DE3627831A1 - Vorrichtung zur beeinflussung des fliessverhaltens von fluiden - Google Patents

Vorrichtung zur beeinflussung des fliessverhaltens von fluiden

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    • F16F9/32—Details
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Description

Stand der Technik
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Beeinflussung des Fließverhaltens von Fluiden in einem in einem Geschwindigkeits­ feld liegenden Durchström-Querschnitt. Eine derartige Vorrichtung ist bekannt (GB-A 21 11 171).
Bei dieser bekannten Bauart ist eine rheologische Flüssigkeit ver­ wendet, und in einem Durchgang durch einen Kolben oder in einem Ring­ raum zwischen einem Kolben und einer Zylinderwand eines Stoßdämpfers oder außerhalb desselben ist eine elektrische Einrichtung vorgese­ hen, mit der das rheologische Verhalten der Flüssigkeit beeinflußbar ist. Damit wird dann eine Veränderung der Dämpfercharakteristik des Stoßdämpfers erreicht.
Nachteilig ist aber, daß die elektro-rheologischen Effekte für die meisten Anwendungen zu gering sind und daß es noch keine rheologi­ sche Flüssigkeit gibt, die thermisch stabil ist. Soll z.B. die me­ chanische Energie im Dämpfer dissipiiert werden, heizt sich die rheologische Flüssigkeit auf und wird mechanisch schwächer. Auch Au­ ßentemperaturschwankungen verändern die rheologische Flüssigkeit. Die elektrischen Wirkleistungsverluste steigen exponentiell mit der Temperatur und bewirken damit einen weiteren Temperaturanstieg. Der elektrische Ansteuerleistungsbedarf verschiebt sich damit schnell in unrealistische Bereiche.
Vorteile der Erfindung
Die eingangs genannte Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß Temperatur­ schwankungen keinen Einfluß auf die Stabilität der Flüssigkeit ha­ ben und daß dilatane Flüssigkeiten mit ausreichendem Effekt zur Verfügung stehen.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche und aus der Beschreibung.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Beschreibung des Ausführungsbeispieles
Ein Dämpferelement 1 einer nicht näher dargestellten Fahrzeugfede­ rung hat einen Dämpfungszylinder 2 und einen in den Zylinder 1 ein­ gesetzten Kolben 3. An dem Kolben 3 ist eine Kolbenstange 4 befe­ stigt, deren freies Ende 5 aus dem Zylinder 1 herausragt. Kolben­ stangenende 5 und Dämpfungszylinder 2 sind an bei Fahrzeug-Schwin­ gungen gegeneinander beweglichen Fahrzeugteilen angebracht.
Im Dämpfungszylinder 2 sind zwei Arbeitskammern 6 und 7 gebildet, die mit einem dilatanten Dämpferfluid gefüllt und durch den Kolben 3 getrennt sind. Das dilatante Dämpferfluid hat eine mit einem Durch­ fluß-Querschnitt 8 zwischen der Außenwand des Kolbens 3 und der In­ nenwand des Zylinders 2 veränderbare Viskosität.
Der Durchfluß-Querschnitt 8 ist dadurch veränderbar, daß der Kolben 3 in seinem Mittelstück 13 als piezoelektrischer Planarschwinger ausgebildet ist. Zu diesem Zweck sind zwei Kolben-Endplatten 9 und 10 als Elektroden ausgebildet, die über in der Kolbenstange 4 ver­ laufende Leitungen 11 und 12 an einen außenliegenden Wechsel­ strom-Energieerzeuger 14 angeschlossen sind.
Die untere Kolbenkammer 7 wird von einem Gas-Ausgleichsraum 15 be­ grenzt, und an der Trennstelle zwischen Kolbenkammer 7 und Gas-Aus­ gleichsraum 15 ist ein Trennkolben 16 vorgesehen.
Bei der Arbeit des Dämpferelementes 1 fließt das Fluid über den Durchfluß-Querschnitt 8 von einer Arbeitskammer 6 oder 7 in die an­ dere. Dabei bildet der Durchfluß-Querschnitt 8 einen strömungsmecha­ nischen Widerstand. Dieser Widerstand ist veränderlich, indem durch den piezoelektrischen Planarschwinger 13 eine Veränderung des Kol­ bendurchmessers und dadurch ein Schergradient kleiner Amplitude er­ zeugt wird. Dieser wird dem durch die Bewegung des Kolbens 3 im Zy­ linder 2 den Durchfluß-Querschnitt 8 durchfließenden Fluid, insbe­ sondere dessen Geschwindigkeit aufgeprägt oder überlagert.
Der durch den Planarschwinger 13 veränderbare Durchfluß-Querschnitt 8 und der damit erzeugte Schergradient kann auch von einem Schall- oder Ultraschallfeld gesteuert werden. Abweichend vom Aus­ führungsbeispiel kann der Schergradient auch von einem Dickenschwin­ ger als Transversalschwingung (d.h. in axialer Richtung) aufgebracht werden.
Wichtig ist, daß gemäß der Erfindung, je nach Amplitude, Ge­ samt-Schergradienten in dem Bereich starker Viskositätsänderungen des Fluids erzeugt werden und daß sich damit die Dämpfungscharakte­ ristik des Dämpferelementes 1 verändern läßt.
Andere Anwendungsbeispiele für die Erfindung sind:
  • 1) Drosselung von Fluidströmen in hydraulischen Systemen, z.B. bei der Vorsteuerung von Proportional- oder Servo-Ventilen,
  • 2) steuerbare Strömungskupplungen und
  • 3) steuerbare Aktuatoren.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Beeinflussung des Fließverhaltens von Fluiden in einem in einem Geschwindigkeitsfeld liegenden Durchström-Quer­ schnitt, gekennzeichnet durch Mittel, mit denen im Durchström-Quer­ schnitt (8) Schwingungen erzeugbar sind, die als Geschwindigkeits­ gradient definierter Amplitude dem Geschwindigkeitsfeld des Fluids überlagert sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mit­ tel zum Erzeugen der Schwingungen im Durchström-Querschnitt (8) durch ein Schall- bzw. Ultraschallfeld erzeugt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Erzeugen der Schwingungen im Durchström-Querschnitt (8) durch ein piezoelektrisches Element (Planarschwinger 13 oder Dickenschwinger) erzeugt sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Fluid ein dilatantes Fluid mit einer mit dem Schergradienten zunehmenden Viskosität verwendet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ihre Anwendung in einem ringzylindrischen Spalt (Durch­ ström-Querschnitt 8) zwischen einem Kolben (3) und einem den Kolben (3) aufnehmenden Zylinder (2), wobei im Durchström-Querschnitt (8) radiale oder axiale Schwingungen erzeugbar sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ihre Anwendung bei einem Dämpferelement (1) einer Fahrzeugfe­ derung.
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