1, 3) converts relative movements of the damper parts (1, 3) along the damper shaft (4) into rotation of a drive shaft (21) for driving the centrifugal brake (13) ,
Stoßdämpfer nach Anspruch 3, bei dem ein unter Fliehkraft auslenkbares Bremselement (14) der Fliehkraftbremse (13) gegen einen Bremspartner (18) andrückbar ist, wobei das Bremselement (14) gemeinsam mit der Antriebswelle (21 ) rotiert. Shock absorber according to Claim 3, in which a centrifugal force-deflectable brake element (14) of the centrifugal brake (13) can be pressed against a brake partner (18), wherein the brake element (14) rotates together with the drive shaft (21).
Stoßdämpfer nach Anspruch 3, bei dem das Bremselement (14) mehrere um eine Rotationsachse herum verteilt angeordnete Bremsteile (16) aufweist, die entgegen einer Federkraft und unter Einwirkung von Fliehkraft gegen den Bremspartner (18) andrückbar sind. Shock absorber according to Claim 3, in which the brake element (14) has a plurality of brake parts (16) distributed around a rotation axis and which can be pressed against the brake partner (18) counter to a spring force and under the action of centrifugal force.
Stoßdämpfer nach Anspruch 2, bei dem die Dämpfungsmittel einen Elektromotor (6) aufweisen, dessen Rotor (8) an die Antriebswelle (21 ) angeschlossen ist. Shock absorber according to Claim 2, in which the damping means comprise an electric motor (6) whose rotor (8) is connected to the drive shaft (21).
Stoßdämpfer nach Anspruch 5, bei dem eines der Dämpferteile (1 ) ein Gehäuse (5) aufweist, das mit dem Bremspartner (18) und einem Stator (7) des Elektromotors (6) versehen ist. A shock absorber according to claim 5, wherein one of the damper parts (1) comprises a housing (5) provided with the brake partner (18) and a stator (7) of the electric motor (6).
Stoßdämpfer nach Anspruch 2, bei dem das als Kugelgewindetrieb (9) ausgebildete Getriebe eine mit einer Spindelmutter (1 1 ) versehene Gewindespindel (10) aufweist, wobei die Spindelmutter (1 1 ) die Antriebswelle (21 ) zum Antrieb der Fliehkraftbremse (13) bildet. Shock absorber according to Claim 2, in which the gear formed as a ball screw drive (9) has a threaded spindle (10) provided with a spindle nut (11), wherein the spindle nut (11) forms the drive shaft (21) for driving the centrifugal brake (13) ,
Stoßdämpfer nach Anspruch 7, bei dem die Gewindespindel (10) gemeinsam mit dem einen Dämpferteil (3) einerseits und die Spindelmutter (1 1 ) mit dem anderen Dämpferteil (1 ) andererseits für Relativverschiebungen zueinander entlang der Dämpferachse (4) vorgesehen sind. Shock absorber according to claim 7, wherein the threaded spindle (10) together with the one damper part (3) on the one hand and the spindle nut (1 1) with the other damper part (1) on the other hand for relative displacements to each other along the damper shaft (4) are provided.
9. Stoßdämpfer nach Anspruch 1 , bei dem das eine Dämpferteil (1 ) ein Gehäuse (5) aufweist, das mit einem Stator (7) eines Elektromotors (6) sowie mit der Fliehkraftbremse (13) und ferner mit einem Bremspartner (18) der Fliehkraftbremse (13) versehen ist, wobei ein unter Fliehkraft gegen den Bremspartner (18) andrückbares Bremselement (14) der Fliehkraftbremse (13) drehbar mit einem Rotor (8) des Elektromotors (6) verbunden ist. 9. Shock absorber according to claim 1, wherein the one damper part (1) has a housing (5) with a stator (7) of an electric motor (6) and with the centrifugal brake (13) and further with a brake partner (18) of Centrifugal brake (13) is provided, wherein under centrifugal force against the brake partner (18) andrückbares brake element (14) of the centrifugal brake (13) is rotatably connected to a rotor (8) of the electric motor (6).
10. Stoßdämpfer nach Anspruch 9, bei dem das Gehäuse (5) mit 10. Shock absorber according to claim 9, wherein the housing (5) with
Federteller (2) zur Lagerung einer Feder versehen ist.  Spring plate (2) is provided for supporting a spring.
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