DE112011102616T5

DE112011102616T5 - Selbstangetriebene und selbstmessende magnetorheologische Dämpfer

Info

Publication number: DE112011102616T5
Application number: DE112011102616T
Authority: DE
Inventors: Wei Hsin LIAO; Chao Chen
Original assignee: Chinese University of Hong Kong CUHK
Current assignee: Chinese University of Hong Kong CUHK
Priority date: 2010-08-05
Filing date: 2011-07-13
Publication date: 2013-05-29
Also published as: US20120031719A1; CN102374255A; JP2013539524A; CN102374255B; JP5350565B2; WO2012016488A1

Abstract

Es wird eine selbstangetriebene und selbstmessende MR-Dämpfungsvorrichtung offenbart, die umfasst: einen MR-Dämpferteil mit einer Dämpferkolbenanordnung und einem Dämpferzylinder, wobei die Dämpferkolbenanordnung unter einer Anregung von außen relativ zu dem Dämpferzylinder beweglich ist; einen Leistungsgenerator, der konfiguriert ist, um gemäß der Relativbewegung zwischen dem Dämpferkolben und der Zylinderanordnung elektrische Leistung zu erzeugen; und eine elektrische Schaltung, die konfiguriert ist, um diese Relativbewegung zu schätzen, um basierend auf der geschätzten Geschwindigkeit einen Dämpferantriebsstrom auszugeben, wobei der MR-Dämpferteil ferner konfiguriert ist, um entsprechend dem Dämpferantriebsstrom eine Dämpferkraft zu erzeugen. Eine elektrische Schaltung für die Vorrichtung ist ebenfalls bereitgestellt.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldungen
Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der US-Patentanmeldung Nr. 12/896 760, eingereicht am 1. Oktober 2010 und der CN-Patentveröffentlichung Nr. 201010257348.0 , eingereicht am 5. August 2011, die in ihrer Gesamtheit explizit als Teil dieser Anmeldung aufgenommen sind.
Technisches Gebiet
Die Anmeldung betrifft eine selbstangetriebene und selbstmessende MR-Dämpfungsvorrichtung und eine elektrische Schaltung, die auf Vorrichtungen anwendbar ist, die elektrische Leistungserzeugungs-, Geschwindigkeitsmess- und MR-Dämpfungsfähigkeiten haben.
Hintergrund
Schwingungssteuerungen sind für heutige dynamische Systeme mit zunehmend hoher Geschwindigkeit zunehmend entscheidend. In einer Anwendung eines Magnetfelds sind magnetorheologische (MR) Fluide eine Art von pfiffigen Materialien, die in ein paar Millisekunden einen schnellen, reversiblen und einstellbaren Übergang von einem freien Strömungszustand in einen halbfesten Zustand zeigen. MR-Fluide sind sehr vielversprechend für die halbaktive Schwingungssteuerung, weil sie eine einfache und schnelle Antwortschnittstelle zwischen elektronischen Steuerungen und mechanischen Vorrichtungen/Systemen bereitstellen. MR-Dämpfer haben attraktive Vorteile, wie etwa eine steuerbare Dämpfungskraft, einen großen Betriebstemperaturbereich, eine schnelle Antwort und einen niedrigen Stromverbrauch.
Die schematische Darstellung des typischen MR-Dämpfers basierend auf einem halbaktiven Steuersystem ist in 1 dargestellt. Wie in 1 gezeigt, sind in dem aktuellen MR-Dämpfersystem eine getrennte Leistungsversorgung 60 und ein dynamischer Sensor 64 erforderlich. Die Leistungsversorgung 60 wird verwendet, um elektromagnetische Spulen im Inneren eines MR-Dämpfers 62 zu aktivieren, um ein Magnetfeld für die MR-Fluide bereitzustellen. Der Sensor 64 wird verwendet, um eine dynamische Antwort zu messen, die eine Verschiebung oder Geschwindigkeit eines Geräts bzw. einer Anlage 61 oder von Komponenten in dem MR-Dämpfer 62 umfassen kann. Eine Systemsteuerung 66 verwendet Messsignale, die die Geschwindigkeit darstellen, bei der Bestimmung der Steuerungstätigkeit. Das aktuelle MR-Dämpfersystem umfasst auch eine Dämpfersteuerung 67, um basierend auf den Messsignalen von der Systemsteuerung 66 einen Spannungsbefehl zu erzeugen. Der erzeugte Befehl wird dann auf einen Stromtreiber 68 angewendet.
Da sich in dem aktuellen MR-Dämpfersystem zwei Enden des MR-Dämpfers 67 unter einer Anregung von außen relativ zueinander bewegen, wird die mechanische Energie von dem MR-Dämpfer in Wärme umgewandelt, und die umgewandelte Wärme wird abgeführt. Zum Beispiel werden während des alltäglichen Gebrauchs eines Automobils nur 10–16% der Kraftstoffenergie verwendet, um das Auto anzutreiben, um einen Widerstand einer Straßenreibung und einen Luftwiderstand zu überwinden. Eine ordentliche Menge an Kraftstoffleistung wird verschwendet, wenn das Auto auf einer ungleichförmigen Straße läuft. Außerdem muss die getrennte Leistungsversorgung (Batterie) wiederaufgeladen oder aufgrund ihrer begrenzten Lebensdauer ausgetauscht werden. Sie vergrößert auch den Installationsraum, das Gewicht und die Kosten der MR-Dämpfersysteme.
Um die steuerbaren Dämpfungscharakteristiken des MR-Dämpfers vollständig auszunutzen, ist in dem aktuellen MR-Dämpfersystem ein zusätzlicher Geschwindigkeits-Verschiebungssensor erforderlich, der die relative Geschwindigkeit/die Verschiebung von zwei Enden des MR-Dämpfers misst. Im Allgemeinen ist der zusätzliche Sensor getrennt und parallel zu dem MR-Dämpfer geschaltet. Der zusätzliche dynamische Sensor vergrößert den Installationsraum, das Gewicht und die Kosten von MR-Dämpfersystemen. Außerdem verringern die Verbinder zwischen dem getrennten Sensor und dem MR-Dämpfersystem die Systemzuverlässigkeit.
Zusammenfassung
Die vorliegende Anmeldung stellt eine ideale Lösung für Schwingungsmilderungssysteme bereit. Unter Schwingungsanregungen erzeugt der selbstangetriebene und selbstmessende MR-Dämpfer gemäß Ausführungsformen der Anmeldung ohne zusätzliche Leistungsversorgung und Sensor automatisch eine erforderliche Dämpfungskraft.
In einem Aspekt wird eine selbstangetriebene und selbstmessende bzw. -abtastende MR-Dämpfungsvorrichtung bereitgestellt, die umfasst:
einen MR-Dämpferteil mit einer Dämpferkolbenanordnung und einem Dämpferzylinder, wobei die Dämpferkolbenanordnung unter einer Anregung von außen relativ zu dem Dämpferzylinder beweglich ist;
einen Leistungsgenerator, der konfiguriert ist, um elektrische Leistung in Abhängigkeit der Relativbewegung zwischen dem Dämpferkolben und der Zylinderanordnung zu erzeugen; und
eine elektrische Schaltung, die konfiguriert ist, um die Relativbewegung zu schätzen, um basierend auf der geschätzten Geschwindigkeit einen Dämpferantriebsstrom auszugeben,
wobei der MR-Dämpferteil ferner konfiguriert ist, um eine Dämpferkraft in Abhängigkeit des Dämpferantriebsstroms zu erzeugen.
In einem anderen Aspekt wird eine selbstangetriebene und selbstmessende bzw. -abtastende MR-Dämpfungsvorrichtung bereitgestellt, die umfassen kann:
einen MR-Dämpferteil mit einer Dämpferkolbenanordnung und einem Dämpferzylinder, wobei die Dämpferkolbenanordnung unter einer Anregung von außen relativ zu dem Dämpferzylinder beweglich ist;
einen Leistungsgenerator, der konfiguriert ist, um elektrische Leistung gemäß der Relativbewegung zwischen dem Dämpferkolben und der Zylinderanordnung zu erzeugen; und
einen Mess- bzw. Abtastteil, der konfiguriert ist, um die Relativbewegung der Dämpferkolbenanordnung und des Dämpferzylinders zu messen bzw. abzutasten.
Gemäß der vorstehenden MR-Dämpfungsvorrichtung kann ein Teil der mechanischen Energie von dem MR-Dämpfer für die Verwendung des MR-Dämpfungssystems selbst in Elektrizität umgewandelt werden, anstatt es als Wärme zu verschwenden. Auch könnte es die relative/n Geschwindigkeit/Verschiebungen zwischen zwei Enden des MR-Dämpfers ohne einen zusätzlichen Sensor messen. Daher werden eine getrennte Leistungsversorgung und ein dynamischer Sensor in dem aktuellen MR-Dämpfersystem nicht mehr benötigt. Große Vorteile, wie etwa Energieeinsparung, Größen- und Gewichtsverringerung, niedrigere Kosten und weniger Wartung könnten für die MR-Dämpfersysteme erreicht werden. Überdies könnte die Zuverlässigkeit des MR-Dämpfersystems verbessert werden, indem zwei getrennte Vorrichtungen und ihre Verbinder eliminiert werden.
Außerdem könnte die vorliegende Anmeldung unter Nutzung einer Abtast- bzw. Messfunktion dynamische Systeminformationen bereitstellen. Die dynamischen Informationen könnten verwendet werden, um eine Steuerungsfunktion in dem MR-Dämpfersystem bereitzustellen. Diese Messfunktion ist auf verschiedene Steueralgorithmen anwendbar. Durch die Verwendung verschiedener Steueralgorithmen könnte die vorstehend erwähnte Vorrichtung gute Leistungen für umfassende Anwendungen, zum Beispiel Fahrzeugaufhängungen, Gebäude und Prothesen haben.
Der MR-Dämpferteil, der Leistungsgenerator und der Messteil sind keine einfache Kombination. Stattdessen nutzen die drei Teile einen gemeinsamen Raum und Komponenten. Die Bewegung und die Magnetfeldwechselwirkungen zwischen drei Teilen werden ebenfalls betrachtet. Außerdem sind einige spezielle Komponenten für Magnetfeldwechselwirkungen konstruiert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 stellt einen typischen MR-Dämpfer basierend auf einem halbaktiven Steuersystem dar.
2 stellt einen selbstangetriebenen und selbstmessenden MR-Dämpfer gemäß einer Ausführungsform der Anmeldung dar.
3 stellt eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts von 2 dar, die Details seiner mechanischen Struktur zeigt.
4 stellt einen selbstangetriebenen und selbstmessenden MR-Dämpfer nach einer anderen Ausführungsform der Anmeldung dar.
5A stellt eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts von 3 dar, der größere Details seines Vielpol-Schlitzleistungsgenerators zeigt.
5B stellt einen schlitzlosen Vielpol-Leistungsgenerator gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dar.
6 stellt einen elektrischen Teil eines selbstangetriebenen und selbstmessenden MR-Dämpfers gemäß einer Ausführungsform der Anmeldung dar.
7 stellt einen Geschwindigkeitsextraktions-Messmechanismus gemäß einer Ausführungsform der Anmeldung dar.
8 stellt Verteilungen von Magnetfeldern des MR-Dämpferteils und des Leistungsgenerators gemäß einer Ausführungsform der Anmeldung dar.
9A stellt einen federbasierten Vielpol-Schlitzleistungsgenerator gemäß einer Ausführungsform der Anmeldung dar.
9B stellt einen federbasierten schlitzlosen Vielpol-Leistungsgenerator gemäß einer Ausführungsform der Anmeldung dar.
10 stellt einen mechanischen Teil mit einem federbasierten schlitzlosen Vielpol-Leistungsgenerator und einen beweglichen Distanzstück-Geschwindigkeitsmessteil gemäß einer Ausführungsform der Anmeldung dar.
11A stellt eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts von 10 dar, die größere Details seines beweglichen Distanzstück-Geschwindigkeitsmessteils gemäß einer Ausführungsform der Anmeldung zeigt.
11B stellt den beweglichen Distanzstück-Geschwindigkeitsmessteil gemäß einer Ausführungsform der Anmeldung dar.
12 stellt die Verteilungen von Magnetfeldern eines MR-Dämpferteils und eines beweglichen Distanzstück-Geschwindigkeitsmessteils gemäß einer Ausführungsform der Anmeldung dar.
Detaillierte Beschreibung
Hier nachstehend werden einige Ausführungsformen der Anmeldung unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
2 stellt einen selbstangetriebenen und selbstmessenden MR-Dämpfer 79 nach einer Ausführungsform der Anmeldung dar. Der in 2 gezeigte MR-Dämpfer 79 hat eine MR-Dämpferstruktur mit einem Ende mit dem Vielpol-Schlitzleistungsgenerator. Der MR-Dämpfer 79 führt Mess- bzw. Abtastfunktionen aus, indem er Geschwindigkeitsinformationen aus Signalen von Leistungserzeugungen extrahiert. Dies bedeutet, dass Mess- bzw. Abtastteile des MR-Dämpfers 79 die gleichen mechanischen Komponenten mit einem Leistungsgenerator 86 des MR-Dämpfers 79 nutzen.
Wie in 2 gezeigt, weist der MR-Dämpfer 79 einen elektrischen Teil 76 und einen mechanischen Teil 78 auf. Hier wird der mechanische Teil 78 zuerst diskutiert.
Bezug nehmend auf 3 ist der mechanische Teil 78 gemäß einer Ausführungsform der Anmeldung dargestellt. Der mechanische Teil 78 kann einen MR-Dämpferteil 84 und einen Leistungsgenerator 86 umfassen. Der Leistungsgenerator 86 kann ein linearer Vielpol-Schlitzgenerator sein. Wie gezeigt, ist der Leistungsgenerator 86 konzentrisch mit dem MR-Dämpferteil 84 und ist radial außerhalb des MR-Dämpferteils 84. Das heißt, der MR-Dämpferteil 84 ist im Inneren des Leistungsgenerators 86. In einem Aspekt hat diese Anordnung eine kleinere axiale Größe (Länge) als die herkömmliche axiale und äußere Anordnung, so dass sie sehr nützlich sein könnte, wenn ein axialer Installationsraum (Länge) begrenzt ist. In einem anderen Aspekt ist der nützlichste Teil des mechanischen Teils 78 der äußere Teil zum Erzeugen des Magnetfelds und der Elektrizität; und der innere Teil des mechanischen Teils 78 wird normalerweise zur Montage verwendet und ist weniger wichtig als der innere Teil. Da der MR-Dämpferteil 84 als der innere Teil verwendet wird, wird der Innenraum des mechanischen Teils 78 besser genutzt als die herkömmliche axiale und äußere Anordnung. Der Raum und die Komponenten des MR-Dämpferteils 84 werden vollkommen ausgenutzt. Die Leistungserzeugungsfähigkeit des Leistungsgenerators 86 kann erheblich zunehmen, während die Größe (Durchmesser) nur ein wenig zunimmt.
Der MR-Dämpferteil 84 kann einen Hydraulikzylinder 106 umfassen, der normalerweise aus einem Material mit hoher Permeabilität, wie etwa kohlenstoffarmem Stahl, gefertigt ist. In dieser Ausführungsform stellt der Zylinder 106 einen zylindrischen Hohlraum 116 dar, um Fluide, z. B. MR-Fluide, Luft, Öl und/oder andere Flüssigkeiten oder Materialien/Komponenten aufzunehmen. Der Zylinder 106 ist durch zwei nichtmagnetische Abdeckungen 100 und 114 an seinen zwei Enden geschlossen. Sie sind zusammen montiert, um eine teilweise geschlossene Anordnung zu bilden.
Der MR-Dämpferteil 84 kann auch wenigstens eine Kolbenstange 96 umfassen. Die Kolbenstange 96 ist durch zwei Mittellöcher in den Abdeckungen 100 und 114 in einer Gleitpassung mit dem Hydraulikzylinder 106. Die Kolbenstange 96 ist nichtmagnetisch. Dichtungskomponenten 98A, die Muffen, O-Ring, Schmiermittel, Lager und/oder kombinierte Versiegelungsmittel sind, zentrieren die Stange 96 und stellen ihr Halterungen bereit. Außerdem ist die Kolbenstange 96 als axial verschiebbar aufgebaut, ohne die Abdeckungen 110 und 114 zu berühren, und ist ferner aufgebaut, um die MR-Fluide im Inneren des Hohlraums 116 abzudichten.
Der MR-Dämpferteil 84 kann auch eine Kolbenanordnung 104 umfassen, die durch Schrauben oder Schweißen mit der Kolbenstange 96 verbunden ist. Die Kolbenanordnung 104 ist innerhalb des Zylinders 106 axial verschiebbar, indem er die Dichtungskomponenten 98A führt, und behält die Zentrierung oder die Ausrichtung innerhalb des Zylinders 106 bei. Die Kolbenanordnung 104 wird vorzugsweise durch ein Material mit hoher Permeabilität mit wenigstens einem Spulenkörper und einer Spulenwicklung hergestellt. In dieser Ausführungsform ist eine Spulenwicklung 108 gezeigt. Der MR-Dämpferteil 84 kann auch einen Stangenvolumenkompensator umfassen. In dieser Ausführungsform wird ein Akkumulator 160 verwendet, der einen schwimmenden Kolben 158 hat.
Ein Spalt zwischen der Innenwand (Durchmesser) des Hydraulikzylinders 106 und der Außenwand (Durchmesser) des Kolbens 104 bildet einen Arbeitsabschnitt von MR-Fluiden, d. h. eine ringförmige Fluidöffnung 109. Die Spulenwicklung 108 kann aufgebaut sein, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das die MR-Fluide in der Fluidöffnung 109 beeinflusst. Wenn die Kolbenstange 96 sich unter einer Anregung von außen bewegt, werden die MR-Fluide durch die ringförmige Öffnung 109 strömen.
Die Spulenwicklung 108 kann in dieser Ausführungsform als ein Solenoid ausgebildet sein, um Magnetfelder zu erzeugen. Die Spulenwicklung 108 ist durch Drähte 92 mit dem elektrischen Teil 76 verbunden. Die Drähte 92 treten durch Drahtlöcher in dem Kolben 104 und der Kolbenstange 96 durch den Dämpferteil 84 aus. Wenn ein elektrischer Strom an die Spulenwicklung 108 angelegt wird, wird ein Magnetfeld erzeugt, um die MR-Fluide in der ringförmigen Öffnung 109 zu verfestigen. Dann wird die Streckfestigkeit von MR-Fluiden in der ringförmigen Öffnung 109 erhöht, und somit wird die Dämpfungskraft des MR-Dämpferteils erhöht. Durch Einstellen von Eingangsströmen der Spulenwicklung 108 könnte die Dämpfungskraft des MR-Dämpferteils 84 gesteuert werden. Die Kolbenstange 96 hat ein Gewindeende, das zu einem oberen Verbinder 90A passt.
4 stellt einen selbstangetriebenen und selbstmessenden bzw. -abtastenden MR-Dämpfer gemäß einer anderen Ausführungsform der Anmeldung dar. In dieser Ausführungsform ist der MR-Dämpfer mit einer doppelendigen MR-Dämpferstruktur mit einem Vielpol-Schlitzleistungsgenerator aufgebaut. Im Unterschied zu der MR-Dämpferstruktur mit einem Ende, wie in 2 und 3 gezeigt, hat die Struktur mit zwei Enden zwei Kolbenstangen 70 und 71. Als ein Beispiel haben die Kolbenstangen 70 und 71 den gleichen Durchmesser, so dass es keine Volumenänderung eines Hohlraums 72 gibt, der die MR-Fluide enthält. Der Stangenvolumenkompensator, der Akkumulator und andere ähnliche Vorrichtungen sind in dieser Ausführungsform nicht erforderlich.
Es gibt wenigstens vier verschiedene Aufbauten für den Leistungsgenerator 86. Ein Vielpol-Schlitzleistungsgenerator 86 ist in 5A gezeigt, die eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts von 3 darstellt. Im Allgemeinen ist der Generator 86, wie vorstehend erwähnt, konzentrisch mit und radial außerhalb des MR-Dämpferteils 84. Der Begriff „Vielpol” bedeutet, dass der Leistungsgenerator 86 mehrere Gruppen von Permanentmagneten und Spulen hat, die speziell angeordnet sind. In einem Aspekt ist die spezielle Anordnung der mehreren Gruppen derart konfiguriert, dass die erzeugte Leistung in jeder Spule voll ausgenutzt werden könnte. In dem anderen Aspekt könnte diese Anordnung derart konfiguriert sein, dass der Magnetfluss in einem gesteuerten Weg verläuft, was das Lecken des Flusses verringern könnte und die Stärke des Magnetfelds erhöhen könnte. Diese zwei Aspekte lassen den Vielpol-Leistungsgenerator 86 einen hohen Leistungserzeugungswirkungsgrad haben.
Wie in 5A gezeigt, umfasst der Leistungsgenerator 86 einen Innenteil 86A und einen Außenteil 86B. Der Innenteil 86A umfasst wenigstens ein Polstück und einen Permanentmagneten. Vier Permanentmagneten und fünf Polstücke sind in 5A gezeigt. Der Innenteil 86A kann auch eine Magnetflussabschirmungsschicht 154, die durch nichtmagnetische Materialien ausgebildet ist, eine Magnetflussführungsschicht 140 mit hoher Permeabilität und eine Halteplatte 138 umfassen. Die Anordnung des Innenteils 86A ist durch Schrauben oder Stifte 93 durch die Verbindungskappe 94 an der Kolbenstange 96 befestigt. Daher ist die Anordnung des Innenteils 86A mit der Kolbenstange 96 beweglich.
In dieser Ausführungsform können Ringpermanentmagnete 150A–C, die aus Seltenen Erden gefertigt sind, radial oder axial magnetisiert werden. Die Polaritäten der benachbarten Magnete 150A–C sind entgegengesetzt. Wie gezeigt, sind die Magnete 150A–C zu Veranschaulichungszwecken axial magnetisiert. Die Magnete 150A–C sind paarweise gestapelt, so dass entgegengesetzte magnetomotorische Kräfte den Fluss durch Distanzstücke 142 antreiben, die in dem Außenteil 86B segmentiert sind. Die Magnete 150A–C sind mit Polstücken 152 mit hoher Permeabilität durchsetzt, welche auf der Magnetflussabschirmungsschicht 154 montiert sind. Wenn die Ringmagnete radial magnetisiert sind, sollten die Materialien der Polstücke 152, die Magnetflussabschirmungsschicht 154 und die Magnetflussführungsschicht 140 folglich auf nichtmagnetisch, hochpermeabel und nichtmagnetisch geändert werden.
Der Außenteil 86B kann wenigstens eine Wicklungsspule und wenigstens ein Distanzstück umfassen. Elf Wicklungsspulen 144 und zwölf Distanzstücke 142 sind in 5 gezeigt. Die Wicklungsspulen 144 sind mit den Distanzstücken 142 mit hoher Permeabilität durchsetzt. Die Wicklungsspulen 144 und die Distanzstücke 142 bilden eine Schlitzstruktur in dem Außenteil 86B. Ein Spalt zwischen der Innenwand des Außenteils 86B und der Außenwand des Innenteils 86A bildet einen Arbeitsspalt 151 des Leistungsgenerators 86. Die Distanzstücke 142 werden verwendet, um die Magnetflussdichte des Arbeitsspalts 151 zu erhöhen, so dass eine hohe elektrische Leistung erzeugt werden könnte.
Der Außenteil 86B ist durch die Schrauben 135 an der Zylinderabdeckung 114 des MR-Dämpferteils 84 befestigt. Daher ist die Anordnung des Außenteils 86B in dem Zylinder 106 beweglich. In einer Ausführungsform kann der Außenteil 86B auch eine Gehäuse 136 mit hoher Permeabilität und eine Verriegelung 156 umfassen.
Eine speziell konstruierte Magnetflussabschirmungsschicht 154 und eine Magnetflussführungsschicht 140 werden verwendet, um die gegenseitigen Interferenzen der Magnetfelder des Leistungsgenerators 86 und des Dämpferteils 84 zu minimieren, um das Integrationsproblem zwischen dem Leistungsgenerator 86 und dem Dämpferteil 84 zu lösen.
Eine Führungsschiene 112 ist mit der Abdeckung 114 verbunden und hat eine relativ niedrige Oberflächengüte. Die Führungsschiene 112 ist in einer Gleitpassung mit der Innenteilanordnung 86A und stellt eine passende Zentrierung der Innenteilanordnung 86A sicher, wenn sie sich mit der Kolbenstange 96 bewegt.
Magnetflusswege sind durch gestrichelte Linien in 5A abgebildet. Da die Innenteilanordnung 86A und die Außenteilanordnung 86B jeweils mit der Kolbenstange 96 und dem Zylinder 106 des MR-Dämpferteils 84 verbunden sind, könnte die Relativbewegung zwischen der Kolbenstange 96 und dem Zylinder 106 ebenfalls die relative lineare Bewegung zwischen der Innenteilanordnung 86A und der Außenteilanordnung 86B bewirken. Die Relativbewegung zwischen den Spulen 144 und den Magneten 150A-C in der Außenteilanordnung 86B wird eine sich ändernde Magnetflusskopplung durch die Spulen 144 bereitstellen, und somit wird die elektrische Leistung darin erzeugt. Verschiedene Arten oder Formen von Spulen können gemäß der Spannungsrichtung jeder Spule miteinander verbunden werden, um die maximale elektrische Leistung zu erhalten. Die elektrische Leistung wird durch Drähte 102 an den elektrischen Draht 76 ausgegeben.
5B stellt einen anderen Aufbau des Leistungsgenerators – den schlitzlosen Vielpol-Leistungsgenerator 180 – dar. Der Unterschied zwischen dem schlitzlosen linearen Vielpol-Leistungsgenerator 180 und dem linearen Vielpol-Schlitzleistungsgenerator 86, wie in 5A gezeigt, liegt darin, dass es in dem schlitzlosen Aufbau kein Distanzstück 142 zwischen zwei benachbarten Spulen gibt. Für den schlitzlosen linearen Vielpol-Generator 180 sind Spulen 182 und 184 einzeln angeordnet, ohne von dem Distanzstück, das eine hohe magnetische Permeabilität hat, getrennt zu sein. Der Magnetfluss wird direkt durch die Spule 182 gehen. Für den Schlitzgenerator 86, wie in 5A gezeigt, wird der Magnetfluss durch das Distanzstück 142 gehen. Dieser schlitzlose Generator 180 hat eine geringere Leistungserzeugungsfähigkeit, einfachere Struktur und kleinere Verzahnungskraft als der Schlitzgenerator 86.
Hier nachstehend wird der elektrische Teil 76 unter Bezug auf 6 und 7 diskutiert.
6 stellt den elektrischen Teil 76 des selbstangetriebenen und selbstmessenden bzw. -abtastenden MR-Dämpfers 79 gemäß einer Ausführungsform der Anmeldung dar. Der Eingang des elektrischen Teils 76 sind von einem mechanischen Teil 78 erzeugte Wechselspannungen, und sein Ausgang kann der Antriebsstrom für die Dämpferspule 108 sein, um das Magnetfeld zum Verfestigen des MR-Fluids zu aktivieren. Der elektrische Teil 76 umfasst eine Energieeinbringungsschaltung 482, einen Messkalkulator bzw. Abtastungsschätzer 484, eine Steuerung 486 und einen Stromtreiber 488, die nachstehend diskutiert werden.
Die Energieeinbringungsschaltung 482 kann eine Leistungskonditionierungsschaltung 4821, eine Energiespeichervorrichtung 4822 und einen Spannungsregler 482323 umfassen. Die Leistungskonditionierungsschaltung 4821 ist mit der Energiespeichervorrichtung 4822 gekoppelt. Die Leistungskonditionierungsschaltung 4821 empfängt die Wechselspannung von dem mechanischen Teil 78 und richtet die Wechselspannung in Gleichspannung gleich, um Ladespannungen an die Energiespeichervorrichtung 4822 bereitzustellen. Die Leistungskonditionierungsschaltung 4821 kann einen Brückengleichrichter und/oder Spannungsmultiplizierer, wie etwa einen Verdreifacher, umfassen.
Die Energiespeichervorrichtung 4822 kann aus wiederaufladbaren Batterien, Kondensatoren oder Ultrakondensatoren bestehen. Die Vorrichtung 4822 empfängt die Ladespannungen der Leistungskonditionierungsschaltung 4821. Die Vorrichtung 4822 wird verwendet, um die eingebrachte Energie für die zweitweise Nutzung zu speichern und zu sammeln. In vielen Fällen kann die Ausgabe der eingebrachten Energie der Speichervorrichtung 4822 nicht für die direkte Lastnutzung geeignet sein (z. B. die erforderliche Arbeitsleistungsversorgung der Steuerung 486 kann 3,3 Volt sein, während die Ausgangsspannung der Speichervorrichtung 4822 12 Volt sein kann). Daher wird der Spannungsregler 4823 genutzt, um die Spannung, die von der Energiespeichervorrichtung 4822 empfangen wird, auf geeignete Werte einzustellen, die für Lasten verwendet werden könnten. Der Spannungsregler 4823 wird die elektrische Leistung an den Abtastungsschätzer 484, die Steuerung 486 und den Stromtreiber 488 ausgeben. Der Hauptteil der elektrischen Leistung ist für den Stromtreiber 488, weil dieser Leistungszweig verwendet wird, um schließlich die MR-Dämpferspule 108 anzutreiben. Gemäß einer Ausführungsform können die physikalischen Schaltungen in dem Spannungsregler 4823 Gleichstrom-Gleichstrom-Schaltungen sein. Der Spannungsregler 4823 ist konstruiert, um die Ausgangsspannungen auf geeignete Werte (z. B. können die Leistungsversorgungsspannungen für die Steuerung 486, den Messkalkulator 484 und den Stromtreiber 488 jeweils ±3,3 V, ±5 V und 12 V sein).
Ein Messkalkulator 484 empfängt die Wechselstromsignale von dem Leistungsgenerator 86 oder die Mess- bzw. Abtastspannungen von dem Messteil 82 und gibt die Relativgeschwindigkeit der zwei Enden des MR-Dämpfers aus. Der Messkalkulator 484 kann einen Analogverstärker umfassen, wenn er eine Messspannung von dem beweglichen Distanzstück-Geschwindigkeitsmessteil 82 des mechanischen Teils 220 empfängt, die proportional zu der Relativgeschwindigkeit ist. Der bewegliche Distanzstück-Geschwindigkeitsmessteil 82 wird unter Bezug auf 11A später diskutiert. Alternativ kann er einen Digitalprozessor umfassen, der den Schätzungsalgorithmus 242 umfassen kann und A/D- und/oder D/A-Wandlungen hat, wenn er das Wechselstromsignal von dem Leistungsgenerator 86 empfängt.
7 stellt ein Geschwindigkeitsabtast- bzw. -messverfahren 242 dar, das in dem Abtastungsschätzer bzw. Messkalkulator 484 gemäß einer Ausführungsform der Anmeldung eingesetzt wird. Das Verfahren 242 verwendet einen Teil der Spannungsleistung von dem Generator als die ursprüngliche Abtastspannung, und dann wird die Spannungsleistung von dem Messkalkulator 484 verarbeitet. Gemäß einer Ausführungsform der Anmeldung kann die Spannungsleistung von dem Generator die Spannung von dem Vielpol-Schlitzleistungsgenerator 86 oder dem schlitzlosen Vielpol-Leistungsgenerator 180 sein. Zu Veranschaulichungszwecken wird hier der lineare Vielpol-Schlitzleistungsgenerator 86, wie in 5A gezeigt, verwendet.
Die Relativgeschwindigkeit zwischen den zwei Enden des selbstangetriebenen und selbstmessenden MR-Dämpfers ist identisch mit der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Innenteil 86A und dem Außenteil 86B. Die erzeugten Spannungen von zwei benachbarten Spulen 141 und 144 (wie in 5A gezeigt) können für das Extrahieren der Geschwindigkeit verwendet werden, um die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Innenteil 86A und dem Außenteil 86B aus folgenden Gleichungen zu erhalten: E₁ = –Nφ_g π / τ sin( π / τz) dz / dt (1)
wobei E₁ und E₂ jeweils die erzeugten Spannungen der Spulen 141 und 144 sind, N die Anzahl von Wicklungen der Spulen ist, ϕ_g ein Luftspalt-Magnetfluss ist, τ ein Magnetpolabstand ist, z eine relative Verschiebung ist und dz/dt eine Relativgeschwindigkeit ist.
Der Abtast- bzw. Messalgorithmus 242 stellt ein Verfahren bereit, um die genauen Geschwindigkeitsinformationen zu extrahieren. Zuerst werden die Strukturparameter (das heißt, N, ϕ_g, τ und z) in den Abtastungsschätzer bzw. Messkalkulator 484 eingespeist, und dann werden E₁ und E₂ gemäß Gleichung (2) berechnet, um den Absolutwert der Geschwindigkeit |dz/dt(t)| zu erhalten. Als nächstes wird angenommen, dass der Absolutwert zwei verschiedene Vorzeichen hat, um zwei mögliche Geschwindigkeiten, d. h. dz/dt = |dz/dt(t)| und dz/dt = –|dz/dt(t)|, zu erhalten. Und dann werden die erhaltenen zwei möglichen Geschwindigkeiten durch eine allgemeine Integraltransformation summiert, um zwei berechnete relative Verschiebungen z₁ und z₂ zu erhalten. Die berechneten Spannungen E₁₁(t) und E₁₂(t) werden durch die Regel der Gleichung (1) bestimmt. Dann wird bestimmt, ob |E₁₁(t) – E₁(t)| kleiner als |E₁₂(t) – E₁(t)| ist. Falls ja, dz/dt = –|dz/dt(t)|, andernfalls dz/dt = –|dz/dt(t)|.
Die Relativgeschwindigkeit dz/dt könnte durch Online-Verarbeitung des Messkalkulators 484 aus dem Algorithmus 242 erhalten werden. Wenngleich dieses Verfahren eine Online-Signalverarbeitung erfordert, wird der getrennte mechanische Teil 78 nicht benötigt, und die Größe des selbstangetriebenen selbstmessenden MR-Dämpfers würde verringert werden. Dieses Verfahren ist auf die linearen elektromagnetischen Vielpol-Leistungsgeneratoren anwendbar und könnte für vielfältige Anwendungen, nicht nur für in dieser Ausführungsform gezeigte MR-Dämpfersysteme, verwendet werden.
Die Steuerung 486 ist eine wesentliche Komponente des elektrischen Teils 76. Sie empfängt das Geschwindigkeitssensorsignal von dem Abtastungsschätzer bzw. Messkalkulator 484. Für einige komplexe Anwendungen kann die Steuerung 486 auch einige externe Messsignale empfangen. Die physikalischen Schaltungen für die Steuerung 486 können MCU, DSP usw. umfassen. Die Steuerung 486 verwendet einige ohne weiteres verfügbare Messungen, um gewisse Steueralgorithmen laufen zu lassen, und erzeugt einen Spannungsbefehl, die den Stromtreiber 488 anweisen könnte, eine gewünschte Dämpfungskraft des MR-Dämpfers zu induzieren. Der von der Steuerung 486 ausgegebene Spannungsbefehl wird von einem Stromtreiber 488 empfangen. Der Stromtreiber 488 arbeitet, um Eingangsbefehle von der Steuerung 486, die in der Form einer analogen Spannung sind, entsprechend in den Antriebsstrom umzuwandeln. Wie vorstehend erwähnt, ist die Leistungsversorgung des Stromtreibers 488 durch den Spannungsregler 4823 bereitgestellt. Die physikalischen Schaltungen für den Stromtreiber 488 können aus Operationsverstärkern und MOS-Transistoren bestehen. Der Ausgangsstrom des Stromtreibers 488 wird an die MR-Dämpferspule 108 angelegt, um MR-Fluide zu aktivieren.
8 stellt Verteilungen von Magnetfeldern des MR-Dämpferteils 84 und des Leistungsgenerators 86 dar. Diese Magnetfeldverteilungen werden aus der Methode finiter Elemente erhalten. Da der Leistungsgenerator 86 und der MR-Dämpferteil 84 ihre eigenen Magnetfelder haben, während sie einen gemeinsamen Raum gemeinsam nutzen, sollten die Magnetflussinterferenzen zwischen dem Leistungsgenerator 86 und dem MR-Dämpferteil 84 minimiert werden. In einigen Ausführungsformen sind einige spezielle Komponenten für Magnetfeldwechselwirkungen konstruiert. Die Magnetflussabschirmungsschicht 154 und die Flussführungsschicht 140 würden verwendet werden, um die wechselseitigen Interferenzen der Magnetfelder des Leistungsgenerators 86 und des MR-Dämpferteils 84 zu minimieren. Ein Magnetfeld 170 von dem Leistungsgenerator 86 und ein Magnetfeld 172 von dem MR-Dämpferteil 84 sind in 8 gezeigt. Wie gezeigt, werden die wechselseitigen Magnetfeldinterferenzen von den Feldern 170 und 172 wirksam verhindert.
9A stellt einen federbasierten Vielpol-Schlitzleistungsgenerator 190 gemäß einer anderen Ausführungsform der Anmeldung dar. Der Generator 190 kann mit einer bestimmten Anregungsfrequenz verwendet werden. Die Differenz zwischen dem federbasierten Vielpol-Schlitzleistungsgenerator 190 und dem linearen Vielpol-Schlitzleistungsgenerator 86 ist, dass der Innenteil 190A des federbasierten Generators 190 an einer Feder 194 befestigt ist, die ihrerseits durch Schweißen oder Pressen an einer Abdeckung 196 befestigt ist. So ist der Innenteil 190A durch die Feder 194 auch mit der Abdeckung 196 beweglich. Eine Führungsschiene 192 ist mit der Abdeckung 196 verbunden und in einer Gleitpassung mit dem Innenteil 190A, um ein richtiges Zentrieren des Innenteils 190A sicherzustellen, wenn er sich bewegt. Ein Außenteil 190B des federbasierten Generators 190 ist auch an der Abdeckung 196 befestigt. Die Steifheit der Feder 194 ist insbesondere für eine Schwingungsfrequenz konstruiert. Wenn die Abdeckung 196 sich unter einer Anregung von außen bewegt, würde die externe Anregung dazu führen, dass die Relativbewegung zwischen dem Innenteil 190A und dem Außenteil 190B auftritt. Ähnlich dem Schlitzgenerator 86 bedeutet der Begriff „Schlitz”, dass es ein Distanzstück zwischen zwei benachbarten Spulen 197 und 199 gibt.
9B stellt einen federbasierten Vielpol-Schlitzleistungsgenerator 200 gemäß einer anderen Ausführungsform der Anmeldung dar. Der Generator 200 kann mit einer bestimmten Anregungsfrequenz verwendet werden. Der Unterschied zwischen dem federbasierten schlitzlosen linearen Vielpol-Leistungsgenerator 200 und dem federbasierten linearen Vielpol-Schlitzleistungsgenerator 190 ist, dass es in einem schlitzlosen Aufbau kein Distanzstück 198 zwischen zwei benachbarten Spulen 204 und 206 gibt. Für den federbasierten schlitzlosen Generator 200 sind die Spulen 204 und 206 einzeln angeordnet, ohne durch ein Distanzstück, das eine hohe magnetische Permeabilität hat, getrennt zu sein.
Die Aufbauten der federbasierten Generatoren 190 und 200 könnten nicht mit der Geschwindigkeitsextraktionskonfiguration 240 zusammen arbeiten. Wenn der selbstangetriebene und selbstmessende MR-Dämpfer daher den federbasierten Leistungsgenerator 190 oder 200 verwendet, braucht er andere Mess- bzw. Abtastverfahren. Zwei andere Messverfahren könnten verwendet werden und getrennte mechanische Komponenten, d. h. einen beweglichen Magnet-Geschwindigkeitsmessteil und einen beweglichen Distanzstück-Geschwindigkeitsmessteil, erfordern. 10 stellt diese zwei Messverfahren dar.
10 stellt einen mechanischen Teil mit dem federbasierten schlitzlosen Vielpol-Leistungsgenerator 200 und einem beweglichen Distanzstück-Geschwindigkeitsmessteil 82 dar. Zum Zwecke der Darstellung umfasst der mechanische Teil 220 einen schlitzlosen Vierpol-Leistungsgenerator 200 und einen beweglichen Distanzstück-Geschwindigkeitsmessteil 82. Eine Basisanregung einer Abdeckung 114 würde den schlitzlosen Vielpol-Leistungsgenerator 200 dazu bringen, eine elektrische Leistung zu erzeugen.
11A ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts von 10, die größere Details des beweglichen Distanzstück-Geschwindigkeitsmessteils zeigt. Im Allgemeinen basiert das Messprinzip auf der elektromagnetischen Induktion. Wie in 11A gezeigt, ist ein Außenzylinder 118 mit hoher Permeabilität durch Schrauben 115 an der Abdeckung 114 befestigt, womit sie mit einem unteren Verbinder 223B beweglich ist. Die Verbinder 223A und 223B können mit der Kolbenstange und dem Dämpferzylinder des MR-Dämpferteils gekoppelt sein, so dass die Relativbewegung der Kolbenstange und des Dämpferzylinders des MR-Dämpferteils bewirken kann, dass die Verbinder 223A und 223B sich entsprechend bewegen. Eine Mehrschichtspule 130 ist auf einen Spulenkörper 128 im Inneren des Außenzylinders 118 gewickelt. Eine nichtmagnetische Platte 126 ist für die einfachere Montage angeordnet.
Ein radial magnetisierter Ringmagnet 134 ist auf der Oberseite des Außenzylinders 118 befestigt. Es wird auch ein nichtmagnetisches Stahlstück 132, das durch Presssitz an dem Außenzylinder 118 befestigt ist, zum Positionieren des Ringmagneten 134 bereitgestellt. Die Polarität des Magneten 134 kann entgegengesetzt zu der in 11A gezeigten sein.
Eine Stange 120 mit hoher Permeabilität, die durch ein Mittelloch des Magneten verschiebbar ist, wird durch Dichtungskomponenten 98B zentriert gehalten. Die Kolbenstange 120 ist auch an dem nichtmagnetischen Flussabschirmungssegment 110 befestigt. Das speziell konstruierte Magnetflussabschirmungssegment 110 wird verwendet, um die wechselseitigen Interferenzen der Magnetfelder des Geschwindigkeitsabtastteils 82 und des MR-Dämpferteils 222 zu minimieren, um das Integrationsproblem zwischen dem Geschwindigkeitsmessteil 82 und dem MR-Dämpferteil 222 zu lösen. Das andere Ende der Kolbenstange 120 ist durch eine Dichtungsscheibe 122 mit hoher Permeabilität befestigt.
Ein Spalt 129 zwischen der Innenwand (Durchmesser) des Spulenkörpers 128 und der Außenwand (Durchmesser) der Dichtungsscheibe 122 bildet einen Arbeitsabschnitt 129 für den Geschwindigkeitsabtastteil 82. Der primäre Magnetflussweg ist durch die gestrichelte Linie in 11A abgebildet. Wie gezeigt, ist der primäre Magnetflussweg ein geschlossener Magnetkreis, der von dem Magneten 134 durch den Außenzylinder 118, die Spule 130, den Spulenkörper 128 und den Spalt 129, die Dichtungsscheibe 122, die Kolbenstange 120 zu dem Magnet 134 gezeichnet werden kann. Ein anderer Leckflussweg ist auch durch eine gestrichelte Linie angezeigt, aber der Leckfluss hat wenig Wirkung auf die Messung. Wenn der magnetische Widerstand von Stahlkomponenten in dem Primärflussweg vernachlässigbar ist, ist der gesamte magnetische Widerstand der primären Magnetschaltung unabhängig von seiner Position, aber von dem Luftspalt dominiert. Wenn folglich die Relativbewegung zwischen der Kolbenstange 120 und dem Außenzylinder 118 auftritt, bleibt der magnetische Fluss durch die Spule 130 konstant. Und die Anzahl von Wicklungen der Spule 130, die von dem Flussweg umschlossen sind, ändert sich mit dieser Bewegung. Die Spule 130 ist gleichmäßig gewickelt. Daher ist das gesamte Magnetflussleck durch die Spule 130 proportional zu der Bewegungsverschiebung. Gemäß dem Faradayschen Gesetz der elektromagnetischen Induktion ist die erzeugte Spannung in der Spule 130 proportional zu der Relativgeschwindigkeit zwischen der Kolbenstange 120 und dem Außenzylinder 118, so ist die Messspannung proportional zu der Relativgeschwindigkeit zwischen Verbindern 223A und 223B. Die Messspannung wird durch den Draht 124 an den elektrischen Teil 76 ausgegeben.
Insbesondere, wenn die Dämpferkolbenanordnung 96 und der Dämpferzylinder 106 sich unter einer Anregung von außen relativ zueinander bewegen, wird es eine entsprechende Relativgeschwindigkeit zwischen Verbindern 223A und 223B geben, die ihrerseits zu einer linearen Relativbewegung zwischen der Kolbenstange 120 und dem Außenzylinder 118 führt, so dass die Anzahl von Wicklungen der Spule 130, die von dem Flussweg durch die Spule 130 umschlossen ist, sich mit dieser Bewegung ändert, um eine Spannung in der Spule 130 zu erzeugen, die proportional zu der Relativgeschwindigkeit zwischen der Kolbenstange 120 und dem Außenzylinder 118 ist. Hier vorstehend wird beschrieben, dass die Kolbenstange 120 und der Außenzylinder 118 jeweils gemäß der Bewegung der Dämpferkolbenanordnung 96 und des Dämpferzylinders 106 bewegt werden können. Es soll sich verstehen, dass der bewegliche Distanzstück-Geschwindigkeitsabtastteil 82 derart aufgebaut sein kann, dass die Kolbenstange 120 gemäß der Bewegung des Dämpferzylinders 106 beweglich ist und der Außenzylinder 118 gemäß der Bewegung der Dämpferkolbenanordnung 96 bewegt werden kann.
11B stellt einen anderen Aufbau des Geschwindigkeitsmessteilbeweglichen Magnetaufbaus 210 dar. Im Allgemeinen ist das Prinzip des beweglichen Magnetaufbaus 210 ähnlich dem beweglichen Distanzstückaufbau 82. Der Hauptunterschied zwischen dem beweglichen Distanzstückaufbau 82 und dem beweglichen Magnetaufbau 210 ist, dass der radial magnetisierte Ringmagnet 216 sich in dem beweglichen Magnetaufbau 210 mit der Kolbenstange 212 bewegt, während das Distanzstück 122 mit hoher Permeabilität sich in dem beweglichen Distanzstückaufbau mit der Kolbenstange 120 bewegt. Der Magnet 216 ist an einer Ringdichtungsscheibe 214 befestigt, die durch Schrauben 212 an der Kolbenstange 212 montiert ist. Die Kolbenstange 212 bewegt sich linear durch ein Mittelloch des Außenzylinders 218. Der primäre Magnetfluss wird durch die gestrichelte Linie abgebildet, und die Induktionsspannung in der Spule 220 ist proportional zu der Relativgeschwindigkeit zwischen der Kolbenstange 212 und dem Außenzylinder 218.
12 stellt Verteilungen von Magnetfeldern des MR-Dämpferteils und des beweglichen Distanzstück-Geschwindigkeitsmessteils dar. Wenn in den Ausführungsformen, wie in der vorliegenden Anmeldung beschrieben, der bewegliche Distanzaufbau 82 und der beweglichen Magnetaufbau 210 verwendet werden, sollten die Magnetfeldinterferenzen zwischen dem Geschwindigkeitsmessteil und dem MR-Dämpferteil für verschiedene Anwendungen betrachtet werden.
Merkmale, ganze Zahlen, Charakteristiken, Verbindungen, Zusammensetzungen oder Kombinationen, die in Verbindung mit einem bestimmten Aspekt, einer Ausführungsform, Implementierung oder einem Beispiel, die hier offenbart sind, beschrieben sind, verstehen sich als auf jeden anderen hier beschriebenen Aspekt, Ausführungsform, Implementierung oder Beispiel anwendbar, es sei denn, sie sind damit inkompatibel. Alle der in dieser Anmeldung offenbarten Merkmale (einschließlich aller begleitenden Ansprüche, der Zusammenfassung und der Zeichnungen) und/oder alle Schritte einer so offenbarten Methode oder eines Verfahrens können in einer beliebigen Kombination kombiniert werden, abgesehen von Kombinationen, bei denen einige derartiger Merkmale und/oder Schritte wechselseitig exklusiv sind. Die Erfindung ist nicht auf die Details irgendeiner vorhergehenden Ausführungsform beschränkt und erstreckt sich auf jedes neue oder jede neue Kombination der Merkmale, die in dieser Spezifikation (einschließlich irgendwelcher begleitenden Ansprüche, der Zusammenfassung und Zeichnungen) offenbart sind, oder auf jeden neuen oder jede neue Kombination der Schritte einer Methode oder eines Verfahrens, die derart offenbart werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

CN 201010257348 [0001]

Claims

Selbstangetriebene und selbstmessende MR-Dämpfungsvorrichtung, die umfasst: einen MR-Dämpferteil mit einer Dämpferkolbenanordnung und einem Dämpferzylinder, wobei die Dämpferkolbenanordnung unter einer Anregung von außen relativ zu dem Dämpferzylinder beweglich ist; einen Leistungsgenerator, der konfiguriert ist, um elektrische Leistung in Abhängigkeit der Relativbewegung zwischen dem Dämpferkolben und der Zylinderanordnung zu erzeugen; und eine elektrische Schaltung, die konfiguriert ist, um die Relativbewegung zu schätzen, um basierend auf der geschätzten Geschwindigkeit einen Dämpferantriebsstrom auszugeben, wobei der MR-Dämpferteil ferner konfiguriert ist, um eine Dämpferkraft in Abhängigkeit des Dämpferantriebsstroms zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei MR-Fluide, d. h. eine ringförmige Fluidöffnung zwischen dem Dämpferzylinder und der Dämpferkolbenanordnung, bereitgestellt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei wenigstens eine Spulenwicklung an der Dämpferkolbenanordnung bereitgestellt ist, wobei die Spulenwicklung aufgebaut ist, um den Dämpferantriebsstrom zu empfangen und ein Magnetfeld der MR-Fluide zu erzeugen, um die Dämpfungskraft der Dämpfungsvorrichtung zu erwirken.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner umfasst: einen Messteil, der konfiguriert ist, um die Relativbewegung der Dämpferkolbenanordnung und des Dämpferzylinders zu messen.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Messteil ferner umfasst: eine Kolbenstange, die beweglich ist, wenn sich die Dämpferkolbenanordnung bewegt; einen Außenzylinder, der beweglich ist, wenn der Dämpferzylinder sich bewegt; und eine Mehrlagenspule; wobei es, wenn die Dämpferkolbenanordnung und der Dämpferzylinder sich unter einer Anregung von außen relativ zueinander bewegen, eine entsprechende Relativbewegung zwischen der Kolbenstange und dem Außenzylinder gibt, die wiederum dazu führt, dass eine Anzahl von Wicklungen der Spule, die von einem Flussweg durch die Mehrlagenspule umschlossen ist, sich ändert, um eine Spannung in der Mehrlagenspule zu erzeugen, die proportional zu der Relativgeschwindigkeit zwischen der Kolbenstange und dem Außenzylinder ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Messteil ferner umfasst: einen radial magnetisierten Ringmagneten, der an dem Außenzylinder befestigt ist; und einen Spulenkörper, der an dem Außenzylinder befestigt ist, um die Mehrlagenspule aufzunehmen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Messteil ferner umfasst: ein Distanzstück mit hoher Permeabilität, das konzentrisch auf die Stange montiert ist; und ein nicht magnetisches Flussabschirmungssegment, das zwischen die Stange und den MR-Dämpferteil montiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Messteil ferner umfasst: eine Dichtungsscheibe mit hoher Permeabilität, die konzentrisch auf die Stange mit hoher Permeabilität montiert ist; und einen radial magnetisierten Ringmagneten, der konzentrisch auf die Dichtungsscheibe montiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der MR-Dämpferteil im Inneren des Leistungsgenerators ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Leistungsgenerator konzentrisch mit dem MR-Dämpferteil ist und sich außerhalb des MR-Dämpferteils befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Leistungsgenerator eine innere Anordnung und eine äußere Anordnung umfasst, wobei die innere Anordnung und die äußere Anordnung jeweils mit der Dämpferkolbenanordnung und dem Dämpferzylinder verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die innere Anordnung wenigstens ein Polstück und einen Permanentmagneten umfasst und die äußere Anordnung wenigstens eine Wicklungsspule umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Magnetfeld-Wechselwirkungsanordnung zwischen dem Leistungsgenerator und dem MR-Dämpferteil bereitgestellt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die elektrische Schaltung ferner umfasst: einen Messkalkulator, der konfiguriert ist, um die von dem Leistungsgenerator erzeugte elektrische Leistung zu schätzen, um Informationen über eine Relativgeschwindigkeit der Dämpferkolbenanordnung und des Dämpferzylinders auszugeben.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die elektrische Schaltung ferner umfasst: eine Steuerung, die konfiguriert ist, um eine Befehlsspannung in Abhängigkeit der Informationen über die Relativgeschwindigkeit zu erzeugen; und einen Stromtreiber, der konfiguriert ist, um die erzeugte Befehlsspannung in den Antriebsstrom zum Aktivieren von MR-Fluiden in dem Dämpferzylinder umzuwandeln, um die Dämpferkraft zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die elektrische Schaltung ferner umfasst: eine Energieeinbringungseinheit, die konfiguriert ist, um die erzeugte elektrische Leistung von dem Leistungsgenerator einzubringen und Leistung an den Messkalkulator, den Messkalkulator und den Stromtreiber bereitzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Energieeinbringungseinheit ferner umfasst: eine Leistungskonditionierungsschaltung, die konfiguriert ist, um die elektrische Leistung in Gleichspannung gleichzurichten; eine Energiespeichervorrichtung, die konfiguriert ist, um die Gleichspannung zu empfangen, wobei die empfangene Gleichspannung zum Laden der Energiespeichervorrichtung dient; und einen Spannungsregler, der konfiguriert ist, um die Gleichspannung von der Energiespeichervorrichtung jeweils auf geeignete Werte für den Messkalkulator, den Messkalkulator und den Stromtreiber einzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die elektrische Schaltung ferner umfasst: einen Messkalkultor, der konfiguriert ist, um die Ausgangsspannung in der Mehrlagenspule, die proportional zu der Relativgeschwindigkeit zwischen der Kolbenstange und dem Außenzylinder des Messteils ist, von dem Messteil zu empfangen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der MR-Dämpferteil konfiguriert ist, um einen Hohlraum bereitzustellen, und wobei der Hohlraum und die Dämpferkolbenanordnung derart positioniert sind, dass wenigstens ein Arbeitsabschnitt definiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Kolbenanordnung wenigstens einen Magnetfeldgenerator hat, der ein Magnetfeld erzeugt, um auf MR-Fluid in dem Dämpferzylinder zu wirken.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Magnetfeld-Wechselwirkungsanordnung ferner eine nichtmagnetische Magnetflussabschirmungsschicht und eine Magnetfluss geführten Schicht mit hoher Permeabilität umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Leistungsgenerator ferner umfasst: eine innere Anordnung mit wenigstens einer Gruppe aus einem Ringpermanentmagneten und einem Polstück; und eine äußere Anordnung mit wenigstens einer Gruppe aus einer Spulenwicklung und einem Distanzstück mit hoher Permeabilität, um eine geschlitzte Struktur zu bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei die äußere Anordnung ferner eine Schale mit hoher Permeabilität außerhalb der Spulenwicklung und dem Distanzstück mit hoher Permeabilität umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Leistungsgenerator ferner umfasst: eine innere Anordnung mit wenigstens einer Gruppe aus einem Ringpermanentmagneten und einem Polstück; und eine äußere Anordnung mit wenigstens einer Spulenwicklung, um eine schlitzlose Struktur zu bilden, wobei die äußere Anordnung ferner eine Schale mit hoher Permeabilität außerhalb der Spulenwicklung hat.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Leistungsgenerator ferner umfasst: eine innere Anordnung mit wenigstens einer Gruppe aus einem Ringpermanentmagneten und einem Polstück; eine nichtmagnetische Feder, die mit der inneren Anordnung verbunden ist; und eine äußere Anordnung, die wenigstens eine Gruppe aus einer Spulenwicklung und dem Distanzstück mit hoher Permeabilität hat, um eine geschlitzte Struktur zu bilden, und eine Schale mit hoher Permeabilität außerhalb der Spulen-Distanzstück-Gruppen hat.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Leistungsgenerator ferner umfasst: eine innere Anordnung mit wenigstens einer Gruppe aus einem Ringpermanentmagneten und einem Polstück; eine nichtmagnetische Feder, die mit der inneren Anordnung verbunden ist; und eine äußere Anordnung mit wenigstens einer Spulenwicklung, um eine schlitzloses Struktur zu bilden, und mit einer Schale mit hoher Permeabilität außerhalb der Spulenwicklungen.
Selbstangetriebene und selbstmessende MR-Dämpfungsvorrichtung, die umfasst: einen MR-Dämpferteil mit einer Dämpferkolbenanordnung und einem Dämpferzylinder, wobei die Dämpferkolbenanordnung relativ zu dem Dämpferzylinder unter einer Anregung von außen beweglich ist; einen Leistungsgenerator, der konfiguriert ist, um elektrische Leistung in Abhängigkeit der Relativbewegung zwischen dem Dämpferkolben und der Zylinderanordnung zu erzeugen; und einen Messteil, der konfiguriert ist, um die Relativbewegung der Dämpferkolbenanordnung und des Dämpferzylinders zu messen.
Vorrichtung nach Anspruch 27, wobei MR-Fluide, d. h. eine ringförmige Fluidöffnung zwischen dem Dämpferzylinder und der Dämpferkolbenanordnung, bereitgestellt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 27, wobei wenigstens eine Spulenwicklung auf der Dämpferkolbenanordnung bereitgestellt wird, wobei die Spulenwicklung aufgebaut ist, um den Dämpferantriebsstrom zu empfangen, um ein Magnetfeld der MR-Fluide zu erzeugen, um die Dämpfungskraft der Dämpfungsvorrichtung zu erwirken.
Vorrichtung nach Anspruch 27, wobei der Messteil ferner umfasst: eine Kolbenstange, die beweglich ist, wenn die Dämpferkolbenanordnung sich bewegt; einen äußeren Zylinder, der beweglich ist, wenn der Dämpferzylinder sich bewegt; und eine Mehrlagenspule, wobei es, wenn die Dämpferkolbenanordnung und der Dämpferzylinder sich relativ zueinander unter einer Anregung von außen bewegen, eine entsprechende Relativbewegung zwischen der Kolbenstange und dem Außenzylinder gibt, was wiederum dazu führt, dass eine Anzahl von Wicklungen der Spule, die von einem Flussweg durch die Spule umschlossen ist, sich ändert, um eine Spannung in der Spule zu erzeugen, die proportional zu der Relativgeschwindigkeit zwischen der Kolbenstange und dem Außenzylinder ist.
Vorrichtung nach Anspruch 30, wobei der Messteil ferner umfasst: einen radial magnetisierten Ringmagneten, der an dem Außenzylinder befestigt ist; und einen Spulenkörper, der an dem Außenzylinder befestigt ist, um die Mehrlagenspule aufzunehmen.
Vorrichtung nach Anspruch 31, wobei der Messteil ferner umfasst: ein Distanzstück mit hoher Permeabilität, das konzentrisch auf die Stange montiert ist; und ein nicht magnetisches Flussabschirmungssegment, das zwischen die Stange und den MR-Dämpferteil montiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 31, wobei der Messteil ferner umfasst: eine Dichtungsscheibe mit hoher Permeabilität, die konzentrisch auf die Stange mit hoher Permeabilität montiert ist; und einen radial magnetisierten Ringmagneten, der konzentrisch auf die Dichtungsscheibe montiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 27, wobei der MR-Dämpferteil im Inneren des Leistungsgenerators ist.
Vorrichtung nach Anspruch 27, wobei der Leistungsgenerator konzentrisch mit dem MR-Dämpferteil ist und sich außerhalb des MR-Dämpferteils befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 27, wobei der Leistungsgenerator eine innere Anordnung und eine äußere Anordnung umfasst, wobei die innere Anordnung und die äußere Anordnung jeweils mit der Dämpferkolbenanordnung und dem Dämpferzylinder verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 27, wobei die innere Dämpferanordnung wenigstens ein Polstück und einen Permanentmagneten umfasst und die äußere Anordnung wenigstens eine Wicklungsspule umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 27, wobei eine Magnetfeld-Wechselwirkungsanordnung zwischen dem Leistungsgenerator und dem MR-Dämpferteil bereitgestellt ist.
Elektrische Schaltung für eine selbstangetriebene und selbstmessende MR-Dämpfungsvorrichtung, wobei die Vorrichtung umfasst: einen MR-Dämpferteil mit einer Dämpferkolbenanordnung und einem Dämpferzylinder, wobei die Dämpferkolbenanordnung unter einer Anregung von außen relativ zu dem Dämpferzylinder beweglich ist; einen Leistungsgenerator, der konfiguriert ist, um in Abhängigkeit der Relativbewegung zwischen dem Dämpferkolben und der Zylinderanordnung elektrische Leistung zu erzeugen; und einen Messteil, der konfiguriert ist, um die Relativbewegung der Dämpferkolbenanordnung und des Dämpferzylinders zu messen, und wobei die elektrische Schaltung umfasst: einen Messkalkulator, der konfiguriert ist, um die Informationen über die von dem Messteil gemessene Relativbewegung zu empfangen oder die von dem Leistungsgenerator erzeugte elektrische Leistung zu schätzen, um Informationen über eine Relativgeschwindigkeit der Dämpferkolbenanordnung und des Dämpferzylinders auszugeben.
Elektrische Schaltung nach Anspruch 39, die ferner umfasst: eine Steuerung, die konfiguriert ist, um eine Befehlsspannung gemäß den Informationen über die Relativgeschwindigkeit zu erzeugen; und einen Stromtreiber, der konfiguriert ist, um den erzeugten Befehl in Antriebsstrom zum Aktivieren von MR-Fluiden in dem Dämpferzylinder umzuwandeln.
Elektrische Schaltung nach Anspruch 39, die ferner umfasst: eine Energieeinbringungseinheit, die konfiguriert ist, um die erzeugte elektrische Leistung von dem Leistungsgenerator einzubringen und Leistung an den Messkalkulator, der Messkalkulator und den Stromtreiber bereitzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 41, wobei die Energieeinbringungseinheit ferner umfasst: eine Leistungskonditionierungsschaltung, die konfiguriert ist, um die elektrische Leistung in Gleichspannung gleichzurichten; eine Energiespeichervorrichtung, die konfiguriert ist, um die Gleichspannung zu empfangen, um die Energiespeichervorrichtung zu laden; und einen Spannungsregler, der konfiguriert ist, um die Gleichspannung von der Energiespeichervorrichtung jeweils auf geeignete Werte für den Messkalkulator, den Messkalkulator und den Stromtreiber einzustellen.