DE102015108960A1 - Device with negative stiffness - Google Patents
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Abstract
Eine Vorrichtung mit negativer Steifigkeit weist einen fluidgefüllten Balg auf, der zwischen einer ersten Fläche und einer zweiten Fläche angeordnet ist, wobei der Balg und die erste und zweite Fläche eine im wesentlichen Gleichgewichtsorientierung zwischen der ersten und zweiten Fläche aufweisen. Der Balg und die erste und zweite Fläche umfassen andere Orientierungen, wobei die erste und zweite Fläche aus der im wesentlichen Gleichgewichtsorientierung verstellt sind und der Balg eine Verstellkraft ausübt, um die erste und zweite Fläche weiter weg aus der im wesentlichen Gleichgewichtsorientierung zu treibenA negative stiffness device includes a fluid filled bellows disposed between a first surface and a second surface, the bellows and the first and second surfaces having a substantially equilibrium orientation between the first and second surfaces. The bellows and the first and second surfaces comprise other orientations, the first and second surfaces being out of substantial equilibrium orientation, and the bellows exerting an adjustment force to drive the first and second surfaces farther away from the substantially equilibrium orientation
Description
QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGENCROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen U.S. Anmeldung Nr. 62/009,416, die am 06. September 2014 eingereicht wurde und die hierin durch Bezugnahme mit aufgenommen ist.This application claims priority from US provisional Application No. 62 / 009,416, filed Sep. 6, 2014, which is incorporated herein by reference.
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Diese Offenbarung bezieht sich auf eine Vorrichtung mit negativer Steifigkeit.This disclosure relates to a device with negative stiffness.
HINTERGRUNDBACKGROUND
Die Anmerkungen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen in Verbindung mit der vorliegenden Offenbarung dar. Demgemäß sind derartige Anmerkungen nicht dazu bestimmt, ein Anerkenntnis von Stand der Technik zu bilden.The notes in this section are merely background information associated with the present disclosure. Accordingly, such remarks are not intended to constitute an acknowledgment of the state of the art.
Es sind Vorrichtungen mit negativer Steifigkeit bekannt, die ihre Leistungsziele beispielsweise durch mechanisches Knicken oder Elektromagnetismus erreichen. Mechanische Vorrichtungen mit negativer Steifigkeit erfordern jedoch Gelenke, die Abnutzung und Reibung aufweisen. Außerdem können mechanische Implementierungen, die senkrechte Federn erfordern, an Einbaunachteilen leiden. Elektromagnetische Implementierungen können die Form von Linearmotoren, die massiv und kostspielig sind, oder Solenoidattraktoren annehmen, die auf kleine Verstellungen begrenzt sind. Zusätzlich erfordern elektromagnetische Implementierungen einen Energieeintrag, einschließlich beim Halten.Negative stiffness devices are known that achieve their performance goals by, for example, mechanical buckling or electromagnetism. However, negative stiffness mechanical devices require joints that exhibit wear and friction. In addition, mechanical implementations that require vertical springs may suffer from installation disadvantages. Electromagnetic implementations may take the form of linear motors that are massive and expensive, or solenoid attractors that are limited to small adjustments. In addition, electromagnetic implementations require energy input, including holding.
ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY
Eine Vorrichtung mit negativer Steifigkeit weist einen fluidgefüllten Balg auf, der zwischen einer ersten Fläche und einer zweiten Fläche angeordnet ist, wobei der Balg und die erste und zweite Fläche eine im wesentlichen Gleichgewichtsorientierung zwischen der ersten und zweiten Fläche aufweisen. Der Balg und die erste und zweite Fläche umfassen andere Orientierungen, wobei die erste und zweite Fläche von der im wesentlichen Gleichgewichtsorientierung verstellt sind und der Balg eine Verstellkraft ausübt, um die erste und zweite Fläche weiter weg aus der im wesentlichen Gleichgewichtsorientierung zu treiben.A negative stiffness device includes a fluid filled bellows disposed between a first surface and a second surface, the bellows and the first and second surfaces having a substantially equilibrium orientation between the first and second surfaces. The bellows and the first and second surfaces comprise other orientations, the first and second surfaces being displaced from substantially equilibrium orientation, and the bellows exerting an adjustment force to drive the first and second surfaces farther away from the substantially equilibrium orientation.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Eine oder mehrere Ausführungsformen werden nun nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:One or more embodiments will now be described, by way of example only, with reference to the accompanying drawings, in which:
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DETAILED DESCRIPTION
Nun Bezug nehmend auf die Zeichnungen, in denen das Gezeigte nur zum Zweck der Veranschaulichung bestimmter beispielhafter Ausführungsformen und nicht zum Zweck der Beschränkung derselben dient, zeigt
Der Balg
Die Innenführung
Die Vorrichtung
Es wird eine zusätzliche Kontextbezugnahme auf die
Die Volumenänderung resultiert in einer Druckänderung gemäß den Gasregeln unter Annahme adiabatischer oder isothermer Prozesse. Diese Volumen/Druckänderung resultiert in Arbeit, die durch die Vorrichtung
- W
- inkrementelle Arbeit ist, die bei der Bewegung der Innen- und Außenführungen von der ersten Positionsbeziehung zu der zweiten Positionsbeziehung verrichtet wird;
- P1
- der Balgdruck in der ersten Positionsbeziehung ist;
- V1
- das Balgvolumen an einem ersten Ablenkpunkt δ1 (eine erste Positionsbeziehung zwischen der Innen- und Außenführung) ist; und
- V2
- das Balgvolumen an einem zweiten Ablenkpunkt δ2 (eine zweite Positionsbeziehung zwischen der Innen- und Außenführung) ist.
- W
- incremental work performed on the movement of the inner and outer guides from the first positional relationship to the second positional relationship;
- P 1
- the bellows pressure is in the first positional relationship;
- V 1
- the bellows volume at a first deflection point δ 1 (a first positional relationship between the inner and outer guides); and
- V 2
- the bellows volume at a second deflection point δ 2 (a second positional relationship between the inner and outer guides).
Diese Arbeit ist gleich der Arbeit, die durch die Kraft verrichtet wird, die entlang der Relativbewegung zwischen den Innen- und Außenführungen wirkt, gemäß der folgenden Beziehung.
- W
- inkrementelle Arbeit ist, die bei der Bewegung der innen- und Außenführungen von der ersten Positionsbeziehung zu der zweiten Positionsbeziehung verrichtet wird;
- F
- die durchschnittliche Kraft ist, die entlang der relativen Bewegung zwischen den Innen- und Außenführungen von der ersten Positionsbeziehung zu der zweiten Positionsbeziehung wirkt; und
- δ2-1
- die Auslenkung aus der ersten Positionsbeziehung zu der zweiten Positionsbeziehung ist.
- W
- incremental work performed on the movement of the inner and outer guides from the first positional relationship to the second positional relationship;
- F
- the average force acting along the relative movement between the inner and outer guides from the first positional relationship to the second positional relationship; and
- δ 2-1
- is the displacement from the first positional relationship to the second positional relationship.
Aus den Gleichungen [1] und [2] kann eine Leistungsfähigkeit von Kraft in Abhängigkeit der Verstellung durch einen Fachmann ausgelegt werden.From the equations [1] and [2], a performance of force depending on the adjustment by a person skilled in the art can be designed.
Unter Bezugnahme auf die
Tabelle 1 zeigt das Balgvolumen (V), den Balgdruck (P), die durch Volumen/Druckänderung verrichtete Arbeit (W) und die durchschnittliche, auf das Federbein (F) wirkende Kraft bei verschiedenen Verstellungen (δ) aus der abgestimmten Position der beispielhaften Anwendung der Vorrichtung
Die
Die Innenführung
Der Balg
Es wird eine zusätzliche Kontextbezugnahme auf die
Wie bei der Vorrichtung mit negativer Steifigkeit und Linearbewegung von
Die Offenbarung hat bestimmte bevorzugte Ausführungsformen und Modifikationen daran beschrieben. Weitere Abwandlungen und Änderungen können für Dritte beim Lesen und Verstehen der Beschreibung ersichtlich werden. Daher ist es beabsichtigt, dass die Offenbarung nicht auf die bestimmte(n) Ausführungsform(en) beschränkt ist, die als die beste Art offenbart ist/sind, die zur Ausführung dieser Offenbarung denkbar ist, sondern dass die Offenbarung alle Ausführungsformen umschließt, die in den Schutzumfang der angefügten Ansprüche fallen.The disclosure has described certain preferred embodiments and modifications thereto. Other modifications and changes may become apparent to others in reading and understanding the description. Therefore, it is intended that the disclosure not be limited to the particular embodiment (s) disclosed as the best mode contemplated for carrying out this disclosure, but that the disclosure encompass all embodiments described in U.S. Patent Nos. 5,312,309; fall within the scope of the appended claims.
Claims (10)
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201462009416P | 2014-06-09 | 2014-06-09 | |
US62/009,416 | 2014-06-09 | ||
US14/726,673 | 2015-06-01 | ||
US14/726,673 US9587701B2 (en) | 2014-06-09 | 2015-06-01 | Negative stiffness apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102015108960A1 true DE102015108960A1 (en) | 2015-12-17 |
Family
ID=54706925
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102015108960.2A Pending DE102015108960A1 (en) | 2014-06-09 | 2015-06-08 | Device with negative stiffness |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102015108960A1 (en) |
-
2015
- 2015-06-08 DE DE102015108960.2A patent/DE102015108960A1/en active Pending
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication |