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QUERVERWEIS ZU BEZOGENER ANMELDUNG
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der
koreanischen Anmeldung No. 10-2010-119372 , eingereicht am 29. November 2010, deren gesamter Inhalt via Bezugnahme hierin mit aufgenommen ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Struktur einer Blende für eine Motorhalterung (z. B. eine Verbrennungsmotorhalterung), die mit einem magnetorheologischen („MR”) Fluid (z. B. Flüssigkeit) gefüllt ist, insbesondere eine Struktur einer Blende, in der ein Magnetfeld erzeugt wird, welches senkrecht zu einem kompletten Kanal verläuft, in welchem das magnetorheologische Fluid strömt, so dass der Fluss des magnetorheologischen Fluids in der Motorhalterung wirksam gesteuert werden kann.
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Beschreibung bezogener Technik
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Im Motorraum eines Fahrzeugs wird ein Motor mit Hilfe einer Motorhalterung befestigt, um die durch den Motor erzeugten Vibrationen zu dämpfen. Häufig genutzte Motorhalterungen sind eine Gummimontierung, die Trägheitskräfte eines Materials ausnutzt, und Hydraulik-Montierungen, die mit einer Fluid gefüllt sind, bei denen der Trägheitseffekt der Fluid die Vibrationen dämpft.
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Die Hydraulik-Motorhalterung wird so ausgelegt, dass sie sowohl Schwingungen im Bereich hoher, als auch niedriger Frequenzen dämpft, so dass ihre Anwendung in verschiedenen Fahrzeugtypen üblich ist.
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In einer Hydraulik-Motorhalterung wird eine Hydraulikflüssigkeit von einem innenliegenden Hohlraum, wo ein Isolator und eine Membran gebildet sind, aufgenommen. Dieser innenliegende Hohlraum wird jedoch durch eine Blende in eine obere und eine untere Fluidkammer unterteilt.
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Die Blende weist einen ringförmigen Kanal auf, entlang dessen Rand die Hydraulikflüssigkeit nach innen fließt, und kann zusätzlich einen Entkoppler aufweisen, der in ihrer Mitte montiert ist. Darüber hinaus ist ein mit dem Isolator verbundener Bolzen mit einem Befestigungselement des Motors verbunden. Wenn also der aus einem trägen Material bestehende Isolator – abhängig von einem Gewicht, welches am Bolzen angreift – wiederholt träge komprimiert und zurückgestellt wird, fließt die Hydraulikflüssigkeit durch den Kanal in die obere und in die untere Fluidkammer. Das Fließen der Hydraulikflüssigkeit bringt den Entkoppler in Schwingung, was die hochfrequenten Schwingungen dämpft. Die niederfrequenten Schwingungen werden vom Fluss der Hydraulikflüssigkeit durch den Kanal gedämpft.
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Die Hydraulikmontierung kann mit einem MR-Fluid anstelle mit einer allgemeinen Hydraulikflüssigkeit gefüllt werden. Das magnetorheologische Fluid, in Form von z. B. einer Suspension, in welcher feine magnetische Partikel mit einer synthetischen, kohlenwasserstoffbasierten Fluid gemischt sind, zeigt eine Scherspannung, welche sich in Abhängigkeit von der Intensität eines von außen angebrachten Magnetfeldes ändert.
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Dementsprechend wird eine mit MR-Fluid gefüllte Hydraulikmontierung so ausgelegt, dass die dynamische Steifigkeit und Dämpfungscharakteristik der Halterung in Abhängigkeit von den Nutzungsbedingungen eines Fahrzeugs angepasst werden kann, indem der Blende zusätzlich eine Spule hinzugefügt wird und deren Stromzufuhr gesteuert wird, um das Magnetfeld um den Kanal herum zu bilden, durch den das MR-Fluid fließt.
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Ein Verfahren zum Steuern des MR-Fluids gemäß bezogener Technik ist in 1B dargestellt. Bei der bezogenen Technik hat die Blende eine Struktur, bei der ein vertikal geöffneter Kanal installiert ist, so dass das MR-Fluid zur oberen Fluidkammer und zur unteren Fluidkammer strömt. Die Spule ist auf einer Seite des Kanals montiert, und der Durchfluss des MR-Fluids wird gesteuert, indem ein Stromfluss auf die Spule aufgebracht wird.
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Die Fließcharakteristik des MR-Fluids ist vergleichbar zu jener von allgemeiner Hydraulikflüssigkeit, solange kein Magnetfeld angelegt ist. Wenn jedoch ein Magnetfeld um die Fluid herum erzeugt wird, reihen sich die Partikel auf, was die Fließcharakteristik ändert. Wenn kein Magnetfeld anliegt, wird der Wert der Scherspannung folglich berechnet, indem man die Viskosität mit der Schergeschwindigkeit multipliziert. Wenn jedoch ein Magnetfeld anliegt, wird die Scherspannung berechnet, indem eine Abrissscherspannung zu dem Produkt aus Viskosität und Schergeschwindigkeit hinzuaddiert wird. Die Abrissscherspannung steigt proportional zur Intensität des angelegten Magnetfelds.
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Wie jedoch in 1B dargestellt, sollten die Flussrichtung des MR-Fluids und das Magnetfeld senkrecht zueinander stehen, so dass die Ausrichtung der Partikel im Magnetfeld senkrecht zur Flussrichtung ist.
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Gemäß dem bekannten Verfahren, wird die Spule auf einer Seite des Kanals in einem vorbestimmten Abstand angebracht, und in den Bereichen A und C ist das Magnetfeld senkrecht zur Flussrichtung der MR-Fluid. Im Bereich B jedoch wird das Magnetfeld parallel (zur Flussrichtung des MR-Fluids) gebildet, was die Steuerungswirksamkeit vermindert. Folglich durchsetzt das Magnetfeld das MR-Fluid in den Bereichen A und C senkrecht zur Flussrichtung des MR-Fluids, im Bereich B jedoch ist das Magnetfeld parallel zur Flussrichtung des MR-Fluids ausgebildet und tritt darum nicht durch das MR-Fluid hindurch, was die Steuerungswirksamkeit vermindert.
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Die verminderte Steuerungswirksamkeit wird wiederhergestellt, indem der Stromfluss durch die Spule erhöht oder der Kanal verlängert wird. Diese Wiederherstellung der Steuerwirksamkeit führt jedoch zu einer Vergrößerung des Volumens und zu einer Erhöhung des Wärmewerts.
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Die Information, die in diesem Hintergrundabschnitt bereitgestellt wird, dient nur dem besseren Verständnis des allgemeinen Hintergrunds dieser Erfindung und sollte nicht so interpretiert werden, als würde hiermit anerkannt oder vorgeschlagen, dass diese Information den dem Fachmann bekannten Stand der Technik darstellt.
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KURZE ERLÄUTERUNG DER ERFINDUNG
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Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung zielen darauf ab, eine Struktur einer Blende bereitzustellen, die die obigen Probleme löst und eine effizientere Steuerung der Fließeigenschaften des MR-Fluids erlaubt.
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Bei einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Blendenstruktur für eine mit einem magnetorheologischen Fluid (MR-Fluid) gefüllte Motorhalterung einen Kern aufweisen, von dem ein Mittelteil in der Mitte davon ausgebildet ist und ein Lamellenteil, bei dem eine Mehrzahl von Lamellen ausgebildet ist, die vom Außenumfang des Mittelteils ausgehend in radialer Richtung vorstehen, und eine Spuleneinrichtung, welche den Außenumfang des Mittelteils umschließt und eine Drahtwicklung hat, wobei zwischen den Lamellen eine Lücke ausgebildet sein kann, so dass das MR-Fluid zwischen den Lamellen hindurchfließen kann, wobei von der stromführenden Spule benachbarte Lamellen magnetisierbar sind, so dass diese unterschiedliche Polarität haben.
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Die Struktur kann ferner einen ringförmigen Außenring aus einem unmagnetischen Material aufweisen, in welchem der Lamellenteil am inneren Umfang des Außenrings befestigt ist, wobei ein zweiter Außenring, der im Durchmesser kleiner ist als der Außenring, am inneren Umfang des ringförmigen Mittelteils angebracht sein kann, und wobei ein zweiter Kern und eine zweite Spuleneinrichtung, welche den zweiten Kern umschließt, welche auf dieselbe Weise aufgebaut sein können wie der Kern und die Spuleneinrichtung, am inneren Umfang des zweiten Außenrings angebracht sein können.
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Der Kern kann einen oberen Kern aufweisen, welcher einen ringförmigen oberen Mittelteil hat, der in der Mitte davon ausgebildet ist, wobei eine Mehrzahl oberer Lamellen in radialer Richtung am äußeren Umfang des oberen Mittelteils angebracht sein können mit vorgegebenen Abständen zwischen ihnen und nach unten abgewinkelt, und einen unteren Kern, welcher einen ringförmigen unteren Mittelteil hat, der in der Mitte davon ausgebildet ist, wobei eine Mehrzahl unterer Lamellen in radialer Richtung am äußeren Umfang des unteren Mittelteils angebracht sein können mit vorgegebenen Abständen zwischen ihnen und nach oben abgewinkelt, wobei der obere und der untere Mittelteil miteinander in koaxialer Richtung davon verbunden sein können und von der Spuleneinrichtung umschlossen sein können und wobei der obere und der untere Mittelteil den Mittelteil bilden, und wobei immer eine untere Lamelle zwischen zwei benachbarten oberen Lamellen positioniert ist, um den Lamellenteil zu bilden.
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In den oberen Lamellen kann eine ringförmige, nach unten offene untere Nut ausgebildet sein, die sich entlang der Umfangsrichtung des oberen Mittelteils erstreckt, und in den unteren Lamellen kann eine ringförmige, nach oben offene obere Nut ausgebildet sein, die sich entlang der Umfangsrichtung des unteren Mittelteils erstreckt, und die ringförmige Spuleneinrichtung kann zwischen der unteren und der oberen Nut entlang dem äußeren Umfang des oberen und des unteren Mittelteils montiert sein.
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Die Spuleneinrichtung kann mit einer Abdeckung aus nichtmagnetischem Material versehen sein, welche ringförmig ausgeführt sein kann, und die am inneren Umfang offen sein kann.
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Indem der innere Umfang des Mittelteils mit einer zusätzlichen Komponente aus nichtmagnetischem Material abgeschirmt ist, ist der Fließpfad des MR-Fluids auf den Kanal beschränkt, der zwischen den Lamellen ausgebildet ist. Der Entkoppler, der z. B. jenem der bezogenen Technik entsprechen kann, kann einfach installiert werden, ohne den inneren Umfang des Mittelteils abzuschirmen, und die Blende gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche die gleiche Konfiguration hat, so dass sie effektiver eine Funktion (Funktion der Dämpfung hochfrequenter Vibrationen) bereitstellt, die jener des Entkopplers gemäß der bezogenen Technik entspricht, welche jedoch einen kleineren Durchmesser hat als der Entkoppler, kann zusätzlich installiert sein.
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Das bedeutet, dass ein zweiter Außenring, der im Durchmesser kleiner als der Außenring ist, mit dem ringförmigen inneren Umfang des Mittelteils verbunden sein kann, wobei jedoch ein zweiter Kern und eine zweite Spuleneinrichtung, welche genauso aufgebaut sind wie der Kern und die Spuleneinrichtung, am inneren Umfang des zweiten Außenrings montiert sein können.
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Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es effizienter möglich, die Fließcharakteristik eines MR-Fluids zu steuern, indem ein Magnetfeld erzeugt wird, welches in sämtlichen Bereichen, die das MR-Fluid durchströmt, senkrecht zur Flussrichtung ausgerichtet ist.
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Dadurch ist es möglich, Probleme wie einen erhöhten Wärmewert oder ein vergrößertes Volumen, welche gemäß der bezogenen Technik auftreten, zu lösen, indem die Bedienung niedrigere Stromstärke erfordert oder die Kanallänge verkürzt werden kann. Darüber hinaus sind der obere und der untere Kern symmetrisch, was die Produktion vereinfacht, und die Form davon (der Kerne) ist ringförmig, und eine Mehrzahl von Blenden ist an der Innenseite und/oder an der Außenseite davon (von den Kernen) angebracht, um das MR-Fluid noch präziser zu steuern.
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Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere Eigenschaften und Vorzüge, welche anhand der beigefügten Zeichnungen ersichtlich sind, bzw. genauer erläutert werden. Zusammen mit der „Detaillierten Beschreibung” dienen sie der Erläuterung bestimmter Prinzipien der vorliegenden Erfindung.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1A ist eine Querschnittsansicht einer hydraulischen Montierung, die mit einer gängigen Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist.
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1B ist eine Querschnittsansicht einer in einer hydraulischen, mit MR-Fluid gefüllten Montierung verwendeten Blende und eine vergrößerte Teilansicht, die ein Bild zeigt, in welchem Partikel des MR-Fluids infolge der Erzeugung eines Magnetfeldes ausgerichtet sind.
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2 ist eine perspektivische Ansicht einer Blende gemäß einer beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung.
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3 ist eine perspektivische Ansicht einer aufgeschnittenen Blende gemäß einer beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung.
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4 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Blende gemäß einer beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung.
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5 zeigt eine Draufsicht und eine Unteransicht während der Ausbildung eines Magnetfeldes, wenn die Spuleneinrichtung von Strom durchflossen wird.
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6 ist eine Seitenansicht, welche die Flussrichtung eines MR-Fluids und eine Erzeugungsrichtung des magnetischen Feldes darstellt.
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7 ist eine Draufsicht auf eine Blende gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Es ist zu verstehen, dass die beigefügten Zeichnungen nicht zwangsläufig maßstabsgerecht sind, und dass sie eine etwas vereinfachte Darstellung der Eigenschaften bilden, die die Grundprinzipien der Erfindung veranschaulichen. Spezifische Gestaltungsmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie z. B. spezifische Abmessungen, Ausrichtungen, Positionierungen und Formen, werden teilweise auch durch die geplante Nutzung und Anwendungsumgebung bestimmt.
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In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen durchgängig gleiche oder ähnliche Teile der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Es wird nun detailliert Bezug genommen auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Beispiele werden durch die beigefügten Zeichnungen und den Text unten erläutert. Auch wenn die Erfindung im Zusammenhang mit beispielhaften Ausführungen erläutert wird, wird damit in keiner Weise die Erfindung auf die Ausführungsbeispiele eingeschränkt. Sondern die Erfindung soll abgesehen von den als Beispiel angeführten Ausführungsformen auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Entsprechungen und andere Ausführungsformen abdecken, insofern innerhalb des von den Ansprüchen definierten Schutzumfangs liegend.
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Gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist eine Blende (z. B. eine plattenförmige Blende) in einer mit MR-Fluid gefüllten Motorhalterung montiert und unterteilt den Raum zwischen einem Isolator und einer Membran in eine obere und eine untere Fluidkammer. Die Blende ist elektrisch mit einer Fahrzeugbatterie und einer Steuervorrichtung verbunden, welche die Stromversorgung so steuert, dass ein Magnetfeld gemäß der Stromaufbringung ausgebildet wird. Da die Fließeigenschaft des MR-Fluids sich proportional zur Intensität des Magnetfelds ändert und die Intensität des Magnetfelds proportional zum Strom ist, der die Spule durchfließt, steuert die Steuervorrichtung den Strom, der der Spule zugeführt wird, wobei das Steuern z. B. gemäß einem Steuerungsalgorithmus erfolgt, der Fahrparameter des Fahrzeugs berücksichtigt, wie z. B. die Drehzahl, Fahrgeschwindigkeit o. ä.
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Nachstehend wird eine Blende für eine mit MR-Fluid gefüllte Motorhalterung, die einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung entspricht, detaillierter, unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, erläutert.
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Gemäß 2 ist die Blende entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gebildet, um einen Kern mit einer Spuleneinrichtung zu verbinden. Der Kern weist auf einen ringförmigen (alternativ scheibenförmigen) Mittelteil (1) in der Mitte und einen Lamellenteil (2), bei dem eine Mehrzahl von Lamellen (12 und 42) in radialer Richtung vom äußeren Umfang des Mittelteils (1) aus vorstehen.
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Darüber hinaus ist die Spuleneinrichtung (10), die mit einer Abdeckung (30) verbunden ist, mit dem äußeren Umfang des Mittelteils (1) verbunden und drahtgewickelt, so dass jede der Lamellen (12 und 42) magnetisiert werden kann. Die Lamellen (12 und 42) sind mit vorbestimmtem Abstand im Abstand voneinander montiert, so dass das MR-Fluid vertikal (dazwischen hindurch) fließt. Des Weiteren wird die Spuleneinrichtung (10) von der Batterie des Fahrzeugs (durch die Steuervorrichtung) mit Strom versorgt und magnetisiert die zueinander benachbarten Lamellen (12 und 42) so, dass sich ein fortlaufendes Muster abwechselnder N- und S-Polarität ergibt.
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Wie in 3 und 4 dargestellt, ist der Kern gebildet aus der Verbindung eines oberen Kerns (10) und eines unteren Kerns (40), die gleich (alternativ: symmetrisch) geformt sind. Das heißt, dass der obere Kern (10) ein ringförmiges oberes Mittelteil (11) in der Mitte und eine Mehrzahl oberer Lamellen (12) aufweist, welche radial am äußeren Umfang ausgebildet sind, wobei ein Ende der oberen Lamelle (12) eine nach unten abgewinkelte Gestalt hat. Ferner weist der untere Kern (40) auf einen ringförmigen unteren Mittelteil (41) in der Mitte und eine Mehrzahl unterer Lamellen (42), welche radial am äußeren Umfang ausgebildet sind, wobei die unteren Lamellen (42) (bzw. ein Ende davon) eine nach oben abgewinkelte Gestalt haben.
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Darum sind der obere Kern (10) und der untere Kern (40) senkrecht miteinander verbunden, und die Lamellen sind so gegeneinander versetzt, dass immer eine untere Lamelle (42) zwischen zwei oberen Lamellen (12) angeordnet ist (und umgekehrt), wobei die Lamellen gemeinsam den Lamellenteil (2) bilden. Der obere Mittelteil (11) und der untere Mittelteil (41) bilden zusammen den Mittelteil (1).
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Darüber hinaus ist eine untere, nach unten geöffnete ringförmige Nut (13) in den oberen Lamellen gebildet, und eine obere, nach oben offene ringförmige Nut (43) ist in den unteren Lamellen (42) gebildet, und die ringförmige Spuleneinrichtung (10) ist in der oberen und in der unteren Nut (13 und 43) liegend zwischen dem oberen Kern (10) und dem unteren Kern (40) montiert.
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Um einen direkten Kontakt zum MR-Fluid zu vermeiden (und um damit zu vermeiden, dass das selbst-erzeugte Magnetfeld das MR-Fluid beeinflusst), ist die Spuleneinrichtung (10) durch die Verbindung mit einer Abdeckung/Abschirmung (30) aus nichtmagnetischem Material zwischen die untere Nut (13) und die obere Nut (43) montiert. Das bedeutet, dass die Abdeckung (30) ringförmig ist, und ihr innerer Umfang ist zur Abschirmung des Magnetfeldes, welches auf der Oberfläche der Spuleneinrichtung (10) gebildet wird, geöffnet. Dadurch magnetisiert die Spuleneinrichtung (20) die Lamellen (12 und 42) des oberen (10) und des unteren (40) Kerns, wobei jedoch das Magnetfeld, welches von der Spuleneinrichtung (20) erzeugt wird, das MR-Fluid nicht direkt beeinflusst. Die Spuleneinrichtung (20) ist um den oberen und den unteren Kern (10) bzw. (40) gewickelt; d. h., die Spuleneinrichtung (20) hat eine sich um den oberen und den unteren Kern (10, 40) erstreckende Drahtwicklung.
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Wie in 5 dargestellt, ist die in der Motorhalterung montierte Blende darüber hinaus mit einem äußeren Ring (50) aus nichtmagnetischem Material versehen, an dessen innerem Rand das Lamellenteil (2) angebracht ist, um die Lamellen (12 und 42) zu schützen (und um jedes Magnetfeld, welches zwischen den benachbarten Lamellen erzeugt wird abzuschirmen).
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Die wie oben ausgeführte Blende ist mit Hilfe des mit ihr verbundenen Außenrings (50) in eine mit MR-Fluid gefüllte Motorhalterung eingebaut, um deren Innenraum in eine obere und eine untere Fluidkammer zu unterteilen. Darüber hinaus fließt in der beispielhaft ausgeführten Blende gemäß der vorliegenden Erfindung das MR-Fluid vertikal zwischen den Lamellen (12 und 42) in Abhängigkeit von träger Kompression und Wiederherstellung (Entspannung) des Isolators (Elastikteils). Wenn jedoch die Spuleneinrichtung (20) mit Strom versorgt wird, entsteht ein Magnetfeld, dessen Richtung in 5 durch einen Pfeil markiert ist. Das Magnetfeld wird, wie in 6 dargestellt, senkrecht zur Flussrichtung des MR-Fluids erzeugt, um die Scherspannung des MR-Fluids zu verändern. Da die dynamische Steifigkeit und Dämpfungscharakteristik der Motorhalterung in Abhängigkeit von der Variation der Scherspannung des MR-Fluids bestimmt sind, wird die Stromversorgung der Spuleneinrichtung (20) dem Fahrverhalten entsprechend gesteuert, was die höchstmögliche Dämpfungsleistung ermöglicht.
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Der Mittelteil (1) des Kerns kann auch durch ein weiteres Teil ergänzt werden, welches scheibenförmig und aus nichtmagnetischem Material ist, so dass das MR-Fluid nicht passieren kann, sondern einen Ring bildet, so dass der der bezogenen Technik entsprechende Entkoppler zusätzlich darin montiert wird, wie in der beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung.
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Wie in 7 dargestellt, ist ein zweiter, kleinerer Außenring (50a), der im Durchmesser kleiner ist als der Außenring (50), mit dem inneren Umfang des Mittelteils (1) verbunden, und ein zweiter Kern und eine zweite Spureneinrichtung, die genauso aufgebaut sind wie der Kern und die Spuleneinrichtung, sind im inneren Umfang des zweiten Außenrings montiert, wodurch Vibrationen mit verschiedener Charakteristik (Vibrationen im Hochfrequenzbereich) wirkungsvoller gedämpft werden können (wie beim Entkoppler).
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Um die Erklärung zu vereinfachen und eine genaue Definition in den beigefügten Ansprüchen zu ermöglichen, werden die Begriffe „oben”, „unten”, „innen” und „außen” verwendet, um Elemente der beispielhaften Ausführung zu bezeichnen mit Bezug auf die Positionierung dieser Elemente wie in den Zeichnungen dargestellt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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