DE102004058736B4

DE102004058736B4 - Fluid-Dämpfer mit kontinuierlich veränderlicher Dämpfungsantwort

Info

Publication number: DE102004058736B4
Application number: DE102004058736A
Authority: DE
Inventors: Chandra Sekhar Namuduri
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2003-12-08
Filing date: 2004-12-06
Publication date: 2011-09-15
Anticipated expiration: 2024-12-07
Also published as: US7232016B2; DE102004058736A1; US20050121269A1

Abstract

Vorrichtung (100), die zur Bereitstellung einer Dämpfung zwischen einer gefederten Masse und einer ungefederten Masse dient, mit einem verschiebbaren Element (106), das einen ersten Anbringungspunkt (132) aufweist und für eine lineare Verschiebung in eine Vorwärtsrichtung (108) und eine Rückwärtsrichtung (110) ausgelegt ist; einem drehbaren Element (112), das eine drehbare Welle (114) umfasst, die mit dem verschiebbaren Element (106) drehbar gekoppelt ist, wobei eine Verschiebung des verschiebbaren Elements (106) in der Vorwärtsrichtung (108) oder Rückwärtsrichtung (110) eine Vorwärtsdrehung oder Rückwärtsdrehung des drehbaren Elements (112) und der drehbaren Welle (114) erzeugt; und einem Dämpfungsmechanismus (104) umfassend: ein Gehäuse (162), das einen zweiten Anbringungspunkt (206), ein erstes Ende (164) mit einer Bohrung (166), welche die Welle (114) drehbar aufnehmen kann, eine Seitenwand (168) und ein zweites Ende (172) aufweist; eine an der Welle (114) befestigte Nabe (154), die innerhalb der Seitenwand (168) derart untergebracht ist, dass die Nabe...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Dämpfungsvorrichtungen, die bei gesteuerten Dämpfungsanwendungen wie etwa halbaktiven Fahrzeugaufhängungssystemen verwendet werden. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf kontinuierlich veränderliche Hochleistungs-Echtzeit-Dämpfungsvorrichtungen, die magnetorheologische (MR) oder elektrorheologische (ER) Fluide verwenden.
Die meisten Fahrzeugaufhängungssysteme verwenden Dämpfungsvorrichtungen oder Stoßdämpfer zum Steuern der Vibrationen der Karosserie und des Rads, die durch Straßenunebenheiten bedingt sind und auf das Masse-Feder-System aus Fahrzeugkarosserie/Rad und Aufhängungsfedern einwirken. Ein Fahrzeugaufhängungsdämpfer bewirkt gewöhnlich eine Widerstandskraft, die zur Relativgeschwindigkeit zwischen der Karosserie und dem Rad proportional ist. Gesteuerte Hochleistungs-Dämpfungsanwendungen wie etwa jene, die in Personenwagen-Aufhängungssystemen verwendet werden, bewirken vorzugsweise wegen des Komforts eine relativ kleine Dämpfungskraft bei niedrigen Geschwindigkeiten und zur sicheren Handhabung des Fahrzeugs eine große Dämpfungskraft bei hohen Geschwindigkeiten. Bekannterweise können solche Antwortcharakteristika durch halbaktive oder aktive Aufhängungssysteme geboten werden, bei denen die Dämpfungsantwort der Systeme mittels kontinuierlich veränderlicher – in Echtzeit dämpfender (CV-RTD = continuously, variable – real-time damping) Stellorgane in Echtzeit und als Reaktion auf die dynamischen Zustande, denen das Fahrzeug unterliegt, kontinuierlich verändert werden kann.
Es ist die Verwendung von CV-RTD-Stellorganen, die ”smarte Fluide” (z. B. elektrorheologische (ER) und magnetorheologische (MR) Fluide) mit kontinuierlich veränderlicher und steuerbarer Rheologie und einen festen Durchflussabschnitt anstelle von verstellbaren mechanischen Ventilen mit einem veränderlichen Durchflussabschnitt verwenden, vorgeschlagen worden. Die Verwendung von ER-Fluiden erfordert zur Ausbildung des gewünschten Bereichs von rheologischen Effekten relativ starke elektrische Felder (in der Größenordnung von 5 kV/mm), wohingegen MR-Fluide ähnliche rheologische Effekte bei Spannungen gut unter 12 V erzeugen und folglich für viele Anwendungen einschließlich der Verwendung in Kraftfahrzeugen im Allgemeinen bevorzugt worden sind.
Magnetorheologische (MR) Fluide bestehen aus magnetisierbaren Teilchen (z. B. Eisen- und/oder Eisenlegierungspulvern), die in einem inerten Basisfluid (z. B. synthetischem Öl) suspendiert sind. MR-Fluide weisen im Allgemeinen die Charakteristika einer newtownschen Strömung bei vernachlässigbarer Fließspannung auf, wenn kein äußeres Magnetfeld vorhanden ist. Jedoch kann die Fließspannung eines MR-Fluids um einige Größenordnungen erhöht werden, indem es einem zur Strömungsrichtung des Fluids senkrechten Magnetfeld unterworfen wird. Dieses plastische Bingham-Verhalten eines MR-Fluids im ”Ein”-Zustand ist für das Ausbilden von Stellorganen mit steuerbaren Kraft- oder Drehmomentcharakteristika wie etwa Vibrationsdämpfern und Kupplungen, ohne irgendwelche verstellbaren Ventile zu verwenden, vorteilhaft. MR-Fluide und Vorrichtungen, die MR-Fluide verwenden, sind an sich bekannt. Jedoch hemmten bisherige Sedimentations- und Abrasionsprobleme deren Verwendung. Die jüngsten Fortschritte in der Materialtechnik und der Elektronik haben das Interesse an MR-Fluiden für Anwendungen in smarten Stellorganen zur schnellen und wirksamen Kraft- oder Drehmomentsteuerung (z. B. zur Dämpfung) in einem mechanischen System neu geweckt.
Weitere Beispiele von CV-RTD-Dämpfern sind in den US 5,277,281 A und US 6,390,252 A beschrieben und gezeigt und umfassen im Allgemeinen Einrohr-MR-Dämpfer 10 mit einem Kolben 20, der in einem mit MR-Fluid 40 gefüllten Hohlrohr 30 gleitet, wie in 1 gezeigt ist. Weitere CV-RTD-Dämpfer sind außerdem in US 5,992,582 A , DE 103 52 176 A1 , DE 35 35 705 A1 , und DE 199 63 580 C2 offenbart. Die JP 09-264 492 A offenbart eine Dämpfungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Obwohl MR-Fluid-Dämpfer der oben allgemein beschriebenen Typen bei CV-RTD-Anwendungen erfolgreich verwendet worden sind und die Fähigkeit, eine schnelle und kontinuierlich veränderliche Steuerung von Dämpfungskräften zu bewirken, nachgewiesen haben, erfordern sie, dass das Hohlrohr im Wesentlichen mit MR-Fluid, das ein relativ teures Material ist, gefüllt ist. Im Allgemeinen benötigen Fahrzeuge, die mit MR-Fluid-Stoßdämpfern ausgerüstet sind, etwa 1 Liter oder mehr pro Fahrzeug. Ferner können die Fluide am Ende der Nutzungsdauer des Fahrzeugs eine spezielle Behandlung und Entsorgung notwendig machen. Diese Vorrichtungen erfordern im Allgemeinen eine spezielle Endbearbeitung an der Stange und der Innenfläche des Rohrs und spezielle Hochdruckdichtungen für den schwimmenden Gaskolben und die Stange, um den mit dem MR-Fluid verbundenen Verschleiß zu minimieren und für die erforderliche Abdichtung bei den Betriebs-Fluiddrücken der Vorrichtung zu sorgen. Außerdem kann das Einfassen des Kolbens mit einer geeigneten Spule, wenn hohe Einschaltverhältnisse bei hohen Geschwindigkeiten erwünscht sind, schwierig sein, was durch die relativ große Auslegung der Spule, die zur Bildung dieser Verhältnisse erforderlich ist, bedingt ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Dämpfungsvorrichtung zu schaffen, die mit einem geringeren Volumen von MR-Fluid und ohne einen Gasspeicher auskommt, der das während der Betätigung des Dämpfers verdrängte MR-Fluid aufnimmt.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen.
Die vorliegende Erfindung umfasst einen Mechanismus zur Umsetzung von linear in rotatorisch, der mit einem Dämpfungsmechanismus, der eine koaxiale, rotatorische Konfiguration zum Erzeugen einer Widerstands- oder Dämpfungskraft anstelle von herkömmlichen kolbenbasierten Konfigurationen verwendet, wirksam gekoppelt ist.
Der Mechanismus zur Umsetzung von linear in rotatorisch umfasst ein verschiebbares Element wie etwa eine Kugelmutter, das für eine lineare Verschiebung in Vorwärtsrichtung und Rückwärtsrichtung geeignet ist, und ein drehbares Element wie etwa eine Kugelumlaufspindel, das eine drehbare Welle umfasst, die mit dem verschiebbaren Element drehbar gekoppelt ist, wobei die Verschiebung des verschiebbaren Elements entweder in der Vorwärtsrichtung oder der Rückwärtsrichtung eine Vorwärtsdrehung oder eine Rückwärtsdrehung des drehbaren Elements bzw. der drehbaren Welle erzeugt.
Der Dämpfungsmechanismus umfasst eine Nabe, die an der Welle befestigt ist, ein Mittel, das als Reaktion auf ein angelegtes elektrisches Signal, das als Reaktion auf ein Eingangssignal, das für eine Soll-Dämpfungskraft repräsentativ ist, kontinuierlich verändert werden kann, ein veränderliches elektromagnetisches Feld erzeugt, sowie ein Fluid wie etwa ein MR-Fluid, das eine Viskosität besitzt, die durch Anlegung des elektromagnetischen Felds kontinuierlich verändert werden kann, und das mit der Nabe in Berührungskontakt ist. Der Dämpfungsmechanismus umfasst vorzugsweise ein Dämpfergehäuse, das die beschriebenen Elemente aufnimmt und einen Kanal zum Zurückhalten des Fluids enthält.
Das Anlegen des veränderlichen elektromagnetischen Felds an das Fluid ruft Änderungen der Viskosität des Fluids hervor, die ihrerseits einen veränderlichen Widerstand gegen die Drehung der Nabe und einen veränderlichen Widerstand gegen die Verschiebung des verschiebbaren Elements bewirken, wodurch eine Dämpfungsvorrichtung mit einer kontinuierlich veränderlichen Dämpfungsantwort geschaffen ist.
Als ein Vorteil dieser Erfindung im Vergleich zu gegenwärtig vorkommenden MR-Fluid-basierten Dämpfern wie etwa kolbenbasierten MR-Dämpfern werden die niedrigeren Herstellungskosten infolge eines verkleinerten Volumens an MR-Fluid angesehen. Als zweiter Vorteil wird angesehen, dass die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung eine im Vergleich zu herkömmlichen kolbenbasierten MR-Fluid-Dämpfern kleinere Unterbringungshülle benötigt, was sowohl mit dem verringerten Volumen an MR-Fluid, das für ihren Betrieb erforderlich ist, als auch damit, dass sich ein Gasspeicher, der die Fluidverdrängung beim Betätigen des Dämpfers unterbringt, erübrigt, zusammenhängt. Als dritter Vorteil wird eine Verringerung derjenigen Mantelfläche von Komponenten in dem Dämpfermechanismus, die wegen der abschleifenden Natur der MR-Fluide Beschichtungen gegen Verschleiß benötigt, angesehen. Als vierter Vorteil wird die Fähigkeit, auf Grund der bei der vorliegenden Erfindung verwendeten niedrigeren Fluid-Betriebsdrücke einen relativ niedrigen Druck und folglich preiswertere Dichtungen zum Einschließen des MR-Fluids zu verwenden, angesehen. Als fünfter Vorteil wird die Fähigkeit der vorliegenden Erfindung, die Linearität der Kraft-Geschwindigkeits-Kennlinie des Stellorgans wegen des Fehlens von bei kolbenbasierten Einrohrvorrichtungen des Standes der Technik festgestellten sekundären Eintritts- und Austrittseffekten des MR-Fluidstroms zu verbessern, angesehen. Als letzter Vorteil wird angesehen, dass die vorliegende Erfindung im Vergleich zu herkömmlichen kolbenbasierten MR-Fluid-Dämpfern höhere Einschaltverhältnisse in kleineren Einfassungen liefern kann.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben.
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Querschnittsansicht eines MR-Fluid-Dämpfers des Standes der Technik;
2 eine schematische Querschnittsansicht eines MR-Fluid-Dämpfers der vorliegenden Erfindung;
2A eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht der Schnittfläche A in 2;
3 eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht des Dämpfungsmechanismus des MR-Fluid-Dämpfers nach 2;
4 eine schematische Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Dämpfungsmechanismus eines MR-Fluid-Dämpfers, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist;
5 eine schematische Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Dämpfungsmechanismus eines MR-Fluid-Dämpfers, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist;
6 eine schematische Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines MR-Fluid-Dämpfers, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist; und
7 eine längs des Schnitts 7-7 aufgenommene schematische Querschnittsansicht des MR-Fluid-Dämpfers von 6.
Mit Bezug auf die 2–7 wird eine Dämpfungsvorrichtung 100 beschrieben, die einen Mechanismus 102 zur Umsetzung von linear in rotatorisch enthält, der die Linearbewegung und die linearen Kräfte, die auf die Dämpfungsvorrichtung ausgeübt werden, in eine Drehbewegung und in Drehkräfte, die durch den Betrieb des Dämpfungsmechanismus 104 gedämpft werden können, umsetzt. Bei einer Fahrzeuganwendung kann die Dämpfungsvorrichtung 100 in das Aufhängungssystem als Stoßdämpfer in dem Feder-Masse-System, das die Fahrzeugkarosserie und weitere gefederte Massen sowie die Räder und weitere ungefederte Massen umfasst, eingebaut sein. In solchen Systemen erfolgen die Linearbewegung und die Krafteinwirkungen, wenn das Fahrzeug angetrieben wird und das Rad eine Bewegung in Bezug auf die Karosserie wie beispielsweise jene, die durch Veränderungen der Oberfläche, auf der das Fahrzeug gefahren wird, oder Objekte im Weg des Rads hervorgerufen werden, erfährt.
Der Mechanismus 102 zur Umsetzung von linear in rotatorisch umfasst ein verschiebbares Element 106, das für eine lineare Verschiebung in Vorwärtsrichtung 108 und in Rückwärtsrichtung 110 geeignet ist, und ein drehbares Element 112, das eine drehbare Welle 114 umfasst, das mit dem verschiebbaren Element 106 durch eine Kopplung 115 drehbar gekoppelt ist, so dass die Verschiebung des verschiebbaren Elements 106 entweder in der Vorwärtsrichtung 108 oder in der Rückwärtsrichtung 110 eine Vorwärtsdrehung oder eine Rückwärtsdrehung des drehbaren Elements 112 bzw. der drehbaren Welle 114 erzeugt. Die lineare Verschiebung ist so zu verstehen, dass sie auch den Mechanismus 102 zur Umsetzung von linear in rotatorisch umfasst, in dem das verschiebbare Element 106 eine geradlinige oder eine krummlinige Verschiebung bewirkt. Neben der Bewegung übertragen diese Elemente im Allgemeinen auch mit ihrer Bewegung verbundene Linear- und Rotationskräfte. Ferner sei angemerkt, dass, obwohl die Beschreibung oben die Bewegung dieser Elemente während des Betriebs der Dämpfungsvorrichtung annimmt, der Dämpfungsmechanismus auch so betrieben werden kann, dass er der Bewegung dieser Element im Wesentlichen entgegenwirkt oder eine solche verhindert, so dass sie Linear- und Rotationskräfte ohne jegliche damit verbundene Bewegung übertragen können.
Wie in den 2–5 gezeigt ist, kann das verschiebbare Element 106 eine Kugelmutter 116 umfassen, die am Ende 118 eines Kugelmuttergehäuses 120 befestigt ist. Die Kugelmutter 116 kann am Ende 118 in einer Weise, die ausreichend ist, um die maximalen Schublasten und Drehmomente, die die Dämpfungsvorrichtung erfährt, zu übertragen, und die von den für die Kugelmutter 116 und das Kugelmuttergehäuse 120 verwendeten Materialien abhängt, wie etwa durch Schweißen, Löten, Presssitz/Verkerben oder andere bekannte Verfahren zum Befestigen dieser Vorrichtungen aneinander, befestigt sein. In 2A besitzt die Kugelmutter 116 eine herkömmliche Konstruktion und enthält vorzugsweise mehrere bogenförmig verlaufende Nuten wie etwa schraubenlinienförmige Nuten 122 in der Oberfläche einer zylindrischen Bohrung 124. Die schraubenlinienförmigen Nuten 122 sind vorzugsweise so beschaffen, dass sie mehrere umlaufende Kugeln 126 in irgendeinem einer Anzahl von herkömmlichen Kugelumlaufmitteln 127 aufnehmen. Die Kugelumlaufmittel 127 können entweder innerhalb oder außerhalb oder teilweise innerhalb und außerhalb der Kugelmutter 116 angeordnet sein. Die umlaufenden Kugeln 126, die sich zwischen dem drehbaren Element 114 und der Kugelmutter 116 befinden, können die Schublast und das Drehmoment zwischen dem verschiebbaren Element und dem drehbaren Element übertragen, wie weiter unten beschrieben wird, und aus irgendeinem geeigneten Material wie etwa härtbaren Stählen jener Typen, die zur Herstellung von verschiedenartigen Lagern verwendet werden, gefertigt sein.
Das Kugelmuttergehäuse 120 kann irgendeine geeignete Form umfassen, jedoch ist es vorzugsweise ein Hohlzylinder und kann aus irgendeinem Material, das zum Übertragen von Schublasten und Drehmomenten, die sich ergeben, wenn die Dämpfungsvorrichtung 100 in ihrer vorgesehenen Anwendung betrieben wird, geeignet ist, wie etwa Konstruktionsmetallen (z. B. Eisen, Stahl, Aluminium, Titan oder anderen Konstruktionslegierungen) oder Konstruktionszusammensetzungen (z. B. faserverstärkten technischen Kunststoffe) gefertigt sein. Das Kugelmuttergehäuse 120 kann außerdem ein Mittel zur Anbringung wie etwa einen Flansch 128 oder eine Abdeckung wie etwa eine Elastomerhaube 130 oder andere geeignete Mittel zum Schützen und Verschließen des verschiebbaren Elements 106 und des drehbaren Elements 112 gegenüber der äußeren Umgebung enthalten. Die Abdeckung kann außerdem eine teleskopische Metall- oder Kunststoffabdeckung oder eine andere Abdeckung (nicht gezeigt), wie sie gewöhnlich zum Abdecken von Stoßdämpfern verwendet wird, umfassen. Der Flansch 128 kann einteilig mit dem Kugelmuttergehäuse 120 ausgebildet sein oder getrennt ausgebildet und an dem Kugelmuttergehäuse 120 angebracht sein. Die Elastomerhaube 130 kann Gummi, Nitril oder andere geeignete Elastomermaterialien umfassen. Das Kugelmuttergehäuse 120 weist außerdem vorzugsweise einen Anbringungspunkt 132 wie etwa einen Flansch 134 und eine Elastomerbuchse 136 oder alternativ ein Gewindeende (nicht gezeigt) auf, um die Dämpfungsvorrichtung 100 an einem der zu dämpfenden Objekte wie etwa im Fall eines Fahrzeugs an der Fahrzeugkarosserie oder anderen ”gefederten” Massen oder der Achse, einem Rad oder anderen ungefederten Massen anzubringen.
Wie in den 6–7 gezeigt ist, kann das verschiebbare Element 106 außerdem eine verschiebbare Getriebestange 138 umfassen. Die Zahnstange 138 kann irgendeine geeignete Kombination von Zahnstangenzahn-, Querschnitts- und Längskonfiguration sein. Beispielsweise können die Querschnitts- und Längskonfigurationen irgendeine Anzahl von herkömmlichen Konfigurationen einschließlich kreisförmiger, halbkreisförmiger, keilförmiger oder anderer Querschnittskonfigurationen sowie gerade, gebogene, gekrümmte oder andere longitudinale Konfigurationen umfassen. Die Zahnstange 138 kann ebenfalls einen Anbringungspunkt 140 wie etwa einen Flansch 142 und eine Elastomerbuchse 144 oder ein Gewindeende (nicht gezeigt) zum Befestigen der Dämpfungsvorrichtung 100 an dem zu dämpfenden Objekt umfassen, wie oben beschrieben worden ist.
In den 2–5 umfasst das drehbare Element 112 einen Kugelumlaufspindelabschnitt 146, über den die Kugelmutter 116 geschoben werden kann, und eine Welle 114, die sich in den Dämpfungsmechanismus erstreckt. Vorzugsweise sind der Kugelumlaufspindelabschnitt 146 und die Welle 114 aus einem einzigen Material wie etwa einem Konstruktionsmetall (z. B. Gusseisen, Stahl, Aluminium, Titan oder anderen Konstruktionslegierungen) gebildet, jedoch können sie auch getrennt ausgebildet und zusammengefügt sein. Die Kugelmutter 116 und die Kugelumlaufspindel 146 dienen als Kopplung 115 zum Koppeln der Linearbewegung des verschiebbaren Elements 106 mit der Drehbewegung des drehbaren Elements 112. Wie in 6 gezeigt ist, kann das drehbare Element 112 außerdem ein Ritzel 148 und eine Welle 114 umfassen. Die Getriebestange 138 und das Ritzel 148 dienen als Kopplung 115 zum Koppeln der Linearbewegung des verschiebbaren Elements 106 mit der Drehbewegung des drehbaren Elements 112. Vorzugsweise ist das drehbare Element 112 von der Welle durch wenigstens ein Mittel, das eine Drehunterstützung 150 bietet, wie etwa ein Lager oder eine Buchse 152 drehbar in Bezug auf den Dämpfungsmechanismus 104 geführt. In den in den 2–6 gezeigten Ausführungsformen umfassen jene Mittel, die eine Drehunterstützung 150 bieten, zwei Lager 152. In den 2–5 wird angenommen, dass die Lager 152 vorzugsweise Axiallager sind, die die Schubbelastungen, die durch die Welle 114 übertragen werden, wenn die Dämpfungsvorrichtung 100 in Anwendungen wie etwa Stoßdämpfern oder Stabilitätssteuerungsvorrichtungen verwendet werden, auffangen.
Wie in den 2–7 allgemein gezeigt ist, verwendet der Dämpfungsmechanismus 104 anstatt herkömmlicher kolbenbasierter Konfigurationen eine koaxiale, rotatorische Konfiguration zum Erzeugen einer Widerstands- oder Dämpfungskraft. Der Dämpfungsmechanismus 104 umfasst im Allgemeinen eine Nabe 154, die an der Welle 114 befestigt ist, ein Mittel 156, das als Reaktion auf ein Eingangssignal, das für eine Soll Dämpfungskraft repräsentativ ist, ein veränderliches elektromagnetisches Feld 158 erzeugt, ein Fluid 160, das eine Viskosität besitzt, die durch Anlegung des elektromagnetischen Felds 158 kontinuierlich verändert werden kann, und das mit der Nabe in Berührungskontakt ist, sowie ein Dämpfergehäuse 162, wobei das Anlegen des veränderlichen elektromagnetischen Feld 158 an das Fluid 160 Änderungen der Viskosität des Fluids 160 hervorruft, die ihrerseits einen veränderlichen Widerstand gegen die Drehung der Nabe 154 durch das Fluid 160 und gegen die Verschiebung des verschiebbaren Elements 106 bewirken.
Wie wiederum in den 2–7 gezeigt ist, kann der Dämpfungsmechanismus 104 allgemein auch so beschrieben werden, dass er ein Dämpfergehäuse 162 umfasst, das eine erstes Ende 164 mit einer Bohrung 166 aufweist, die die Welle 114 drehbar aufnehmen kann. Die Bohrung 166 ist vorzugsweise so beschaffen, dass sie Mittel aufnimmt, die eine Drehführung 150 bieten. Das Dämpfergehäuse 162 weist außerdem eine Seitenwand 168 mit einer zylindrischen Innenfläche 170 sowie ein zweites Ende 172 auf. Der Dämpfungsmechanismus 104 umfasst außerdem eine Nabe 154, die an der Welle 114 befestigt ist und innerhalb der zylindrischen Innenfläche 170 des Dämpfergehäuses 162 untergebracht ist. Die Nabe 154 besitzt eine Außenfläche 174, die sich in unmittelbarer Nähe eines Abschnitts der Innenfläche 170 der Seitenwand 168 befindet, so dass die Außenfläche 174 der Nabe 154 und die Seitenwand 168 des Dämpfergehäuses 162 wenigstens einen Abschnitt eines Kanals 176 zwischen sich abgrenzen. Wie weiter unten beschrieben wird, können auch weitere Elemente dazu dienen, den Kanal 176 abzugrenzen. Der Kanal 176 umfasst den Raum zwischen den drehbaren Elementen wie etwa der Nabe 154 und den nicht drehbaren Elementen wie etwa dem Dämpfergehäuse 162. Der Dämpfungsmechanismus 104 umfasst außerdem Mittel 156 zum Erzeugen des elektromagnetischen Felds 158 innerhalb des Kanals 176 sowie das Fluid 160, das sich in dem Kanal 176 befindet und eine Viskosität besitzt, die durch Anlegung des elektromagnetischen Felds 158 verändert werden kann.
In den 2–7 kann der Dämpfungsmechanismus 104 mehrere alternative Konfigurationen umfassen und können die Nabe 154 und der Kanal 176 mehrere unterschiedliche Formen und Größen umfassen. Wie in den 2–7 gezeigt ist, ist die Nabe 154 im Allgemeinen zylindrisch und umfasst einen magnetischen Abschnitt 178, wobei sie optional in Abhängigkeit von der Form des Kanals 176 und der Unterbringung des Fluids 160 einen nichtmagnetische Abschnitt 180 umfassen kann. Diese Konfigurationen des Dämpfungsmechanismus 104 werden weiter unten näher beschrieben.
In den 2–3 ist eine erste Ausführungsform des Dämpfungsmechanismus 104 gezeigt, in der die Nabe 154 allgemein die Form eines zylindrischen Bechers besitzt, der an der Welle 114 angebracht ist. In dieser Ausführungsform besitzt der Kanal 176 die Form eines Paars konzentrischer, zylindrischer Becher mit unterschiedlichem Durchmesser, die über einen seitlichen Abschnitt an ihren Krempen verbunden sind. Der Kanal 176 ist im Allgemeinen durch einen Abschnitt der Innenfläche 170 der Seitenwand 168, der Innenfläche 165 des ersten Endes 164 und der Außenfläche 174 der Nabe 154, der Innenfläche 182 der Nabe 154 und der Außenfläche 184 eines zylindrischen Kerns 186 sowie der Innenfläche 173 des zweiten Endes 172 definiert und abgegrenzt. Die Nabe 154 umfasst vorzugsweise eine zylindrische Grundfläche 188, die unter Anwendung herkömmlicher Zusammenfügungsverfahren wie etwa Presssitz, Schweißen, Löten, Verkerben oder anderer Verfahren an der Welle 114 befestigt ist, und eine zylindrische Wand 190, die sich von der zylindrischen Grundfläche 188 nach außen erstreckt. Die zylindrische Grundfläche 188 umfasst vorzugsweise ein nichtmagnetisches Material wie etwa Austenitstahl, Austenitaluminium oder ein anderes nichtmagnetisches Material. Die zylindrische Wand 190 umfasst ein magnetisches Material wie etwa Magnetstahl. Die zylindrische Wand 190 ist an der äußeren Krempe 192 unter Anwendung von Zusammenfügungsverfahren wie etwa jener, die zum Verbinden der Grundfläche 188 mit der Welle 114 angewandt werden, an der zylindrischen Grundfläche 188 befestigt. Die Außenfläche der Nabe 154 ist in unmittelbarer Nähe der zylindrischen Innenfläche 170 der Seitenwand 168, jedoch von dieser etwas beabstandet, angeordnet, so dass dadurch ein erster Abschnitt 194 des Kanals 176 gebildet ist. Der zylindrische Kern 186 ist am zweiten Ende 172 des Dämpfergehäuses 162 befestigt, in unmittelbarer Nähe der Innenfläche 182 der Nabe 154, jedoch von dieser etwas beabstandet, angeordnet und so bemessen, dass dadurch ein zweiter Abschnitt 186 des Kanals 176 gebildet ist. Der Kern 186 umfasst ein magnetisches Metall wie etwa Magnetstahl und ist am zweiten Ende 172 des Dämpfergehäuses 162 angebracht. Der Kanal 176 ist ferner durch ein Paar Dichtungen 198 definiert, wovon die eine vorzugsweise zwischen der Innenfläche 165 des ersten Endes 164 und der Außenfläche 174 der Nabe 154 angeordnet ist und die andere zwischen der Innenfläche 182 der Nabe 154 und der Außenfläche 184 des Kerns 186 angeordnet ist, um das Fluid 160 in dem Kanal 176 zurückzuhalten. Das Fluid 160 ist vorzugsweise ein MR-Fluid, wie hier beschrieben ist. Wenn ein MR-Fluid verwendet wird, umfasst der Dämpfungsmechanismus 104 außerdem eine Spule 200 mit mehreren Windungen, die außerdem einen Magnetkern enthalten kann, um die Stärke des elektromagnetischen Felds 158, das in dieser Ausführungsform der Erfindung ein Magnetfeld 158 ist, zu erhöhen. Die Spule 200 kann in einer im Kern 186 ausgebildeten Aussparung angeordnet sein. Die Spule 200 ist an eine elektrische Verbindung 202 angefügt, so dass ein elektrischer Strom an sie übertragen werden kann, um sie zu speisen und das Magnetfeld 158 zu erzeugen. Die Stärke des Magnetfelds 158 ist zum angelegten Strom proportional und kann automatisch gesteuert werden, indem der Strom verändert wird, der wiederum die Viskosität des MR-Fluids 160 und den Widerstand gegen die Drehung der Nabe 154 steuert. Die zylindrische Wand 190 enthält außerdem vorzugsweise einen der Spule 200 gegenüberliegenden nichtmagnetischen Ring 204, der verwendet wird, um das Magnetfeld 158 so zu formen, dass seine magnetischen Flusslinien sowohl im ersten Abschnitt 194 als auch im zweiten Abschnitt 196 im Wesentlichen senkrecht zum Kanal 178 sind. Der nichtmagnetische Ring 204 kann irgendein nichtmagnetisches Material einschließlich nichtmagnetischer Metalle und Kunststoffe umfassen. Der nichtmagnetische Ring 204 kann sich durch die gesamte Dicke der zylindrischen Wand 190 erstrecken oder in eine Nut eingesetzt sein, die im Wesentlichen durch deren Dicke verläuft. Der Dämpfungsmechanismus 104 weist außerdem vorzugsweise einen Anbringungspunkt 206 wie etwa einen Flansch 208 und eine Elastomerbuchse 210 oder alternativ ein Gewindeende (nicht gezeigt) auf, um den Dämpfungsmechanismus 104 der Dämpfungsvorrichtung 100 an einem der zu dämpfenden Objekte wie etwa im Fall eines Fahrzeugs an der Fahrzeugkarosserie oder anderen ”gefederten” Massen oder der Achse, einem Rad oder anderen ungefederten Massen anzubringen.
Im Betrieb bietet die Nabe 154, wenn kein Strom durch die Spule 200 fließt, einen minimalen Widerstand gegen die Linearbewegung der Vorrichtung, wobei dieser Widerstand von der Stellorgangeometrie, der MR-Fluid-Viskosität, der Steigung oder der Ganghöhe und den inneren Widerständen der Kugelmutter 116/der Kugelumlaufspindel 146 und von anderen Faktoren abhängt. Falls von einem externen Stromtreiber (nicht gezeigt) Strom in die Spule 200 injiziert wird, wird in dem MR-Fluid ein Magnetfeld 158 erzeugt, wodurch wegen der Zunahme der Viskosität des Fluids 160 und der Fließspannung der Widerstand gegen die Drehung der Nabe 154, der von dieser überwunden werden muss, um sich durch das Fluid 160 zu drehen, zunimmt, was sich wiederum in einer erhöhten Widerstandskraft gegen die Linearverschiebung der Dämpfungsvorrichtung 100 äußert. Durch Steuern des in die Spule 200 injizierten Stroms kann die Widerstands- oder Dämpfungskraft gesteuert werden. Somit arbeiten der Mechanismus zur Umsetzung von linear in rotatorisch und der Dämpfungsmechanismus in ihrer Kombination zusammen als steuerbare Widerstandsvorrichtung oder als steuerbarer Dämpfer in Bezug auf das System, an dem sie an den Anbringungspunkten 140, 206 angebracht sind, wie etwa ein Fahrzeugaufhängungssystem.
In 4 ist ein Dämpfungsmechanismus 104 gezeigt, bei dem die Nabe 154 allgemein die Form, die Merkmale und den Aufbau der oben in Gegenüberstellung der 2–3 beschriebenen zylindrischen, becherförmigen Nabe 154 besitzt. Die Außenfläche 174 der Nabe ist in unmittelbarer Nähe der Innenfläche 170 der Seitenwand 168 und der Innenfläche 165 des ersten Endes 164, jedoch etwa beabstandet, angeordnet, so dass dadurch ein Kanal 176 gebildet ist. Der Kanal 176 ist ferner durch ein Paar Dichtungen 198 definiert, die zwischen der Innenfläche 165 des ersten Endes 164 und der Außenfläche 170 der Nabe 154 angeordnet sind, um das Fluid 160 in dem Kanal 176 zurückzuhalten. Das Fluid 160 ist vorzugsweise ein MR-Fluid. Wenn ein MR-Fluid 160 verwendet wird, umfasst der Dämpfungsmechanismus 104 außerdem eine Spule 200, die ihrerseits mehrere Drahtwindungen umfasst und außerdem einen Magnetkern enthalten kann, um die Stärke des Magnetfelds 158, das durch die Spule 200 erzeugt werden kann, zu erhöhen. Die Spule 200 kann so angefügt sein und so betrieben werden, wie es oben in Gegenüberstellung der Vorrichtung der 2–3 beschrieben worden ist. Der Dämpfungsmechanismus 104 weist vorzugsweise ebenfalls einen Anbringungspunkt 206 auf, wie dies oben in Gegenüberstellung der Vorrichtung der 2–3 beschrieben worden ist.
In 5 ist ein Dämpfungsmechanismus 104 gezeigt, bei dem die Nabe 154 allgemein die Form einer zylindrischen Scheibe besitzt, die an der Welle 114 befestigt ist. In dieser Ausführungsform besitzt der Kanal 176 allgemein gleichfalls die Form eines Zylinders, der im Allgemeinen durch die Außenfläche 174 der Nabe 154 und einen zylindrischen Abschnitt der Innenfläche 170 der Seitenwand 168 definiert ist. Die Nabe 154 umfasst vorzugsweise eine zylindrische Scheibe, die unter Anwendung von Verfahren, wie sie oben in Gegenüberstellung der 2–3 beschrieben worden sind, an der Welle 114 befestigt ist. Die Nabe 154 umfasst ein magnetisches Material wie etwa Magnetstahl. Die Außenfläche 174 der Nabe 154 ist in unmittelbarer Nähe eines zylindrischen Abschnitts der Innenfläche 170 der Seitenwand, jedoch etwas beabstandet, angeordnet, so dass dadurch der Kanal 176 gebildet ist. Der Kanal 176 ist ferner durch ein Paar Dichtungen 198 definiert, die zwischen der Innenfläche 170 der Seitenwand 168 und der Außenfläche 174 der Nabe 154 angeordnet sind, um das Fluid 160 in dem Kanal zurückzuhalten. Wenn ein MR-Fluid 160 verwendet wird, umfasst der Dämpfungsmechanismus 104 außerdem eine Spule 200, die ihrerseits mehrere Drahtwindungen umfasst und außerdem einen Magnetkern enthalten kann, um die Stärke von Magnetfeldern, die durch die Spule 200 erzeugt werden können, zu erhöhen. Die Spule 200 kann so angefügt sein und so betrieben werden, wie es oben in Gegenüberstellung der Vorrichtung der 2–4 beschrieben worden ist. Der Dämpfungsmechanismus 104 weist vorzugsweise ebenfalls einen Anbringungspunkt auf, wie dies oben in Gegenüberstellung der Vorrichtung der 2–4 beschrieben worden ist.
In 6 gleicht der Dämpfungsmechanismus 104 in Grunde völlig jenem, der in 4 gezeigt und hier beschrieben worden ist, mit Ausnahme, dass er in Verbindung mit einem Mechanismus 102 zur Umsetzung von linear in rotatorisch, der eine Zahnstange 138 und ein Ritzel 148 umfasst, eingesetzt wird.
In den 2–6 wird angenommen, dass die Dichtungen 198, die verwendet werden, um den Kanal 176 zu definieren, auch mit Mitteln, die eine Drehunterstützung 150 bieten, wie etwa Lagern oder Buchsen kombiniert werden können, indem abgedichtete Lager oder Buchsen verwendet und so angeordnet werden, dass sie gleichfalls den Kanal 176 definieren. In solchen Fällen kann es wünschenswert sein, die Form des Kanals 176 etwa durch Weglassen der Dichtungen 198 so zu verändern, dass das Fluid 160 einen größeren Teil des Innenvolumens des Dämpfergehäuses belegt. Obwohl solche Abänderungen eine etwas einfachere Konstruktion ermöglichen, erfordern sie ihrerseits die Verwendung eines größeren Volumens an Fluid 160.
Das Fluid 160 kann jedes Fluid umfassen, das eine Viskosität besitzt, die durch Anlegung eines elektromagnetischen Felds verändert werden kann. Das Fluid ist vorzugsweise ein MR-Fluid oder ein elektrorheologisches (ER) Fluid und am stärksten bevorzugt ein magnetorheologisches Fluid. Elektrorheologische (ER) Fluide sind Suspensionen, die aus äußerst feinen dielektrischen Teilchen in Größen im Bereich von etwa 0,1–100 μm in einer nicht leitenden Fluidbasis bestehen. Die scheinbare Viskosität dieser Fluide ändert sich als Reaktion auf ein elektrisches Feld reversibel. Die Konsistenz eines typischen ER-Fluids kann beispielsweise von jener einer Flüssigkeit bis zu jener eines Gels gehen und umgekehrt, bei Reaktionszeiten in der Größenordnung von Millisekunden. Die Änderung der Viskosität ist zu dem angelegten Potential und den Eigenschaften des dielektrischen Basisfluids proportional. Da die Dielektrizitätskonstante von Suspensionsteilchen größer als die Dielektrizitätskonstante des Basisfluids ist, polarisiert die Anlegung eines äußeren elektrischen Felds die Teilchen. Die polarisierten Teilchen treten in Wechselwirkung und bilden kettenartig oder sogar gitterartig organisierte Strukturen. Gleichzeitig verändern sich die rheologischen Eigenschaften der Suspension und nimmt die Viskosität des Fluids zu. In Bezug auf die 2–7 wird angenommen, dass ER-Fluide in diesen Vorrichtungen mit den folgenden Änderungen gleichfalls verwendet werden können. Die in diesen Figuren gezeigten Spulen würden durch ein Paar Elektroden, die auf gegenüberliegenden Seiten des Kanals 176 angeordnet sind, ersetzt. Die Elektroden wären mit einer Quelle veränderlicher Spannung verbunden, die sie speisen und ein veränderliches elektrisches Feld in dem Kanal 176 erzeugen kann. In den gezeigten Ausführungsformen kann die erste Elektrode die Spule 200 ersetzen. Die zweite Elektrode wäre quer über den Kanal 176 gegenüber der ersten Elektrode angeordnet und könnte je nach Konfiguration der ersten Elektrode entweder in der Seitenwand 170 oder der Nabe 154 enthalten sein.
Das Fluid 160 ist vorzugsweise ein MR-Fluid. Verschiedene MR-Fluide und die mit der Entwicklung eines Magnetfelds in einem schmalen Kanal verbundenen Entwurfsüberlegungen sind in dem US 5,667,715 A beschrieben. Bei einem MR-Fluid, das Eisenteilchen in einer Trägerfluidbasis wie etwa synthetischem Öl verwendet, das eine Viskosität von etwa 50–5000 cP und eine Dichte von etwa 2–5 g/cm³ bei 40°C besitzt, wird außerdem angenommen, dass Eisenteilchen mit einem Durchmesser im Bereich von etwa 100 nm–80 μm in einer Konzentration von etwa 0,15–0,6 Volumenanteilen vorteilhaft sind.
Bei einer Dämpfungsvorrichtung mit dem in den 2–3 gezeigten Aufbau, bei dem die Länge der zylindrischen Wand 190 der Nabe 154 etwa 20 mm beträgt, der Radius der Nabe 154 an ihrer Außenfläche 174 etwa 21 mm beträgt, die Dicke der zylindrischen Wand 174 etwa 1 mm beträgt und die Breite des Kanals 176 etwa 0,5 mm beträgt, beträgt das erforderliche Volumen an MR-Fluid etwa 2,6 c. c., was um etwa eine bis zwei Größenordnungen kleiner ist als die Menge an MR-Fluid, die in herkömmlichen kolbenbasierten Konfigurationen verwendet wird. Dies ist wegen der Verringerung der Herstellungskosten, die mit der Verringerung des Volumens an verwendetem MR-Fluid um eine oder zwei Größenordnungen zusammenhängt, ein großer Vorteil der Dämpfungsvorrichtung 100 im Vergleich zu gegenwärtig vorkommenden MR-Fluid-basierten Dämpfern wie etwa kolbenbasierten Dämpfern. Wenn eine Spule mit Abmessungen von etwa 5,6 mm in der Breite mal 8,6 mm in der Höhe bei etwa 153 Windungen aus 26-AWG-Kupferleiter, der mit einem Strom von etwa 2,5 A gespeist wird, verwendet wird, wird angenommen, dass eine solche Dämpfungsvorrichtung 100 ein Magnetfeld von etwa 0,8 Tesla in dem Kanal und eine das Drehmoment blockierende Widerstandskraft von etwa 3–5 N-m entwickeln kann, was sich bei einer Geschwindigkeit von 1 m/s und bei einer Kugelumlaufspindel mit einer Ganghöhe von etwa 12,7 mm/Umdrehung in einer Kraft auf das verschiebbare Element von etwa 1600–2700 N äußert. Als weiterer großer Vorteil der Vorrichtung 100 im Vergleich zu gegenwärtig vorkommenden MR-Fluid-basierten Dämpfern wie etwa kolbenbasierten MR-Dämpfern wird angesehen, dass die Dämpfungsvorrichtung 100 in einer kleineren Verpackungs- oder Volumenhülle eingefasst sein kann. Diese Verkleinerung des Packvolumens hängt sowohl mit dem kleineren Volumen an für ihren Betrieb erforderlichem MR-Fluid als auch damit zusammen, dass sich ein Gasspeicher, der die Fluidverdrängung, wenn der Dämpfer betätigt wird, wie er in 1 gezeigt ist, erübrigt. Als nochmals weiterer Vorteil der Dämpfungsvorrichtung 100 wird angesehen, dass die Einfassung und die Größe der Spule 200 im Vergleich zu herkömmlichen kolbenbasierten Dämpfern, bei denen die Spule im Kolben angeordnet war und die Größe der Spule durch die Größe und Form des Kolbens begrenzt war, weniger eingeschränkt sind. Es wird auch so gesehen, dass dies die Möglichkeit bietet, auf Grund der Verwendung von im Vergleich zu herkömmlichen kolbenbasierten Dämpfern größeren Spulen in gleichen oder kleineren Einfassungsentwürfen eine im Vergleich zu herkömmlichen kolbenbasierten MR-Fluid-Dämpfern wegen des Fehlens von in diesen Vorrichtungen festgestellten sekundären Eintritts- und Austrittseffekten des MR-Fluidstroms durch die Öffnungen verbesserte Linearität der Kraft-Geschwindigkeits-Antwortcharakteristika herbeizuführen.
Der zum Speisen der Spule 200 erforderliche Strom kann durch eine externe Stromquelle wie etwa eine Batterie oder einen Wechselstromgenerator zugeführt werden. Die Steuerung der Stromquelle einschließlich der Größe des Stroms, der Schaltfunktionen und anderer Steuerfunktionen kann durch ein Leistungssteuerungsmodul erfolgen. Das Leistungssteuerungsmodul kann von einem oder mehreren Echtzeit-Steuerungsmodulen, die das Fahrzeug steuern, wie etwa jenen, die die Bremsen, die Aufhängung oder andere Aspekte der Fahrzeugdynamik steuern, ein Eingangssignal empfangen, das für die Soll-Dämpfungskraft repräsentativ ist. Das Leistungssteuerungsmodul kann in solchen Steuerungsmodulen enthalten oder ein eigenes Steuerungsmodul sein. Wenn die Dämpfungsvorrichtung 100 mit den erwähnten Systemen kombiniert ist, kann sie als halbaktive Dämpfungsvorrichtung für die Aufhängungsdämpfung, den Rollausgleich oder die Steuerung anderer Aspekte der Fahrzeugdynamik verwendet werden.
Bei gegenwärtig vorkommenden MR-Fluid-basierten Dämpfern wie etwa kolbenbasierten MR-Dämpfern sind die Komponentenoberflächen wie etwa der Kolben und das Dämpferrohr, die mit dem MR-Fluid in Kontakt sind, wegen der abschleifenden Natur der MR-Fluide häufig mit einer Beschichtung gegen Verschleiß versehen. Hinsichtlich der Dämpfungsvorrichtung 100 kann es ebenfalls wünschenswert sein, eine oder mehrere der Oberflächen von Komponenten, die mit dem Fluid 160 in Kontakt sind, wie etwa die Oberflächen 165, 170, 171. 173. 174. 182 und 184 mit einer Beschichtung gegen Verschleiß eines auf dem Fachgebiet an sich bekannten Typs wie etwa einem Hartchromüberzug zu versehen. Als weiterer Vorteil der Dämpfungsvorrichtung 100 wird eine Verringerung derjenigen Mantelfläche von Komponenten in dem Dämpfungsmechanismus 104, die wegen der abschleifenden Natur der MR-Fluide Beschichtungen gegen Verschleiß benötigen, sowie eine mit dem Anbringen dieser Beschichtungen verbundene Verringerung der Herstellungskosten angesehen.
Zusammengefasst betrifft die Erfindung eine verbesserte Dämpfungsvorrichtung, die ein Fluid mit einer Viskosität, die durch das Anlegen eines elektromagnetischen Felds verändert werden kann, wie etwa ein magnetorheologisches Fluid oder ein elektrorheologisches Fluid verwendet, um die Dämpfungsantwort zu liefern. Die Dämpfungsvorrichtung enthält einen Mechanismus zur Umsetzung von linear in rotatorisch, der ein verschiebbares Element, das für eine lineare Verschiebung in Vorwärtsrichtung und Rückwärtsrichtung geeignet ist, und ein drehbares Element, das eine drehbare Welle umfasst, die mit dem verschiebbaren Element drehbar gekoppelt ist, umfasst, wobei die Verschiebung des verschiebbaren Elements entweder in der Vorwärtsrichtung oder der Rückwärtsrichtung eine Vorwärtsdrehung oder eine Rückwärtsdrehung des drehbaren Elements bzw. der drehbaren Welle erzeugt. Die Dämpfungsvorrichtung enthält außerdem einen Dämpfungsmechanismus, der eine Nabe, die an der Welle befestigt ist, ein Mittel, das als Reaktion auf ein angelegtes elektrisches Signal, das als Reaktion auf ein Eingangssignal, das für eine Soll-Dämpfungskraft repräsentativ ist, kontinuierlich verändert werden kann, ein veränderliches elektromagnetisches Feld erzeugt, sowie ein Fluid, das eine Viskosität besitzt, die durch Anlegung des elektromagnetischen Felds kontinuierlich verändert werden kann, und das mit der Nabe in Berührungskontakt ist, umfasst. Das Anlegen des veränderlichen elektromagnetischen Felds an das Fluid ruft Änderungen der Viskosität des Fluids hervor, die ihrerseits einen veränderlichen Widerstand gegen die Drehung der Nabe und einen veränderlichen Widerstand gegen die Verschiebung des verschiebbaren Elements bewirkt, wodurch eine Dämpfungsvorrichtung mit einer kontinuierlich veränderlichen Dämpfungsantwort geschaffen ist.

Claims

Vorrichtung (100), die zur Bereitstellung einer Dämpfung zwischen einer gefederten Masse und einer ungefederten Masse dient, mit einem verschiebbaren Element (106), das einen ersten Anbringungspunkt (132) aufweist und für eine lineare Verschiebung in eine Vorwärtsrichtung (108) und eine Rückwärtsrichtung (110) ausgelegt ist; einem drehbaren Element (112), das eine drehbare Welle (114) umfasst, die mit dem verschiebbaren Element (106) drehbar gekoppelt ist, wobei eine Verschiebung des verschiebbaren Elements (106) in der Vorwärtsrichtung (108) oder Rückwärtsrichtung (110) eine Vorwärtsdrehung oder Rückwärtsdrehung des drehbaren Elements (112) und der drehbaren Welle (114) erzeugt; und einem Dämpfungsmechanismus (104) umfassend: ein Gehäuse (162), das einen zweiten Anbringungspunkt (206), ein erstes Ende (164) mit einer Bohrung (166), welche die Welle (114) drehbar aufnehmen kann, eine Seitenwand (168) und ein zweites Ende (172) aufweist; eine an der Welle (114) befestigte Nabe (154), die innerhalb der Seitenwand (168) derart untergebracht ist, dass die Nabe (154) und die Seitenwand (168) einen Kanal (176) dazwischen ausbilden, wobei die Nabe (154) eine zylindrische Grundfläche (188), die an der Welle (114) befestigt ist und eine äußere Krempe (192) aufweist, und eine zylindrische Wand (190) umfasst, die sich von der äußeren Krempe (192) weg erstreckt und benachbart zu der Seitenwand (168) des Gehäuses (162) angeordnet ist, wobei ein erster Kanalabschnitt (194) zwischen der Seitenwand (168) des Gehäuses (162) und der zylindrischen Wand (190) der Nabe (154) gebildet ist; ein Mittel (156) zum Anlegen eines elektromagnetischen Feldes (158) innerhalb des Kanals (176); und ein Fluid (160), das in dem Kanal (176) angeordnet ist und eine Viskosität besitzt, die durch Anlegung des elektromagnetischen Feldes (158) kontinuierlich verändert werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid (160) ein magnetorheologisches Fluid ist; das Mittel (156) zum Anlegen des elektromagnetischen Feldes (158) innerhalb des Kanals (176) eine Spule (200) ist, die in unmittelbarer Nähe des Kanals (176) angeordnet ist; ein zylindrischer Kern (186) am zweiten Ende (172) des Gehäuses (162) angebracht ist und sich längs und in der Nähe der zylindrischen Wand (190) der Nabe (154) erstreckt, wobei ein zweiter Kanalabschnitt (196) zwischen der zylindrischen Wand (190) der Nabe (154) und dem zylindrischen Kern (186) gebildet ist; und der zylindrische Kern (186) eine Aussparung in seiner Außenfläche (184) aufweist und die Spule (200) in der Aussparung angeordnet ist.
Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das verschiebbare Element (106) eine Kugelmutter (116) und das drehbare Element (112) eine Kugelumlaufspindel (146) umfasst.
Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das verschiebbare Element (106) eine Zahnstange (138) und das drehbare Element (112) ein Ritzel (148) umfasst.
Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Grundfläche (188) der Nabe (154) ein nichtmagnetisches Material umfasst, während die zylindrische Wand (190) der Nabe und der zylindrische Kern (186) ein magnetisches Material umfassen.
Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine untere Dichtung (198) und eine obere Dichtung (198) umfasst, die das Fluid in dem Kanal (176) einschließen, wobei die untere Dichtung zwischen dem ersten Ende (164) des Gehäuses (162) und der Nabe (154) angeordnet ist, während die zweite Dichtung zwischen dem zweiten Ende (172) des Gehäuses und der Nabe angeordnet ist.