DE102016110662A1

DE102016110662A1 - Dämpfungsvorrichtung und Verfahren mit einer Dämpfungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102016110662A1
Application number: DE102016110662.3A
Authority: DE
Inventors: Thomas Schiepp; Leonardo Riccardi
Original assignee: ETO Magnetic GmbH
Current assignee: ETO Magnetic GmbH
Priority date: 2016-06-09
Filing date: 2016-06-09
Publication date: 2017-12-14

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Dämpfungsvorrichtung mit einer Dämpfungseinheit (10a–c), welche zumindest ein Dämpfungselement (12a–c) aufweist, welches zumindest teilweise aus einem magnetisch formveränderlichen Material besteht und welches dazu vorgesehen ist, bei wenigstens einem Dämpfungsvorgang eine Bewegung eines zu dämpfenden Objekts (14a; 14c) in wenigstens eine Bewegungsrichtung (16a; 16c) mittels einer Verformung zumindest teilweise zu dämpfen, und mit einer Magneteinheit (18a–c), welche zumindest dazu vorgesehen ist, eine Verformung des Dämpfungselements (12a–c) mittels zumindest eines Magnetfelds zu beeinflussen. Es wird vorgeschlagen, dass die Dämpfungsvorrichtung eine Einstelleinheit (20a; 20b) aufweist, welche dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand eine Flussdichte des Magnetfelds im Bereich des Dämpfungselements (12a–c) zu verändern

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Dämpfungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und von einem Verfahren mit einer Dämpfungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 25.
Aus dem Stand der Technik sind passive Dämpfungsvorrichtungen mit Dämpfungselementen aus magnetischen Formgedächtnislegierungsmaterialien (auch bekannt als MSM-Material = Magnetic Shape Memory) bekannt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Dämpfungsvorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Effizienz bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 25 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einer Dämpfungsvorrichtung, insbesondere einer aktiven Dämpfungsvorrichtung, mit einer Dämpfungseinheit, welche zumindest ein Dämpfungselement aufweist, welches zumindest teilweise, vorzugsweise zu wenigstens einem Großteil und besonders bevorzugt vollständig, aus einem magnetisch formveränderlichen Material besteht und welches dazu vorgesehen ist, bei wenigstens einem Dämpfungsvorgang eine Bewegung eines zu dämpfenden Objekts in wenigstens eine Bewegungsrichtung mittels einer, insbesondere mechanischen, Verformung zumindest teilweise und vorzugsweise zu wenigstens einem Großteil zu dämpfen, und mit einer Magneteinheit, welche zumindest dazu vorgesehen ist, eine Verformung des Dämpfungselements mittels zumindest eines Magnetfelds zu beeinflussen.
Es wird vorgeschlagen, dass die Dämpfungsvorrichtung eine Einstelleinheit aufweist, welche dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand eine Flussdichte des Magnetfelds im Bereich des Dämpfungselements zu verändern, insbesondere zu reduzieren und/oder zu erhöhen. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Unter dem Ausdruck „zu wenigstens einem Großteil“ sollen dabei insbesondere zumindest 55 %, vorteilhaft zumindest 65 %, vorzugsweise zumindest 75 %, besonders bevorzugt zumindest 85 % und besonders vorteilhaft zumindest 95 % verstanden werden. Unter einer „Dämpfungsvorrichtung“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere zumindest ein Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, eines, insbesondere aktiven, Dämpfers verstanden werden. Insbesondere kann die Dämpfungsvorrichtung dabei auch zu einer Verwendung und/oder einem Betrieb im Hochvakuum, insbesondere in einem räumlichen Bereich mit einem Druck von höchstens 10^–3 hPa, und vorteilhaft im Ultrahochvakuum, insbesondere in einem räumlichen Bereich mit einem Druck von höchstens 10^–7 hPa, vorgesehen sein. Insbesondere kann die Dämpfungsvorrichtung auch das zu dämpfende Objekt und/oder ein, insbesondere als Außengehäuse ausgebildetes, Dämpfungsgehäuse, insbesondere zur Aufnahme der Dämpfungseinheit, der Magneteinheit und/oder der Einstelleinheit, umfassen.
Ferner soll unter einer „Dämpfungseinheit“ insbesondere eine Einheit, insbesondere mit zumindest einem, vorteilhaft länglichen, Dämpfungselement, verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, mechanische Schwingungen, insbesondere Vibrationen, Erschütterungen und/oder Stöße, insbesondere des zu dämpfenden Objekts, zumindest teilweise und vorzugsweise zu wenigstens einem Großteil zu dämpfen und insbesondere zu reduzieren. Dazu weist das Dämpfungselement insbesondere in wenigstens einem Anwendungszustand zumindest eine Wirkverbindung mit dem zu dämpfenden Objekt auf. Vorteilhaft weist das Dämpfungselement dabei zumindest eine Kontaktfläche und/oder Anschlagfläche auf, welche in dem Anwendungszustand, vorteilhaft zumindest bei einem Dämpfungsvorgang, das zu dämpfende Objekt insbesondere mittelbar und/oder bevorzugt unmittelbar kontaktiert. Ferner ist das Dämpfungselement insbesondere zumindest teilweise formveränderlich ausgebildet und insbesondere dazu vorgesehen, abhängig von einem externen Stimulus, wie beispielsweise einem elektrischen Signal, einem thermischen Signal, einem mechanischen Signal und/oder einem magnetischen Signal, eine Form, vorteilhaft zumindest eine Längserstreckung, zu verändern. Vorzugsweise ist dabei ein Volumen des Dämpfungselements konstant. Vorteilhaft ist zudem eine Längserstreckungsrichtung des Dämpfungselements zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Richtung einer Krafteinwirkung des zu dämpfenden Objekts. Besonders vorteilhaft ist das Dämpfungselement einstückig ausgebildet. Das Dämpfungselement könnte beispielsweise als Hohlkörper, wie beispielsweise als Hohlzylinder, ausgebildet sein. Vorteilhaft ist das Dämpfungselement jedoch als Vollkörper ausgebildet und weist insbesondere eine zumindest im Wesentlichen zylinderförmige, insbesondere kreiszylinderförmige, und/oder vorteilhaft eine zumindest im Wesentlichen streifenförmige, insbesondere quaderförmige, Form und/oder Kontur auf. Insbesondere kann die Dämpfungseinheit auch mehrere Dämpfungselemente, wie beispielsweise zumindest zwei und/oder zumindest drei Dämpfungselemente, aufweisen, welche vorteilhaft zur Dämpfung des zu dämpfenden Objekts in zumindest einem Anwendungszustand und/oder Betriebszustand zusammenwirken können. Dabei könnte zumindest eines der Dämpfungselemente auch als, insbesondere herkömmliches, mechanisches, hydraulisches und/oder pneumatisches Dämpfungselement ausgebildet sein. Im vorliegenden Fall soll unter einer „Längserstreckung“ eines, insbesondere länglichen, Objekts insbesondere eine maximale Erstreckung des Objekts verstanden werden. Unter einer „Längserstreckungsrichtung“ eines, insbesondere länglichen, Objekts soll insbesondere eine Richtung einer maximalen Erstreckung des Objekts verstanden werden. Ferner soll unter „zumindest im Wesentlichen parallel“ insbesondere eine Ausrichtung einer Richtung relativ zu einer Bezugsrichtung, insbesondere in einer Ebene, verstanden werden, wobei die Richtung gegenüber der Bezugsrichtung eine Abweichung insbesondere kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft kleiner als 2° aufweist. Unter „einstückig“ soll insbesondere zumindest stoffschlüssig verbunden und/oder miteinander ausgebildet verstanden werden. Der Stoffschluss kann beispielsweise durch einen Klebeprozess, einen Anspritzprozess, einen Schweißprozess, einen Lötprozess und/oder einen anderen Prozess hergestellt werden. Vorteilhaft soll unter einstückig jedoch aus einem Stück und/oder in einem Stück geformt verstanden werden. Darüber hinaus soll unter einem „zumindest im Wesentlichen zylinderförmigen“ Objekt insbesondere ein Objekt verstanden werden, welches von einem zylinderförmigen Referenzobjekt mit einem Volumenanteil von höchstens 20 %, vorzugsweise von höchstens 15 % und besonders bevorzugt von höchstens 10 % abweicht. Entsprechendes soll insbesondere für die Wendung zumindest im Wesentlichen streifenförmig gelten. Ferner soll unter einem „magnetisch formveränderlichen Material“ insbesondere ein Material verstanden werden, welches mittels eines, insbesondere äußeren, Magnetfelds, insbesondere der Magneteinheit, beeinflussbar ist und vorteilhaft in zumindest einem Betriebszustand dazu vorgesehen ist, zumindest abhängig von dem Magnetfeld eine Materialeigenschaft und/oder Form zu verändern.
Ferner soll unter einer „Magneteinheit“ insbesondere eine Einheit, insbesondere mit zumindest einem Magnetelement, verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand ein, insbesondere auf die Dämpfungseinheit und insbesondere zumindest das Dämpfungselement einwirkendes, Magnetfeld bereitzustellen. Darunter, dass ein Objekt ein weiteres Objekt „beeinflusst“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass das weitere Objekt bei einer Abwesenheit und/oder Inaktivität des Objekts einen anderen Zustand, eine andere Form und/oder eine andere Lage aufweist und/oder annimmt als bei einer Anwesenheit und/oder Aktivität des Objekts. Vorteilhaft ist die Magneteinheit dabei dazu vorgesehen, ein Magnetfeld bereitzustellen, welches senkrecht zur Längserstreckung des Dämpfungselements und/oder zur Richtung der Krafteinwirkung des zu dämpfenden Objekts angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist die Magneteinheit dazu vorgesehen, insbesondere mittels des Magnetfelds, in zumindest einem Anwendungszustand eine Formveränderung des Dämpfungselements zu bewirken und/oder eine Dämpfungskraft und/oder Steifigkeit des Dämpfungselements festzulegen. Darüber hinaus ist die Magneteinheit vorteilhaft in einem Nahbereich des Dämpfungselements angeordnet. Unter einem „Nahbereich“ soll insbesondere ein räumlicher Bereich verstanden werden, welcher aus Punkten gebildet ist, die weniger als ein Drittel, vorzugsweise weniger als ein Viertel, bevorzugt weniger als ein Sechstel und besonders bevorzugt weniger als ein Zehntel einer minimalen Längserstreckung des Dämpfungselements von einem Referenzpunkt und/oder einem Referenzbauteil, insbesondere dem Dämpfungselement, entfernt sind und/oder die jeweils einen Abstand von höchstens 20 mm, vorzugsweise von höchstens 10 mm und besonders bevorzugt von höchstens 5 mm von einem Referenzpunkt und/oder einem Referenzbauteil, insbesondere dem Dämpfungselement, aufweisen. Das Magnetelement kann dabei als beliebiges Magnetelement ausgebildet sein, wie beispielsweise als Spule, als Spulensystem und/oder als, vorteilhaft beweglich gelagerter, Permanentmagnet. Insbesondere kann die Magneteinheit dabei auch mehrere, insbesondere zumindest zwei, zumindest vier und/oder zumindest sechs, Magnetelemente aufweisen, welche vorteilhaft dazu vorgesehen sind, zur Erzeugung des Magnetfelds, insbesondere der Magneteinheit, zusammenzuwirken.
Des Weiteren soll unter einer „Einstelleinheit“ insbesondere eine Einheit verstanden werden, welche zumindest eine Wirkverbindung mit der Magneteinheit und/oder zumindest einem Magnetelement der Magneteinheit aufweist und insbesondere dazu vorgesehen ist, die Magneteinheit und/oder das zumindest eine Magnetelement in zumindest einem Betriebszustand zu verstellen, zu bewegen, zu betätigen und/oder anzusteuern. Durch diese Ausgestaltung kann eine Dämpfungsvorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Effizienz, insbesondere einer Dämpfungseffizienz, einer Energieeffizienz, einer Bauteileeffizienz, einer Bauraumeffizienz und/oder einer Kosteneffizienz, bereitgestellt werden. Zudem kann vorteilhaft eine Dämpfungsvorrichtung mit einer, insbesondere im Vergleich zu herkömmlichen Dämpfungsvorrichtungen, nahezu geschwindigkeitsunabhängigen Dämpfung erreicht werden. Darüber hinaus kann vorteilhaft eine besonders kompakte Dämpfungsvorrichtung bereitgestellt werden. Ferner kann eine Dämpfungsvorrichtung bereitgestellt werden, welche vorteilhaft an ein zu dämpfendes Objekt und/oder eine Bewegung eines zu dämpfenden Objekts angepasst werden kann.
Das magnetisch formveränderliche Material könnte beispielsweise einem magnetostriktiven Material entsprechen. Vorteilhaft ist das magnetisch formveränderliche Material jedoch ein magnetisch wirksames und/oder aktives Formgedächtnismaterial, insbesondere ein magnetisches Formgedächtnismaterial, und besonders bevorzugt eine magnetische Formgedächtnislegierung (auch bekannt als MSM-Material = Magnetic Shape Memory). Insbesondere kann eine Längserstreckung des Dämpfungselements zwischen einer minimalen Expansionsform und/oder Grundform und einer maximalen Expansionsform in diesem Fall um zumindest 1 %, vorteilhaft um zumindest 5 %, vorzugsweise um zumindest 7,5 % und besonders bevorzugt um zumindest 10 %, und/oder um höchstens 20 % und vorteilhaft um höchstens 15 % einer minimalen Längserstreckung des Dämpfungselements, insbesondere in der Grundform, variieren. Bevorzugt enthält das magnetisch formveränderliche Material dabei Nickel, Mangan und Gallium. Hierdurch kann insbesondere eine besonders vorteilhafte Dämpfungsfunktion realisiert werden.
Weist das Dämpfungselement einen, insbesondere mittels des Magnetfelds der Magneteinheit, einstellbaren Dämpfungsgrad zwischen 0,1 und 1 auf, kann eine besonders vorteilhafte Einstellung einer Dämpfung erreicht werden. Vorteilhaft ist dabei die Einstelleinheit dazu vorgesehen, mittels einer Ansteuerung, Bewegung und/oder Betätigung der Magneteinheit den Dämpfungsgrad des Dämpfungselements zu verändern. Unter einem „Dämpfungsgrad“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Verhältnis zwischen, insbesondere von dem Dämpfungselement, absorbierter Energie zu, insbesondere auf das Dämpfungselement, einwirkender Energie, insbesondere aufgrund des Dämpfungsvorgangs, verstanden werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Dämpfungselement ein, insbesondere mittels des Magnetfelds der Magneteinheit, einstellbares Elastizitätsmodul zwischen 0,1 GPa und 10 GPa aufweist. Vorteilhaft ist dabei die Einstelleinheit dazu vorgesehen, mittels einer Ansteuerung, Bewegung und/oder Betätigung der Magneteinheit das Elastizitätsmodul des Dämpfungselements zu verändern. Hierdurch kann vorteilhaft eine an das zu dämpfende Objekt angepasste Dämpfung erreicht werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Einstelleinheit dazu vorgesehen ist, zeitlich vor dem Dämpfungsvorgang eine Flussdichte des Magnetfelds im Bereich des Dämpfungselements zu verändern, vorteilhaft zu erhöhen, insbesondere um ein Elastizitätsmodul und insbesondere eine Dämpfungswirkung des Dämpfungselements zu beeinflussen und vorteilhaft einzustellen. In diesem Fall entspricht das Magnetfeld vorteilhaft einem zumindest temporär statischen Magnetfeld. Unter einem „zumindest temporär statischen Magnetfeld“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Magnetfeld verstanden werden, welches über einen Zeitraum von zumindest 1 s, vorteilhaft von zumindest 5 s und besonders bevorzugt von zumindest 10 s unverändert ist und insbesondere in dem Zeitraum eine gleichbleibende Flussdichte und/oder Feldstärke aufweist. Hierdurch kann insbesondere eine schnelle und/oder effiziente Dämpfung des zu dämpfenden Objekts erreicht werden.
Vorzugsweise ist die Einstelleinheit dazu vorgesehen, zeitlich vor dem Dämpfungsvorgang die Flussdichte des Magnetfelds auf einen zumindest im Wesentlichen maximalen Wert einzustellen. Unter einem „zumindest im Wesentlichen maximalen Wert“ soll in diesem Fall insbesondere ein Wert der Flussdichte des Magnetfelds verstanden werden, welcher von einem maximalen Wert der Flussdichte des Magnetfelds und/oder einem maximalen, mittels der Einstelleinheit einstellbaren Wert der Flussdichte des Magnetfelds um höchstens 20 %, vorteilhaft um höchstens 15 % und besonders bevorzugt um höchstens 10 % abweicht. Hierdurch kann insbesondere ein besonders vorteilhafte Dämpfungswirkung erreicht werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Einstelleinheit dazu vorgesehen ist, bei dem Dämpfungsvorgang und/oder während des Dämpfungsvorgangs, insbesondere bei einer Kompressionsbewegung des Dämpfungselements, eine Flussdichte des Magnetfelds im Bereich des Dämpfungselements zu verändern, vorteilhaft zu reduzieren, insbesondere um einen Dämpfungsgrad und insbesondere eine Energieabsorptionswirkung des Dämpfungselements zu beeinflussen und vorteilhaft einzustellen. Insbesondere ist die Einstelleinheit dazu vorgesehen, bei einer während des Dämpfungsvorgangs auftretenden Kompressionsbewegung des Dämpfungselements die Flussdichte des Magnetfelds im Bereich des Dämpfungselements zu verändern, vorteilhaft zu reduzieren. Insbesondere kann das Magnetfeld in diesem Fall einem zumindest temporär statischen Magnetfeld entsprechen und/oder einem, vorteilhaft zumindest im Wesentlichen kontinuierlich, wie beispielsweise linear, exponentiell und/oder logarithmisch, veränderlichen Magnetfeld, insbesondere mit einer, vorteilhaft zumindest im Wesentlichen kontinuierlich, wie beispielsweise linear, exponentiell und/oder logarithmisch, veränderlichen Flussdichte und/oder Feldstärke. Ferner soll unter der Wendung „zumindest im Wesentlich kontinuierlich“ insbesondere im Rahmen einer Einstellgenauigkeit und/oder im Rahmen technischer Möglichkeiten kontinuierlich verstanden werden. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhafte Steuerung eines Dämpfungsvorgangs erreicht werden.
Eine besonders hohe Energieabsorptionswirkung kann insbesondere erreicht werden, wenn die Einstelleinheit dazu vorgesehen ist, bei dem Dämpfungsvorgang und/oder während des Dämpfungsvorgangs die Flussdichte des Magnetfelds auf einen zumindest im Wesentlichen minimalen Wert einzustellen. Unter einem „zumindest im Wesentlichen minimalen Wert“ soll in diesem Fall insbesondere ein Wert der Flussdichte des Magnetfelds verstanden werden, welcher von einem minimalen Wert der Flussdichte des Magnetfelds und/oder einem minimalen, mittels der Einstelleinheit einstellbaren Wert der Flussdichte des Magnetfelds um höchstens 20 %, vorteilhaft um höchstens 15 % und besonders bevorzugt um höchstens 10 % abweicht. Besonders bevorzugt entspricht der minimale Wert der Flussdichte des Magnetfelds dabei einem Magnetfeld mit einer verschwindenden Flussdichte und/oder einem verschwindenden Magnetfeld.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Einstelleinheit dazu vorgesehen ist, zeitlich nach dem Dämpfungsvorgang eine Flussdichte des Magnetfelds im Bereich des Dämpfungselements zu verändern, vorteilhaft zu erhöhen, insbesondere um eine Rückstellung des Dämpfungselements und insbesondere des zu dämpfenden Objekts zu bewirken, wodurch insbesondere eine vorteilhaft einstellbare Rückstellung erreicht werden kann. Insbesondere könnte das Magnetfeld in diesem Fall einem zumindest temporär statischen Magnetfeld, insbesondere mit einer Flussdichte, welche den zumindest im Wesentlichen maximalen Wert aufweist, entsprechen. Vorteilhaft wird jedoch vorgeschlagen, dass die Einstelleinheit dazu vorgesehen ist, zeitlich nach dem Dämpfungsvorgang, insbesondere bei einer Expansionsbewegung des Dämpfungselements, eine Flussdichte des Magnetfelds im Bereich des Dämpfungselements zumindest im Wesentlichen kontinuierlich, wie beispielsweise linear, exponentiell und/oder logarithmisch, zu verändern, vorteilhaft zu erhöhen, um eine kontrollierte Rückstellung des Dämpfungselements und insbesondere des zu dämpfenden Objekts zu bewirken. Vorteilhaft ist die Einstelleinheit dabei dazu vorgesehen, eine Flussdichte des Magnetfelds ausgehend von dem zumindest im Wesentlichen minimalen Wert bis zu dem zumindest im Wesentlichen maximalen Wert zu variieren. Hierdurch kann insbesondere eine Geschwindigkeit einer Rückstellung vorteilhaft an ein zu dämpfendes Objekt und/oder an bestimmte Anforderungen angepasst werden.
Besonders vorteilhaft wird vorgeschlagen, dass eine Änderung der Flussdichte des Magnetfelds bei der Rückstellung kleiner als bei dem Dämpfungsvorgang ist. Hierdurch kann insbesondere eine schnelle Dämpfung und eine vorteilhaft sanfte Rückstellung erreicht werden.
Ist die Einstelleinheit dazu vorgesehen, die Flussdichte des Magnetfelds zumindest in einem Bereich zwischen 0,1 T und 2,1 T zu verändern, kann insbesondere eine besonders hohe Flexibilität erreicht werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Magneteinheit zumindest ein aktiv ansteuerbares Magnetelement, wie beispielsweise eine Spule und/oder ein Spulensystem, und die Einstelleinheit zumindest eine Versorgungselektronik aufweist, welche dazu vorgesehen ist, das Magnetelement anzusteuern und insbesondere zur Erzeugung des Magnetfelds mit Energie zu versorgen. Insbesondere weist die Einstelleinheit und/oder zumindest die Versorgungselektronik in diesem Fall zumindest eine elektrische Verbindung mit dem Magnetelement auf. Zudem ist die Einstelleinheit in diesem Fall insbesondere zumindest teilweise elektronisch ausgebildet. Insbesondere kann die Einstelleinheit dabei auch rein elektronisch ausgebildet sein. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhaft einfache Veränderung einer Flussdichte erreicht werden.
Alternativ oder zusätzlich wird vorgeschlagen, dass die Magneteinheit zumindest ein beweglich gelagertes Magnetelement, wie beispielsweise einen beweglich gelagerten Permanentmagnet, und die Einstelleinheit zumindest ein Bewegungsübertragungselement aufweist, welches dazu vorgesehen ist, eine Bewegung des Magnetelements zu bewirken. Insbesondere weist die Einstelleinheit und/oder zumindest das Bewegungsübertragungselement in diesem Fall zumindest eine, insbesondere mittelbare und/oder vorteilhafte unmittelbare, Verbindung, insbesondere Kontaktverbindung, mit dem Magnetelement auf. Insbesondere ist das Bewegungsübertragungselement dazu vorgesehen, eine Bewegung, beispielsweise durch ein Bauteil der Einstelleinheit und/oder eines anderen Objekts, derart auf das Magnetelement zu übertragen, dass sich ein Abstand zwischen dem Magnetelement und dem Dämpfungselement, eine relative Lage des Magnetelements zu dem Dämpfungselement und/oder zumindest eine absolute Lage des Magnetelements verändert. Zudem ist die Einstelleinheit in diesem Fall insbesondere zumindest teilweise pneumatisch, hydraulisch und/oder vorteilhaft mechanisch, ausgebildet. Insbesondere kann die Einstelleinheit dabei auch rein pneumatisch, rein hydraulisch und/oder vorteilhaft rein mechanisch ausgebildet sein. Hierdurch kann insbesondere vorteilhaft eine Wärmeentwicklung, wie beispielsweise bei Verwendung von Spulen, reduziert und/oder vorteilhaft gänzlich vermieden werden. Ferner kann eine Dämpfungsvorrichtung bereitgestellt werden, welche vorteilhaft über sehr geringe Ausgasungsraten verfügt, wodurch ein Einsatz innerhalb eines Hochvakuums und/oder eines Ultrahochvakuums ermöglicht wird.
Eine besonders bauraumeffiziente und/oder kosteneffiziente Bewegung kann insbesondere erreicht werden, wenn das Bewegungsübertragungselement dazu vorgesehen ist, eine, insbesondere durch das zu dämpfende Objekt bewirkte, Verformung des Dämpfungselements in eine Bewegung des Magnetelements umzusetzen. Vorteilhaft ist das Bewegungsübertragungselement als elastisches Element ausgebildet. In diesem Zusammenhang soll unter einem „elastischen Element“ insbesondere ein Element verstanden werden, das zumindest einen Teilbereich und/oder zumindest einen Teil aufweist, der in einem normalen Betriebszustand zumindest in seiner Position um zumindest 0,2 mm, vorteilhaft um zumindest 0,5 mm, vorzugsweise um zumindest 1 mm und besonders bevorzugt um zumindest 5 mm, elastisch veränderbar ist, und das insbesondere eine von einer Veränderung der Position abhängige und vorzugsweise zu der Veränderung proportionale Gegenkraft erzeugt, die insbesondere der Veränderung entgegen wirkt. Insbesondere ist das elastische Element dabei wiederholt, insbesondere beschädigungsfrei, verformbar und strebt insbesondere nach einer Verformung selbstständig wieder einer Grundform zu.
Das elastische Element könnte dabei als Polymerelement, als Elastomerelement, als Silikonelement und/oder als Gelelement ausgebildet sein. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird jedoch vorgeschlagen, dass das Bewegungsübertragungselement als elastisches Federelement, wie beispielsweise als Druckfeder, als Torsionsfeder, als Stabfeder und/oder als Blattfeder, ausgebildet ist. Hierdurch kann ein vorteilhaft einfaches und/oder kosteneffizientes Bewegungsübertragungselement bereitgestellt werden.
Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung, welcher insbesondere für sich allein oder vorteilhaft zusätzlich zu den zuvor genannten Aspekten der Erfindung realisiert werden kann, und bevorzugt mit zumindest einigen, vorteilhaft wenigstens einem Großteil und bevorzugt sämtlichen der zuvor genannten Aspekte kombiniert werden kann, wird eine Dämpfungsvorrichtung, insbesondere eine aktive Dämpfungsvorrichtung, vorgeschlagen, mit einer Dämpfungseinheit, welche zumindest ein Dämpfungselement aufweist, welches zumindest teilweise, vorzugsweise zu wenigstens einem Großteil und besonders bevorzugt vollständig, aus einem magnetisch formveränderlichen Material besteht und, welches dazu vorgesehen ist, bei wenigstens einem Dämpfungsvorgang eine Bewegung eines zu dämpfenden Objekts in wenigstens eine Bewegungsrichtung mittels einer, insbesondere mechanischen, Verformung zumindest teilweise und vorzugsweise zu wenigstens einem Großteil zu dämpfen, und mit einer Magneteinheit, welche zumindest dazu vorgesehen ist, eine Verformung des Dämpfungselements mittels zumindest eines Magnetfelds zu beeinflussen, wobei die Dämpfungsvorrichtung das zu dämpfende Objekt umfasst und, wobei die Magneteinheit zumindest teilweise, vorzugsweise zu wenigstens einem Großteil und besonders bevorzugt vollständig, an dem zu dämpfenden Objekt angeordnet ist. Hierdurch können insbesondere die bereits zuvor genannten Vorteile erreicht werden. Insbesondere kann durch eine entsprechende Ausgestaltung der Dämpfungsvorrichtung eine Effizienz, insbesondere eine Dämpfungseffizienz, eine Energieeffizienz, eine Bauteileeffizienz, eine Bauraumeffizienz und/oder eine Kosteneffizienz, erhöht werden. Zudem kann vorteilhaft eine Dämpfungsvorrichtung mit einer, insbesondere im Vergleich zu herkömmlichen Dämpfungsvorrichtungen, nahezu geschwindigkeitsunabhängigen Dämpfung erreicht werden. Darüber hinaus kann vorteilhaft eine besonders kompakte Dämpfungsvorrichtung bereitgestellt werden. Ferner kann eine Dämpfungsvorrichtung bereitgestellt werden, welche vorteilhaft an ein zu dämpfendes Objekt und/oder eine Bewegung eines zu dämpfenden Objekts angepasst werden kann.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Dämpfungsvorrichtung eine Detektionseinheit aufweist, welche dazu vorgesehen ist, wenigstens eine mit dem Dämpfungsvorgang korrelierte Dämpfungskenngröße zu detektieren. Unter einer „Dämpfungskenngröße“ soll insbesondere eine Kenngröße verstanden werden, welche insbesondere mit dem Dämpfungsvorgang und vorteilhaft einer Verformung des Dämpfungselements korreliert ist, wobei insbesondere die Detektionseinheit und/oder eine weitere Einheit, vorteilhaft der Dämpfungsvorrichtung, wenigstens anhand der Dämpfungskenngröße auf ein Vorhandensein und/oder ein Auftreten eines Dämpfungsvorgangs schließen und/oder das Vorhandensein und/oder das Auftreten des Dämpfungsvorgangs ermitteln kann. Vorteilhaft ist die Detektionseinheit dabei dazu vorgesehen, eine Betätigung des Dämpfungselements und/oder eine Verformung des Dämpfungselements, insbesondere direkt und/oder indirekt, zu erfassen. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhafte Detektion und/oder Erfassung eines Dämpfungsvorgangs erreicht werden.
Die Detektionseinheit könnte zur Detektion der Dämpfungskenngröße beispielsweise zumindest einen als Kamera, insbesondere CCD-Kamera, ausgebildeten Sensor, zumindest einen als Beschleunigungssensor ausgebildeten Sensor und/oder zumindest einen als Magnetfeldsensor, insbesondere einen auf dem anisotropen magnetoresistiven Effekt basierenden Sensor, insbesondere einen AMR-Sensor, einen auf dem riesenmagnetowiderstand Effekt basierenden Sensor, insbesondere einen GMR-Sensor, und/oder einen Hallsensor aufweisen. Eine vorteilhaft einfache Detektion der Dämpfungskenngröße kann jedoch insbesondere erreicht werden, wenn die Detektionseinheit zur Detektion der Dämpfungskenngröße zumindest einen als Aufprallsensor ausgebildeten Sensor, wie beispielsweise einen Kraftsensor, aufweist.
Alternativ oder zusätzlich wird vorgeschlagen, dass die Detektionseinheit zur Detektion der Dämpfungskenngröße zumindest einen als Sensorspule ausgebildeten Sensor aufweist. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhaft kostengünstige Detektion der Dämpfungskenngröße erreicht werden.
Alternativ oder zusätzlich wird vorgeschlagen, dass die Detektionseinheit zur Detektion der Dämpfungskenngröße zumindest einen Sensor aufweist, welcher zumindest teilweise einstückig mit der Magneteinheit ausgebildet ist. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhaft bauraumoptimierte Detektion der Dämpfungskenngröße erreicht werden. Insbesondere kann der Sensor in diesem Fall zumindest teilweise einstückig mit einem, vorteilhaft als Spule und/oder Spulensystem ausgebildeten, Magnetelement der Magneteinheit ausgebildet sein und/oder einem, vorteilhaft als Spule und/oder Spulensystem ausgebildeten, Magnetelement der Magneteinheit entsprechen. Darunter, dass ein Objekt mit einem weiteren Objekt „zumindest teilweise einstückig ausgebildet“ ist soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die Objekte zumindest ein gemeinsames Bauteil aufweisen und/oder zumindest ein Bauteil des Objekts und/oder das Objekt einstückig mit zumindest einem Bauteil des weiteren Objekts und/oder dem weiteren Objekt verbunden und/oder ausgebildet ist.
Die Dämpfungskenngröße könnte beispielsweise einer Aufprallenergie des zu dämpfenden Objekts auf das Dämpfungselement, einer Lage, insbesondere, einer relativen und/oder einer absoluten Position, des zu dämpfenden Objekts und/oder einer aufgrund der Verformung des Dämpfungselements, insbesondere bei dem Dämpfungsvorgang, bewirkten Induktivitätsänderung der Magneteinheit entsprechen. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird jedoch vorgeschlagen, dass die Dämpfungskenngröße eine aufgrund der Verformung des Dämpfungselements bewirkte Induktionsspannung und/oder ein aufgrund der Verformung des Dämpfungselements bewirkter Induktionsstrom ist. Hierdurch kann insbesondere ein Dämpfungsvorgang vorteilhaft einfach und/oder kosteneffizient erfasst werden.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Dämpfungsvorrichtung eine Auswerteeinheit aufweist, welche dazu vorgesehen ist, abhängig von einem von der Detektionseinheit bereitgestellten und insbesondere mit dem Dämpfungsvorgang und/oder vorteilhaft der Dämpfungskenngröße korrelierten Signal eine Aufprallenergie des zu dämpfenden Objekts zu ermitteln. Hierdurch kann vorteilhaft einfach und insbesondere ohne den Einsatz weiterer Hilfsmittel eine Aussage über die Aufprallenergie getroffen werden, mit welcher das zu dämpfende Objekt auf das Dämpfungselement aufgetroffen ist.
Zudem geht die Erfindung aus von einem Verfahren mit einer Dämpfungsvorrichtung und/oder einem Verfahren zur Einstellung einer Dämpfungsvorrichtung, wobei die Dämpfungsvorrichtung eine Dämpfungseinheit aufweist, welche zumindest ein Dämpfungselement aufweist, welches zumindest teilweise, vorzugsweise zu wenigstens einem Großteil und besonders bevorzugt vollständig, aus einem magnetisch formveränderlichen Material besteht, wobei eine Bewegung eines zu dämpfenden Objekts in wenigstens eine Bewegungsrichtung mittels einer, insbesondere mechanischen, Verformung des Dämpfungselements zumindest teilweise und vorzugsweise zu wenigstens einem Großteil gedämpft und eine Verformung des Dämpfungselements mittels zumindest eines Magnetfelds einer Magneteinheit beeinflusst wird.
Es wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Betriebszustand eine Flussdichte des Magnetfelds im Bereich des Dämpfungselements verändert, insbesondere reduziert und/oder erhöht, wird, insbesondere mittels einer Einstelleinheit. Hierdurch kann insbesondere eine Effizienz, insbesondere eine Dämpfungseffizienz, eine Energieeffizienz, eine Bauteileeffizienz, eine Bauraumeffizienz und/oder eine Kosteneffizienz, verbessert werden. Zudem kann vorteilhaft eine Dämpfungsvorrichtung mit einer, insbesondere im Vergleich zu herkömmlichen Dämpfungsvorrichtungen, nahezu geschwindigkeitsunabhängigen Dämpfung erreicht werden. Darüber hinaus kann vorteilhaft eine besonders kompakte Dämpfungsvorrichtung bereitgestellt werden. Ferner kann eine Dämpfungsvorrichtung bereitgestellt werden, welche vorteilhaft an ein zu dämpfendes Objekt und/oder eine Bewegung eines zu dämpfenden Objekts angepasst werden kann.
Die Dämpfungsvorrichtung und das Verfahren mit der Dämpfungsvorrichtung sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können die Dämpfungsvorrichtung und das Verfahren mit der Dämpfungsvorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
Zeichnungen
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:
1 ein Dämpfer mit einer Dämpfungsvorrichtung in einer schematischen Darstellung,
2 der Dämpfer mit der Dämpfungsvorrichtung in einer weiteren schematischen Darstellung,
3a–b die Dämpfungsvorrichtung in verschiedenen Betriebszuständen,
4 ein Schaubild eines beispielhaften Verlaufs einer Verformung eines Dämpfungselements der Dämpfungsvorrichtung,
5 ein Schaubild zur Verdeutlichung eines Dämpfungsgrads des Dämpfungselements,
6 ein Ausführungsbeispiel einer weiteren Dämpfungsvorrichtung in einer schematischen Darstellung und
7 ein Ausführungsbeispiel einer weiteren Dämpfungsvorrichtung in einer schematischen Darstellung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die 1 und 2 zeigen einen beispielhaften Dämpfer 40a in einer schematischen Darstellung, wobei der Übersichtlichkeit halber in jeder der Figuren einige Bauteile des Dämpfers 40a entfernt wurden. Der Dämpfer 40a ist im vorliegenden Fall als Schwingungsdämpfer ausgebildet. Der Dämpfer 40a ist als aktiver Dämpfer ausgebildet. Der Dämpfer 40a ist zu einer Dämpfung wenigstens eines, insbesondere in eine Bewegungsrichtung 16a beweglich relativ zu dem Dämpfer 40a gelagerten, zu dämpfenden Objekts 14a vorgesehen. Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass ein Dämpfer zur Dämpfung mehrerer zu dämpfender Objekte, insbesondere abwechselnd und/oder gleichzeitig, vorgesehen sein kann.
Der Dämpfer 40a umfasst eine Dämpfungsvorrichtung. Die Dämpfungsvorrichtung umfasst ein Dämpfungsgehäuse 42a. Das Dämpfungsgehäuse 42a ist als Außengehäuse ausgebildet. Das Dämpfungsgehäuse 42a ist zumindest im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet. Das Dämpfungsgehäuse 42a ist als Aufnahmeeinheit ausgebildet und insbesondere dazu vorgesehen, zumindest einen Großteil der für einen Betrieb der Dämpfungsvorrichtung benötigten Bauteile aufzunehmen und/oder zu lagern.
Das Dämpfungsgehäuse 42a weist ferner wenigstens eine Durchtrittsöffnung 44a auf. Die Durchtrittsöffnung 44a weist im vorliegenden Fall eine zumindest im Wesentlichen rechteckige Kontur auf. Die Durchtrittsöffnung 44a ist dabei auf einer dem zu dämpfenden Objekt 14a zugewandten Seite des Dämpfungsgehäuses 42a angeordnet. Die Durchtrittsöffnung 44a ist in einem zentralen Bereich der dem zu dämpfenden Objekt 14a zugewandten Seite des Dämpfungsgehäuses 42a angeordnet. Die Durchtrittsöffnung 44a ist dem zu dämpfenden Objekt 14a zugeordnet. Die Durchtrittsöffnung 44a ist dabei derart angeordnet, dass das zu dämpfende Objekt 14a bei einem Dämpfungsvorgang in einem Nahbereich, vorteilhaft einem zentralen Bereich, der Durchtrittsöffnung 44a angeordnet ist und/oder den Nahbereich, vorteilhaft den zentralen Bereich, der Durchtrittsöffnung 44a durchquert.
Im vorliegenden Fall ist das Dämpfungsgehäuse 42a zudem zumindest zweiteilig ausgebildet. Das Dämpfungsgehäuse 42a weist dabei zumindest zwei, insbesondere voneinander trennbare, Gehäuseteile 46a, 48a auf. Ein erstes Gehäuseteil 46a der Gehäuseteile 46a, 48a ist dabei als Grundelement ausgebildet. Ein zweites Gehäuseteil 48a der Gehäuseteile 46a, 48a ist als Abdeckelement ausgebildet. Alternativ ist denkbar, ein Dämpfungsgehäuse zylinderförmig, insbesondere kreiszylinderförmig, und/oder würfelförmig auszubilden. Zudem könnte ein Dämpfungsgehäuse auch einstückig ausgebildet sein. Ferner ist grundsätzlich auch denkbar, auf eine Durchtrittsöffnung zu verzichten und/oder eine Durchtrittsöffnung zu wenigstens einem Großteil und/oder vollständig abzudecken, insbesondere um eine Verschmutzung eines Innenraums des Dämpfungsgehäuses zu verhindern. In diesem Fall ist beispielsweise denkbar, eine, insbesondere bewegbare, Folie und/oder Membran im Bereich der Durchtrittsöffnung anzuordnen.
Die Dämpfungsvorrichtung umfasst ferner eine Dämpfungseinheit 10a. Die Dämpfungseinheit 10a ist dazu vorgesehen, mechanische Schwingungen, insbesondere Vibrationen, Erschütterungen und/oder Stöße, des zu dämpfenden Objekts 14a zu dämpfen. Dazu umfasst die Dämpfungseinheit 10a zumindest ein Dämpfungselement 12a. Im vorliegenden Fall umfasst die Dämpfungseinheit 10a genau ein Dämpfungselement 12a. Grundsätzlich könnte eine Dämpfungseinheit jedoch auch eine Mehrzahl an Dämpfungselementen aufweisen, wie beispielsweise zumindest zwei Dämpfungselemente und/oder zumindest drei Dämpfungselemente. Die Dämpfungselemente sind in diesem Fall vorteilhaft zueinander identisch. Prinzipiell ist jedoch auch denkbar, zumindest ein Dämpfungselement der Mehrzahl von Dämpfungselementen als, insbesondere herkömmliches, mechanisches, hydraulisches und/oder pneumatisches Dämpfungselement auszubilden.
Das Dämpfungselement 12a ist zu wenigstens einem Großteil innerhalb des Dämpfungsgehäuses 42a angeordnet. Das Dämpfungselement 12a ist zentral innerhalb des Dämpfungsgehäuses 42a angeordnet. Das Dämpfungselement 12a ist der Durchtrittsöffnung 44a zugeordnet. Das Dämpfungselement 12a weist zumindest eine Wirkverbindung mit dem zu dämpfenden Objekt 14a auf. Dazu ist das Dämpfungselement 12a in zumindest einem Anwendungszustand durch die Durchtrittsöffnung 44a zumindest teilweise aus dem Dämpfungsgehäuse 42a hinausgeführt. Ein aus dem Dämpfungsgehäuse 42a hinausgeführter Abschnitt des Dämpfungselement 12a definiert eine Anschlagfläche 50a für das zu dämpfende Objekt 14a. Die Anschlagfläche 50a kontaktiert dabei das zu dämpfende Objekt 14a bei einem Dämpfungsvorgang unmittelbar.
Ferner ist das Dämpfungselement 12a einstückig ausgebildet. Das Dämpfungselement 12a ist als Vollkörper ausgebildet. Das Dämpfungselement 12a ist zumindest im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet. Das Dämpfungselement 12a ist länglich ausgebildet und weist eine, insbesondere in 1 vertikal angeordnete, Längserstreckung auf. Eine Längserstreckungsrichtung des Dämpfungselements 12a ist dabei parallel zu einer Richtung einer Krafteinwirkung des zu dämpfenden Objekts 14a angeordnet.
Darüber hinaus ist das Dämpfungselement 12a formveränderlich ausgebildet. Das Dämpfungselement 12a besteht aus einem magnetisch formveränderlichen Material. Das Dämpfungselement 12a besteht aus einem magnetisch formveränderlichen Formgedächtnismaterial. Im vorliegenden Fall besteht das Dämpfungselement 12a aus einer magnetischen Formgedächtnislegierung. Die magnetische Formgedächtnislegierung enthält Nickel, Mangan und Gallium. Das Dämpfungselement 12a besteht dabei aus einer Nickel-Mangan-Gallium Legierung. Das Dämpfungselement 12a weist einen, insbesondere mittels eines auf das Dämpfungselement 12a wirkenden Magnetfelds, einstellbaren Dämpfungsgrad zwischen 0,1 und 1 auf. Zudem weist das Dämpfungselement 12a ein, insbesondere mittels eines auf das Dämpfungselement 12a wirkenden Magnetfelds, einstellbares Elastizitätsmodul zwischen 0,1 GPa und 10 GPa auf. Das Dämpfungselement 12a ist ferner als Einkristall ausgebildet. Alternativ könnte ein Dämpfungselement jedoch auch als Schaum, als Polykristall und/oder als Kompositstruktur ausgebildet sein, wobei in letzterem Fall Nickel-, Mangan- und Gallium-Bestandteile in einer Matrix eingebettet sein können. Ferner könnte ein Dämpfungselement prinzipiell auch aus einem magnetostriktiven Material bestehen. Ferner könnte ein Dämpfungselement aus einer Nickel-Mangan-haltigen Legierung, einer Eisen-Palladium-Legierung und/oder einer Eisen-Palladium-haltigen Legierung bestehen.
Das magnetisch formveränderliche Formgedächtnismaterial weist die Eigenschaft auf, dass als Reaktion auf eine mechanische Kraft, beispielsweise des zu dämpfenden Objekts 14a, mit einer definierten minimalen Stärke und einer definierten Richtung eine, insbesondere mechanische, Verformung und/oder Formveränderung, insbesondere eine Kompressionsbewegung in Richtung der Längserstreckung des Dämpfungselements 12a, stattfindet. Dabei wirkt das Dämpfungselement 12a der mechanischen Kraft zumindest teilweise entgegen und führt zu einer, insbesondere im Gegensatz zu herkömmlichen Dämpfungselementen, im Wesentlichen geschwindigkeitsunabhängigen, Dämpfung der mechanischen Kraft und insbesondere des zu dämpfenden Objekts 14a. Zu einer Verformung und/oder Formveränderung des Dämpfungselements 12a muss dabei eine innere Kraft des Dämpfungselements 12a, im vorliegenden Fall insbesondere bedingt durch eine relativ hohe Hysterese eines verwendeten Werkstoffs, überwunden werden. Nach einer Reduktion und/oder einer Unterbrechung der mechanischen Kraft und/oder einer mechanischen Beanspruchung findet jedoch nicht automatisch eine Bewegung zurück in eine Ausgangsform statt. Vielmehr würde das Dämpfungselement 12a, insbesondere ohne rückstellenden externen Stimulus, auch nach der Reduktion und/oder der Unterbrechung der mechanischen Kraft und/oder der mechanischen Beanspruchung in der aktuellen, insbesondere komprimierten, Form verbleiben.
Darüber hinaus handelt es sich bei einem verwendeten magnetisch formveränderlichen Formgedächtnismaterial im vorliegenden Fall um ein magnetisch aktives Material. Dieses Material weist zusätzlich die Eigenschaft auf, dass als Reaktion auf ein angelegtes Magnetfeld mit einer definierten minimalen Feldstärke und einer definierten Richtung ebenfalls eine Verformung und/oder Formveränderung, im vorliegenden Fall in zumindest einem Betriebszustand insbesondere eine Expansionsbewegung in Richtung der Längserstreckung des Dämpfungselements 12a, stattfindet. Auch in diesem Fall würde nach einer Reduktion und/oder einem Deaktivieren des Magnetfelds nicht automatisch eine Bewegung zurück in die Ausgangsform stattfinden. Insbesondere kann dabei mittels eines, insbesondere auf das Dämpfungselement 12a einwirkenden, Magnetfelds, wie beispielsweise durch ein als Spule und/oder Permanentmagnet ausgebildetes Magnetelement, auch eine Gegenkraft und/oder Haltekraft entgegen einer externen Kraft, insbesondere der mechanischen Kraft des zu dämpfenden Objekts 14a, erzeugt werden, wodurch vorteilhaft eine Steifigkeit und/oder eine Dämpfungswirkung des Dämpfungselements 12a beeinflusst und vorteilhaft eingestellt werden kann.
Im vorliegenden Fall ist das Dämpfungselement 12a somit mittels einer mechanischen Kraft und/oder mittels eines Magnetfelds beinflussbar und insbesondere verformbar.
Das Dämpfungselement 12a ist dazu vorgesehen, bei wenigstens einem Dämpfungsvorgang eine Bewegung des zu dämpfenden Objekts 14a in die Bewegungsrichtung 16a mittels einer mechanischen Verformung zu dämpfen. Das Dämpfungselement 12a ist dabei dazu vorgesehen, eine mechanische Kraft und/oder eine Bewegungsenergie des zu dämpfenden Objekts 14a in eine Kompressionsbewegung in Richtung der Längserstreckung des Dämpfungselements 12a umzusetzen und hierdurch eine Bewegung des zu dämpfenden Objekts 14a zu dämpfen. Eine Längserstreckung des Dämpfungselements 12a kann dabei zwischen einer minimalen Expansionsform und einer maximalen Expansionsform zwischen 1 % und 20 % einer minimalen Längserstreckung des Dämpfungselements 12a variieren.
Insbesondere um eine Dämpfungswirkung des Dämpfungselements 12a an das zu dämpfende Objekt 14a anzupassen und/oder eine Rückstellung des zu dämpfenden Objekts 14a zu erreichen, umfasst die Dämpfungsvorrichtung ferner eine Magneteinheit 18a. Die Magneteinheit 18a ist innerhalb des Dämpfungsgehäuses 42a angeordnet. Die Magneteinheit 18a ist dazu vorgesehen, ein, im vorliegenden Fall insbesondere veränderliches, Magnetfeld bereitzustellen. Die Magneteinheit 18a ist dazu vorgesehen, eine Verformung des Dämpfungselements 12a, insbesondere mittels des Magnetfelds, zu beeinflussen.
Dazu umfasst die Magneteinheit 18a zumindest ein Magnetelement 22a. Im vorliegenden Fall umfasst die Magneteinheit 18a genau ein Magnetelement 22a. Das Magnetelement 22a ist unbeweglich relativ zu dem Dämpfungselement 12a. Das Magnetelement 22a ist in einem Nahbereich des Dämpfungselements 12a angeordnet. Das Magnetelement 22a ist aktiv ansteuerbar. Das Magnetelement 22a ist dabei im vorliegenden Fall als Spulensystem, insbesondere als Elektromagnet, im vorliegenden Fall insbesondere mit einem Ferritkern und zwei beidseitig des Dämpfungselements 12a angeordneten Einzelspulen, ausgebildet. Das Magnetelement 22a umgreift das Dämpfungselement 12a zumindest teilweise, insbesondere zumindest bei einer Betrachtung senkrecht zur Längserstreckungsrichtung des Dämpfungselements 12a. Das Magnetelement 22a ist koaxial zu dem Dämpfungselement 12a angeordnet. Das Magnetelement 22a ist derart angeordnet, dass mittels des Magnetelements 22a erzeugte Magnetfeldlinien das Dämpfungselement 12a zumindest im Wesentlichen senkrecht bezüglich der Längserstreckung des Dämpfungselements 12a schneiden und/oder durchdringen. Das Magnetelement 22a weist dabei eine Spulenachse auf, welche senkrecht zu der Längserstreckungsrichtung des Dämpfungselements 12a angeordnet ist. Prinzipiell könnte eine Magneteinheit jedoch auch eine andere Anzahl an Magnetelementen aufweisen, wie beispielsweise zwei Magnetelemente und/oder vier Magnetelemente.
Zudem könnte ein Magnetelement auch als, insbesondere einzelne Spule ausgebildet sein. Darüber hinaus könnte ein als Spulensystem ausgebildetes Magnetelement grundsätzlich auch beweglich relativ zu einem Dämpfungselement gelagert sein. Alternativ oder zusätzlich könnte zumindest ein Magnetelement auch als Permanentmagnet ausgebildet sein und beispielsweise beweglich relativ zu dem Dämpfungselement gelagert sein.
Darüber hinaus umfasst die Dämpfungsvorrichtung eine Einstelleinheit 20a. Die Einstelleinheit 20a ist innerhalb des Dämpfungsgehäuses 42a angeordnet. Die Einstelleinheit 20a ist zumindest teilweise elektronisch ausgebildet. Im vorliegenden Fall ist die Einstelleinheit 20a rein elektronisch ausgebildet. Die Einstelleinheit 20a ist zumindest teilweise als Steuer- und/oder Regeleinheit ausgebildet. Die Einstelleinheit 20a weist eine Wirkverbindung mit der Magneteinheit 18a, insbesondere dem Magnetelement 22a, auf. Die Einstelleinheit 20a ist dabei zu einer Ansteuerung der Magneteinheit 18a vorgesehen. Im vorliegenden Fall ist die Einstelleinheit 20a dazu vorgesehen, in zumindest einem Betriebszustand mittels einer Ansteuerung der Magneteinheit 18a eine Flussdichte des, insbesondere von der Magneteinheit 18a erzeugten, Magnetfelds im Bereich des Dämpfungselements 12a, insbesondere zumindest in einem Bereich zwischen 0,1 T und 2,1 T, zu verändern.
Dazu umfasst die Einstelleinheit 20a zumindest eine Versorgungselektronik 26a. Die Versorgungselektronik 26a weist eine elektrische Verbindung mit dem Magnetelement 22a auf. Die Versorgungselektronik 26a ist dazu vorgesehen, das Magnetelement 22a anzusteuern und insbesondere zur Erzeugung des Magnetfelds mit Energie zu versorgen. Alternativ ist denkbar, eine Einstelleinheit zumindest teilweise außerhalb eines Dämpfungsgehäuses anzuordnen. Zudem könnte eine Einstelleinheit auch zumindest teilweise pneumatisch, hydraulisch und/oder mechanisch ausgebildet sein. Darüber hinaus könnte eine Einstelleinheit prinzipiell auch mehrere Versorgungselektroniken aufweisen.
Ferner umfass die Dämpfungsvorrichtung im vorliegenden Fall eine Detektionseinheit 30a (vgl. insbesondere 2). Auf eine Darstellung der Detektionseinheit 30a wurde in 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet. Die Detektionseinheit 30a ist dazu vorgesehen, wenigstens eine mit dem Dämpfungsvorgang korrelierte Dämpfungskenngröße zu detektieren. Im vorliegenden Fall ist die Detektionseinheit 30a dazu vorgesehen, eine Verformung des Dämpfungselements 12a indirekt zu erfassen.
Dazu umfasst die Detektionseinheit 30a zumindest einen Sensor 32a, 34a, 36a. Im vorliegenden Fall umfasst die Detektionseinheit 30a zumindest drei, insbesondere unterschiedlich ausgebildete, Sensoren 32a, 34a, 36a, wodurch insbesondere eine vorteilhaft exakte Detektion des Dämpfungsvorgangs erreicht werden kann. Alternativ ist jedoch auch denkbar, auf zumindest einen der Sensoren und/oder zumindest zwei der Sensoren zu verzichten, sodass eine Dämpfungseinheit insbesondere zwei Sensoren und/oder genau einen Sensor aufweist.
Ein erster Sensor 32a der Sensoren 32a, 34a, 36a ist als Aufprallsensor ausgebildet. Der erste Sensor 32a ist im vorliegenden Fall beispielhaft als Kraftsensor ausgebildet. Der erste Sensor 32a ist in einem Nahbereich des Dämpfungselements 12a angeordnet. Der erste Sensor 32a ist innerhalb des Dämpfungsgehäuses 42a angeordnet. Im vorliegenden Fall berührt der erste Sensor 32a das Dämpfungselement 12a. Der erste Sensor 32a ist zur Detektion einer ersten Dämpfungskenngröße vorgesehen. Die erste Dämpfungskenngröße entspricht im vorliegenden Fall einer Aufprallenergie des zu dämpfenden Objekts 14a auf das Dämpfungselement 12a.
Ein zweiter Sensor 34a der Sensoren 32a, 34a, 36a ist als Sensorspule ausgebildet. Der zweite Sensor 34a ist in einem Nahbereich des Dämpfungselements 12a angeordnet. Der zweite Sensor 34a ist innerhalb des Dämpfungsgehäuses 42a angeordnet. Im vorliegenden Fall umgreift der zweite Sensor 34a das Dämpfungselement 12a. Der zweite Sensor 34a ist zur Detektion einer zweiten Dämpfungskenngröße vorgesehen. Die zweite Dämpfungskenngröße ist im vorliegenden Fall eine aufgrund der Verformung des Dämpfungselements 12a bei dem Dämpfungsvorgang bewirkte Induktionsspannung und/oder ein aufgrund der Verformung des Dämpfungselements 12a bewirkter Induktionsstrom. Alternativ oder zusätzlich könnte ein als Sensorspule ausgebildeter Sensor jedoch auch in einem anderen Bereich angeordnet sein, wie beispielsweise im Bereich eines Magnetelements. In diesem Fall kann der als Sensorspule ausgebildete Sensor insbesondere eine zentrale Achse und/oder Spulenachse aufweisen, welche mit einer zentralen Achse und/oder Spulenachse des Magnetelements identisch ist.
Ein dritter Sensor 36a der Sensoren 32a, 34a, 36a ist in einem Nahbereich des Dämpfungselements 12a angeordnet. Der dritte Sensor 36a ist innerhalb des Dämpfungsgehäuses 42a angeordnet. Der dritte Sensor 36a ist zumindest teilweise einstückig mit der Magneteinheit 18a ausgebildet. Der dritte Sensor 36a ist im vorliegenden Fall mit dem, insbesondere als Spulensystem ausgebildeten, Magnetelement 22a der Magneteinheit 18a identisch. Der dritte Sensor 36a ist zur Detektion einer dritten Dämpfungskenngröße vorgesehen. Die dritte Dämpfungskenngröße ist im vorliegenden Fall mit der zweiten Dämpfungskenngröße identisch und entspricht einer aufgrund der Verformung des Dämpfungselements 12a bei dem Dämpfungsvorgang bewirkten Induktionsspannung und/oder einem aufgrund der Verformung des Dämpfungselements 12a bewirkten Induktionsstrom.
Die Detektionseinheit 30a ist ferner dazu vorgesehen, ein, insbesondere mittels der Sensoren 32a, 34a, 36a detektiertes, Signal an eine Auswerteeinheit 38a der Dämpfungsvorrichtung zu übertragen. Die Auswerteeinheit 38a ist dazu vorgesehen, abhängig von dem von der Detektionseinheit 30a bereitgestellten und insbesondere mit dem Dämpfungsvorgang und/oder der Dämpfungskenngröße korrelierten, Signal eine Aufprallenergie des zu dämpfenden Objekts 14a zu ermitteln, wodurch vorteilhaft eine Aussage über die Aufprallenergie getroffen werden kann. Alternativ ist denkbar, auf eine Detektionseinheit und/oder eine Auswerteeinheit zu verzichten. Zudem könnte ein Sensor auch außerhalb eines Dämpfungsgehäuses angeordnet werden. In diesem Zusammenhang ist insbesondere denkbar, eine Detektionseinheit und/oder eine Auswerteeinheit vollständig getrennt von einem Dämpfer auszubilden.
Eine Funktionsweise der Dämpfungsvorrichtung wird nun im Folgenden mit Verweis auf die 3a und 3b erläutert. Im vorliegenden Fall ist die Einstelleinheit 20a zumindest dazu vorgesehen, mittels einer Ansteuerung der Magneteinheit 18a eine Dämpfungswirkung des Dämpfungselements 12a einzustellen. 3a zeigt das Dämpfungselement 12a dabei zeitlich unmittelbar vor einem Dämpfungsvorgang, wobei Magnetfeldlinien des auf das Dämpfungselement 12a einwirkenden Magnetfelds der Magneteinheit 18a mit dünnen Pfeilen und eine Verformungsrichtung des Dämpfungselements 12a mit dicken Pfeilen angedeutet ist.
Die Einstelleinheit 20a ist dazu vorgesehen, zeitlich vor dem Dämpfungsvorgang, beispielsweise zumindest 1 s vor einem Dämpfungsvorgang und/oder bevorzugt dauerhaft vor Auftreten eines Dämpfungsvorgangs, die Magneteinheit 18a derart anzusteuern, dass ein auf das Dämpfungselement 12a einwirkendes Magnetfeld ein Elastizitätsmodul des Dämpfungselements 12a und/oder eine Steifigkeit des Dämpfungselements 12a und somit insbesondere eine der mechanischen Kraft des zu dämpfenden Objekts 14a entgegenwirkende Kraft erhöht. Dabei ist die Einstelleinheit 20a dazu vorgesehen, zeitlich vor dem Dämpfungsvorgang eine Flussdichte des Magnetfelds im Bereich des Dämpfungselements 12a zu erhöhen, wodurch vorteilhaft eine Dämpfungswirkung des Dämpfungselements 12a eingestellt und insbesondere angepasst werden kann. Im vorliegenden Fall ist die Einstelleinheit 20a dazu vorgesehen, zeitlich vor dem Dämpfungsvorgang die Flussdichte des Magnetfelds auf einen maximalen Wert einzustellen. Ein bevorstehender Dämpfungsvorgang kann dabei beispielsweise mittels in dem zu dämpfenden Objekt angeordneten Sensoren, wie beispielsweise Lagesensoren und/oder Beschleunigungssensoren, und/oder Hochgeschwindigkeitskameras ermittelt werden.
Die Einstelleinheit 20a ist ferner dazu vorgesehen, bei dem Dämpfungsvorgang, insbesondere bei einer Kompressionsbewegung des Dämpfungselements 12a, die Magneteinheit 18a derart anzusteuern, dass ein auf das Dämpfungselement 12a einwirkendes Magnetfeld zumindest im Wesentlichen verschwindet und/oder eine Flussdichte des Magnetfelds Wesentlich reduziert ist, wodurch insbesondere ein Elastizitätsmodul des Dämpfungselements 12a reduziert und eine Energieabsorptionswirkung des Dämpfungselements 12a verbessert werden kann. Die Einstelleinheit 20a ist dabei dazu vorgesehen, bei dem Dämpfungsvorgang eine Flussdichte des Magnetfelds im Bereich des Dämpfungselements 12a zu reduzieren. Im vorliegenden Fall ist die Einstelleinheit 20a dazu vorgesehen, bei dem Dämpfungsvorgang die Flussdichte des Magnetfelds auf einen minimalen Wert einzustellen, wodurch insbesondere ein Dämpfungsgrad von etwa 0,9 oder besser erreicht werden kann.
Darüber hinaus ist die Einstelleinheit 20a dazu vorgesehen, mittels einer Ansteuerung der Magneteinheit 18a eine Rückstellung des Dämpfungselements 12a und insbesondere des zu dämpfenden Objekts 14a zu bewirken. 3b zeigt das Dämpfungselement 12a dabei zeitlich nach dem Dämpfungsvorgang und insbesondere bei einer Rückstellung. Die Einstelleinheit 20a ist dazu vorgesehen, zur Rückstellung des Dämpfungselements 12a und insbesondere des zu dämpfenden Objekts 14a zeitlich nach dem Dämpfungsvorgang eine Flussdichte des Magnetfelds im Bereich des Dämpfungselements 12a zu erhöhen. Im vorliegenden Fall ist Einstelleinheit 20a dazu vorgesehen, zeitlich nach dem Dämpfungsvorgang, insbesondere bei einer Expansionsbewegung des Dämpfungselements 12a, eine Flussdichte des Magnetfelds im Bereich des Dämpfungselements 12a zumindest im Wesentlichen kontinuierlich, im vorliegenden Fall insbesondere linear, zu erhöhen, um eine kontrollierte Rückstellung des Dämpfungselements 12a und insbesondere des zu dämpfenden Objekts 14a zu bewirken. Dabei ist die Einstelleinheit 20a dazu vorgesehen, eine Flussdichte des Magnetfelds ausgehend von dem minimalen Wert bis zu dem maximalen Wert zu variieren, wobei insbesondere eine Änderung der Flussdichte des Magnetfelds bei der Rückstellung kleiner als bei dem Dämpfungsvorgang ist. Alternativ ist denkbar, ein Magnetfeld bei einem Dämpfungsvorgang und/oder bei einer Rückstellung in diskreten Schritten und/oder in einem einzelnen Schritt zu verändern. Zudem könnte eine Einstelleinheit prinzipiell auch dazu vorgesehen sein, zeitlich vor einem Dämpfungsvorgang eine Flussdichte eines Magnetfelds einer Magneteinheit zu reduzieren, bei einem Dämpfungsvorgang die Flussdichte zu erhöhen und/oder zeitlich nach einem Dämpfungsvorgang die Flussdichte zu reduzieren, beispielsweise bei einer Verwendung einer Kombination von als Permanentmagneten ausgebildeten Magnetelementen und als Spulen und/oder Spulensystemen ausgebildeten Magnetelementen.
4 zeigt ein Schaubild eines beispielhaften, hystereseartigen Verlaufs einer Verformung eines Dämpfungselements 12a. Auf einer Ordinatenachse 52a ist ein auf das Dämpfungselement 12a einwirkender Druck in [MPa] dargestellt. Auf einer Abszissenachse 54a ist eine Verformung des Dämpfungselements 12a in [%] dargestellt. Eine Kurve 56a zeigt einen beispielhaften Verformungsverlauf des Dämpfungselements 12a bei einem Dämpfungsvorgang. Im vorliegenden Fall beträgt eine Flussdichte des auf das Dämpfungselement 12a einwirkenden Magnetfelds zeitlich vor dem Dämpfungsvorgang etwa 1,08 T. Bei dem Dämpfungsvorgang und/oder während des Dämpfungsvorgangs, insbesondere am Punkt 58a, an welchem der auf das Dämpfungselement 12a einwirkende Druck und die Verformung des Dämpfungselements 12a maximal ist, wird das Magnetfeld mittels der Einstelleinheit 20a reduziert, im vorliegenden Fall insbesondere abgeschalten, wodurch insbesondere eine magnetische Energie und damit das Elastizitätsmodul des Dämpfungselements 12a verringert wird und eine Energieabsorptionswirkung verbessert wird.
5 zeigt eine mit dem Verformungsverlauf des Dämpfungselements 12a aus 4 korrelierte Energieabsorptionswirkung des Dämpfungselements 12a. Auf einer Ordinatenachse 60a ist eine Energie in [mJ] dargestellt. Auf einer Abszissenachse 62a ist eine Flussdichte des auf das Dämpfungselement 12a einwirkenden Magnetfelds in [T] aufgetragen. Eine erste Kurve 64a zeigt einen Verlauf einer auf das Dämpfungselement 12a einwirkenden Energie, insbesondere aufgrund des Dämpfungsvorgangs. Eine zweite Kurve 66a zeigt einen Verlauf einer von dem Dämpfungselement 12a absorbierten Energie. 5 zeigt, dass ein Dämpfungsgrad, also ein Verhältnis zwischen von dem Dämpfungselement 12a absorbierter Energie zu auf das Dämpfungselement 12a einwirkender Energie, insbesondere aufgrund der erfindungsgemäßen Ansteuerung der Magneteinheit 18a, über einen gesamten dargestellten Magnetfeldbereich nahezu konstant ist und insbesondere ein Bereich von etwa 0,9 oder besser erreicht werden kann.
In den 6 und 7 sind weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 bis 5, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 5 nachgestellt. In den Ausführungsbeispielen der 6 und 7 ist der Buchstabe a durch die Buchstaben b und c ersetzt.
In 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Dem Ausführungsbeispiel der 6 ist der Buchstabe b nachgestellt. Das weitere Ausführungsbeispiel der 6 unterscheidet sich von dem vorherigen Ausführungsbeispiel zumindest im Wesentlichen durch eine Ausgestaltung einer Magneteinheit 18b und/oder einer Einstelleinheit 20b.
Im vorliegenden Fall umfasst die Magneteinheit 18b zwei Magnetelemente 22b, 24b. Die Magnetelemente 22b, 24b sind separat voneinander ausgebildet. Die Magnetelemente 22b, 24b sind zumindest im Wesentlichen identisch zueinander. Die Magnetelemente 22b, 24b sind einstückig ausgebildet. Die Magnetelemente 22b, 24b sind zumindest im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet.
Darüber hinaus sind die Magnetelemente 22b, 24b passiv ausgebildet und insbesondere frei von einer aktiven Ansteuermöglichkeit. Die Magnetelemente 22b, 24b bestehen jeweils aus einem Permanentmagnetwerkstoff. Im vorliegenden Fall bestehen die Magnetelemente 22b, 24b aus demselben Permanentmagnetwerkstoff. Der Permanentmagnetwerkstoff ist ein hartmagnetischer Werkstoff, welcher insbesondere eine Koerzitivfeldstärke von zumindest 1 kA/m und vorteilhaft zumindest 50 kA/m aufweist. Demnach sind die Magnetelemente 22b, 24b im vorliegenden Fall als Permanentmagnet, insbesondere Seltenerdmagnet, ausgebildet und weisen insbesondere nach einer anfänglichen Magnetisierung eine Remanenz auf. Eine Remanenzflussdichte der Magnetelemente 22b, 24b beträgt dabei vorteilhaft zumindest 0,4 T. Im vorliegenden Fall bestehen die Magnetelemente 22b, 24b insbesondere aus Samarium-Cobalt. Hierdurch sind die Magnetelemente 22b, 24b, insbesondere analog zu einer Dämpfungseinheit 10b, zu einem Betrieb im Ultrahochvakuum geeignet. Alternativ könnten Magnetelemente jedoch auch zumindest teilweise, vorzugsweise zu wenigstens einem Großteil und besonders bevorzugt vollständig aus Neodym-Eisen-Bor, einer Neodym-Eisen-Bor-Legierung und/oder einer Samarium-Cobalt-Legierung bestehen.
Die Magnetelemente 22b, 24b sind länglich ausgebildet und weisen jeweils eine, insbesondere parallel zu einer Längserstreckung eines Dämpfungselements 12b der Dämpfungseinheit 10b angeordnete, weitere Längserstreckung auf. Die Magnetelemente 22b, 24b sind dabei auf unterschiedlichen Seiten des Dämpfungselements 12b angeordnet. Die Magnetelemente 22b, 24b sind derart angeordnet, dass mittels der Magnetelemente 22b, 24b erzeugte Magnetfeldlinien das Dämpfungselement 12b zumindest im Wesentlichen senkrecht bezüglich der Längserstreckung des Dämpfungselements 12b schneiden und/oder durchdringen.
Die Magnetelemente 22b, 24b sind ferner derart angeordnet, dass sich die Magnetelemente 22b, 24b, insbesondere Einzelmagnetfelder der Magnetelemente 22b, 24b, gegenseitig verstärken und insbesondere in einem Bereich des Dämpfungselements 12b ein resultierendes Magnetfeld mit einer erhöhten Flussdichte erzeugen, insbesondere in einem Vergleich zu einem Einzelmagnetfeld eines einzelnen der Magnetelemente 22b, 24b.
Darüber hinaus sind die Magnetelemente 22b, 24b beweglich gelagert. Die Magnetelemente 22b, 24b sind dabei beweglich relativ zu dem Dämpfungselement 12b. Die Magnetelemente 22b, 24b sind zumindest zeitweise in einem Nahbereich des Dämpfungselements 12b angeordnet. Prinzipiell könnte eine Magneteinheit jedoch auch eine andere Anzahl an Magnetelementen aufweisen, wie beispielsweise drei Magnetelemente und/oder vier Magnetelemente. Ferner könnte zumindest ein Magnetelement auch unbeweglich relativ zu einem Dämpfungselement gelagert sein.
Darüber hinaus ist die Einstelleinheit 20b zumindest teilweise mechanisch ausgebildet. Im vorliegenden Fall ist die Einstelleinheit 20b rein mechanisch ausgebildet. Die Einstelleinheit 20b ist dazu vorgesehen, in zumindest einem Betriebszustand mittels einer Bewegung der Magneteinheit 18b, insbesondere der Magnetelemente 22b, 24b eine Flussdichte eines, insbesondere von der Magneteinheit 18b erzeugten, Magnetfelds im Bereich des Dämpfungselements 12b zu verändern.
Dazu umfasst die Einstelleinheit 20b zumindest ein Bewegungsübertragungselement 28b, 29b. Im vorliegenden Fall umfasst die Einstelleinheit 20b zwei Bewegungsübertragungselemente 28b, 29b, wobei jedem der Magnetelemente 22b, 24b eines der Bewegungsübertragungselemente 28b, 29b zugeordnet ist. Die Bewegungsübertragungselemente 28b, 29b sind zumindest im Wesentlichen identisch zueinander. Die Bewegungsübertragungselemente 28b, 29b sind jeweils als elastisches Element ausgebildet. Die Bewegungsübertragungselemente 28b, 29b sind im vorliegenden Fall jeweils als elastisches Federelement, im vorliegenden Fall insbesondere als Druckfeder, ausgebildet.
Die Bewegungsübertragungselemente 28b, 29b weisen jeweils eine Kontaktverbindung mit einem der Magnetelemente 22b, 24b auf. Zudem weisen die Bewegungsübertragungselemente 28b, 29b jeweils eine Kontaktverbindung mit einem Dämpfungsgehäuse 42b, insbesondere einer Innenwand des Dämpfungsgehäuses 42b auf. Die Bewegungsübertragungselemente 28b, 29b sind jeweils dazu vorgesehen, eine Bewegung eines der Magnetelemente 22b, 24b zu bewirken. Im vorliegenden Fall sind die Bewegungsübertragungselemente 28b, 29b dazu vorgesehen, eine Verformung des Dämpfungselements 12b in eine Bewegung der Magnetelemente 22b, 24b umzusetzen und insbesondere derart auf die Magnetelemente 22b, 24b zu übertragen, dass sich jeweils ein Abstand zwischen den Magnetelementen 22b, 24b und dem Dämpfungselement 12b verändert. Im vorliegenden Fall vergrößert sich der Abstand zwischen den Magnetelementen 22b, 24b und dem Dämpfungselement 12b bei einer Kompressionsbewegung des Dämpfungselements 12b, insbesondere bei einem Dämpfungsvorgang. Zudem verringert sich der Abstand zwischen den Magnetelementen 22b, 24b und dem Dämpfungselement 12b aufgrund einer rückstellenden Federkraft der Bewegungsübertragungselemente 28b, 29b, wodurch eine Expansionsbewegung des Dämpfungselements 12b, insbesondere eine Rückstellung des Dämpfungselements 12b, bewirkt wird. Hierdurch kann vorteilhaft einfach eine Flussdichte eines Magnetfelds im Bereich des Dämpfungselements 12b verändert werden und eine vorteilhafte Dämpfungswirkung sowie Rückstellung erreicht werden. Alternativ ist denkbar, eine Einstelleinheit zumindest teilweise pneumatisch und/oder hydraulisch auszubilden. Darüber hinaus könnte eine Einstelleinheit prinzipiell auch eine andere Anzahl an Bewegungsübertragungselementen, wie beispielswiese genau ein Bewegungsübertragungselement aufweisen. Auch ist denkbar, lediglich eines der Magnetelemente beweglich zu lagern. Ferner ist denkbar, ein zweites Ausführungsbeispiel mit wenigstens einem beweglich gelagerten, vorteilhaft als Permanentmagnet ausgebildeten, Magnetelement mit einem ersten Ausführungsbeispiel mit wenigstens einem aktiv ansteuerbaren, vorteilhaft als Spule und/oder Spulensystem ausgebildeten, Magnetelement zu kombinieren.
7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dem Ausführungsbeispiel der 7 ist der Buchstabe c nachgestellt. Das weitere Ausführungsbeispiel der 7 unterscheidet sich von den vorherigen Ausführungsbeispielen zumindest im Wesentlichen durch eine Anordnung einer Magneteinheit 18c einer Dämpfungsvorrichtung.
Im vorliegenden Fall umfasst die Dämpfungsvorrichtung, insbesondere zusätzlich, ein zu dämpfendes Objekt 14c. Das zu dämpfende Objekt 14c ist dabei beweglich relativ zu einem Dämpfungselement 12c einer Dämpfungseinheit 10c, welches insbesondere aus einem magnetisch formveränderlichen Material besteht, gelagert.
Die Magneteinheit 18c ist in diesem Fall zumindest teilweise an dem zu dämpfenden Objekt 14c angeordnet, wodurch insbesondere eine besonders flexible und vorteilhaft an äußere Bedingungen angepasste Dämpfungsvorrichtung bereitgestellt werden kann.
Im vorliegenden Fall umfasst die Magneteinheit 18c dabei ein, insbesondere als Spulensystem ausgebildetes, erstes Magnetelement 22c. Das erste Magnetelement 22c entspricht im vorliegenden Fall zumindest im Wesentlichen dem Magnetelement 22a des ersten Ausführungsbeispiels. Das erste Magnetelement 22c ist unbeweglich relativ zu dem Dämpfungselement 12c.
Ferner umfasst die Magneteinheit 18c ein, insbesondere als Permanentmagnet ausgebildetes, zweites Magnetelement 24c. Das zweite Magnetelement 24c entspricht im vorliegenden Fall zumindest im Wesentlichen einem der Magnetelemente 22b, 24b des zweiten Ausführungsbeispiels. Das zweite Magnetelement 24c ist an dem zu dämpfenden Objekt 14c angeordnet und somit insbesondere beweglich relativ zu dem Dämpfungselement 12c.

Claims

Dämpfungsvorrichtung mit einer Dämpfungseinheit (10a–c), welche zumindest ein Dämpfungselement (12a–c) aufweist, welches zumindest teilweise aus einem magnetisch formveränderlichen Material besteht und welches dazu vorgesehen ist, bei wenigstens einem Dämpfungsvorgang eine Bewegung eines zu dämpfenden Objekts (14a; 14c) in wenigstens eine Bewegungsrichtung (16a; 16c) mittels einer Verformung zumindest teilweise zu dämpfen, und mit einer Magneteinheit (18a–c), welche zumindest dazu vorgesehen ist, eine Verformung des Dämpfungselements (12a–c) mittels zumindest eines Magnetfelds zu beeinflussen, gekennzeichnet durch eine Einstelleinheit (20a; 20b), welche dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand eine Flussdichte des Magnetfelds im Bereich des Dämpfungselements (12a–c) zu verändern.
Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetisch formveränderliche Material ein magnetisches Formgedächtnismaterial ist.
Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (12a–c) einen einstellbaren Dämpfungsgrad zwischen 0,1 und 1 aufweist.
Dämpfungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (12a–c) ein einstellbares Elastizitätsmodul zwischen 0,1 GPa und 10 GPa aufweist.
Dämpfungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinheit (20a; 20b) dazu vorgesehen ist, zeitlich vor dem Dämpfungsvorgang eine Flussdichte des Magnetfelds im Bereich des Dämpfungselements (12a–c) zu verändern.
Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinheit (20a; 20b) dazu vorgesehen ist, zeitlich vor dem Dämpfungsvorgang die Flussdichte des Magnetfelds auf einen zumindest im Wesentlichen maximalen Wert einzustellen.
Dämpfungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinheit (20a; 20b) dazu vorgesehen ist, bei dem Dämpfungsvorgang eine Flussdichte des Magnetfelds im Bereich des Dämpfungselements (12a–c) zu verändern.
Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinheit (20a; 20b) dazu vorgesehen ist, bei dem Dämpfungsvorgang die Flussdichte des Magnetfelds auf einen zumindest im Wesentlichen minimalen Wert einzustellen.
Dämpfungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinheit (20a; 20b) dazu vorgesehen ist, zeitlich nach dem Dämpfungsvorgang eine Flussdichte des Magnetfelds im Bereich des Dämpfungselements (12a–c) zu verändern.
Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinheit (20a: 20b) dazu vorgesehen ist, zeitlich nach dem Dämpfungsvorgang eine Flussdichte des Magnetfelds im Bereich des Dämpfungselements (12a–c) zumindest im Wesentlichen kontinuierlich zu verändern, um eine kontrollierte Rückstellung des Dämpfungselements (12a–c) zu bewirken.
Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Änderung der Flussdichte des Magnetfelds bei der Rückstellung kleiner als bei dem Dämpfungsvorgang ist.
Dämpfungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinheit (20a; 20b) dazu vorgesehen ist, die Flussdichte des Magnetfelds zumindest in einem Bereich zwischen 0,1 T und 2,1 T zu verändern.
Dämpfungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magneteinheit (18a; 18c) zumindest ein aktiv ansteuerbares Magnetelement (22a; 22c) und die Einstelleinheit (20a) zumindest eine Versorgungselektronik (26a) aufweist, welche dazu vorgesehen ist, das Magnetelement (22a; 22c) anzusteuern.
Dämpfungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magneteinheit (18b) zumindest ein beweglich gelagertes Magnetelement (24b) und die Einstelleinheit (20b) zumindest ein Bewegungsübertragungselement (28b, 29b) aufweist, welches dazu vorgesehen ist, eine Bewegung des Magnetelements (24b) zu bewirken.
Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegungsübertragungselement (28b, 29b) dazu vorgesehen ist, eine Verformung des Dämpfungselements (12b) in eine Bewegung des Magnetelements (24b) umzusetzen.
Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegungsübertragungselement (28b, 29b) als elastisches Federelement ausgebildet ist.
Dämpfungsvorrichtung zumindest nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch das zu dämpfende Objekt (14c), wobei die Magneteinheit (18c) zumindest teilweise an dem zu dämpfenden Objekt (14c) angeordnet ist.
Dämpfungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Detektionseinheit (30a), welche dazu vorgesehen ist, wenigstens eine mit dem Dämpfungsvorgang korrelierte Dämpfungskenngröße zu detektieren.
Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinheit (30a) zur Detektion der Dämpfungskenngröße zumindest einen als Aufprallsensor ausgebildeten Sensor (32a) aufweist.
Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinheit (30a) zur Detektion der Dämpfungskenngröße zumindest einen als Sensorspule ausgebildeten Sensor (34a) aufweist.
Dämpfungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinheit (30a) zur Detektion der Dämpfungskenngröße zumindest einen Sensor (36a) aufweist, welcher zumindest teilweise einstückig mit der Magneteinheit (18a) ausgebildet ist.
Dämpfungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungskenngröße eine aufgrund der Verformung des Dämpfungselements (12a) bewirkte Induktionsspannung und/oder ein aufgrund der Verformung des Dämpfungselements (12a) bewirkter Induktionsstrom ist.
Dämpfungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 22, gekennzeichnet durch eine Auswerteeinheit (38a), welche dazu vorgesehen ist, abhängig von einem von der Detektionseinheit (30a) bereitgestellten Signal eine Aufprallenergie des zu dämpfenden Objekts (14a) zu ermitteln.
Dämpfer (40a) mit zumindest einer Dämpfungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren mit einer Dämpfungsvorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei die Dämpfungsvorrichtung eine Dämpfungseinheit (10a–c) aufweist, welche zumindest ein Dämpfungselement (12a–c) aufweist, welches zumindest teilweise aus einem magnetisch formveränderlichen Material besteht, wobei eine Bewegung eines zu dämpfenden Objekts (14a; 14c) in wenigstens eine Bewegungsrichtung (16a; 16c) mittels einer Verformung des Dämpfungselements (12a–c) zumindest teilweise gedämpft und eine Verformung des Dämpfungselements (12a–c) mittels zumindest eines Magnetfelds einer Magneteinheit (18a–c) beeinflusst wird, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Betriebszustand eine Flussdichte des Magnetfelds im Bereich des Dämpfungselements (12a–c) verändert wird.