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Die
Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsrotationsdämpfer mit
den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Derartige
Flüssigkeitsrotationsdämpfer sind bekannt,
um beispielsweise die federbetätigte
Bewegung von Klappen und Schubladen von HiFi-Geräten oder in Kraftwagen oder
von Haltegriffen in Kraftwagen zu dämpfen. Bekannte Flüssigkeitsrotationsdämpfer haben
hohlzylindrische Gehäuse,
in denen eine Platte drehbar angeordnet ist. Stirnwände des Gehäuses bilden
Platten des Flüssigkeitsrotationsdämpfers,
gegenüber
denen die im Gehäuse
angeordnete Platte drehbar ist. Das Gehäuse ist mit einer Flüssigkeit
gefüllt,
die eine Drehung der Platte im Gehäuse bremst, wobei die Bremskraft
mit der Drehgeschwindigkeit steigt. Die Drehung der Platte wird
von der Flüssigkeit
gedämpft.
Beispielhaft wird auf die Druckschriften
DE 31 48 888 A1 ,
DE 31 23 344 A1 ,
EP 0 311 026 A1 und
JP 10267063 A verwiesen.
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DE 31 48 888 A1 offenbart
ein Verfahren zur Übertragung
von Schubspannungen durch Rotations- und/oder Translationsbewegungen
sich relativ zueinander bewegender, räumlicher Flächen mit dazwischen befindlichen,
scherverdickenden Fluiden, bei dem eine gleichzeitige Einstellung
sowohl kritischer als auch unterkritischer Schergeschwindigkeitsbereiche über die
Länge eines
mit einem scherverdickenden Fluid gefüllten Scherspaltes erfolgt, wobei
durch die Bewegung der Scherflächen
gegeneinander kontinuierlich unterkritisch scher beanspruchtes Fluid
in Bereiche mit kritisch scherbeanspruchtem Fluid transportiert
wird. Zur Dämpfung werden
beispielsweise drehbar gelagerte Kreiszylinder, kegelförmige Scheiben
oder wendelförmige
Körper
vorgeschlagen.
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In
DE 31 23 344 A1 ist
ein Dreh-Stoßdämpfer für die Radaufhängung von
Fahrzeugen, insbesondere für
die im Fahrgestell eines Gleiskettenfahrzeugs gelagerten Laufrollentragarme
beschrieben. Bei dem Dämpfer
umschließt
ein fahrzeugfestes Stoßdämpferteil
mit einem beweglichen Stoßdämpferteil,
das mit den zu dämpfenden
Fahrwerkelementen der Radaufhängung
verbunden ist, mit einer viskosen Flüssigkeit gefüllte Scherspalträume. Um
bei schnellem Einfedern einen hohen Kraftaufbau und bei langsamem
Einfadem nur einen vernachlässigbar geringen
Kraftaufbau zu erzielen, besteht die viskose Flüssigkeit aus einer dilatanten
Dispersion, beispielsweise aus einer Copolymer-Dispersion. Damit
kann der Scherspaltabstand zwischen den zusammenwirkenden Scherflächen in
weiten Toleranzen gehalten werden. Das bewegliche Stoßdämpferteil
weist in radialer Erstreckung angeordnete Scherflächenelemente
auf, die platten- bzw. kegelförmig
ausgebildet sind, und denen jeweils in einem Scherspaltabstand mit
dem fahrzeugfesten Stoßdämpferteil
verbundene Scherflächenelemente
zugeordnet sind.
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Die
EP 0 311 026 A1 lehrt
einen Dämpfungsmechanismus
für ein
Raumfahrzeug mit einem in einem zylindrischen Gehäuse angeordneten
Stator und einem in dem Stator vorgesehenen Rotor. In einem im Wesentlichen
zylindrischen Spalt zwischen Rotor und Stator ist als Dämpfungsmaterial
eine Metalllegierung mit niedrigem Schmelzpunkt angeordnet. Abhängig von
der Temperatur erfolgt im verfestigtem Zustand des Dämpfungsmaterials
keine Dämpfung
oder im verflüssigtem
Zustand eine Dämpfung
des Rotors. Für
die Zustandsänderung
ist eine Heizung vorgesehen, mittels der auch die Viskosität und damit
die Dämpfungsrate
veränderbar
ist.
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JP 10267063 A offenbart
einen Dämpfer
für ein
Schwenkgelenk, bei dem sich die Dämpfung mit fortschreitender
Drehbewegung des Rotors gegenüber
dem Stator ändert.
Dazu wird der Spalt zwischen dem Rotor und dem Stator, in dem die Dämpfungsflüssigkeit
geschert wird, kontinuierlich durch exzentrische Nocken einer Welle
verändert,
indem diese den Rotor radial aufweiten.
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Um
eine hohe Dämpfungswirkung
zu erzielen ist eine hohe Viskosität der Flüssigkeit erforderlich. Deswegen
enthalten die bekannten Flüssigkeitsrotationsdämpfer üblicherweise
ein Silikonöl
als Flüssigkeit.
Silikonöl
hat eine sehr niedrige Oberflächenspannung
und kann durch Kapillareffekte nur sehr schwer festgehalten werden.
Die Flüssigkeit
kriecht auch aus einem sehr engen Spaltraum nach außen. Aufgrund
seiner niedrigen Oberflächenspannung
hat Silikonöl
eine Tendenz, selbst an Dichtungen vorbei nach außen zu fließen. Eine
zuverlässig
dauerhafte Abdichtung des Flüssigkeitsrotationsdämpfers insbesondere
am Durchtritt einer Welle durch sein Gehäuse ist schwierig. Weitere
damit verbundene Nachteile von Silikonölen ist ihr Aufkriechen auf
elektrische Kontakte oder optische Sensoren, wo sie den Kontaktwiderstand
oder die Transparenz verschlechtern.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Flüssigkeitsrotationsdämpfer vorzuschlagen,
der die Flüssigkeit
zwischen seinen Platten hält.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der
erfindungsgemäße Flüssigkeitsrotationsdämpfer weist
als Flüssigkeit
eine ionische Flüssigkeit,
vorzugsweise eine bei Raumtemperatur flüssige Salzschmelze auf. Diese
Flüssigkeiten haben
die gewünschte
Kapillarwirkung. Als weiteren Vorteil haben ionische Flüssigkeiten
keinen (messbaren) Dampfdruck, sie verdunsten nicht. Eine gasdichte
Abdichtung des Flüssigkeitsrotationsdämpfers ist deswegen
nicht erforderlich. Es besteht keine Gefahr, dass die Flüssigkeit
sich durch Verdunsten verflüchtigt.
Im Gegensatz zu Silikonölen
haben ionische Flüssigkeiten
ein newtonsches Fliess- bzw. Dämpfungsverhalten.
Bei Silikonölen
nehmen mit zunehmender Schergeschwindigkeit die Viskosität und damit
die Dämpfungseigenschaften
ab.
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Bei
dem Flüssigkeitsrotationsdämpfer erweitert
sich ein Spalt zwischen den Platten radial nach außen. Die
ionische Flüssigkeit,
die der erfindungsgemäße Flüssigkeitsrotationsdämpfer enthält, weist eine
so große
Oberflächenspannung
auf, dass sie sich in den enger werdenden Spalt zwischen den Platten
hineinbewegt. Die ionische Flüssigkeit
des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsrotationsdämpfers wird
aufgrund der Kapillarwirkung sozusagen in den radial nach innen
enger werdenden Spalt zwischen den Platten hineingesogen und durch
die Kapillarwirkung im Spalt zwischen den Platten gehalten. Ein
abgedichtetes Gehäuse
ist deswegen jedenfalls theoretisch entbehrlich. Weiterer Vorteil
der Erfindung ist, dass die Flüssigkeit
nicht die Tendenz hat, aus einem Gehäuse des Rotationsdämpfers auszutreten,
die Abdichtungsproblematik ist zumindest erheblich verringert.
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Bei
einer thermischen Ausdehnung der ionischen Flüssigkeit werden mehr der sich
nach außen erweiternden
Spalte zwischen den Platten des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsrotationsdämpfers gefüllt. Einer
Abnahme der Viskosität
und damit der Dämpfung
der Flüssigkeit
bei höherer
Temperatur wird dadurch gegengesteuert.
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Zur
Verwirklichung eines radial nach außen sich aufweitenden Spalts
sieht eine Ausgestaltung der Erfindung einen flachen Kegel auf einer
Stirnseite mindestens einer der Platten vor.
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Um
die Dämpfungswirkung
zu vergrößern sieht
eine Ausgestaltung der Erfindung einen Plattenstapel mit mehr als
zwei Platten vor, wobei jede zweite Platte gegenüber den jeweils dazwischen
befindlichen Platten drehbar ist. Die drehbaren Platten sind drehfest
miteinander. Die Konstruktion kann vergleichbar einer Lamellenkupplung
aufgebaut sein, bei der jede zweite Lamelle durch eine Verzahnung oder
einen sonstigen Formschluss am Außenumfang drehfest in einem
Käfig und
die dazwischen angeordneten Lamellen durch eine Verzahnung oder
einen sonstigen Formschluss in einem Mittelloch auf einer Welle
drehfest gehalten sind. Durch die Vergrößerung der Anzahl der Platten
vervielfacht sich die Dämpfungswirkung.
Es können
deswegen Flüssigkeiten
mit niedriger Viskosität
verwendet werden, die Auswahl der verwendbaren Flüssigkeiten
ist größer. Diese
Ausgestaltung der Erfindung kann auch unabhängig von den Merkmalen des
Oberbegriffs des Anspruchs 1 mit einem in radialer Richtung gleichbleibend
dicken Spalt zwischen den Platten des Flüssigkeitsrotationsdämpfers bei
Ausführungsformen
der Erfindung verwirklicht sein.
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Als
Flüssigkeit
für den
Flüssigkeitsrotationsdämpfer sieht
eine Ausgestaltung der Erfindung eine ionische Flüssigkeit
in Form einer bei Raumtemperatur flüssige Salzschmelze vor.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Die
einzige Figur zeigt einen erfindungsgemäßen Flüssigkeitsrotationsdämpfer in einer
Achsschnittdarstellung.
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Der
in 1 dargestellte, erfindungsgemäße Flüssigkeitsrotationsdämpfer 1 weist
ein zylinderrohrförmiges
Gehäuse 2 auf,
das an beiden Enden durch Stirnwände 3 geschlossen
ist. Zwischen den Stirnwänden 3 weist
das Gehäuse 2 Zwischenwände 4 auf,
die parallel zu den Stirnwänden 3,
also in Radialebenen des Gehäuses 2 angeordnet
sind. Die Stirnwände 3 und
die Zwischenwände 4 bilden
feststehende Platten 3, 4 des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsrotationsdämpfers 1 und
werden nachfolgend auch als solche bezeichnet werden.
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Eine
der beiden Stirnwände 3 und
die Zwischenwände 4 weisen
Mittellöcher
für den
Durchtritt einer Welle 5 auf. Die Welle 5 weist
fest mit ihr verbundene, kreisscheibenförmige Platten 6 auf,
von denen sich jeweils eine zwischen zwei Zwischenwänden 4 oder
zwischen einer Zwischenwand 4 und einer Stirnwand 3 des
Gehäuses 2 befinden.
Die Platten 6 der Welle 5 sind mit der Welle 5 drehbar
und werden nachfolgend auch als drehbare Platten 6 des Flüssigkeitsrotationsdämpfers 1 bezeichnet
werden. Die drehbaren Platten 6 sind beidseitig als flache
Kegel ausgebildet. Durch die Kegelform der drehbaren Platten 6 erweitert
sich ein Spalt 7 zwischen den drehbaren Platten 6 und
den feststehenden Platten 3, 4 radial von innen
nach außen.
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Der
Flüssigkeitsrotationsdämpfer 1 ist
mit einer bei Raumtemperatur flüssigen
Salzschmelze, also mit einer ionischen Flüssigkeit gefüllt. Eine Oberflächenspannung
der Flüssigkeit
ist so groß, dass
sie sich aufgrund Kapillarwirkung in die radial nach innen enger
werdenden Spalte 7 zwischen den Platten 3, 4, 6 hineinbewegt,
die Flüssigkeit
wird sozusagen in die Spalte 7 zwischen den Platten 3, 4, 6 hineingesogen.
Die Flüssigkeit
des Flüssigkeitsrotationsdämpfers 1 wird
dadurch zwischen dessen gegeneinander drehbaren Platten 3, 4, 6 gehalten,
es besteht insbesondere nicht das Problem, dass die Flüssigkeit
aus dem Flüssigkeitsrotationsdämpfer 1 herausdrängt.
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Durch
den Aufbau des Flüssigkeitsrotationsdämpfers 1 als
Plattenstapel mit den drehbaren Platten 6 zwischen den
feststehenden Platten 3, 4 vergrößert sich
eine Dämpfungswirkung
des Flüssigkeitsrotationsdämpfers 1 entsprechend
der Anzahl der Platten 3, 4, 6.
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Die
Welle 5 tritt, vorzugsweise abgedichtet, durch eine der
beiden Stirnwände 3 des
Gehäuses 2 durch.
Auf einer Außenseite
der Stirnwand 3 des Gehäuses 2 weist
die Welle 5 ein mit ihr drehfestes Zahnrad 8 auf,
an dem die Dämpfungswirkung
des Flüssigkeitsrotationsdämpfers 1 nutzbar
ist.