DE19946209A1 - Brake unit; has space inside casing part for electrorheological fluid to surround moving part in casing part, and has flexible balancing wall to compensate for temperature variation of fluid - Google Patents

Brake unit; has space inside casing part for electrorheological fluid to surround moving part in casing part, and has flexible balancing wall to compensate for temperature variation of fluid

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Abstract

The unit has a fluid space formed in a space inside a casing part surrounding a moving part held in the casing part, to hold an electrorheological fluid. A balancing wall (5) surrounds the electrorheological fluid and bends under the pressure of the electrorheological fluid, to compensate for temperature-dependent volume variations of the electrorheological fluid.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verzögerungsvorrichtung unter Verwendung eines elektrorheologischen Fluides. Eine Verzögerungsvorrichtung dieser Artist in Verbindung mit einer Verfolgegelenkvorrichtung in der auf die Anmelderin zurückgehenden, bereits veröffentlichten deutschen Patentanmeldung 198 21 287.9 beschrieben.The invention relates to a delay device using a electrorheological fluid. A delay device by this artist in Connection with a tracking articulation device in the to the applicant declining, already published German patent application 198 21 287.9 described.

Bei dieser bekannten Verfolgegelenkvorrichtung wird ein Bremsmoment erzeugt indem eine elektrorheologische Flüssigkeit durch eine Drosselstelle gedrängt wird oder über einen Scherspalt eine Scherkraft überträgt. Im Rahmen des Betriebs der Verfolgegelenkvorrichtung oder auch infolge äußerer Wärmezufuhr kann sich die elektrorheologische Flüssigkeit erheblich erwärmen. Gemäß DE 198 21 287.9 wird vorgeschlagen, etwaigen temperaturbedingten Volumenschwankungen der elektrorheologischen Flüssigkeit durch ein Überdruckventil bzw. durch ein Gaspolster Rechnung zu tragen. Insbesondere bei längerem Nichtgebrauch oder längerer unsachgemäßer Lagerung besteht jedoch u.U. das Problem, daß erhebliche Gasanteile des Gaspolsters in den Scher- oder Drosselstellenbereich gelangen wodurch es ggf. zu Spannungsdurchschlägen im Bereich der entsprechenden Elektrodenpaare kommen kann.In this known tracking joint device, a braking torque is generated by forcing an electrorheological fluid through a throttling point or transmits a shear force via a shear gap. As part of the operation of the Tracking joint device or also due to external heat supply can Heat the electrorheological fluid considerably. According to DE 198 21 287.9 suggested any temperature-related fluctuations in volume of the electrorheological fluid through a pressure relief valve or through a Take gas cushion into account. Especially when not in use for a long time or prolonged improper storage may exist the problem that significant Gas portions of the gas cushion reach the shear or throttle area which may lead to voltage breakdowns in the area of the corresponding Electrode pairs can come.

Unter dem Eindruck dieses Problems liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde eine Verzögerungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen die unter fertigungs- und montagetechnischen Gesichtspunkten günstig herstellbar ist und bei welcher die Bildung von Gasblasen im Bereich eines die elektrorheologische Flüssigkeit durchsetzenden elektrischen Feldes auf zuverlässige Weise vermieden ist.Under the impression of this problem, the invention is based on the object Delay device of the type mentioned to create the under manufacturing and assembly aspects are inexpensive to manufacture and at which is the formation of gas bubbles in the area of electrorheological Avoid fluid penetrating electrical field in a reliable manner is.

Diese Aufgabe wird bei einer Verzögerungseinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Ausgleichsgasvolumen durch eine gegenüber den Druckkräften der elektrorheologischen Flüssigkeit nachgiebige Wandung von der elektrorheologischen Flüssigkeit getrennt ist.This task is performed in a delay device of the type mentioned solved according to the invention in that a balance gas volume by a  yielding to the compressive forces of the electrorheological fluid Wall is separated from the electrorheological fluid.

Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich ohne besondere Rücksicht auf die Art der Lagerung der Verzögerungsvorrichtung die Entstehung etwaiger Gasbläschen im Bereich eines elektrischen Feldes zu verhindern. Auch bei vergleichsweise geringen Elektrodenabständen ist damit die Gefahr eines unerwünschten Spannungsdurchschlages auf zuverlässige Weise gebannt. Weiterhin wird es hierdurch möglich, die Gelenkeinrichtung bzw. deren Dämpfungsbaugruppe als hermetisch abgeschlossene Einheit auszubilden. Hierdurch wird eine hohe Alterungsbeständigkeit und weitgehende Wartungsfreiheit erreicht.This makes it possible in an advantageous manner regardless of the type the storage of the delay device, the formation of any gas bubbles in the Prevent area of an electric field. Even with a comparatively small number Electrode spacing is therefore a risk of an undesirable Voltage breakdown reliably banned. It will continue hereby possible, the joint device or its damping assembly as train hermetically sealed unit. This will make a high Aging resistance and freedom from maintenance achieved.

Die Ausgleichswandung kann aus einem elastischen Werkstoff vorzugsweise einem Elastomermaterial gebildet sein. Es ist auch möglich die Ausgleichswandung durch ein Membranelement zu bilden das alternativ zu einem Elastomerwerkstoff beispielsweise aus einem mit mehreren Sicken versehenen Metall- insbesondere Stahlblechabschnitt gebildet ist.The compensation wall can preferably be made of an elastic material Elastomeric material to be formed. It is also possible to use the compensation wall to form a membrane element as an alternative to an elastomer material for example from a metal provided with several beads, in particular Sheet steel section is formed.

Es ist auch möglich die Ausgleichwandung durch ein nachgiebig geführtes Kolbeneelement zu bilden.It is also possible for the compensation wall to be guided by a flexible one To form piston element.

Weitere insbesondere unter fertigungs- und montagetechnischen Gesichtspunkten vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.More especially from a manufacturing and assembly point of view advantageous embodiments are specified in the subclaims.

Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigenFurther details emerge from the following description of a preferred embodiment in conjunction with the drawing. Show it

Fig. 1 eine vereinfachte Schnittansicht durch eine Walzenelement einer Verzögerungseinheit mit einer integrierten Druckausgleichswandung und eingeschlossenem Gasvolumen; Figure 1 is a simplified sectional view through a roller element of a delay unit with an integrated pressure compensation wall and enclosed gas volume.

Fig. 2 eine vereinfachte Detailansicht einer weiteren Variante einer Ausgleichswandung die hier durch Kolbenelement gebildet ist; A simplified detailed view of another variant of a compensating wall which is formed here by piston member FIG. 2;

Fig. 3 eine vereinfachte Detailansicht einer weiteren Variante einer Ausgleichswandung zur Trennung von Fluid und Ausgleichsraum; Fig. 3 is a simplified detailed view of another variant of a compensating wall for the separation of fluid and compensation chamber;

Fig. 4 eine vereinfachte Detailansicht einer Ausgleichswandung mit einem Membranelement das an einen Innenring und an einen Außenring angespritzt ist; Fig. 4 is a simplified detail view of a compensating wall with a diaphragm member which is injection-molded onto an inner ring and an outer ring;

Fig. 5 eine vereinfachte Detailansicht durch ein Ausgleichselement das hier als elastisches Ballelement mit eingeschlossenem Gasraum ausgebildet ist.A simplified view of detail which is here designed as an elastic ball element with an enclosed gas chamber Fig. 5 through a compensating element.

In Fig. 1 kennzeichnet das Bezugszeichen 1 ein Walzenelement das der Erzeugung eines Bremsmomentes dient. Dieses Walzenelement 1 ist in einem Fluidbereich 4 derart aufgenommen, daß im Umfangsbereich ein an die Umfangsfläche des Walzenelementes 1 angrenzender Scherspaltraum gebildet ist. In diesem Scherspaltraum wird über die elektrisch leitende Umfangsfläche und eine hier nur angedeutet dargestellte Flächenelektrode 2 ein elektrisches Feld von einstellbarer Stärke, angelegt. Durch Änderung der Stärke des elektrischen Feldes kann die Viskosität der angrenzenden Flüssigkeit eingestellt werden. Hohe Viskositäten ergeben entsprechend hohe Bremsmomente, niedrigere Viskositäten ergeben geringere Bremsmomente.In Fig. 1, reference numeral 1 denotes a roller member which serves to generate a braking torque. This roller element 1 is received in a fluid region 4 such that a shear gap space adjacent to the peripheral surface of the roller element 1 is formed in the peripheral region. In this shear gap is on the electrically conductive peripheral surface and an only indicated here shown surface electrode 2, an electric field of adjustable strength applied. The viscosity of the adjacent liquid can be adjusted by changing the strength of the electric field. High viscosities result in correspondingly high braking torques, lower viscosities result in lower braking torques.

Im Inneren des Walzenelementes 1 ist eine Ausgleichskammer 3 gebildet die hier mit einem Gas insbesondere N2 gefüllt ist. Die Ausgleichskammer 3 ist von dem Fluidbereich 4 über eine Ausgleichswandung 5 gasdicht abgetrennt.A compensation chamber 3 is formed in the interior of the roller element 1 and is filled here with a gas, in particular N 2 . The compensation chamber 3 is separated from the fluid area 4 in a gas-tight manner via a compensation wall 5 .

Die Ausgleichswandung 5 ist aus einem elastomeren Material gebildet und ist entsprechend der Druckdifferenz zwischen dem in der Ausgleichskammer 3 eingeschlossenem Gas und dem Fluid im Fluidbereich 4 auslenkbar. Bei entsprechend großvolumiger Auslegung der Ausgleichskammer 3 ergeben sich infolge einer Volumenzunahme des Fluides im Fluidbereich 4 nur vergleichsweise geringe Druckanstiege. Es ist möglich, das Gas in der Ausgleichskammer unter einen vorbestimmten Überdruck zu setzen. Alternativ hierzu ist es möglich, die Ausgleichskammer wie hier vorgesehen über eine Ausgleichsbohrung 6 mit der Umgebung zu verbinden. The compensating wall 5 is formed from an elastomeric material and can be deflected in accordance with the pressure difference between the gas enclosed in the compensating chamber 3 and the fluid in the fluid region 4 . With a correspondingly large-volume interpretation of the equalizing chamber 3 of the fluid arising as a result of an increase in volume in the fluid region 4 only comparatively small pressure increases. It is possible to put the gas in the compensation chamber under a predetermined excess pressure. As an alternative to this, it is possible to connect the compensation chamber to the surroundings via a compensation bore 6 as provided here.

Die Ausgleichswandung 5 ist über ein Ringelement 7 in einen Basiskörper 8 des Walzenelementes 1 in abdichtender Weise eingepreßt. Alternativ hierzu ist es auch möglich Verschraubungsorgane oder andere Koppelungsmaßnahmen heranzuziehen.The compensating wall 5 is pressed in a sealing manner into a base body 8 of the roller element 1 via a ring element 7 . As an alternative to this, it is also possible to use screwing elements or other coupling measures.

Die Abdichtung zu einem Achszapfen 8 des Walzenelementes 1 erfolgt hier durch einen Dichtringabschnitt 9 der hier einstückig mit der Ausgleichswandung 5 ausgebildet ist. Die Dichtwirkung des Dichtringabschnittes 9 wird durch einen Spannring 10 noch weiter erhöht.The sealing to an axle pin 8 of the roller element 1 takes place here by means of a sealing ring section 9, which is formed here in one piece with the compensating wall 5 . The sealing effect of the sealing ring section 9 is further increased by a clamping ring 10 .

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform wird im wesentlichen der gesamte Innenbereich des Walzenelementes 1 als Ausgleichskammer 3 verwendet. Hierdurch lassen sich innerhalb eines abgeschlossenen Systemes selbst größte, beispielsweise temperaturbedingte Volumenänderungen der Dämpfungsflüssigkeit kompensieren.In the embodiment shown in FIG. 1, essentially the entire inner region of the roller element 1 is used as a compensation chamber 3 . As a result, even the largest, for example temperature-related changes in volume of the damping fluid can be compensated within a closed system.

Alternativ zu der Ausführungsform gem. Fig. 1 ist es auch möglich wie in Fig. 2 dargestellt, die Ausgleichswandung 5 durch ein Kolbenelement zu bilden, das sich unter dem Druck des im Fluidbereich 4 befindlichen Fluides bewegen kann. Das Kolbenelement kann durch einen kleinen Zapfen gebildet sein der integral mit Dichtlippen versehen ist. Zur Bereitstellung größerer Ausgleichskapazitäten können vorzugsweise mehrere derartige Ausgleichskammern 3 im Walzenelement 1 oder an anderer Stelle z. B. im Außengehäuse vorgesehen sein.As an alternative to the embodiment according to Fig. 1 it is also possible as shown in FIG. 2, to form the compensating wall 5 through a piston element which can move under the pressure of the fluid contained in the fluid region 4. The piston element can be formed by a small pin which is integrally provided with sealing lips. To provide larger equalizing capacities, preferably several such equalizing chambers 3 in the roller element 1 or elsewhere, e.g. B. be provided in the outer housing.

In Fig. 3 ist eine weitere Variante einer Ausgleichswandung 5 dargestellt durch welche ein mit einer Dämpfungsflüssigkeit erfüllter Fluidbereich 4 von dem in einer Ausgleichskammer 3 eingeschlossenen Gaspolster getrennt ist. Die Ausgleichswandung ist mit einem Innenring 10 und einem Außenring 11 versehen und über diese in die entspechenden Sitzbereiche eingepreßt. Auch diese Ausgleichswandung 5 kann alternativ zu der Variante gemäß Fig. 1 oder auch in Kombination hiermit an anderer Stelle der Dämpfungseinrichtung vorgesehen sein um etwaige Volumenänderungen der Dämpfungsflüssigkeit zu kompensieren.In Fig. 3 is a further variant of a compensating wall 5 is shown through which a satisfied with a damping fluid-fluid region 4 is separated from the entrapped in a compensation chamber 3 gas cushion. The compensating wall is provided with an inner ring 10 and an outer ring 11 and is pressed into the corresponding seating areas. As an alternative to the variant according to FIG. 1 or also in combination with this, this compensating wall 5 can also be provided at another point of the damping device in order to compensate for any changes in volume of the damping liquid.

In Fig. 4 ist eine weitere Variante einer Ausgleichswandung gezeigt die sich dadurch auszeichnet, daß der Ausgleichswandung 5 eine unter verformungsmechanischen Gesichtspunkten günstige Profilierung verliehen wurde. Die Ausgleichswandung 5 ist hier durch ein Ringelement gebildet das ähnlich wie die Ausführungsform gemäß Fig. 3 einen Innenring 10 und einen Außenring 11 aufweist. An die beiden Ringe 10, 11 sind Dichtlippen 12, 13, 14, 15 angeformt. Bei der gezeigten Ausführungsform sind die Dichtlippen 12, 13, 14, 15 einstückig mit der Ausgleichswandung 5 aus einem Silikonwerkstoff gebildet.In Fig. 4 shows a further variant of a compensating wall is shown which is characterized in that the compensating wall 5 has been given a favorable deformation under mechanical aspects profiling. The compensating wall 5 is formed here by a ring element which, like the embodiment according to FIG. 3, has an inner ring 10 and an outer ring 11 . Sealing lips 12 , 13 , 14 , 15 are formed on the two rings 10 , 11 . In the embodiment shown, the sealing lips 12 , 13 , 14 , 15 are formed in one piece with the compensating wall 5 from a silicone material.

In Fig. 5 ist eine unter montagetechnischen Gesichtspunkten besonders günstige Ausführungsform einer Druckausgleichskammer 3 gezeigt. Diese Druckausgleichskammer ist hier durch ein Ball- oder Toruselement gebildet in dessen Innerem ein Gasvolumen eingeschlossen ist. Dieses Ball- oder Toruselement wird an geeigneter Stelle in die Dämpfungseinrichtung eingesetzt und wird dabei vollständig von der Dämpfungsflüssigkeit umschlossen. Im Falle etwaiger Druckänderungen wird das eingeschlossene Gasvolumen komprimiert. FIG. 5 shows an embodiment of a pressure compensation chamber 3 which is particularly favorable from an assembly point of view. This pressure compensation chamber is formed here by a ball or torus element, inside of which a gas volume is enclosed. This ball or torus element is inserted at a suitable point in the damping device and is completely enclosed by the damping liquid. In the event of any pressure changes, the enclosed gas volume is compressed.

Die Erfindung ist nicht auf die vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise ist es auch möglich, die Ausgleichswandung 5 auch stätionär, d. h. außerhalb des Walzenelementes anzuordnen.The invention is not restricted to the exemplary embodiments described above. For example, it is also possible to arrange the compensating wall 5 in a stationary manner, ie outside the roller element.

Claims (10)

1. Verzögerungsvorrichtung mit:
  • - einem Gehäuseteil,
  • - einem in dem Gehäuseteil aufgenommenen Bewegungsteil,
  • - einem im inneren des Gehäuseteiles zwischen dem Gehäuseteil und dem Bewegungsteil gebildeten Fluidraum zur Aufnahme einer elektrorheologischen Flüssigkeit, gekennzeichnet durch eine an die elektrorheologische Flüssigkeit angrenzende und unter dem Druck der elektrorheologischen Flüssigkeit nachgiebigen Ausgleichswandung, zum Ausgleich temperaturbedingter Volumenänderungen der in dem Gehäuseteil eingeschlossenen elektrorheologischen Flüssigkeit.
1. Delay device with:
  • - a housing part,
  • a moving part accommodated in the housing part,
  • - A fluid space formed in the interior of the housing part between the housing part and the moving part for receiving an electrorheological fluid, characterized by a compensating wall adjoining the electrorheological fluid and flexible under the pressure of the electrorheological fluid, to compensate for temperature-related changes in volume of the electrorheological fluid enclosed in the housing part.
2. Verzögerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein abgeschlossenes Gasvolumen über die nachgiebige Wandung von der elektrorheologischen Flüssigkeit getrennt ist.2. Delay device according to claim 1, characterized in that a closed gas volume over the flexible wall of the electrorheological fluid is separated. 3. Verzögerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebige Wandung durch ein Kolbenelement gebildet ist.3. Delay device according to claim 1 or 2, characterized in that the resilient wall is formed by a piston element. 4. Verzögerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebige Wandung durch ein elastisch verformbares Element gebildet ist.4. Delay device according to claim 1 or 2, characterized in that the resilient wall is formed by an elastically deformable element. 5. Verzögerungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebige Wandung durch ein Membran- oder Balgelement gebildet ist.5. Delay device according to claim 4, characterized in that the flexible wall is formed by a membrane or bellows element. 6. Verzögerungsvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasvolumen in dem Gehäuseteil eingeschlossen ist.6. Delay device according to at least one of claims 1 to 5, characterized characterized in that the gas volume is enclosed in the housing part. 7. Verzögerungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasvolumen in dem Bewegungsteil eingeschlossen ist. 7. Delay device according to claim 6, characterized in that the Gas volume is included in the moving part.   8. Verzögerungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasvolumen in einem elastischen Torus oder Kugelelement eingeschlossen ist.8. Delay device according to claim 7, characterized in that the Gas volume is enclosed in an elastic torus or spherical element. 9. Verzögerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenzeichnet, daß das Gasvolumen in einem Ringraum aufgenommen ist.9. Delay device according to one of claims 1 to 8, characterized marked that the gas volume is received in an annular space. 10. Verzögerungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasvolumen mit der Atmosphäre in Verbindung steht.10. Delay device according to at least one of claims 1 to 9, characterized characterized in that the gas volume is in connection with the atmosphere.
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