Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dämpfungsvorrichtung, und insbesondere eine steuerbare Dämpfungsvorrichtung zur Dämpfung der Bewegung schwingender Körper.The present invention relates to a damping device, and more particularly to a controllable damping device for damping the movement of vibrating bodies.
Es sind verstellbare Dämpfungsvorrichtungen bekannt, die in Form eines Zylinders mit einem darin angeordneten Kolben aufgebaut sind. Eine derartige Anordnung ist beispielhaft in 8 gezeigt.There are known adjustable damping devices which are constructed in the form of a cylinder with a piston arranged therein. Such an arrangement is exemplary in FIG 8th shown.
Gemäß der Darstellung in 8 umfasst eine bekannte Dämpfungsvorrichtung einen im Wesentlichen geschlossenen Zylinder Z mit einer zylindrischen Wand W, einem ersten Zylinderdeckel D1 und einem zweiten Zylinderdeckel D2. Der erste Zylinderdeckel D1 weist eine Öffnung auf, die in Form eines Durchlasses ausgebildet ist, in welchem sich eine Kolbenstange KS linear bewegen kann. Neben weiteren Möglichkeiten der Lagerung kann die Kolbenstange KS somit in dem ersten Zylinderdeckel D1 beweglich gelagert werden. Mit der Kolbenstange verbunden ist ein Kolben K, der einen Raum innerhalb des Zylinders Z, d. h. innerhalb der zylindrischen Wand W in zwei Räume unterteilt, die in Abhängigkeit von der hin- und hergehenden Bewegung des Kolbens K in ihrem Volumen variabel sind. In dem gesamten verbleibenden Raum innerhalb des Zylinders Z ist ein Fluid F angeordnet. Bei einer hin- und hergehenden Bewegung des Kolbens K kann das Fluid F von einer Seite des Kolbens K zur anderen Seite durch in dem Kolben K angeordnete Ventilöffnungen V strömen.As shown in 8th For example, a known damping device comprises a substantially closed cylinder Z with a cylindrical wall W, a first cylinder cover D1 and a second cylinder cover D2. The first cylinder cover D1 has an opening which is formed in the form of a passage in which a piston rod KS can move linearly. In addition to further possibilities of storage, the piston rod KS can thus be movably mounted in the first cylinder cover D1. Connected to the piston rod is a piston K, which divides a space within the cylinder Z, ie within the cylindrical wall W into two spaces, which are variable in dependence on the reciprocating movement of the piston K in its volume. In the entire remaining space within the cylinder Z, a fluid F is arranged. In a reciprocating movement of the piston K, the fluid F can flow from one side of the piston K to the other side through valve openings V arranged in the piston K.
Das Fluid F weist eine vorbestimmte Viskosität auf, so dass bei der Bewegung des Kolbens K eine entsprechende Dämpfung durch die Strömungswiderstände des Fluids F bei dem Durchströmen der Ventilöffnungen V entsteht. Das Fluid F ist in Form eines magnetorheologischen Fluids vorgesehen, wobei dessen Eigenschaften, und insbesondere die Viskosität, in Verbindung mit einem von außen angelegten Magnetfeld beeinflusst und somit verändert werden kann.The fluid F has a predetermined viscosity, so that during the movement of the piston K, a corresponding damping by the flow resistance of the fluid F in the flow through the valve openings V is formed. The fluid F is provided in the form of a magnetorheological fluid, wherein its properties, and in particular the viscosity, can be influenced in connection with an externally applied magnetic field and thus changed.
Im Einzelnen sind zur Beeinflussung der Eigenschaften des Fluids F in Form eines magnetorheologischen Fluids an zumindest einem Teilbereich der zylindrischen Wand W Magnetspulen S angeordnet, die in ihrem Innern und damit auch im Innern des Zylinders Z ein Magnetfeld aufbauen, das der Stärke eines zugeführten Stroms entspricht. Wird das Magnetfeld in vorbestimmter Stärke aufgebaut, dann verändert das magnetorheologische Fluid F seine Viskosität in Richtung einer größeren Zähflüssigkeit, so dass Strömungswiderstände innerhalb des Zylinders und insbesondere beim Durchströmen der Ventilöffnungen V ansteigen und auf diese Weise größere Dämpfungskräfte erzeugt werden. Nach Abschalten des Stroms und nach Abklingen des Magnetfelds kehrt das magnetorheologische Fluid zu der ursprünglichen Viskosität zurück.In particular, to influence the properties of the fluid F in the form of a magnetorheological fluid, magnetic coils S are arranged on at least a portion of the cylindrical wall W, which form a magnetic field in their interior and thus also in the interior of the cylinder Z which corresponds to the intensity of a supplied current , If the magnetic field is built up in a predetermined strength, then the magnetorheological fluid F changes its viscosity in the direction of a larger viscosity, so that flow resistance within the cylinder and in particular when flowing through the valve openings V increase and in this way greater damping forces are generated. After switching off the current and after the magnetic field has subsided, the magnetorheological fluid returns to its original viscosity.
Auf diese Weise kann in Abhängigkeit von vorgegebenen Bedingungen schwingender Körper mit einer dazwischen angeordneten Dämpfungsvorrichtung, beispielsweise in Form der vorstehend beschriebenen Dämpfungsvorrichtung in Verbindung mit 8 eine veränderbare Dämpfung aufgebracht werden. Es besteht hierbei die Möglichkeit, Resonanzeigenschaften des schwingenden Systems in günstiger Weise zu beeinflussen.In this way, depending on predetermined conditions oscillating body with an interposed damping device, for example in the form of the damping device described above in conjunction with 8th a variable damping can be applied. It is possible here to influence resonant properties of the oscillating system in a favorable manner.
Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung der Dämpfungsvorrichtung ist es erforderlich, zum Erzeugen größerer Dämpfungskräfte erhebliche Magnetfelder aufzubauen, so dass größere Ströme und damit eine größere Leistung den Spulen S gemäß 8 zugeführt werden müssen. Zum Erzeugen gleichförmiger Fluideigenschaften (Viskosität) des Fluids im gesamten Innenraum des Zylinders Z ist es erforderlich, nahezu über die gesamte zylindrische Wand W Spulen S zur Erzeugung eines möglichst gleichförmigen Magnetfelds im Innern des Zylinders anzuordnen, da im Wesentlichen das gesamte Fluid beeinflusst werden muss. Dies führt zu einem erhöhten Aufwand und des Weiteren zu einem erhöhten Leistungsbedarf der Spulen. Das erstrebte gleichförmige Magnetfeld soll über den maximal möglichen Bewegungsweg des Kolbens K vorgesehen sein. Es ist ebenfalls erforderlich, eine genaue Materialauswahl für die Bauteile des Zylinders Z und des Kolbens K vorzunehmen, da mit magnetischen Stoffen eine unerwünschte Verzerrung des Magnetfelds möglich ist. Des Weiteren weisen die über nahezu den gesamten Verlauf des Zylinders angeordneten Spulen eine erhebliche Masse auf.In the arrangement of the damping device described above, it is necessary to build up considerable magnetic fields for generating larger damping forces, so that larger currents and thus a greater power to the coil S in accordance 8th must be supplied. In order to produce uniform fluid properties (viscosity) of the fluid in the entire interior of the cylinder Z, it is necessary to arrange coils S almost over the entire cylindrical wall W in order to produce as uniform a magnetic field as possible inside the cylinder since substantially all the fluid has to be influenced. This leads to an increased effort and furthermore to an increased power requirement of the coils. The desired uniform magnetic field should be provided over the maximum possible path of movement of the piston K. It is also necessary to make a precise selection of material for the components of the cylinder Z and the piston K, as with magnetic materials undesirable distortion of the magnetic field is possible. Furthermore, the coils arranged over almost the entire course of the cylinder have a considerable mass.
Weitere bekannte Anordnungen einer Dämpfungsvorrichtung werden nachfolgend kurz beschrieben.Other known arrangements of a damping device will be briefly described below.
Die Druckschrift DE 601 23 769 T2 offenbart eine Zylinder-Kolben-Anordnung eines Schwingungsdämpfers, wobei eine Mehrzahl von konzentrischen annähernd ringförmigen Strömungsspalten gebildet ist, die jeweils durch das im Kolben gebildete Magnetfeld in Verbindung mit einer entsprechenden Spule und einem zugehörigen Magnetkern durch das Magnetfeld beeinflusst werden. Die Magnetfelder der Spulen beeinflussen in einem vorbestimmten Teil der ringförmigen Strömungsspalte das dort befindliche magnetorheologische Fluid.The publication DE 601 23 769 T2 discloses a cylinder-piston assembly of a vibration damper, wherein a plurality of concentric approximately annular flow gaps is formed, each influenced by the magnetic field formed in the piston in conjunction with a corresponding coil and an associated magnetic core by the magnetic field. The magnetic fields of the coils influence the magnetorheological fluid located there in a predetermined part of the annular flow gaps.
Des Weiteren offenbart die Druckschrift DE 108 20570 A1 einen Schwingungsdämpfer auf der Basis elektrorheologischer und/oder magnetorheologischer Flüssigkeiten, wobei in der Zylinder-Kolben-Anordnung der axial verschiebbare Kolben zwei mit den Flüssigkeiten gefüllte Räume bildet und zumindest ein die beiden Räume verbindender Strömungskanal vorgesehen ist. In dem Kolben ist des Weiteren zumindest ein zusätzlicher, die beiden Räume verbindender Umgehungskanal (Bypass-Kanal) vorgesehen. Der zumindest eine Strömungskanal und der zumindest eine Umgehungskanal können unterschiedliche Dimensionen aufweisen. Der Umgehungskanal oder die mehreren Umgehungskanäle werden nicht elektrisch angesteuert, so dass die elektrorheologische und/oder magnetorheologische Flüssigkeit nicht beeinflusst wird. Entsprechende Elektroden zur Bereitstellung eines elektrischen Felds sind in verschiedener Anordnung vorgesehen.Furthermore, the document discloses DE 108 20570 A1 a vibration damper based on electrorheological and / or magnetorheological fluids, wherein in the cylinder-piston arrangement of the axially displaceable piston forms two spaces filled with the liquids and at least one flow channel connecting the two spaces is provided. In addition, at least one additional bypass channel (bypass channel) connecting the two chambers is provided in the piston. The at least one flow channel and the at least one bypass channel can have different dimensions. The bypass channel or the plurality of bypass channels are not electrically driven, so that the electrorheological and / or magnetorheological fluid is not affected. Corresponding electrodes for providing an electric field are provided in various arrangements.
Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Dämpfungsvorrichtung der eingangs genannten Art derart auszugestalten, dass mittels eines vereinfachten Aufbaus und einer geringen Leistungsaufnahme eine genaue Steuerung der Dämpfungseigenschaften der Dämpfungsvorrichtung gewährleistet und eine kostengünstige Serienfertigung möglich ist.The present invention is based on the object, a damping device of the type mentioned in such a way that ensures a precise control of the damping properties of the damping device by means of a simplified structure and low power consumption and cost-effective mass production is possible.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Dämpfungsvorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by a damping device according to the features of patent claim 1.
Die Erfindung betrifft somit eine Dämpfungsvorrichtung zur Dämpfung schwingender Körper, mit einem Zylinder, der mit einem magnetorheologischen Fluid gefüllt ist, und einem in dem Zylinder beweglich angeordneten Kolben, wobei der Kolben zumindest eine Strömungsöffnung aufweist zur Durchströmung des Fluids bei einer Bewegung des Kolbens, und an der Strömungsöffnung eine Magneteinheit angeordnet ist zur Bildung eines Magnetfelds im Bereich der Strömungsöffnung zur Veränderung der Viskosität des Fluids.The invention thus relates to a damping device for damping oscillating body, with a cylinder which is filled with a magnetorheological fluid, and a piston arranged movably in the cylinder, wherein the piston has at least one flow opening for the passage of the fluid during a movement of the piston, and a magnet unit is arranged on the flow opening for forming a magnetic field in the region of the flow opening for changing the viscosity of the fluid.
Der Kolben der erfindungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung weist einen geschichteten Aufbau mit einer Mehrzahl von Schichten auf. Die Strömungsöffnungen erstrecken sich durch sämtliche Schichten, wobei die Magnetspulen einer jeweiligen Magneteinheit auf einem Teil der Schichten im Bereich der jeweiligen Strömungsöffnungen angeordnet sind.The piston of the damping device according to the invention has a layered structure with a plurality of layers. The flow openings extend through all the layers, wherein the magnet coils of a respective magnet unit are arranged on a part of the layers in the region of the respective flow openings.
Die Mehrzahl der Schichten umfasst zumindest eine Schicht zur Aufnahme einer Verdrahtung, und die Magnetspulen einer jeweiligen Magneteinheit sind in zumindest einem Teil der Schichten angeordnet und über Durchkontaktierungen mit der Verdrahtung verbunden.The plurality of layers includes at least one wiring-receiving layer, and the magnetic coils of each magnet unit are disposed in at least a part of the layers and connected to the wiring via through-holes.
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung besteht die Möglichkeit, eine auf dem magnetorheologischen Prinzip beruhende Beeinflussung der Eigenschaften und insbesondere der Viskosität eines Fluids mittels einer sehr geringen Leistung vorzunehmen, da lediglich eine magnetorheologische Beeinflussung des Fluids in zumindest einem kleinen Volumen im Bereich des Kolbens erforderlich ist. Die Beeinflussung der Eigenschaften des Fluids kann auf dieses kleine Volumen oder eine Mehrzahl kleiner Volumina beschränkt bleiben, wie sie durch entsprechende Strömungsöffnungen in dem Kolben gebildet werden. Magneteinheiten zur Erzeugung eines Magnetfelds und zur Beeinflussung der Viskosität des Fluids sind lediglich in zumindest einer Strömungsöffnung oder in mehreren angeordnet. Auf diese Weise ist eine sehr genaue, sehr flexible und schnelle Einstellung oder Regelung der Dämpfungseigenschaften einer damit ausgestatteten Dämpfungsvorrichtung gewährleistet.With the arrangement according to the invention, it is possible to influence the properties and in particular the viscosity of a fluid by means of a very low power based on the magnetorheological principle, since only a magnetorheological influencing of the fluid in at least one small volume in the region of the piston is required. The effect on the properties of the fluid may be limited to this small volume or a plurality of small volumes, as formed by corresponding flow openings in the piston. Magnetic units for generating a magnetic field and for influencing the viscosity of the fluid are arranged only in at least one flow opening or in several. In this way, a very accurate, very flexible and fast adjustment or regulation of the damping properties of a damping device equipped with it is ensured.
Die für die einzelnen Magneteinheiten erforderlichen sehr kleinen Leistungen zur Ansteuerung, auch in der Summe bei mehreren Magneteinheiten, ermöglichen einen flexiblen Einsatz auch in Bereichen, in denen entsprechend der Stromversorgung (z. B. mittels Batterien) nur kleine Leistungen zur Verfügung stehen.The very small power required for the individual magnet units to drive, even in the sum of several magnet units, allow flexible use even in areas where according to the power supply (eg by means of batteries) are only small power available.
Die sehr kleinen Leistungen zur Ansteuerung der aktiven Magneteinheiten (in Form von Spulen) führt des Weiteren zu einer geringeren Erwärmung derselben, wobei mittels des die Öffnungen durchströmenden magnetorheologischen Fluids gleichzeitig eine gewisse Kühlung der jeweiligen Magneteinheiten bewirkt werden kann. Zusätzliche aufwendige Kühlmaßnahmen sind nicht erforderlich. Es reicht zur Wärmeabgabe angesichts der geringen Leistungen die von dem Fluid umströmte Oberfläche des Kolbens.The very small powers for driving the active magnet units (in the form of coils) further leads to a lower heating of the same, wherein by means of the magnetorheological fluid flowing through the openings, a certain cooling of the respective magnet units can be effected simultaneously. Additional complex cooling measures are not required. It is sufficient for heat dissipation in view of the low performance of the fluid flow around the surface of the piston.
Der Kolben der gesamten Anordnung kann im Hinblick auf eine Verringerung der Eigenmasse eisenlos ausgeführt werden, so dass weitere Freiheiten bezüglich der Materialauswahl bestehen.The piston of the entire arrangement can be made ironless with a view to reducing the intrinsic mass, so that there are further freedoms with regard to the choice of material.
Mit der Anordnung zumindest einer Magneteinheit im Bereich der Strömungsöffnung sowie der Möglichkeit, die zumindest eine Magneteinheit infolge der nur geringen Leistungen klein zu halten, kann auf einfache Weise und sehr wirtschaftlich eine kostengünstige Serienfertigung erreicht werden.With the arrangement of at least one magnet unit in the region of the flow opening and the possibility of keeping the at least one magnet unit small owing to the low power levels, cost-effective series production can be achieved in a simple and very economical manner.
Weitere Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Further embodiments of the present invention are specified in the subclaims.
Der Kolben kann eine Vielzahl von Strömungsöffnungen mit gleicher oder unterschiedlicher Größe aufweisen, und es kann bei zumindest einem Teil der Strömungsöffnungen die Magneteinheit angeordnet sein. Es können ferner die Magneteinheiten Magnetspulen umfassen, die zumindest teilweise um die jeweilige Strömungsöffnung angeordnet sind.The piston may have a plurality of flow openings of the same or different size, and the magnet unit may be arranged in at least part of the flow openings. Furthermore, the magnet units may comprise magnet coils, which are arranged at least partially around the respective flow opening.
Der Zylinder kann einen ersten und einen zweiten Zylinderdeckel aufweisen, und der erste und zweite Zylinderdeckel können jeweils als Permanentmagnete ausgebildet sein oder jeweils einen Permanentmagneten aufweisen, zur Bildung eines Magnetfeldbereichs benachbart zu dem ersten und zweiten Zylinderdeckel. The cylinder may include first and second cylinder covers, and each of the first and second cylinder covers may be permanent magnets or may each have a permanent magnet forming a magnetic field region adjacent the first and second cylinder covers.
Die Mehrzahl der Schichten kann aus einer Anordnung von Leiterplatten gebildet sein, und die Magnetspulen einer Magneteinheit können auf zumindest einem Teil der Leiterplatten ausgebildet und zwischen den Leiterplatten mittels Durchkontaktierungen miteinander verbunden sein, sodass zumindest über einem Teil der Länge der Strömungsöffnungen die jeweilige Magneteinheit gebildet wird.The plurality of layers may be formed of an array of printed circuit boards, and the magnet coils of a magnet unit may be formed on at least a portion of the circuit boards and interconnected between the circuit boards by vias, such that the respective magnet unit is formed over at least a portion of the length of the flow openings ,
Es können die Magnetspulen einer Magneteinheit miteinander verbunden sein und eine gemeinsame Verdrahtung aufweisen, und es können die einzelnen der Mehrzahl der Magneteinheiten der Strömungsöffnungen unabhängig voneinander angesteuert werden.The magnet coils of a magnet unit may be connected to each other and have a common wiring, and the individual ones of the plurality of magnet units of the flow holes may be driven independently of each other.
Der Kolben kann mit einer Kolbenstange verbunden sein, und die Verdrahtung kann über die Kolbenstange nach außerhalb des Zylinders geführt sein.The piston may be connected to a piston rod, and the wiring may be led out of the cylinder via the piston rod.
Der Kolben kann ferner eine Messeinrichtung aufweisen, die mit zumindest einer der Magnetspulen einer vorbestimmten Magneteinheit verbindbar ist, zur Durchführung einer Positions- oder Geschwindigkeitsmessung bei der Bewegung des Kolbens in Verbindung mit den Magnetfeldbereichen innerhalb des Zylinders.The piston may further comprise a measuring device which is connectable to at least one of the magnetic coils of a predetermined magnet unit, for performing a position or speed measurement in the movement of the piston in conjunction with the magnetic field regions within the cylinder.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:The present invention will be described in more detail below by means of embodiments with reference to the drawing. Show it:
1 einen grundlegenden Aufbau der Dämpfungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, 1 a basic structure of the damping device according to an embodiment of the present invention,
2A und 2B verschiedene Darstellungen des Kolbens der Dämpfungsvorrichtung gemäß 1, 2A and 2 B different views of the piston of the damping device according to 1 .
3 eine schematische Schnittdarstellung durch den Kolben gemäß den 2A und 2B, 3 a schematic sectional view through the piston according to the 2A and 2 B .
4 eine schematische Darstellung eines Teils einer einzelnen Schicht gemäß dem in 3 gezeigten Aufbau des Kolbens, 4 a schematic representation of a portion of a single layer according to the in 3 shown construction of the piston,
5 eine schematische Gesamtdarstellung der Dämpfungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, 5 1 is a schematic overall view of the damping device according to a second embodiment of the present invention.
6 eine schematische Darstellung der Dämpfungsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei eine Magneteinheit des Kolbens als Messelement verwendet wird, 6 a schematic representation of the damping device according to a third embodiment of the invention, wherein a magnetic unit of the piston is used as a measuring element,
7A, 7B und 7C eine schematische Darstellung der Dämpfungsvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei ein elektrorheologisches Fluid verwendet wird, und 7A . 7B and 7C a schematic representation of the damping device according to a fourth embodiment of the invention, wherein an electrorheological fluid is used, and
8 eine schematische Gesamtdarstellung einer bekannten Dämpfungsvorrichtung. 8th a schematic overall view of a known damping device.
1. Ausführungsbeispiel1st embodiment
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 ein erstes Ausführungsbeispiel der Dämpfungsvorrichtung beschrieben.Hereinafter, referring to FIGS 1 to 4 a first embodiment of the damping device described.
Gemäß 1 umfasst die Dämpfungsvorrichtung D einen Kolben 1, der mit einer Kolbenstange 2 verbunden ist und zusammen mit der Kolbenstange 2 in einem Zylinder 3 beweglich (gleitend) geführt wird. Der Zylinder 3 umfasst eine Zylinderwand 4 sowie einen ersten Zylinderdeckel 5 und einen zweiten Zylinderdeckel 6, wobei der zweite Zylinderdeckel 6 eine Durchführungsöffnung 7 aufweist, durch die in entsprechend abgedichteter Weise die Kolbenstange 2 verläuft und beweglich geführt (gelagert) wird. Der Zylinder 3 mit den vorstehend beschriebenen Elementen bildet somit einen geschlossenen Raum, in dem sich der Kolben 1 und die Kolbenstange 2 befinden, wobei des Weiteren der verbleibende Raum mit einem Fluid 8 gefüllt ist. Die Kolbenstange 2 ist an einer vorbestimmten Stelle an dem Kolben 1 befestigt. Bei einer Verwendung der Dämpfungseinrichtung sind einerseits die Kolbenstange 2 (und damit der Kolben 1) an einem der relativ zueinander schwingenden Körper (nicht gezeigt) und andererseits der Zylinder 3 an dem anderen der schwingenden Körper befestigt.According to 1 the damping device D comprises a piston 1 that with a piston rod 2 is connected and together with the piston rod 2 in a cylinder 3 movable (sliding) is guided. The cylinder 3 includes a cylinder wall 4 and a first cylinder cover 5 and a second cylinder cover 6 , wherein the second cylinder cover 6 a passage opening 7 has, in a correspondingly sealed manner, the piston rod 2 runs and is movably guided (stored). The cylinder 3 with the elements described above thus forms a closed space in which the piston 1 and the piston rod 2 Furthermore, the remaining space with a fluid 8th is filled. The piston rod 2 is at a predetermined location on the piston 1 attached. When using the damping device on the one hand, the piston rod 2 (and thus the piston 1 ) on one of the relatively oscillating bodies (not shown) and, on the other hand, the cylinder 3 attached to the other of the vibrating body.
Der Kolben 1 weist zumindest eine Strömungsöffnung 9 oder eine Mehrzahl von Strömungsöffnungen 9 auf, die in der Weise angeordnet sind, dass durch den innerhalb des Zylinders 3 angeordneten Kolben gebildete Räume miteinander verbunden werden und somit bei der Bewegung des Kolbens 1 (in Verbindung mit der Kolbenstange 2) Fluid 8 von einem der Räume in den jeweils anderen strömen kann. Die Strömungsöffnungen können auch als Ventilöffnungen bezeichnet werden. Die Lage der Strömungsöffnungen 9 in der Ebene des Kolbens (in der Kolbenfläche) kann entsprechend einer beliebigen und von der Anwendung abhängigen Verteilung bestimmt werden.The piston 1 has at least one flow opening 9 or a plurality of flow openings 9 on, which are arranged in such a way that by the inside of the cylinder 3 arranged piston formed spaces are interconnected and thus during the movement of the piston 1 (in conjunction with the piston rod 2 ) Fluid 8th from one of the rooms to the other. The flow openings may also be referred to as valve openings. The location of the flow openings 9 in the plane of the piston (in the piston surface) can be determined according to any distribution depending on the application.
Unter Berücksichtigung der Eigenschaften des Fluids 8 und insbesondere dessen Viskosität liegt bei der Durchströmung der Strömungsöffnungen 9 durch das Fluid 8 ein vorbestimmter Strömungswiderstand vor, so dass eine über die Kolbenstange 2 vermittelte Bewegung des Kolbens 1 eine Dämpfung erfährt. Die im Zylinder 3 aufgebrachte Dämpfung der Bewegung des Kolbens 1 ist somit von der Viskosität des Fluids 8 abhängig.Taking into account the properties of the fluid 8th and in particular its viscosity is at the flow through the flow openings 9 through the fluid 8th a predetermined flow resistance, so that one over the piston rod 2 mediated movement of the piston 1 undergoes a damping. The in the cylinder 3 applied damping of the movement of the piston 1 is thus of the viscosity of the fluid 8th dependent.
Bei dem Fluid 8 handelt es sich in gleichartiger Weise wie bei der Beschreibung von 8 in Verbindung mit einer bekannten Vorrichtung um ein magnetorheologisches Fluid, dessen Eigenschaften und insbesondere die Viskosität mittels eines von außen angelegten Magnetfelds beeinflusst und durch ein ausreichend starkes Magnetfeld vergrößert werden kann. In dem magnetorheologischen Fluid 8 enthaltene Partikel werden durch das auf das Fluid 8 einwirkende Magnetfeld polarisiert und bilden Ketten in Richtung der Feldlinien des Magnetfelds. Durch die Ausrichtung der Partikel wird eine Erhöhung der Viskosität erreicht, so dass das Fluid 8 dickflüssiger wird.With the fluid 8th it is similar to the description of 8th in conjunction with a known device to a magnetorheological fluid whose properties and in particular the viscosity can be influenced by means of a magnetic field applied from the outside and increased by a sufficiently strong magnetic field. In the magnetorheological fluid 8th Particles contained by that are on the fluid 8th acting magnetic field polarized and form chains in the direction of the field lines of the magnetic field. Due to the orientation of the particles, an increase in the viscosity is achieved, so that the fluid 8th becomes thicker.
Die 2A und 2B zeigen in einer Draufsicht (2A) und einer Schrägansicht (2B) eine beispielhafte Ausführung des Kolbens 1, wie er in 1 gezeigt ist Gemäß 2A sind in dem Kolben 1 mehrere Strömungsöffnungen 9 vorgesehen, die an unterschiedlichen Stellen auf der Fläche des Kolbens 1 angeordnet sind und einen gleichen Durchmesser oder einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen können. Bei der in 2A gewählten Darstellung sind die Strömungsöffnungen 9 des Kolbens 1 als Bohrungen mit Kreisquerschnitt angedeutet. Die vorliegende Erfindung ist auf Strömungsöffnungen 9 mit Kreisquerschnitt jedoch nicht beschränkt. Vielmehr können die Strömungsöffnungen 9 auch eine davon abweichende Form, beispielsweise auch eine quadratische oder rechteckige Form aufweisen. Die Querschnittsfläche und damit die Durchströmungsfläche für das Fluid 8 durch die Strömungsöffnungen 9 innerhalb des Zylinders 3 kann dabei gleich oder unterschiedlich dimensioniert sein.The 2A and 2 B show in a plan view ( 2A ) and an oblique view ( 2 B ) An exemplary embodiment of the piston 1 as he is in 1 is shown according to 2A are in the piston 1 several flow openings 9 provided at different locations on the surface of the piston 1 are arranged and may have a same diameter or a different diameter. At the in 2A Selected representation are the flow openings 9 of the piston 1 indicated as holes with circular cross-section. The present invention is directed to flow openings 9 with circular cross-section but not limited. Rather, the flow openings 9 also have a different shape, for example, have a square or rectangular shape. The cross-sectional area and thus the flow area for the fluid 8th through the flow openings 9 inside the cylinder 3 can be the same or different dimensions.
Die Strömungsöffnungen 9 durchlaufen die gesamte Dicke des Kolbens 1, wie dies in der weiteren 3 dargestellt ist. Der Kolben 1 kann im Wesentlichen scheibenförmig aufgebaut sein.The flow openings 9 go through the entire thickness of the piston 1 like this in the further 3 is shown. The piston 1 can be essentially disc-shaped.
3 stellt eine Schnittansicht des Kolbens 1 entlang der in 2A gezeigten Linie A-A dar. Aus der Mehrzahl der Strömungsöffnungen 9 werden durch die Linie A-A gemäß 2A die bestimmten Strömungsöffnungen 91 und 92 geschnitten. Die beiden Strömungsöffnungen 91 und 92 sind in 3 dargestellt. 3 represents a sectional view of the piston 1 along the in 2A shown line AA. From the plurality of flow openings 9 become through the line AA according to 2A the specific flow openings 91 and 92 cut. The two flow openings 91 and 92 are in 3 shown.
Ein Schnittbild eines geschichteten Aufbaus des Kolbens 1 ist in 3 gezeigt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind sechs Schichten 11 bis 16 vorgesehen, wobei jedoch die vorliegende Erfindung auf sechs Schichten nicht festgelegt ist. Es können auch weniger oder mehr Schichten in Abhängigkeit von der Anwendung vorgesehen sein. Eine Mantelfläche 10 des Kolbens 1 ist derart ausgebildet, dass sie mit einer entsprechenden Abdichtung und des Weiteren verschleißarm auf der inneren Oberfläche der Zylinderwand 4 gleiten kann.A sectional view of a layered structure of the piston 1 is in 3 shown. In the embodiment shown are six layers 11 to 16 however, the present invention is not limited to six layers. There may also be fewer or more layers depending on the application. A lateral surface 10 of the piston 1 is formed so that it with a corresponding seal and further wear on the inner surface of the cylinder wall 4 can slide.
Der Kolben 1 gemäß 3 umfasst eine erste Schicht 11, die in 3 die oberste Schicht ist und eine Abdeckschicht bilden kann, in der auch eine nachstehend noch beschriebene Verdrahtung vorgesehen sein kann. Eine zweite bis fünfte Schicht 12, 13, 14 und 15 sind in dieser Reihenfolge von oben nach unten in 3 angegeben, während eine sechste Schicht 16 in ähnlicher Weise wie die erste Schicht 11 eine Abdeckschicht darstellt, in der auch eine Verdrahtung ausgebildet sein kann.The piston 1 according to 3 includes a first layer 11 , in the 3 is the uppermost layer and can form a cover layer, in which also a wiring described below can be provided. A second to fifth shift 12 . 13 . 14 and 15 are in that order from top to bottom in 3 indicated while a sixth layer 16 in a similar way to the first layer 11 represents a cover, in which a wiring can be formed.
Sämtliche Schichten 11 bis 16 gemäß 3 sind in einer Schnittdarstellung gezeigt, wobei jedoch zur Vereinfachung der Darstellung und einer verbesserten Übersichtlichkeit eine individuelle Schraffur der jeweils geschnittenen Flächen der einzelnen Schichten weggelassen ist. Des Weiteren ist etwa in der Mitte von 3 der Verbindungsbereich des Kolbens 1 mit der Kolbenstange 2 weggelassen. Die Schnittdarstellung gemäß 3 beschränkt sich somit auf die Umgebung der jeweiligen bestimmten und in den 2A und 2B ebenfalls gezeigten Strömungsöffnungen 91 und 92 aus der Mehrzahl der Strömungsöffnungen 9. Mit der Darstellung der bestimmten Strömungsöffnungen 91 und 92 ist auch ein möglicher unterschiedlicher Durchmesser bzw. eine unterschiedliche Querschnittsfläche angedeutet.All layers 11 to 16 according to 3 are shown in a sectional view, but for the sake of simplicity of illustration and an improved clarity, an individual hatching of the respective cut surfaces of the individual layers is omitted. Furthermore, is about in the middle of 3 the connection area of the piston 1 with the piston rod 2 omitted. The sectional view according to 3 is therefore limited to the environment of each particular and in the 2A and 2 B also shown flow openings 91 and 92 from the majority of the flow openings 9 , With the representation of specific flow openings 91 and 92 is also a possible different diameter or a different cross-sectional area indicated.
In Verbindung mit den jeweiligen bestimmten Strömungsöffnungen 91 und 92 im Kolben 1 gemäß 3 sind zur Beeinflussung der Viskosität des Fluids 8 zumindest teilweise um die Strömungsöffnungen 91 und 92 Magneteinheiten 93 und 94 angeordnet, die ein aktives magnetisches Element bilden und in Form zumindest einer Magnetspule oder einer Mehrzahl von Magnetspulen vorgesehen sein können. Hierbei weist eine Magnetspule zumindest eine Windung auf, die um die betreffende Strömungsöffnung (z. B. 91 und/oder 92) angeordnet ist.In conjunction with the respective specific flow openings 91 and 92 in the piston 1 according to 3 are for influencing the viscosity of the fluid 8th at least partially around the flow openings 91 and 92 magnet units 93 and 94 arranged, which form an active magnetic element and may be provided in the form of at least one magnetic coil or a plurality of magnetic coils. In this case, a magnetic coil has at least one turn which surrounds the relevant flow opening (eg. 91 and or 92 ) is arranged.
Gemäß 3 sind bei jeder Magneteinheit 93 und 94 somit zumindest eine Magnetspule oder eine Mehrzahl von Magnetspulen 17 bei der Strömungsöffnung 91, sowie zumindest eine oder eine Mehrzahl von Magnetspulen 18 bei der Strömungsöffnung 92 vorgesehen. In 3 sind für die Strömungsöffnungen 91 und 92 jeweils einige der Magnetspulen mit den jeweiligen Bezugszeichen 17 und 18 bezeichnet.According to 3 are with every magnet unit 93 and 94 thus at least one magnetic coil or a plurality of magnetic coils 17 at the flow opening 91 , as well as at least one or a plurality of magnetic coils 18 at the flow opening 92 intended. In 3 are for the flow openings 91 and 92 in each case some of the magnetic coils with the respective reference numerals 17 and 18 designated.
Die nachstehend vereinfacht als Spulen bezeichneten Magnetspulen 17 und 18 der jeweiligen Magneteinheiten 93 und 94, wie sie beispielhaft in 3 bezüglich der beiden bestimmten Strömungsöffnungen 91 und 92 angegeben sind, sind beispielsweise in einer horizontalen Lage relativ zu dem Verlauf der Strömungsöffnung 91 oder 92 innerhalb des Kolbens 1 und möglichst nahe um die jeweilige Strömungsöffnung 91 oder 92 angeordnet. Somit sind bei mehreren Spulen einer Magneteinheit, wie beispielsweise der Magneteinheiten 93 und 94, die Spulen in verschiedenen Schichten übereinander angeordnet, wobei diese einzelnen Spulen gemäß 3 beispielsweise der zweiten bis fünften Schicht 12 bis 15 angeordnet sind. Bezüglich der Strömungsöffnung 92 sind fünf übereinander angeordnete Magnetspulen 18 vorgesehen, während beispielsweise bei der Strömungsöffnung 91 vier Magnetspulen 17 in den verschiedenen Schichten angeordnet sind. Somit erstrecken sich die jeweiligen Magneteinheiten 93 und 94 über zumindest einen Teil des Verlaufs der Strömungsöffnung 91 oder 92 in den verschiedenen Schichten.The solenoid coils, hereinafter referred to simply as coils 17 and 18 the respective magnet units 93 and 94 as exemplified in 3 with respect to the two specific flow openings 91 and 92 are, for example, in a horizontal position relative to the course of the flow opening 91 or 92 inside the piston 1 and as close as possible to the respective flow opening 91 or 92 arranged. Thus, with multiple coils of a magnet unit, such as the magnet units 93 and 94 , the coils arranged in different layers on top of each other, these individual coils according to 3 for example, the second to fifth layer 12 to 15 are arranged. Regarding the flow opening 92 are five superimposed magnetic coils 18 provided, for example, at the flow opening 91 four solenoids 17 are arranged in the different layers. Thus, the respective magnet units extend 93 and 94 over at least part of the course of the flow opening 91 or 92 in different layers.
Die einzelnen Spulen 17 und 18 der jeweiligen Magneteinheiten 93 oder 94 können zueinander parallel oder in Reihe geschaltet werden. Gemäß der Darstellung in 3 ist als Beispiel und bevorzugt eine Parallelschaltung vorgesehen. Die auf den einzelnen Schichten vorgesehenen Spulen umfassen einen elektrischen Leiter mit zumindest einer Windung, die um die jeweilige Strömungsöffnung (beispielsweise 91 und 92) verläuft.The individual coils 17 and 18 the respective magnet units 93 or 94 can be connected to each other in parallel or in series. As shown in 3 is provided as an example and preferably a parallel connection. The coils provided on the individual layers comprise an electrical conductor with at least one turn which is wound around the respective flow opening (for example 91 and 92 ) runs.
Zur Vereinfachung eines Verdrahtungssystems für die jeweiligen Spulen 17 und 18 der Magneteinheiten 93 und 94 kann beispielsweise eine Zuleitung in der ersten Schicht als der oberen Schicht des Kolbens 1 angeordnet sein, und es kann die weitere Zuleitung in der sechsten Schicht als untere Abschlussschicht angeordnet sein. Die Erfindung ist hierauf jedoch nicht festgelegt, und es können auch die Zuleitungen in anderen der Schichten oder in einer gemeinsamen Schicht, beispielsweise einer Schicht im mittleren Bereich des Kolbens 1 angeordnet sein.To simplify a wiring system for the respective coils 17 and 18 the magnet units 93 and 94 For example, a feed line in the first layer than the upper layer of the piston 1 can be arranged, and it can be arranged the further supply line in the sixth layer as the lower terminating layer. However, the invention is not fixed thereto, and it may also be the leads in other of the layers or in a common layer, for example a layer in the central region of the piston 1 be arranged.
Zwischen den einzelnen Spulen, d. h. zwischen den einzelnen Ebenen der Spulen und damit zwischen den einzelnen Schichten 11 bis 16 sind Durchkontaktierungen 25 mit einem zu den Schichten 11 bis 16 etwa senkrechtem Verlauf in 3 entsprechend dem Verlauf der Strömungsöffnungen 91 und 92 angeordnet, mittels derer die jeweiligen in verschiedenen Ebenen angeordneten Spulen 17 und 18 entsprechend ihrer Zugehörigkeit zu einer Magneteinheit elektrisch kontaktiert werden. Die einzelnen Spulen bzw. deren zumindest eine Windung in jeder Schicht, in der sie ausgebildet ist und die zugehörigen Durchkontaktierungen 25 bilden die jeweilige Magneteinheit (beispielsweise 93 und 94) einer Strömungsöffnung (beispielsweise 91 und 92). Pro Ebene oder Schicht ist somit eine Spule und damit zumindest eine Windung vorhanden.Between the individual coils, ie between the individual planes of the coils and thus between the individual layers 11 to 16 are vias 25 with one to the layers 11 to 16 approximately vertical course in 3 according to the course of the flow openings 91 and 92 arranged, by means of which the respective arranged in different planes coils 17 and 18 be contacted electrically according to their affiliation to a magnet unit. The individual coils or their at least one turn in each layer in which it is formed and the associated vias 25 form the respective magnet unit (for example 93 and 94 ) a flow opening (for example 91 and 92 ). Per level or layer thus a coil and thus at least one turn is present.
Die werteren Verdrahtungen, wie sie beispielsweise in der ersten Schicht 11 und der letzten Schicht 16 in 3 angegeben sind, werden insgesamt zu der Kolbenstange 2 geführt und an oder innerhalb der Kolbenstange 2 nach außen verbunden, so dass außerhalb der Dämpfungsvorrichtung D angeordnete Einrichtungen wie Leistungsversorgungseinrichtungen oder Steuerungs- und Regelungseinrichtungen mit den Magneteinheiten (beispielsweise 93 und 94) verbunden sind und somit die zugehörigen Spulen gezielt angesteuert werden können. Der Aufbau kann in diesem Zusammenhang vereinfacht werden, wenn beispielsweise der Kolben 1 mit der Kolbenstange 2 als Baueinheit im Wesentlichen ortsfest sind und sich relativ zu dem Kolben 1 und der Kolbenstange 2 der Zylinder 3 bewegt. Die Dämpfungsvorrichtung D ist in entsprechender Weise zwischen die in ihrer Bewegung zu dämpfenden schwingenden Körper einzusetzen.The werteren wiring, as for example in the first layer 11 and the last shift 16 in 3 are total, to the piston rod 2 guided and at or inside the piston rod 2 connected to the outside, so that arranged outside of the damping device D devices such as power supply devices or control and regulating devices with the magnet units (for example 93 and 94 ) are connected and thus the associated coils can be selectively controlled. The structure can be simplified in this context, for example when the piston 1 with the piston rod 2 as a structural unit are substantially stationary and relative to the piston 1 and the piston rod 2 the cylinder 3 emotional. The damping device D is to be used in a corresponding manner between the vibrating body to be damped in their movement.
Es werden somit die in verschiedenen Schichten oder in derselben Schicht angeordneten Verdrahtungen (die Zuleitungen zu den einzelnen Spulen der Magneteinheiten) zur Kolbenstange 2 und von dieser nach außen geführt. Grundsätzlich kann jede Spule hinsichtlich ihrer Anschlussleitungen einzeln nach außen geführt werden. Sinnvoll ist jedoch das Zusammenfassen der Spulen zu Gruppen als die vorstehend beschriebene Magneteinheit, beispielsweise die Magneteinheiten 93 und 94, die um eine bestimmte Strömungsöffnung, wie hier die Strömungsöffnung 92 angeordnet ist. Somit können die einzelnen Magneteinheiten der jeweiligen Strömungsöffnungen getrennt, gemeinsam in vorbestimmten Gruppen, oder alle gemeinsam angesteuert werden. Auch besteht die Möglichkeit, die Anzahl der Leitungen zu vermindern, indem die Ansteuerung in Gruppen erfolgt und/oder neben individuellen Ansteuerungsleitungen eine gemeinsame Rückleitung gebildet wird. Sämtliche erforderliche Leitungsverbindungen (wie die Verdrahtungen 10 und 20) werden über die Kolbenstange 2 nach außen geführt. Wie es vorstehend angegeben ist, sind die einzelnen Spulen, beispielsweise 17 und 18 der Magneteinheiten 93 und 94, nahe an der jeweils zugehörigen Strömungsöffnung (beispielsweise 91 und 92) angeordnetThus, the wirings arranged in different layers or in the same layer (the leads to the individual coils of the magnet units) become the piston rod 2 and led from this to the outside. In principle, each coil can be guided individually with respect to their connecting lines to the outside. However, it makes sense to combine the coils into groups than the magnet unit described above, for example the magnet units 93 and 94 around a certain flow opening, like here the flow opening 92 is arranged. Thus, the individual magnet units of the respective flow openings can be separated, jointly controlled in predetermined groups, or all together. It is also possible to reduce the number of lines by the control is done in groups and / or a common return line is formed in addition to individual control lines. All required line connections (like the wiring 10 and 20 ) are via the piston rod 2 led to the outside. As indicated above, the individual coils are, for example 17 and 18 the magnet units 93 and 94 , close to the respectively associated flow opening (for example 91 and 92 ) arranged
4 zeigt in schematischer und vereinfachter Weise die Anordnung einer einzelnen Spule auf einer beliebigen Schicht der ersten bis sechsten Schicht 11 bis 16 gemäß 3. 4 shows in a schematic and simplified manner the arrangement of a single coil on any layer of the first to sixth layer 11 to 16 according to 3 ,
In der Darstellung gemäß 4 ist auf einer der Oberflächen eine der Schichten, beispielsweise einer beliebigen Schicht 21 eine Spule 22, beispielsweise einer Magneteinheit 95 angeordnet. Die Spule 22 ist um eine wertere Strömungsöffnung 96 angeordnet Die weitere Strömungsöffnung ist als ein werteres Beispiel mit einer rechteckigen Querschnittsfläche oder Fluid-Durchströmungsfläche ausgebildet. Die Spule 22 ist als eine ebene Spule auf der beliebigen Schicht 21 aufgebracht, beispielsweise in Form einer gedruckten Schaltung oder mittels Ätztechnik. Sie umfasst Anschlüsse 23 und 24, mittels derer der Spule 22 eine elektrische Leistung und damit ein elektrischer Strom zugeführt werden kann. Die Anschlüsse 23 und 24 der Spule 22 werden einer oder mehreren Verdrahtungsebenen, wie sie beispielsweise in 3 angegeben sind, zugeführt. Zu diesem Zweck sind jeweilige Durchkontaktierungen (engl: via holes) 25 durch diese oder weitere Schichten vorgesehen, mittels denen die Anschlüsse 23 und 24 der Spule 22 mit den Verdrahtungsebenen verbunden werden können. Eine Durchkontaktierung 25 ist beispielsweise in 4 zu der nächsten darunterliegenden und nicht gezeigten Schicht angedeutet. Diese Durchkontaktierung 25 entspricht der in 3 auf der rechten Seite zwischen zwei beliebigen Spulen angedeuteten Durchkontaktierung 25.In the illustration according to 4 is on one of the surfaces one of the layers, for example, any layer 21 a coil 22 , For example, a magnet unit 95 arranged. The sink 22 is an even flow opening 96 The further flow opening is designed as an alternative example with a rectangular cross-sectional area or fluid flow area. The sink 22 is as a plane coil on any layer 21 applied, for example in the form of a printed circuit or by etching. It includes connections 23 and 24 , by means of which the coil 22 an electric power and thus an electric current can be supplied. The connections 23 and 24 the coil 22 are one or more wiring levels, such as in 3 are specified supplied. For this purpose, respective through holes (engl: via holes) 25 provided by these or other layers, by means of which the connections 23 and 24 the coil 22 can be connected to the wiring levels. A via 25 is for example in 4 to the next underlying and not shown layer indicated. This via 25 corresponds to the in 3 on the right side between two arbitrary coils indicated through hole 25 ,
Wird der Spule 22 über ihre Anschlüsse 23 und 24 eine entsprechende Leistung und damit ein entsprechender Strom zugeführt, so bildet sich u. a. im Inneren der Spule 22 und somit im Bereich der Strömungsöffnung 96 partiell ein Magnetfeld aus. Mittels des Magnetfelds wird an dieser Stelle lokal und begrenzt die Viskosität des die weitere Strömungsöffnung 96 durchströmenden Fluids 8 gezielt verändert, so dass in Bezug auf die Durchströmung des Fluids 8 durch die Strömungsöffnungen 9, 91 und 92 eine steuer- oder regelbare Barriere gebildet wird. Die Veränderung bzw. Vergrößerung der Viskosität des Fluids 8 erfolgt in Abhängigkeit von der Zeitdauer, während der das Magnetfeld angelegt wird, und von dessen Intensität. In entsprechende Weise ändern sich die Dämpfungseigenschaften der Dämpfungsvorrichtung D.Will the coil 22 about their connections 23 and 24 a corresponding power and thus supplied with a corresponding current, it forms, inter alia, inside the coil 22 and thus in the area of the flow opening 96 partially a magnetic field. By means of the magnetic field is local and limits the viscosity of the further flow opening at this point 96 flowing fluid 8th deliberately changed, so that in terms of the flow of fluid 8th through the flow openings 9 . 91 and 92 a controllable barrier is formed. The change or increase in the viscosity of the fluid 8th occurs as a function of the time duration during which the magnetic field is applied and of its intensity. In a corresponding manner, the damping characteristics of the damping device D.
Die in 3 gezeigten Spulen 17 und 18 der jeweiligen Magneteinheiten 93 und 94 sind in gleichartiger Weise wie die in 4 gezeigte Spule 22 aufgebaut, wobei eine entsprechende Leiterplattentechnik zum Aufbringen der Spulen in Form gedruckter Schaltungen oder geätzter Anordnungen Verwendung finden kann. Mittels der entsprechenden Durchkontaktierungen werden die einzelnen Spulen in den verschiedenen Ebenen (Schichten) einer Magneteinheit miteinander elektrisch verbunden. In einer Ebene oder Schicht oder in Verbindung mit einer Leiterplatte ist jeweils eine Spule 22 angeordnet. Die Spule 22 in der in 4 gezeigten Anordnung umfasst beispielsweise etwa dreieinhalb Windungen, wobei die Effektivität der Windungen, die entfernter zur Strömungsöffnung 96 liegen, geringer ist als die in der näheren Umgebung. Die Spule 22 kann daher auch lediglich eine Windung aufweisen, die möglichst nahe an der Strömungsöffnung 96 angeordnet ist. Die gesamte Magneteinheit wird durch die einzelnen Spulen 22 und/oder Windungen in Verbindung mit den Durchkontaktierungen 25 um die Strömungsöffnung 96 gebildet.In the 3 shown coils 17 and 18 the respective magnet units 93 and 94 are the same as those in 4 shown coil 22 constructed using a corresponding printed circuit board technology for applying the coils in the form of printed circuits or etched arrangements use. By means of the corresponding plated-through holes, the individual coils in the various planes (layers) of a magnet unit are electrically connected to one another. In a plane or layer or in connection with a printed circuit board is in each case a coil 22 arranged. The sink 22 in the in 4 For example, the arrangement shown includes about three and a half turns, with the effectiveness of the turns farther away from the flow opening 96 are less than those in the vicinity. The sink 22 Therefore, it can also have only one turn, as close as possible to the flow opening 96 is arranged. The entire magnet unit is through the individual coils 22 and / or turns in connection with the vias 25 around the flow opening 96 educated.
Als Grundmaterial für die Leiterplatten, und insbesondere für den mehrschichtigen Aufbau des Kolbens 1 gemäß der Darstellung in 3 kann beispielsweise ein Leiterplattenmaterial mit der Bezeichnung FR 4, bestehend aus einem Epoxidharz und einem Glasfasergewebe verwendet werden.As a base material for the circuit boards, and in particular for the multilayer structure of the piston 1 as shown in 3 For example, a circuit board material designated FR 4 consisting of an epoxy resin and a glass fiber fabric may be used.
In dem in 3 gezeigten Beispiel für den geschichteten Aufbau des Kolbens 1 sind Spulen der Magneteinheiten auf der Oberseite der jeweiligen Schicht angegeben. Die Erfindung ist hierauf jedoch nicht beschränkt. Vielmehr können derartige Spulen (gemäß 4) auch auf der Unterseite einer entsprechenden Schicht oder auf beiden Seiten derselben angeordnet sein.In the in 3 shown example of the layered structure of the piston 1 Coils of the magnet units are indicated on the upper side of the respective layer. However, the invention is not limited thereto. Rather, such coils (according to 4 ) may also be arranged on the underside of a corresponding layer or on both sides thereof.
2. Ausführungsbeispiel2nd embodiment
5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei im Vergleich zu 1 gleichartige Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und somit auf eine erneute detaillierte Beschreibung verzichtet wird. 5 shows a second embodiment of the present invention, wherein compared to 1 like parts are denoted by the same reference numerals and thus renounced to a detailed description.
Die Anordnung der Dämpfungsvorrichtung D gemäß 5 ist im Wesentlichen gleichartig zu derjenigen von 1, wobei innerhalb eines Zylinders 3, bestehend aus einer Zylinderwand 4 und einem ersten und zweiten Zylinderdeckel 5 und 6 ein im Wesentlichen geschlossener Raum gebildet wird, in welchem sich ein Kolben 1 befindet, der mit einer Kolbenstange 2 verbunden ist. Letztere ist durch eine Öffnung 7 gleitend beweglich in dem zweiten Zylinderdeckel (rechte Seite in 5) gelagert. Der Kolben 1 und die Kolbenstange 2 sind somit in dem Zylinder 3 beweglich angeordnet. Der restliche Raum des Zylinders 3 ist mit einem magnetorheologischen Fluid 8 in der bereits vorstehend in Verbindung mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Weise gefüllt Bei der Bewegung des Kolbens 1 in dem Zylinder 3 kann zwischen den in dem Zylinder durch den Kolben 1 gebildeten Räumen das Fluid 8 über Strömungsöffnungen 9 im Kolben 1 von einem der Räume zu den jeweils anderen strömen.The arrangement of the damping device D according to 5 is essentially similar to that of 1 , being inside a cylinder 3 , consisting of a cylinder wall 4 and a first and second cylinder cover 5 and 6 a substantially closed space is formed, in which a piston 1 located, with a piston rod 2 connected is. The latter is through an opening 7 slidably movable in the second cylinder cover (right side in 5 ) stored. The piston 1 and the piston rod 2 are thus in the cylinder 3 movably arranged. The remaining space of the cylinder 3 is with a magnetorheological fluid 8th filled in the manner already described above in connection with the first embodiment During the movement of the piston 1 in the cylinder 3 can be between those in the cylinder through the piston 1 formed spaces the fluid 8th via flow openings 9 in the piston 1 from one room to the other.
Im Unterschied zu der Anordnung gemäß 1 umfassen der erste und zweite Zylinderdeckel 5 und 6 jeweils einen Permanentmagneten 5a und 6a mit gleicher oder auch unterschiedlicher Stärke, deren statisches Magnetfeld im Innern des Zylinders 3 und vorzugsweise in der Nähe des jeweiligen Zylinderdeckels 5 und 6 ausgebildet ist und sich um eine in Abhängigkeit von der Stärke des jeweiligen Permanentmagneten 5a und 6a vorbestimmtes Maß in das Innere des Zylinders 3 erstreckt. Mit anderen Worten, es wird mittels der Permanentmagnete 5a und 6a in der Nähe des ersten und zweiten Zylinderdeckels 5 und 6 lokal begrenzt ein statisches Magnetfeld ausgebildet, so dass in diesem Bereich das magnetorheologische Fluid 8 in seinen Eigenschaften und insbesondere hinsichtlich der Viskosität konstant verändert ist. Der Bereich des Magnetfelds der jeweiligen Permanentmagneten 5a und 6a wird jeweils mit 5b und 6b in 5 bezeichnet Die Magnetfeldbereiche 5b und 6b sind somit hinsichtlich der Eigenschaften des Fluids 8 Bereiche, in denen das Fluid 8 eine höhere Viskosität und damit in erwünschter Weise eine größere Zähflüssigkeit aufweist.In contrast to the arrangement according to 1 include the first and second cylinder covers 5 and 6 each a permanent magnet 5a and 6a with equal or different strength, their static magnetic field inside the cylinder 3 and preferably in the vicinity of the respective cylinder cover 5 and 6 is formed and a depending on the strength of the respective permanent magnet 5a and 6a predetermined dimension in the interior of the cylinder 3 extends. With others In words, it will be by means of the permanent magnets 5a and 6a near the first and second cylinder covers 5 and 6 locally formed a static magnetic field, so that in this area the magnetorheological fluid 8th is constantly changed in its properties and in particular in terms of viscosity. The range of the magnetic field of the respective permanent magnets 5a and 6a is each with 5b and 6b in 5 refers to the magnetic field ranges 5b and 6b are thus in terms of the properties of the fluid 8th Areas where the fluid 8th a higher viscosity and thus desirably has a greater viscosity.
Der weitere Aufbau, insbesondere des Kolbens 1 und der Kolbenstange 2 in der vorstehend beschriebenen Weise in Verbindung mit den 1 bis 4 sowie die entsprechenden Funktionen, sind die gleichen wie diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels.The further structure, in particular of the piston 1 and the piston rod 2 in the manner described above in connection with the 1 to 4 and the corresponding functions are the same as those of the first embodiment.
Mit der Anordnung von Permanentmagneten 5a und 5b in dem ersten und zweiten Zylinderdeckel 5 und 6, besteht die Möglichkeit, dauerhaft in der Nähe dieser Zylinderdeckel 5 und 6 ein zähflüssiges Medium in Form des Fluids 8 auszubilden, so dass bei einer Kolbenbewegung in Richtung des jeweiligen Endbereichs die Zähflüssigkeit des Fluids 8 in den jeweiligen Magnetfeldbereichen 5b und 6b eine im Vergleich zu den übrigen Bereichen des Zylinders 3 erhöhte Dämpfung bildet, so dass wirksam verhindert werden kann, dass bei einer starken Bewegung der Kolben 1 an den ersten oder zweiten Zylinderdeckel 5 und 6 anschlägt. Vielmehr wird durch die Zähflüssigkeit des magnetorheologischen Fluids 8 in den Magnetfeldbereichen 5b und 6b und lokal begrenzt nur in diesen Bereichen eine sehr große Dämpfung ausgebildet, so dass unerwünschte Stöße des Kolbens 1 an die Zylinderdeckel 5 und 6 verhindert werden können. Es ist zu beachten, dass eine derartige besondere Dämpfung einer Endlage des Kolbens 1 bei seiner Bewegung durch die Permanentmagnete 5a und 5a völlig leistungslos erfolgt. Besondere Maßnahmen zur Endlagendämpfung sind nicht erforderlich, da mittels der Permanentmagnete 5a und 6a eine Art magnetische Wulst gebildet wird.With the arrangement of permanent magnets 5a and 5b in the first and second cylinder covers 5 and 6 , it is possible to permanently close this cylinder cover 5 and 6 a viscous medium in the form of the fluid 8th form, so that in a piston movement in the direction of the respective end portion, the viscosity of the fluid 8th in the respective magnetic field areas 5b and 6b one compared to the other areas of the cylinder 3 forms increased damping, so that it can be effectively prevented that during a strong movement of the piston 1 to the first or second cylinder cover 5 and 6 strikes. Rather, it is due to the viscosity of the magnetorheological fluid 8th in the magnetic field areas 5b and 6b and locally limited only in these areas formed a very large damping, so that unwanted shocks of the piston 1 to the cylinder cover 5 and 6 can be prevented. It should be noted that such a particular damping of an end position of the piston 1 during its movement through the permanent magnets 5a and 5a completely free of charge. Special measures for cushioning are not required because by means of the permanent magnets 5a and 6a a kind of magnetic bead is formed.
Die Intensität des Magnetfelds der Permanentmagneten 5a und 5b und damit die Größe (Ausdehnung) des Magnetfeldbereichs 5b und 6b (Ausdehnung in der Bewegungsrichtung des Kolbens 1) kann bestimmt werden in Abhängigkeit von den zu erwartenden Bewegungen und Kräften, die auf den Kolben 1 (in Verbindung mit der Kolbenstange 2) und/oder den Zylinder 3 einwirken und der Größe der Amplitude, mit der bei der zu dampfenden Schwingung beweglicher Körper gerechnet werden muss.The intensity of the magnetic field of the permanent magnets 5a and 5b and thus the size (extent) of the magnetic field area 5b and 6b (Expansion in the direction of movement of the piston 1 ) can be determined depending on the expected movements and forces acting on the piston 1 (in conjunction with the piston rod 2 ) and / or the cylinder 3 act and the magnitude of the amplitude, which must be expected at the steaming vibration of moving body.
Vorstehend wurde angegeben, dass in dem jeweiligen ersten und zweiten Zylinderdeckel 5 und 6 die Permanentmagneten 5a und 6a eingesetzt sind. Alternativ besteht die Möglichkeit, die jeweiligen Zylinderdeckel 5 und 6 in der Weise auszubilden, dass diese bereits selbst magnetisiert sind und somit als Permanentmagnet dienen können. Die jeweiligen Zylinderdeckel 5 und 6 übernehmen daher gleichzeitig die Funktion der vorstehen beschriebenen eingesetzten Permanentmagnete 5a und 6a. Es besteht auch die Möglichkeit, an vorbestimmten Stellen in den einzelnen Zylinderdeckeln 5 und 6 in Abhängigkeit von dem Bedarf und der Anwendung der Dämpfungseinrichtung D unterschiedliche Magnete mit vorbestimmter Starke (Magnetfeldintensität) einzusetzen. Des Weiteren können auch im Bereich der Zylinderdeckel entsprechend geformte Elektromagnete eingesetzt werden, die in entsprechender Weise angesteuert werden zur Erzeugung eines gleichförmigen (konstanten) Magnetfelds. In diesem Fall kann über einen den Magnetspulen der Elektromagnete zuzuführenden Strom die Magnetfeldintensität der Elektromagnete eingestellt bzw. der Anwendung angepasst werden.It was stated above that in the respective first and second cylinder cover 5 and 6 the permanent magnets 5a and 6a are used. Alternatively, there is the possibility of the respective cylinder cover 5 and 6 form in such a way that they are already magnetized themselves and thus can serve as a permanent magnet. The respective cylinder covers 5 and 6 Therefore, at the same time assume the function of the above-described permanent magnets used 5a and 6a , There is also the possibility at predetermined locations in the individual cylinder covers 5 and 6 depending on the need and the application of the damping device D to use different magnets with a predetermined strength (magnetic field intensity). Furthermore, correspondingly shaped electromagnets can also be used in the area of the cylinder cover, which are actuated in a corresponding manner to produce a uniform (constant) magnetic field. In this case, the magnetic field intensity of the electromagnets can be set or adapted to the application via a current to be supplied to the magnet coils of the electromagnets.
In Folge der Durchführungsöffnung 7 zum Durchführen und gleitenden Lagern der Kolbenstange 2 im zweiten Zylinderdeckel 6 unterliegt der Magnetfeldbereich 6b einer gewissen Verformung gegenüber dem Magnetfeldbereich 5b des Permanentmagneten 5a. Dies kann durch eine entsprechend größere Stärke des Permanentmagneten 6a und/oder eine geeignete Formgebung zumindest teilweise ausgeglichen werden.As a result of the implementation opening 7 for passing and sliding bearings of the piston rod 2 in the second cylinder cover 6 is subject to the magnetic field range 6b a certain deformation with respect to the magnetic field region 5b of the permanent magnet 5a , This can be achieved by a correspondingly greater strength of the permanent magnet 6a and / or a suitable shaping at least partially compensated.
Gemäß der Anordnung der Dämpfungsvorrichtung, wie sie in 5 gezeigt ist, besteht die Möglichkeit, die technischen Maßnahmen der Dämpfung einer Endlage mit den jeweiligen an dem Zylinderende angeordneten Magnetfeldbereichen 5b und 6b mit der Steuerungsmöglichkeit der Viskosität des magnetorheologischen Fluids 8 im Bereich des Kolbens zu kombinieren, wobei die Erfindung nicht auf diese Kombination festgelegt ist, sondern diese technischen Maßnahmen auch einzeln ergriffen werden können.According to the arrangement of the damping device as shown in FIG 5 is shown, it is possible, the technical measures of damping an end position with the respective arranged at the cylinder end magnetic field areas 5b and 6b with the ability to control the viscosity of the magnetorheological fluid 8th to combine in the field of the piston, the invention is not limited to this combination, but these technical measures can also be taken individually.
3. Ausführungsbeispiel3rd embodiment
6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei diesem Ausführungsbeispiel die Anordnung gemäß 5 zugrunde liegt. Gleiche Bezugszeichen in 6 bezeichnen gleiche oder gleichartige Teile, wie sie in 5 (und teilweise auch in 1) angegeben sind. 6 shows a third embodiment of the present invention, wherein this embodiment, the arrangement according to 5 underlying. Same reference numerals in FIG 6 denote the same or similar parts as in 5 (and partly in 1 ) are indicated.
Die Anordnung gemäß 6 beruht in ihrer Wirkungsweise auf der Kombination der Anordnung von Permanentmagneten in den Zylinderdeckeln und der Anordnung eines Kolbens, wie er in Verbindung mit den 1 bis 4 vorstehend beschrieben ist.The arrangement according to 6 is based on the combination of the arrangement of permanent magnets in the cylinder covers and the arrangement of a piston, as in connection with the 1 to 4 described above.
6 zeigt in schematischer und vereinfachter Weise die beliebige Spule 22 auf einer der Schichten von 3, an einer zufälligen Stelle innerhalb des Zylinders 3. Mit der Bewegung des Zylinders 3 relativ zu dem Kolben 1 und der Kolbenstange 2 wird die weitere Spule 22 innerhalb des Raums in dem Zylinder 3 bewegt. Gemäß der Beschreibung des ersten und des zweiten Ausführungsbeispiels wird zur gezielten Beeinflussung der Dämpfungseigenschaften des magnetorheologischen Fluids 8 ein Strom zugeführt, so dass ein Magnetfeld ausgebildet wird. Die Viskosität des Fluids 8 an der Stelle, an der sich die weitere Spule 22 befindet, und somit im Wesentlichen im Inneren der Spule 22 und der zugehörigen Strömungsöffnung 9 wird gezielt verändert. 6 shows in a schematic and simplified way the arbitrary coil 22 on one of the layers of 3 , at a random location inside the cylinder 3 , With the movement of the cylinder 3 relative to the piston 1 and the piston rod 2 will be the other coil 22 within the space in the cylinder 3 emotional. According to the description of the first and the second embodiment is for selectively influencing the damping properties of the magnetorheological fluid 8th supplied with a current, so that a magnetic field is formed. The viscosity of the fluid 8th at the point where the other coil 22 is located, and thus essentially inside the coil 22 and the associated flow opening 9 is purposefully changed.
Die wertere bzw. beliebige Spule 22 kann hierbei aus mehreren Windungen bestehen, die in derselben Ebene bzw. Schicht angeordnet sind, oder kann aus jeweils einer einzelnen Windung in jeder Schicht bestehen, so dass die Gesamtheit der Spule 22 mittels der einzelnen Windungen auf den verschiedenen Schichten (und auf diese Weise mit einer räumlichen Ausdehnung in der Bewegungsrichtung des Kolbens 1) und den nicht gezeigten Durchkontaktierungen entsprechend den Durchkontaktierungen 25 gemäß 3 gebildet wird.The wertere or any coil 22 may consist of several turns arranged in the same plane, or may consist of a single turn in each layer, so that the entirety of the coil 22 by means of the individual windings on the different layers (and in this way with a spatial extension in the direction of movement of the piston 1 ) and the vias, not shown, corresponding to the vias 25 according to 3 is formed.
Mit der Anordnung und der Dimensionierung der Permanentmagneten 5a und 6a in dem jeweiligen ersten und zweiten Zylinderdeckel 5 und 6 oder mit der Ausbildung des jeweiligen Zylinderdeckels 5 und 6 als ein Permanentmagnet wird im Innern des Zylinders 3 ein statisches Magnetfeld gebildet, dessen Intensität insbesondere in den Magnetfeldbereichen 5b und 6b genutzt werden kann, ungeachtet dessen, dass das statische Magnetfeld der jeweiligen Permanentmagnete 5a und 6a in werteren Bereichen des Zylinders 3 wirksam und somit erfassbar ist. Die jeweiligen Permanentmagnete 5a und 6a können beispielsweise als Ringmagnete ausgebildet sein.With the arrangement and the dimensioning of the permanent magnets 5a and 6a in the respective first and second cylinder cover 5 and 6 or with the formation of the respective cylinder cover 5 and 6 as a permanent magnet will be inside the cylinder 3 formed a static magnetic field whose intensity, especially in the magnetic field areas 5b and 6b can be used, despite the fact that the static magnetic field of the respective permanent magnets 5a and 6a in other areas of the cylinder 3 effective and thus detectable. The respective permanent magnets 5a and 6a For example, they may be formed as ring magnets.
Zur Erfassung des durch die Permanentmagnete 5a und 6a erzeugten Magnetfelds kann die weitere Spule 22 mittels einer entsprechenden Beschaltung von der vorstehend genannten jedoch in den Figuren zur Vereinfachung nicht gezeigten Leistungs- oder Stromquelle abgeschaltet und alternativ mit einer Messeinrichtung 26 gemäß 6 verbunden werden. Die Messeinrichtung 26 dient zur Erfassung des an verschiedenen Orten im Zylinder 3 jeweils unterschiedlichen Magnetfelds der Permanentmagnete 5a und 6a. Es ist auf diese Weise möglich, mittels der entsprechenden Ausgestaltung der Messeinrichtung 26 in Verbindung mit der weiteren Spule 22, die von dem Magnetfeld der Permanentmagnete 5a und 6a durchsetzt wird, eine Messung dieser Magnetfelder durchzuführen, wobei die Messung aus der Bewegung der weiteren Spule 22 relativ zu den Magnetfeldern der Permanentmagnete 5a und 6a (d. h. einer Bewegung innerhalb des Zylinders 3) erfolgt. Eine mögliche Relativbewegung von Kolben 1 und Zylinder 3 zueinander ist in 6 mittels eines Doppelpfeils angedeutet.For detecting the through the permanent magnets 5a and 6a generated magnetic field, the other coil 22 switched off by means of a corresponding wiring of the above-mentioned but not shown in the figures for simplicity power or power source and, alternatively, with a measuring device 26 according to 6 get connected. The measuring device 26 serves to capture the at different locations in the cylinder 3 each different magnetic field of the permanent magnets 5a and 6a , It is possible in this way, by means of the corresponding design of the measuring device 26 in conjunction with the other coil 22 by the magnetic field of the permanent magnets 5a and 6a is enforced to perform a measurement of these magnetic fields, the measurement of the movement of the other coil 22 relative to the magnetic fields of the permanent magnets 5a and 6a (ie a movement within the cylinder 3 ) he follows. A possible relative movement of pistons 1 and cylinders 3 each other is in 6 indicated by a double arrow.
Durch die Bewegung des Kolbens 1 mit der Kolbenstange 2 und somit auch der weiteren Spule 22 innerhalb des Zylinders 3 wird eine Änderung eines Magnetfelds relativ zu dem jeweiligen statischen Magnetfeld der Permanentmagnete 5a und 6a erfasst und einer Auswertung zugeführt. Auf diese Weise kann zum Einen sehr einfach eine allgemeine Bewegung des Kolbens 1 innerhalb des Zylinders 3 erfasst werden. Ist eine entsprechend leistungsfähige und genaue Messeinrichtung 26 vorgesehen, so kann aus den erfassten Daten der Magnetfeld-Intensitätsverteilung innerhalb des Zylinders 3 bei der Bewegung des Kolbens 1 und einer anschließenden weiteren Auswertung beispielsweise mittels einer Datenverarbeitungsanlage zum Anderen auch eine Wegemessung durchgeführt werden, so dass relativ zu dem Ort der beiden Permanentmagnete 5a und 6a der zu einem bestimmten Zeitpunkt vorliegende Ort des Kolbens 1 und damit der weiteren Spule 22 sowie eine Bewegungsgeschwindigkeit bestimmt werden kann.By the movement of the piston 1 with the piston rod 2 and thus also the other coil 22 inside the cylinder 3 becomes a change of a magnetic field relative to the respective static magnetic field of the permanent magnets 5a and 6a recorded and fed to an evaluation. In this way, on the one hand can very easily a general movement of the piston 1 inside the cylinder 3 be recorded. Is a correspondingly powerful and accurate measuring device 26 provided, so can from the acquired data of the magnetic field intensity distribution within the cylinder 3 during the movement of the piston 1 and a subsequent further evaluation, for example by means of a data processing system on the other hand, a path measurement are performed so that relative to the location of the two permanent magnets 5a and 6a the location of the piston at a given time 1 and thus the other coil 22 and a movement speed can be determined.
Die Anordnung der verschiedenen Spulen, wie sie beispielsweise in den 3 und 4 gezeigt ist, ermöglicht somit bei Verbinden der jeweiligen Spulen (wie der weiteren Spule 22) mit der Messeinrichtung 26 eine genaue Wegemessung innerhalb des Zylinders 3 relativ zu vorbestimmten Positionen, ohne dass weitere Magnetspulen speziell zu diesem Zweck ausgebildet werden. In jedem Fall besteht die Möglichkeit, neben den zur Viskositätsbeeinflussung vorgesehenen Magnetspulen und Magneteinheiten (3 und 4) zumindest eine zusätzliche spezielle Spule (nicht gezeigt) vorzusehen, da die zusätzliche Spule eine zur Beeinflussung zur Viskosität des Fluids 8 parallele Wegemessung ermöglicht. Hierbei sind die in dem Kolben 1 während der Beeinflussung der Viskosität des Fluids 8 gebildeten Magnetfelder zu berücksichtigen. Bei Bedarf kann eine entsprechende Kalibrierung durchgeführt werden oder es können aktuelle Messwerte mit zuvor gespeicherten Werten verglichen werden.The arrangement of the various coils, as for example in the 3 and 4 is shown, thus allows for connecting the respective coils (as the other coil 22 ) with the measuring device 26 a precise way measurement within the cylinder 3 relative to predetermined positions, without further magnet coils being specially designed for this purpose. In any case, it is possible, in addition to the intended to influence the viscosity of magnetic coils and magnet units ( 3 and 4 ) provide at least one additional special coil (not shown) since the additional coil has an effect on the viscosity of the fluid 8th allows parallel path measurement. Here are the in the piston 1 while affecting the viscosity of the fluid 8th to take into account formed magnetic fields. If required, a corresponding calibration can be carried out or current measured values can be compared with previously stored values.
Ohne die zusätzliche Spule kann durch einfaches Umschalten von der Leistungszufuhr zu beispielsweise der weiteren Spule 22 zu einer Verbindung mit der Messeinrichtung 26 die Messung auf einfache Weise und ohne einen erhöhten Aufwand durchgeführt werden.Without the additional coil can by simply switching from the power supply to, for example, the other coil 22 to a connection with the measuring device 26 the measurement can be carried out in a simple manner and without an increased effort.
Hierbei besteht die Möglichkeit, die notwendigen Bauelemente der Messeinrichtung 26 an vorbestimmten Stellen an oder in dem Kolben 1 oder der Kolbenstange 2 vorzusehen, wobei ebenfalls eine Weiterleitung der erfassten Signale in gleicher Weise wie die Leistungszufuhr zu den Magneteinheiten 93 und 94 über Leitungsverbindungen in der Kolbenstange 2 geführt wird.It is possible, the necessary components of the measuring device 26 at predetermined locations on or in the piston 1 or the piston rod 2 also providing a forwarding of the detected signals in the same way as the power supply to the magnet units 93 and 94 via cable connections in the piston rod 2 to be led.
Die vorstehend beschriebene Dämpfungsvorrichtung D zur Dämpfung schwingender Körper ermöglicht ein aktives Dämpfen der betreffenden Schwingung, indem gezielt in Verbindung mit einer Steuerung oder Regelung die Viskosität des magnetorheologischen Fluids 8 beeinflusst und somit die Viskosität und damit die Dämpfungseigenschaften der Dämpfungsvorrichtung D verändert werden. Die Veränderung der Viskosität des magnetorheologischen Fluids 8 erfolgt mittels des Kolbens 1 gemäß den 2 bis 4 lediglich lokal in einem eng begrenzten Volumen des Fluids 8, d. h. im Wesentlichen partiell innerhalb der Strömungsöffnungen 9, deren jeweilige Magneteinheit aktiviert ist (d. h. der ein Strom zugeführt wird). Es ist auf diese Weise möglich, das Fluid 8 hinsichtlich seiner Eigenschaften mit einer sehr geringen elektrischen Leistung zu verändern, da die Leistungsaufnahme der jeweiligen in den 3 und 4 gezeigten Spulen der Magneteinheiten (beispielsweise 93 und 94) zur Ausbildung eines ausreichenden Magnetfelds in dem jeweiligen Bereich einer Strömungsöffnung 9 relativ gering ist.The damping device D described above for damping oscillating bodies enables an active damping of the respective vibration, by specifically, in conjunction with a control or regulation, the viscosity of the magnetorheological fluid 8th influenced and thus the viscosity and thus the damping properties of the damping device D are changed. The change in the viscosity of the magnetorheological fluid 8th done by means of the piston 1 according to the 2 to 4 only locally in a narrow volume of fluid 8th that is, substantially in part within the flow openings 9 whose respective magnet unit is activated (ie a current is supplied). It is possible in this way, the fluid 8th In terms of its properties with a very low electrical power to change, since the power consumption of each in the 3 and 4 shown coils of the magnet units (for example 93 and 94 ) for forming a sufficient magnetic field in the respective region of a flow opening 9 is relatively low.
Wird somit neben der Positionsmessung durch die Anordnung gemäß 6 auch die Bewegungsgeschwindigkeit der Relativbewegung zwischen dem Kolben 1 und dem Zylinder 3 gemessen, so kann beispielsweise bei der Anwendung in einem Stoßdämpfer einer Maschine die tatsächliche Position, die Amplitude und auch die Bewegungsgeschwindigkeit von Kolben und Zylinder relativ zueinander gemessen und in entsprechender Weise ausgewertet werden.Is thus in addition to the position measurement by the arrangement according to 6 also the speed of movement of the relative movement between the piston 1 and the cylinder 3 measured, for example, when used in a shock absorber of a machine, the actual position, the amplitude and also the speed of movement of the piston and cylinder relative to each other are measured and evaluated in a corresponding manner.
4. Ausführungsbeispiel4th embodiment
7 (7A, 7B und 7C) zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls die Anordnung gemäß den 1, 2A und 2B zugrunde liegt. Im Unterschied zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen 1 bis 3 findet beim vierten Ausführungsbeispiel ein elektrorheologisches Fluid 81 Verwendung. 7 ( 7A . 7B and 7C shows a fourth embodiment of the present invention, this embodiment also the arrangement according to the 1 . 2A and 2 B underlying. In contrast to the above-described embodiments 1 to 3, the fourth embodiment finds an electrorheological fluid 81 Use.
Das elektrorheologische Fluid 81 ist in der Lage, seine Eigenschaften, und insbesondere seine Viskosität in Abhängigkeit von einem äußeren elektrischen (elektrostatischen) Feld zu verändern. Wirkt ein äußeres elektrisches Feld auf das elektrorheologische Fluid 81 ein, dann wird seine Viskosität größer und das Fluid zähflüssiger.The electrorheological fluid 81 is able to change its properties, and in particular its viscosity, as a function of an external electric (electrostatic) field. Acts an external electric field on the electrorheological fluid 81 a, then its viscosity is greater and the fluid viscous.
In einem Kolben 30 gemäß der Darstellung in den 1, 2A und 2B werden die Magneteinheiten des Kolbens 1 von beispielsweise 1 durch elektrostatische Einheiten 36 ersetzt, wie sie beispielsweise in den 7A bis 7C gezeigt sind. Der Kolben 30 weist gemäß der Schnittansicht von 7A in gleicher Weise wie bei dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel einen mehrschichtigen Aufbau auf. Als ein Beispiel sind in 7A fünf Schichten gezeigt, die übereinander angeordnet und miteinander mechanisch verbunden sind. Eine erste und fünfte Schicht 31 und 35 stellen Begrenzungs- oder Abdeckschichten dar. Wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen können in diesen Schichten auch Verdrahtungen verlaufen.In a flask 30 as shown in the 1 . 2A and 2 B become the magnet units of the piston 1 from for example 1 by electrostatic units 36 replaced, as in the example 7A to 7C are shown. The piston 30 has according to the sectional view of 7A in the same manner as in the first to third embodiments, a multilayer structure. As an example, in 7A shown five layers, which are arranged one above the other and mechanically connected to each other. A first and fifth shift 31 and 35 represent limiting or covering layers. As in the previous embodiments, wiring can also run in these layers.
Eine zweite Schicht 32 bildet eine erste Anschlussschicht, während eine vierte Schicht 34 eine zweite Anschlussschicht bildet, die nachstehend noch im Einzelnen beschrieben werden. Zwischen der zweiten und der vierten Schicht 32 und 34 (d. h. den beiden Anschlussschichten) ist eine dritte Schicht 33 angeordnet, die als eine Isolationsschicht dienen kann. Die Anordnung der fünf Schichten stellt lediglich ein Beispiel dar, und es ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Anzahl von Schichten und deren Anordnung und Reihenfolge beschränkt.A second layer 32 forms a first connection layer, while a fourth layer 34 forms a second terminal layer, which will be described in detail below. Between the second and the fourth shift 32 and 34 (ie, the two terminal layers) is a third layer 33 arranged, which can serve as an insulation layer. The arrangement of the five layers is only an example, and the present invention is not limited to this number of layers and their arrangement and order.
In gleicher Weise wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen weist der Kolben 30 zumindest eine Strömungsöffnung 37 auf, die sich durch sämtliche Schichten 31 bis 35 erstreckt. Innerhalb der Strömungsöffnung 37 erstreckt sich ferner die elektrostatische Einheit 36. Sie besteht beispielsweise aus zumindest zwei Feldelementen, d. h. einem ersten Feldelement 38 und einem zweiten Feldelement 39. Die Anordnung weist Ähnlichkeiten mit einem Plattenkondensator auf. in 7A ist lediglich zur Vereinfachung der Darstellung eine Strömungsöffnung 37 gezeigt. Es kann jedoch gemäß den 2A und 2B auch eine Mehrzahl von Strömungsöffnungen in gleicher Weise wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen vorgesehen sein, die auch unterschiedliche Anordnungen, Form und Öffnungsweite (Fluiddurchströmungsfläche) aufweisen können.In the same way as in the previous embodiments, the piston 30 at least one flow opening 37 on, going through all the layers 31 to 35 extends. Inside the flow opening 37 Furthermore, the electrostatic unit extends 36 , For example, it consists of at least two field elements, ie a first field element 38 and a second field element 39 , The arrangement is similar to a plate capacitor. in 7A is merely a flow opening to simplify the illustration 37 shown. It can however according to the 2A and 2 B Also, a plurality of flow openings may be provided in the same manner as in the above-described embodiments, which may also have different arrangements, shape and opening width (fluid flow area).
Das erste Feldelement 38 ist beispielsweise mit der zweiten Schicht 32 (der ersten Anschlussschicht) verbunden, während ein zweites Feldelement 39 beispielsweise mit der vierten Schicht 34 (der zweiten Anschlussschicht) verbunden ist. Die zweite und vierte Schicht (die Anschlusssichten) sind über eine nicht gezeigte Verdrahtung mit einer Leistungsversorgungseinrichtung verbunden, die eine Spannung bereit stellen kann. Auf diese Weise kann getrennt voneinander jedem Feldelement 38 und 39 ein eigenes Potential zugeführt werden, so dass beide Feldelemente 38 und 39 ein unterschiedliches Potenzial aufweisen können und dazwischen ein elektrisches Feld aufgebaut wird. Mittels dieses elektrischen Felds wird das in 7A oberhalb und unterhalb des Kolbens 30 sowie innerhalb der Strömungsöffnung 37 befindliche elektrorheologische Fluid 81 hinsichtlich seiner Viskosität beeinflusst.The first field element 38 is for example with the second layer 32 (the first terminal layer), while a second field element 39 for example, with the fourth layer 34 (the second terminal layer) is connected. The second and fourth layers (the terminal views) are connected via a wiring, not shown, to a power supply device that can provide a voltage. In this way, each field element can be separated from each other 38 and 39 to be supplied with its own potential, so that both field elements 38 and 39 have a different potential and an electric field is built in between. By means of this electric field, the in 7A above and below the piston 30 as well as within the flow opening 37 located electrorheological fluid 81 influenced by its viscosity.
In der in den 7B und 7C gezeigten Anordnung liegen die beiden Feldelemente 38 und 39 in etwa gleicher Größe und Form als sich über zumindest einen Teil der Innenwand der Strömungsöffnung erstreckende Mantelflächen vor, dich nicht miteinander verbunden sind. Vielmehr können sie durch ein Isolierelement 40 mechanisch stabilisiert und elektrisch getrennt werden. Alternativ kann ein zumindest kleiner Isolationsabstand (Lücke) zwischen den beiden Feldelementen 38 und 39 vorgesehen sein. Die beiden Feldelemente 38 und 39 können beispielsweise als Halbschalen bezeichnet werden, jedoch sind sie kleiner als die genaue Hälfte des Umfangs der zumindest einen Strömungsöffnung 37, da die Isolationselemente 40 oder der zumindest kleine Isolationsabstand (anstelle der Isolationselemente 40) zwischen den beiden Feldelementen 38 und 39 berücksichtigt werden muss. 7B zeigt eine Schrägansicht der Feldelemente 38 und 39 alleine in einer räumlichen Darstellung, und 7C zeigt eine Draufsicht auf die oberste Schicht, d. h. beispielsweise die erste Schicht 31, gemäß 7A.In the in the 7B and 7C The arrangement shown are the two field elements 38 and 39 in approximately the same size and shape as over at least a part of the inner wall of the flow opening extending lateral surfaces, you are not connected to each other. Rather, they can through an insulating element 40 mechanically stabilized and electrically separated. Alternatively, an at least small isolation distance (gap) between the two field elements 38 and 39 be provided. The two field elements 38 and 39 For example, they may be referred to as half-shells, but they are smaller than the exact half of the circumference of the at least one flow opening 37 because the insulation elements 40 or the at least small isolation distance (instead of the isolation elements 40 ) between the two field elements 38 and 39 must be taken into account. 7B shows an oblique view of the field elements 38 and 39 alone in a spatial representation, and 7C shows a plan view of the uppermost layer, ie, for example, the first layer 31 , according to 7A ,
In gleicher Weise wie bei dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel in Verbindung mit dem magnetorheologischen Fluid 8 wird die Viskosität des elektrorheologischen Fluids 81 durch Anlegen eines elektrischen Felds beeinflusst. Hierbei wird an die (nicht gezeigte) Verdrahtung eine Spannung angelegt, die somit zwischen den beiden Feldelemente 38 und 39 anliegt und ein elektrisches Feld E (elektrische Feldstärke, vektorielle Größe) ausbildet. Dies ist in den 7A bis 7C mittels Pfeilen und der Feldstärke E angegeben. Die veränderliche Dämpfungswirkung durch die feldabhängige Viskositätsänderung des elektrorheologischen Fluids 81 ist die gleiche wie bei dem magnetorheologischen Fluid 8. Es werden somit durch die Anordnung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel dieselben Vorteile wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen erzielt. Die Viskositätsänderung des elektrorheologischen Fluids 81 erfolgt im Wesentlichen lokal zwischen den beiden Feldelementen 38 und 39 innerhalb des dort ausgebildeten elektrischen Felds in der Strömungsöffnung 37 und im Nahbereich der jeweiligen Strömungsöffnung 37.In the same way as in the first to third embodiments in conjunction with the magnetorheological fluid 8th is the viscosity of the electrorheological fluid 81 influenced by applying an electric field. In this case, a voltage is applied to the wiring (not shown), which is thus between the two field elements 38 and 39 is applied and an electric field E (electric field strength, vectorial size) is formed. This is in the 7A to 7C indicated by arrows and the field strength E. The variable damping effect due to the field-dependent change in viscosity of the electrorheological fluid 81 is the same as the magnetorheological fluid 8th , There are thus achieved by the arrangement according to the fourth embodiment, the same advantages as in the previous embodiments. The change in viscosity of the electrorheological fluid 81 essentially takes place locally between the two field elements 38 and 39 within the electrical field formed therein in the flow opening 37 and in the vicinity of the respective flow opening 37 ,
Als ein Beispiel ist in den 7A bis 7C dem ersten Feldelement 38 der positive Pol (+) zugeordnet, während dem zweiten Feldelement 39 der negative Pol (–) zugeordnet ist Die Zuordnung der Polarität kann auch in anderer Weise vorgenommen werden. Ebenso könne alternativ auch beispielsweise in Umfangsrichtung der Strömungsöffnung 37 vier Feldelemente innerhalb der Strömungsöffnung vorgesehen sein, wobei dann die Polarität der einzelnen Feldelemente (die sich entlang der Strömungsöffnung 37 erstrecken) alternierend (+) und (–) vorgesehen ist.As an example, in the 7A to 7C the first field element 38 the positive pole (+) is assigned during the second field element 39 the negative pole (-) is assigned The assignment of the polarity can also be made in other ways. Likewise, alternatively, for example, in the circumferential direction of the flow opening 37 four field elements may be provided within the flow opening, in which case the polarity of the individual field elements (extending along the flow opening 37 extend) alternately (+) and (-) is provided.
Es ist des Weiteren möglich, dass eine oder mehrere oder sämtliche der Vielzahl der Schichten (beispielsweise der Schichten 31 bis 15) zumindest zwei verschiedenpolige Feldelemente als eine Teilmantelfläche (Segment einer überwiegend zylindrischen Mantelfläche) in der Ausdehnung in Richtung des Verlaufs der Strömungsöffnung entsprechend der Dicke der jeweiligen Schicht aufweist, und dass die einzelnen Feldelemente jeder Schicht, die eine gleiche Polarität aufweisen, miteinander über Durchgangsöffnungen oder Durchkontaktierungen 25 (englisch: via holes) elektrisch und damit auch mit einer Verdrahtung verbunden sind. Diese Anordnung erfolgt analog der Verbindung der einzelnen Spulen der Magnetelemente der vorherigen Ausführungsbeispiele. Es wird somit eine gleichartige Anordnung verwendet. Auch erfolgt eine Weiterführung der Verdrahtung und somit eine Strom- oder Spannungszufuhr wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen über die entsprechend ausgestaltete Kolbenstange 2 (1, 2A, 2B) nach außen zu weiteren externen Steuerungseinrichtungen.It is further possible that one or more or all of the plurality of layers (eg, the layers 31 to 15 ) has at least two different pole field elements as a partial surface area (segment of a predominantly cylindrical lateral surface) in the extension in the direction of the flow opening in accordance with the thickness of the respective layer, and in that the individual field elements of each layer, which have a same polarity, via each other through through holes or vias 25 (English: via holes) are electrically connected and thus also with a wiring. This arrangement is analogous to the connection of the individual coils of the magnetic elements of the previous embodiments. It is thus used a similar arrangement. Also, a continuation of the wiring and thus a current or voltage supply as in the previous embodiments via the appropriately designed piston rod 2 ( 1 . 2A . 2 B ) to the outside to other external control devices.
Die Feldelemente 38 und 39 können beispielsweise bei der Anwendung von Leiterplatten wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen metallisierte Flächen innerhalb der zumindest einen Strömungsöffnung 37 und in deren unmittelbarer Umgebung sein, oder es können spezielle Kunststoffflächen ausgebildet und metallisiert werden. in jedem Fall ist eine polrichtige elektrische Verbindung zu der jeweiligen Anschlussschicht (beispielsweise der zweiten und vierten Schicht gemäß 7A) zu bilden und es sind die verschiedenpoligen metallisierten Fläche gegeneinander zu isolieren.The field elements 38 and 39 can, for example, in the application of printed circuit boards as in the previous embodiments metallized surfaces within the at least one flow opening 37 and in their immediate vicinity, or special plastic surfaces can be formed and metallized. In any case, a correct electrical connection to the respective connection layer (for example the second and fourth layer according to FIG 7A ) and to isolate the different polarity metallized surface against each other.
Zur Bereitstellung der erhöhten Dämpfung der Endbereiche der Kolbenbewegung, wie sie beispielsweis in 6 gezeigt ist, kann auch mittels des elektrorheologischen Fluids 81 erreicht werden, indem an den Zylinderdeckeln entsprechende verschiedenpolige Feldelemente angeordnet werden. Hierbei wird in diesen Bereichen eine lokale Viskositätsänderung erreicht.To provide the increased damping of the end regions of the piston movement, as for example in 6 can also be shown by means of the electrorheological fluid 81 can be achieved by correspondingly different pole field elements are arranged on the cylinder covers. In this case, a local viscosity change is achieved in these areas.
Die vorstehend in Verbindung mit dem vierten Ausführungsbeispiel beschriebene Anordnung kann auf einfache Weise mit der Anordnung gemäß 6 verbunden werden, auch wenn als Fluid 8 das elektrorheologische Fluid 81 verwendet wird. Mit geringem Aufwand und auch mit geringen Kosten kann in oder an zumindest einem der Zylinderdeckel oder auch an beiden ein jeweiliger Permanentmagnet angeordnet werden, dessen oder deren Magnetfeld mittels einer speziell ausgebildeten Spule erfasst werden kann. Die Spule kann auf einer der Ebenen oder einer der Schichten ausgebildet sein oder als diskretes Bauteil separat in dem Kolben 30 angeordnet werden. Sie steht in Verbindung mit einer entsprechenden Messeinrichtung. Somit ist auch bei der Verwendung des elektrorheologischen Fluids 81 eine einfache Positions-, Geschwindigkeits- oder allgemein eine Wegemessung möglich, wobei der Mehraufwand sehr gering ist.The arrangement described above in connection with the fourth embodiment can be easily with the arrangement according to 6 be connected, even if as a fluid 8th the electrorheological fluid 81 is used. With little effort and at low cost can be arranged in or on at least one of the cylinder cover or on both a respective permanent magnet whose or whose magnetic field can be detected by means of a specially trained coil. The coil may be formed on one of the planes or one of the layers or as discrete component separately in the piston 30 to be ordered. It is connected to a corresponding measuring device. Thus, even with the use of the electrorheological fluid 81 a simple position, speed or generally a Wegemessung possible, the overhead is very low.
Alternative AusführungsformenAlternative embodiments
Anstelle der Anordnung des Kolbens 1 mit einer Vielzahl von Schichten, wie es in 3 dargestellt ist, besteht die Möglichkeit, zwischen einer kleineren Anzahl von Schichten eingesetzte diskrete Spulen der Magneteinheit entsprechend mit Verdrahtungsschichten elektrisch zu verbinden und sodann mit einem geeigneten Kunststoffmaterial zu umspritzen. In jedem Fall besteht die Möglichkeit, einen metallarmen und insbesondere einen eisenlosen Aufbau zu erreichen, so dass der Kolben 1 und die Kolbenstange 2 eine geringere Masse aufweisen. Hierbei kann neben dem Leiterplattenmaterial FR4 auch Keramik und Kunststoff als ein Material Verwendung finden.Instead of the arrangement of the piston 1 with a variety of layers, as is in 3 5, it is possible to electrically connect respective discrete coils of the magnet unit inserted between a smaller number of layers with wiring layers and then to overmold with a suitable plastic material. In any case, it is possible to achieve a metal-poor, and in particular an iron-free construction, so that the piston 1 and the piston rod 2 have a lower mass. In addition to the printed circuit board material FR4, ceramic and plastic can also be used as a material.
Die Messeinrichtung 26 kann in den Kolben 1 oder 30 in Form eines Halbleiterchips und bedarfsweise mit weiteren diskreten Elementen integriert angeordnet werden, so dass bereits aufbereitete Erfassungssignale über Leitungen in den Verdrahtungsschichten und der Kolbenstange 2 einer externen Auswertungseinrichtung zugeführt werden können.The measuring device 26 can in the piston 1 or 30 be arranged integrated in the form of a semiconductor chip and, if necessary, with other discrete elements, so that already processed detection signals via lines in the wiring layers and the piston rod 2 an external evaluation device can be supplied.
Neben der Ausführung des Kolbens 1 oder 30 mit dem Schichtenaufbau gemäß 3 als eine Multilayer-Anordnung (mehrlagige oder mehrschichtige Anordnung) mit aufgedruckten, geätzten oder in Leiterplattentechnik aufgetragenen Spulen oder zumindest einzelnen Windungen in jeder der Schichten, können fallweise oder zum Teil entsprechende diskrete Elemente verwendet werden. Bei einem mehrschichtigen Aufbau sind einzelne elektrische Elemente, wie Spulen oder Kondensatorplatten im Zusammenhang mit einem elektrorheologischen Fluid über die Durchkontaktierungen (z. B. 25) miteinander zu verbinden. Einzelne Schichten können Verdrahtungsebenen bilden. In jedem Fall sind die äußeren Schichten und ist die Mantelfläche 10 des Kolbens 1 (siehe 2b) mit einer Beschichtung zu versehen, die einerseits ein leichtes Gleiten innerhalb des Zylinders 1 ermöglicht und andererseits eine Beständigkeit gegenüber dem magnetorheologischen oder elektrorheologischen Fluid 8 oder 81 aufweist.In addition to the execution of the piston 1 or 30 with the layer structure according to 3 as a multilayer arrangement (multi-layer or multi-layer arrangement) with printed, etched or printed circuit board applied coils or at least individual windings in each of the layers, occasionally or partially corresponding discrete elements may be used. In a multi-layered structure, individual electrical elements, such as coils or capacitor plates in connection with an electrorheological fluid through the vias (eg. 25 ) to connect with each other. Individual layers can form wiring levels. In any case, the outer layers are and is the lateral surface 10 of the piston 1 (please refer 2 B ) provided with a coating on the one hand a slight sliding inside the cylinder 1 allows and on the other hand, a resistance to the magnetorheological or electrorheological fluid 8th or 81 having.
In der Multilayer-Anordnung gemäß der Darstellung in 3 ist es des Weiteren möglich, weitere Bauelemente und Logikschaltungen und weitere Halbleiterbauelemente integriert anzuordnen. Mit diesen Bauelementen in dem Kolben 1 wird die ohnehin geringe Masse des Kolbens 1 (und der Kolbenstange 2) nur unwesentlich vergrößert Die vorstehend beschriebene Anordnung, und insbesondere die in 3 und 4 gezeigte Anordnung des Aufbaus des Kolbens 1 als eine Multilayer-Anordnung ermöglicht die Herstellung eines Produkts in einer Großserie, wobei die Herstellungsmöglichkeiten gedruckter oder geätzter Schaltungen oder die weitere Leiterplattentechnik verwendet werden kann. Somit kann das Produkt in Großserie kostengünstig hergestellt werden. Es können mittels Leiterplattentechnik beliebige Windungen oder Spulen mit einer oder mehreren Windungen aufgebracht werden, wobei die Anzahl und Ausführung der Spulen (und einzelnen Windungen) jeder Schicht keinen Kostenfaktor bildet, da sich die Spulenanzahl in Verbindung mit den Herstellungsvorgängen nicht auf die Kosten auswirkt. Dies betrifft auch die Anordnung und die Anzahl der Strömungsöffnungen in den Schichten. Dies ist vorteilhaft für eine kostengünstige Serienfertigung der beschriebenen Dämpfungseinrichtung.In the multilayer arrangement as shown in FIG 3 Furthermore, it is possible to arrange further components and logic circuits and other semiconductor devices integrated. With these components in the piston 1 becomes the already low mass of the piston 1 (and the piston rod 2 ) only insignificantly increased The arrangement described above, and in particular the in 3 and 4 shown arrangement of the structure of the piston 1 as a multilayer arrangement allows the production of a product in a mass production, whereby the production possibilities of printed or etched circuits or the further printed circuit board technology can be used. Thus, the product can be produced inexpensively in mass production. Any number of turns or coils with one or more windings may be applied by printed circuit board technology, with the number and design of the coils (and individual turns) of each layer not being a cost factor, since the number of coils in connection with the manufacturing operations will not affect the cost. This also applies to the arrangement and the number of flow openings in the layers. This is advantageous for cost-effective mass production of the described damping device.
Mit der Integration von Logikschaltungen und Halbleiterchips innerhalb des Aufbaus des Kolbens 1 lasst sich eine sehr kompakte Anordnung verwirklichen, wobei der Energieverbrauch oder die Leistungsaufnahme beispielsweise der verwendeten Spulen der Magneteinheiten sehr gering ist. Bei dem Betrieb der Magneteinheiten ist zusätzliches Kühlmittel nicht erforderlich, da die wechselnde Durchströmung der Strömungsöffnungen 9 (auch 91, 92 in 3 und 96 in 4) durch das Fluid 8 als Kühlung dient. Für eine wirksame Wärmeabgabe ist angesichts der geringen Leistungen die von dem Fluid 8 bzw. 81 umströmte Oberfläche des Kolbens 1 oder 30 ausreichend. Die Wärmeabgabe erfolgt an die gesamte Fluidmenge innerhalb des Zylinders.With the integration of logic circuits and semiconductor chips within the structure of the piston 1 can be a very compact arrangement realize, the power consumption or power consumption, for example, the coils of the magnet units used is very low. In the operation of the magnetic units additional coolant is not required because the changing flow through the flow openings 9 (also 91 . 92 in 3 and 96 in 4 ) through the fluid 8th serves as a cooling. For effective heat dissipation, in view of the low power, that of the fluid 8th respectively. 81 flow around the surface of the piston 1 or 30 sufficient. The heat is dissipated to the entire amount of fluid within the cylinder.
Der Zylinder 3 ist vorzugsweise als ein geschlossener Raum aufgebaut, wobei lediglich eine Dichtung an der Durchführungsöffnung 7 zur Durchführung der Kolbenstange 2 erforderlich ist. Da im Bereich der Durchführungsöffnung 7 beispielsweise im Fall des zweiten und des dritten Ausführungsbeispiels die Möglichkeit besteht, mittels des Permanentmagneten 6a des zweiten Zylinderdeckels die Viskosität des Fluids 8 im Wesentlichen in dem Magnetfeldbereich 6b zu erhöhen und eine größere Zähflüssigkeit zu erreichen, ist sowohl mit geringen Dichtungsproblemen als auch einer sehr geringen Leckage zu rechnen. Es kann in Verbindung mit dem magnetorheologischen Fluid (oder analog auch bei dem elektrorheologischen Fluid) eine magnetische Wulst im Feldbereich an den Zylinderdeckeln gebildet werden, wodurch eine Verminderung der Wahrscheinlichkeit einer Leckage wirksam unterstützt wird.The cylinder 3 is preferably constructed as a closed space, with only a seal at the passage opening 7 for the passage of the piston rod 2 is required. Because in the area of the passage opening 7 For example, in the case of the second and third embodiments, the possibility exists, by means of the permanent magnet 6a the second cylinder cover the viscosity of the fluid 8th essentially in the magnetic field area 6b To increase and achieve greater viscosity, is expected both with low sealing problems and a very low leakage. It can be formed in conjunction with the magnetorheological fluid (or analogous to the electrorheological fluid) a magnetic bead in the field region on the cylinder covers, whereby a reduction in the probability of leakage is effectively supported.
Mit der vorstehend beschriebenen Anordnung kann gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel in dem Kolben 1 ebenfalls eine Sensoranordnung vorgesehen sein, bei der eine bereits in dem Kolben 1 vorhandene Spule (beispielsweise die weitere Spule 22) mit der Messeinrichtung 26 verbunden werden kann, so dass eine Positions- und Wegemessung sowie eine Geschwindigkeitsmessung mit minimal größerem Aufwand auf einfache Weise durchgeführt werden kann. Es ist lediglich eine Umschaltung von der Leistungszufuhr zur Spule (oder zu den Spulen einer Magneteinheit) zur Messeinrichtung 26 erforderlich. Dies kann während des Betriebs zyklisch oder zeitweilig erfolgen, in Abhängigkeit von der Auswertung auch während des Betriebs (d. h. bei einer Leistungszufuhr) von werteren Spulen.With the arrangement described above, according to the third embodiment, in the piston 1 also be provided a sensor arrangement, in which one already in the piston 1 existing coil (for example, the other coil 22 ) with the measuring device 26 can be connected so that a position and distance measurement and a speed measurement with minimal effort can be performed easily. It is merely a switch from the power supply to the coil (or to the coils of a magnet unit) to the measuring device 26 required. This can be done cyclically or temporarily during operation, depending on the evaluation also during operation (ie at a power supply) of werteren coils.
Mit dem Beeinflussen der Viskosität des magnetorheologischen Fluids 8 im Bereich der Magnetfeldbereiche 5b und 6b an den jeweiligen Enden des Zylinders 3 kann eine maximale Dämpfung zur Vermeidung eines Endanschlags ohne weiteren Aufwand an Bauteilen und Energie erreicht werden, so dass auch im Falle des Ausfalls der Leistungszufuhr zu den im Kolben 1 angeordneten Spulen ein hartes Anschlagen des Kolbens 1 an die Zylinderdeckel 5 und 6 vermieden werden kann und somit auch in diesem Fall gute Notlaufeigenschaften erreicht werden können. Die Notlaufeigenschaften werden daher völlig leistungslos erreicht.By influencing the viscosity of the magnetorheological fluid 8th in the range of magnetic field ranges 5b and 6b at the respective ends of the cylinder 3 Maximum damping can be achieved to avoid an end stop without further expenditure on components and energy, so that even in the case of failure of the power supply to the piston 1 arranged coils a hard striking the piston 1 to the cylinder cover 5 and 6 can be avoided and thus good emergency running properties can be achieved in this case. The emergency running properties are therefore achieved completely without power.
Werden bei einer Anwendung der erfindungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung D der Kolben 1 und die Kolbenstange 2 im Wesentlichen ortsfest relativ zu der zu dämpfenden Schwingung angeordnet, dann können auf einfache Weise die Anschlüsse der Spulen der Magneteinheiten über die zumindest eine Verdrahtungsschicht mit der Verdrahtung 19 und 20 über die entsprechend ausgestaltete Kolbenstange 2 nach außen geführt werden. Jede Spule oder jede Magneteinheit 93 oder 94 wird dabei unabhängig von den anderen Magneteinheiten individuell verdrahtet, so dass eine individuelle Ansteuerung der jeweiligen Magneteinheit hinsichtlich des Zeitpunkts und der erforderlichen Stromstärke entsprechend einer gewünschten Viskositätsbeeinflussung des Fluids 8 im Bereich der betreffenden Strömungsöffnung 9 gewährleistet ist. Die Kolbenstange 2 weist zu diesem Zweck im Innern einen entsprechenden Raum zur Anordnung der Verdrahtungselemente auf.Are in an application of the damping device D of the invention the piston 1 and the piston rod 2 arranged substantially stationary relative to the vibration to be damped, then can easily connect the terminals of the coils of the magnet units via the at least one wiring layer to the wiring 19 and 20 via the appropriately designed piston rod 2 be led to the outside. Each coil or magnet unit 93 or 94 is independently wired independently of the other magnet units, so that an individual control of the respective magnet unit with respect to the time and the required amperage corresponding to a desired viscosity influence of the fluid 8th in the area of the relevant flow opening 9 is guaranteed. The piston rod 2 has for this purpose in the interior a corresponding space for the arrangement of the wiring elements.
Dies gilt in gleicher Weise für die Anordnung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel unter Verwendung des elektrorheologischen Fluids 81.This applies equally to the arrangement according to the fourth embodiment using the electrorheological fluid 81 ,
Mit der zum Betreiben der erfindungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung D lediglich erforderlichen kleinen Leistung besteht ein weites Spektrum der Anwendung. Die Dämpfungsvorrichtung D gemäß der vorstehenden Beschreibung kann beispielsweise bei Waschgeräten eingesetzt werden, wobei die Schwingungen der Waschtrommel in Folge einer Unwucht durch das Waschgut insbesondere bei verschiedenen Schleuderdrehzahlen wirksam gedämpft werden können. Die Dämpfung kann im Rahmen einer Regelung und zur Verminderung der Schwingungsamplitude erfolgen, wobei auch sonst auftretende Resonanzfrequenzen verändert werden können. Es kann hierbei eine verbesserte Laufruhe der Wascheinrichtung mit vergleichsweise kleiner zusätzlicher Leistung erreicht werden.With the only small power required to operate the damping device D according to the invention, there is a wide range of applications. The damping device D according to the above description can be used for example in washing machines, wherein the vibrations of the washing drum can be effectively damped due to an imbalance by the laundry, especially at different spin speeds. The damping can be carried out as part of a scheme and to reduce the oscillation amplitude, whereby otherwise occurring resonant frequencies can be changed. In this case, an improved running smoothness of the washing device with comparatively small additional power can be achieved.
Des Weiteren bestehen Anwendungsmöglichkeiten im Fitnessbereich als Dämpfungselemente für verschiedene Fitnessgeräte, sowie im Bereich der Fahrräder, da die aktive und sehr feinfühlig steuerbare Dämpfungsvorrichtung D gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer sehr geringen Leistung betrieben werden kann, wobei zur Leistungsversorgung Batterien herangezogen werden können. Ebenso ist eine Dämpfung im Bereich von medizinischen Vorrichtungen, Rollstühlen und Kinderwagen möglich. Die erfindungsgemäße Vorrichtung lässt sich somit infolge des sehr geringen Leistungsbedarfs auf einfache Weise im Bereich kleiner Spannungen von Leistungsversorgungseinrichtungen (Batteriebetrieb) einsetzen.Furthermore, there are applications in the fitness field as damping elements for various fitness equipment, as well as in the field of bicycles, since the active and very sensitive controllable damping device D can be operated according to the present invention with a very low power, which can be used for power supply batteries. Likewise, a damping in the range of medical devices, wheelchairs and strollers is possible. The device according to the invention can thus be used in a simple manner in the range of low voltages of power supply devices (battery operation) due to the very low power requirement.
Die Dämpfungseinrichtung gemäß den vorstehen beschriebenen Ausführungsbeispielen kann sehr kompakt und mit geringerem Gewicht im Vergleich zu bekannten Dämpfungseinrichtungen mit rein mechanischen Maßnahmen ausgeführt werden.The damping device according to the embodiments described above can be made very compact and lighter in weight compared to known damping devices with purely mechanical measures.
Die vorliegende Erfindung wurde anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den zugehörigen Figuren beschrieben.The present invention has been described with reference to embodiments in conjunction with the accompanying figures.
Es ist für den auf diesem Gebiet tätigen Fachmann auch selbstverständlich, dass die Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung gemäß den vorstehend beschriebenen Figuren und die für die jeweiligen Bauteile und Komponenten verwendeten Bezugszeichen in den Figuren und der Beschreibung sowie die beispielhaften Angaben nicht einschränkend auszulegen sind. Somit ist die Erfindung auf die angegebene Darstellung in den Figuren und die darin angegebenen Dimensionen nicht beschränkt. Als zur Erfindung gehörig werden somit sämtliche Ausführungsformen und Varianten angesehen, die unter die beigefügten Patentansprüche fallen.It is also to be understood by those skilled in the art that the structure of the present invention according to the figures described above and the reference numerals used for the respective components and components in the figures and the description and the exemplary disclosures are not restrictive. Thus, the invention is not limited to the indicated representation in the figures and the dimensions given therein. As belonging to the invention thus all embodiments and variants are considered, which fall under the appended claims.
