DE1062989B - Damping element for linear oscillations - Google Patents

Damping element for linear oscillations

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DE1062989B
DE1062989B DEG20680A DEG0020680A DE1062989B DE 1062989 B DE1062989 B DE 1062989B DE G20680 A DEG20680 A DE G20680A DE G0020680 A DEG0020680 A DE G0020680A DE 1062989 B DE1062989 B DE 1062989B
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Raymond Henri Joseph Geneslay
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RAYMOND HENRI JOSEPH GENESLAY
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RAYMOND HENRI JOSEPH GENESLAY
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    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/03—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using magnetic or electromagnetic means
    • F16F15/035—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using magnetic or electromagnetic means by use of eddy or induced-current damping

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Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft ein Dämpfungsglied für lineare Schwingungen, unter Ausnutzung der Stromstöße, die ein mit Polschuhen versehener Magnet erzeugt, der im Innern eines mit ringförmigen Spulen ausgestatteten Rohres aus magnetischem Material verschoben wird.The invention relates to an attenuator for linear vibrations, taking advantage of the current surges, which is generated by a magnet with pole pieces, inside a magnet with ring-shaped coils equipped tube made of magnetic material is moved.

Es sind Vorrichtungen bekannt, bei denen ein mit Polschuhen versehener Magnet im Innern eines mit ringförmigen Spulen ausgestatteten Rohres aus magnetischem Material verschoben wird, wodurch in der Spule Stromstöße erzeugt werden. Diese Stromstöße werden beispielsweise zur Zündung von Sprengladungen verwendet. Es ist ferner bekannt, daß solche Stromstöße eine starke Dämpfungswirkung hervorrufen können, wenn die Spulen kurzgeschlossen werden.Devices are known in which a magnet provided with pole pieces inside a with ring-shaped coils equipped tube made of magnetic material is moved, whereby in the Coil current surges are generated. These current surges are used, for example, to ignite explosive charges used. It is also known that such current surges produce a strong damping effect can when the coils are shorted.

Bei den bekannten Stromstoßerzeugern wäre die Dämpfung in diesem Fall nur sehr schwach und kurz, und sie würde sich nur über einen kleinen Abschnitt des Hubes des Magnets erstrecken, während am Anfang und Ende des Hubes die Bewegung nicht gedämpft wäre.With the known surge generators, the attenuation would be very weak and short in this case, and it would only extend over a small portion of the stroke of the magnet while initially and at the end of the stroke the movement would not be dampened.

Die Erfindung benutzt diese bekannten Erscheinungen zur Schaffung eines Dämpfungsgliedes, das lineare Schwingungen großer Massen mit beträchtlichen Amplituden dämpfen kann.The invention uses these known phenomena to provide an attenuator that is linear Can dampen vibrations of large masses with considerable amplitudes.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zwischen dem magnetischen Rohr und dem Magnet ein hohlzylindrischer Stapel aus Metallringen angeordnet ist, die abwechselnd aus einem magnetischen Metall und einem nichtmagnetischen, elektrisch leitenden Metall bestehen, wobei sich der Stapel praktisch über die gesamte Hubhöhe des Magnets erstreckt.This is achieved according to the invention in that a between the magnetic tube and the magnet Hollow cylindrical stack of metal rings is arranged, which alternately consist of a magnetic metal and a non-magnetic, electrically conductive metal, the stack practically extending over extends the entire lifting height of the magnet.

Die erzielte Dämpfungswirkung ist bei verhältnismäßig geringen Abmessungen des Dämpfungsgliedes so groß, daß dieses ohne weiteres an Stelle der sonst üblichen hydraulischen Dämpfungsglieder für lineare Schwingungen verwendet werden kann, beispielsweise als Stoßdämpfer in Kraftfahrzeugen. Gegenüber diesen hydraulischen Stoßdämpfern hat das erfindungsgemäße Dämpfungsglied die Vorteile eines einfacheren Aufbaus, geringerer Störanfälligkeit und größerer Betriebssicherheit. Es benötigt ferner praktisch keine Wartung.The damping effect achieved is with relatively small dimensions of the damping element so large that this can be used in place of the usual hydraulic dampers for linear Vibrations can be used, for example, as shock absorbers in motor vehicles. Compared to these hydraulic shock absorbers, the damping element according to the invention has the advantages of a simpler structure, less susceptibility to failure and greater operational safety. It also requires practically no maintenance.

Die erzielte Dämpfungswirkung beruht in erster Linie auf den in den elektrisch leitenden, nichtmagnetischen Metalleitern induzierten Wirb el strömen, dagegen praktisch überhaupt nicht auf den magnetischen Wirkungen, die zwischen den feststehenden und den beweglichen Teilen des magnetischen Kreises bestehen.The damping effect achieved is primarily based on the vortex currents induced in the electrically conductive, non-magnetic metal conductors, on the other hand practically not at all on the magnetic effects between the fixed ones and the moving parts of the magnetic circuit.

Beispielsweise Ausführungen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigtExemplary embodiments of the invention are shown in the drawing. In it shows

Fig. 1 ein gemäß der Erfindung ausgeführtes Dämpfungsglied,1 shows an attenuator designed according to the invention,

Dämpfungsglied für lineare SchwingungenAttenuator for linear vibrations

Anmelder:
Raymond Henri Joseph Geneslay, ParisApplicant:
Raymond Henri Joseph Geneslay, Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz
und Dr. rer. nat. G. Hauser, Patentanwälte,
München-Pasing, Bodenseestr. 3 aRepresentative: Dipl.-Ing. E. Prince
and Dr. rer. nat. G. Hauser, patent attorneys,
Munich-Pasing, Bodenseestr. 3 a

Beanspruchte Priorität:
Frankreich, vom 8. Oktober 1955Claimed priority:
France, 8 October 1955

Raymond Henri Joseph Geneslay, Paris,
ist als Erfinder genannt wordenRaymond Henri Joseph Geneslay, Paris,
has been named as the inventor

Fig. 2 einen Schnitt durch eine besondere Ausführungsart der magnetischen und nichtmagnetischen Ringe undFig. 2 is a section through a particular embodiment of the magnetic and non-magnetic Rings and

Fig. 3 eine weitere Ausführungsart der magnetischen und nichtmagnetischen Ringe sowie des Polschuhs des Permanentmagnets.Fig. 3 shows another embodiment of the magnetic and non-magnetic rings and the pole piece of the Permanent magnet.

Das in Fig. 1 dargestellte Dämpfungsglied besteht aus rotationssymmetrischen Teilen, und die Darstellung in der Zeichnung entspricht einem Längsschnitt durch die Mittelachse.The attenuator shown in Fig. 1 consists of rotationally symmetrical parts, and the illustration in the drawing corresponds to a longitudinal section through the central axis.

Das Dämpfungsglied weist einen zylindrischen Permanentmagnet 1 mit kreisrundem Querschnitt auf, welcher in der Richtung seiner Achse polarisiert ist, beispielsweise so, daß die Fläche 2 der Nordpol und die Fläche 3 der Südpol ist.The attenuator has a cylindrical permanent magnet 1 with a circular cross-section, which is polarized in the direction of its axis, for example so that surface 2 is the north pole and surface 3 is the south pole.

An diesem Magnet sind an beiden Seiten je ein symmetrischer Polschuh 4 bzw. 5 befestigt, deren Durchmesser größer als der Durchmesser des Magnets ist. Die Teile 1, 4 und 5 sind auf einer Achse 6 befestigt. Endscheiben 7 und 8 aus einem nichtmagnetischen Metall mit einem Durchmesser, welcher größer als der Durchmesser der Polschuhe ist, dienen dazu, die gesamte Anordnung zu führen und ein Verkleben der feststehenden und beweglichen Teile des magnetischen Kreises zu verhindern. A symmetrical pole piece 4 or 5 , the diameter of which is larger than the diameter of the magnet, is attached to this magnet on both sides. The parts 1, 4 and 5 are fastened on an axle 6. End plates 7 and 8 made of a non-magnetic metal with a diameter which is larger than the diameter of the pole shoes are used to guide the entire arrangement and to prevent the fixed and moving parts of the magnetic circuit from sticking together.

Zweckmäßigerweise sind die Teile 1, 4, 5, 7 und 8 in Achsrichtung durchbohrt, und die Stange 6 ist durch diese Bohrungen hindurchgeführt. Das aus den Teilen 1 bis 8 bestehende mechanische Gebilde stellt beispielsweise den beweglichen Teil des Dämpfungsgliedes dar. Dieser bewegliche Teil verschiebt sich entlang seiner Achse im Innern einer koaxialen zylin-Appropriately, the parts 1, 4, 5, 7 and 8 are drilled through in the axial direction, and the rod 6 is passed through these holes. The mechanical structure consisting of parts 1 to 8 represents, for example, the movable part of the damping element. This movable part moves along its axis inside a coaxial cylindrical

909 580/212909 580/212

Claims (2)

1 (irischen Röhre 9, welche aus einem magnetischen Metall besteht. Der innere Durchmesser des Rohres 9 ist größer als der Durchmesser der Endscheiben 7 und 8. In dem zwischen der Röhre und dem beweglichen Teil bestehenden ringförmigen Zwischenraum wird aus gleichartigen kreisrunden Ringen oder Kränzen von gleicher Gestalt ein Stapel gebildet, welcher abwechselnd aus den Ringen 20 aus einem magnetischen Metall und aus den Ringen 21 aus einem nichtmagnetischen Metall mit großer elektrischer Leitfähigkeit besteht. Die ersten Ringe können beispielsweise aus einem Magnetstahl bestehen, während die zweiten Ringe aus Kupfer hergestellt sind. Die Außendurchmesser dieser Ringe sind gleich dem Innendurchmesser der Röhre 9, während ihr Innendurchmesser mit geringem Spiel gleich dem Durchmesser der Endscheiben 7 und 8 ist, so daß diese Ringe den beweglichen Teil, welcher sich relativ zu ihnen bewegt, mit geringer Reibung mechanisch führen. Schließlich wird die axiale Höhe der Polschuhe zweckmäßigerweise so gewählt, daß sie von der Größenordnung der doppelten Dicke der Ringe ist. Die Ringe können in jeder geeigneten Weise in der Röhre 9 befestigt werden. Jede Bewegung des beweglichen Teils in der Längsrichtung relativ zu dem aus der Röhre 9 und den Ringen bestehenden feststehenden Teil führt zu Flußänderungen in den aus dem leitenden Metall bestehenden Ringen, insbesondere dann, wenn das Ende eines Polschuhs gerade über die magnetischen Ringe geht, welche einen derartigen Ring 21 einrahmen. Diese Flußänderung ruft induzierte Ströme hervor, deren Amplitude sehr groß ist, wenn man den geringen Widerstand der aus dem Leitermetall bestehenden Ringe berücksichtigt, welche wohlgemerkt aus einem einzigen Stück hergestellt sind. Daraus ergibt sich eine sehr starke Dämpfungswirkung, wobei sich die elektromagnetischen Wirkungen addieren, welche von den jedem der Polschuhe gegenüberliegenden Ringen ausgeübt werden. Bei der Längsverschiebung des beweglichen Teils wirkt jeder der aus dem Leitermetall bestehenden Ringe 21 für sich, so daß die ausgeübte Wirkung praktisch über den ganzen Verschiebungsweg des beweglichen Teils konstant ist. Hierzu genügt es, den Ringstapel relativ zu der erwünschten maximalen Amplitude der Verschiebung des beweglichen Teils genügend hoch zu machen. Durch Erfahrung hat sich herausgestellt, daß eine Vorrichtung dieser Art mit einem verhältnismäßig geringen Durchmesser in der Lage ist, die Bewegungen einer Masse von mehreren 100 kg mit Perioden in der Größenordnung von einigen Sekunden und mit Amplituden von mehreren Zentimetern in sehr wirksamer Weise zu dämpfen. Daraus ergibt sich, daß diese Art von Dämpfungsgliedern insbesondere zur Anwendung bei Kraftfahrzeugen geeignet ist, obwohl die Erfindung in keiner Weise auf diese einzige Anwendung beschränkt ist. Bei der beschriebenen Ausführungsart weisen alle Ringe, gemessen in der radialen Richtung, eine konstante Höhe auf, wobei die Kupferringe und die Stahlringe die gleiche Form haben. Um jedoch den ohmschen Widerstand der Ringe zu verringern, ist es vorteilhafter, Ringe mit verschiedenen Formen zu verwenden, wobei die Kupferringe eine Dicke haben, welche vom inneren Rand zum äußeren Rand zunimmt. Diese Zunahme kann beispielsweise im wesentlichen linear erfolgen, derart, daß diese Kupferringe einen trapezähnlichen Querschnitt auf- weisen, wie zum besseren Verständnis in übertriebener Weise in Fig. 2 der Zeichnung dargestellt ist, wo eine Einzeldarstellung zweier aufeinanderfolgender Ringe 20-21 gezeigt ist. Dabei entspricht die nicht schraffierte Fläche einem nichtmagnetischen Ring 21 und die schraffierte Fläche einem Stahlring 20. Der Innenrand der Ringe ist mit 10 bezeichnet, während der Außenrand mit 11 bezeichnet ist. Dies ermöglicht die Herstellung von Stahlringen 20, bei welchen jeder dem gleichen Radius zugeordnete Abschnitt den gleichen Widerstand aufweist, wenn die Abnahme so gewählt ist, daß die Höhe h entsprechend der Darstellung in der Zeichnung dem Radius r so zugeordnet ist, daß die folgende Gleichung erfüllt ist: hr = konstant. Diese Abnahme der Höhe bei den Stahlringen hat keine Erhöhung des magnetischen Widerstandes des magnetischen Kreises zur Folge, da dieser Widerstand ebenfalls proportional dem Produkt hr ist. Daraus ergibt sich, daß bei einer Ausführung der Stahlringe in der Weise, daß das Produkt hr praktisch konstant ist, der magnetische Widerstand des magnetischen Kreises gerade so groß ist wie bei Stahlringen einer konstanten Dicke h0, welche gleich der Dicke an dem äußeren Rand des Ringes ist. Die Geschwindigkeit des Stromanstiegs in einem Ring hängt von dessen Selbstinduktion ab. Um die Geschwindigkeit des elektromgnetischen Ansprechens zu erhöhen, kann es vorteilhaft sein, gemäß einer anderen Ausführungsart der Erfindung die Ringe in mehrere Ringe von geringerer Dicke zu unterteilen. Dies bedingt jedoch, daß die Pblschuhe gleichfalls unterteilt und an ihren Rändern mit Nuten versehen wenden. In Fig. 3 ist eine vergrößerte Einzeldarstellung dieser Ausführungsart gezeigt. Man erkennt bei 14 den Außenrand eines Polschuhes, welcher dem Polschuh 4 von Fig. 1 entspricht und sich im Innern der Ringe 20, 21 verschiebt, welche in diesem Fall identisch ausgeführt sind, wobei diese Ringe wiederum abwechselnd aus einem magnetischen Metall und aus einem nichtmagnetischen Leitermetall bestehen. Bei dieser Ausführungsart ist die Gesamtdämpfung die gleiche wie bei der Ausführungsart von Fig. 1, jedoch ist die Ansprechgeschwindigkeit erhöht. Die Ausführungsarten von Fig. 2 und 3 können auch kombiniert werden. Ferner ist es möglich, auf der gleichen Stange 6 mehrere Gruppen von Magneten und Polschuhen anzuordnen, um den erzielten DämpfungsefFekt zu vervielfachen. Patentansprüche:1 (Irish tube 9, which is made of a magnetic metal. The inner diameter of the tube 9 is larger than the diameter of the end disks 7 and 8. In the annular space between the tube and the movable part, there are similar circular rings or rings of In the same shape a stack is formed which consists alternately of the rings 20 made of a magnetic metal and of the rings 21 made of a non-magnetic metal with high electrical conductivity. The outer diameters of these rings are equal to the inner diameter of the tube 9, while their inner diameter with little play is equal to the diameter of the end disks 7 and 8, so that these rings mechanically guide the movable part which moves relative to them with little friction the axial height of the pole pieces becomes appropriate wisely chosen so that it is of the order of twice the thickness of the rings. The rings can be fastened in the tube 9 in any suitable manner. Any movement of the movable part in the longitudinal direction relative to the fixed part consisting of the tube 9 and the rings leads to flux changes in the rings made of the conductive metal, especially when the end of a pole piece goes straight over the magnetic rings, which one frame such a ring 21. This change in flux causes induced currents, the amplitude of which is very large if one takes into account the low resistance of the rings made of the conductor metal, which, mind you, are made from a single piece. This results in a very strong damping effect, the electromagnetic effects being added which are exerted by the rings opposite each of the pole pieces. During the longitudinal displacement of the movable part, each of the rings 21 consisting of the conductor metal acts for itself, so that the effect exerted is practically constant over the entire displacement path of the movable part. For this purpose, it is sufficient to make the ring stack sufficiently high relative to the desired maximum amplitude of the displacement of the movable part. Experience has shown that a device of this type with a relatively small diameter is able to very effectively dampen the movements of a mass of several 100 kg with periods of the order of a few seconds and with amplitudes of several centimeters. It follows that this type of attenuator is particularly suitable for use in motor vehicles, although the invention is in no way limited to this single application. In the embodiment described, all rings, measured in the radial direction, have a constant height, the copper rings and the steel rings having the same shape. However, in order to reduce the ohmic resistance of the rings, it is more advantageous to use rings of different shapes, the copper rings having a thickness which increases from the inner edge to the outer edge. This increase can be essentially linear, for example, in such a way that these copper rings have a trapezoidal cross-section, as shown in an exaggerated manner for better understanding in FIG. 2 of the drawing, where an individual illustration of two successive rings 20-21 is shown. The non-hatched area corresponds to a non-magnetic ring 21 and the hatched area to a steel ring 20. The inner edge of the rings is designated by 10, while the outer edge is designated by 11. This enables steel rings 20 to be produced in which each section associated with the same radius has the same resistance if the decrease is selected such that the height h is associated with the radius r as shown in the drawing so that the following equation is satisfied is: hr = constant. This decrease in the height of the steel rings does not increase the magnetic resistance of the magnetic circuit, since this resistance is also proportional to the product hr. It follows that if the steel rings are designed in such a way that the product hr is practically constant, the magnetic resistance of the magnetic circuit is just as great as in the case of steel rings of a constant thickness h0, which is equal to the thickness at the outer edge of the ring is. The rate at which the current increases in a ring depends on its self-induction. In order to increase the speed of the electromagnetic response, it may be advantageous, according to another embodiment of the invention, to subdivide the rings into several rings of smaller thickness. However, this means that the shoes must also be subdivided and provided with grooves at their edges. In Fig. 3 an enlarged individual view of this embodiment is shown. The outer edge of a pole piece can be seen at 14, which corresponds to the pole piece 4 of FIG. 1 and moves inside the rings 20, 21, which in this case are identical, these rings in turn being made of a magnetic metal and a non-magnetic metal Conductor metal. In this embodiment, the total attenuation is the same as in the embodiment of Fig. 1, but the response speed is increased. The embodiments of FIGS. 2 and 3 can also be combined. It is also possible to arrange several groups of magnets and pole pieces on the same rod 6 in order to multiply the damping effect achieved. Patent claims: 1. Dämpfungsglied für lineare Schwingungen, unter Ausnutzung der Stromstöße, die ein mit Polschuhen versehener Magnet erzeugt, der im Innern eines mit ringförmigen Spulen ausgestatteten Rohres aus magnetischem Material verschoben wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem magnetischen Rohr (9) und dem Magnet (1) ein hohlzylindrischer Stapel aus Metallringen (20, 21) angeordnet ist, die abwechselnd aus einem magnetischen Metall (20) und einem nichtmagnetischen, elektrisch leitenden Metall (21) bestehen, wobei sich der Stapel praktisch über die gesamte Hubhöhe des Magnets erstreckt.1. Attenuator for linear vibrations, utilizing the current surges generated by a magnet provided with pole pieces, which is displaced inside a tube made of magnetic material equipped with ring-shaped coils, characterized in that between the magnetic tube (9) and the magnet ( 1) a hollow cylindrical stack of metal rings (20, 21) is arranged, which alternately consist of a magnetic metal (20) and a non-magnetic, electrically conductive metal (21) , the stack extending practically over the entire lifting height of the magnet. 2. Dämpfungsglied gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (1) ein zylindrischer Permanentmagnet ist, der an jedem Ende 2. Attenuator according to claim 1, characterized in that the magnet (1) is a cylindrical permanent magnet at each end
DEG20680A 1955-10-08 1956-10-05 Damping element for linear oscillations Pending DE1062989B (en)

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