ES1069470U - MULETA OR BASTON AMORTIGATED THROUGH THE VARIATION OR CHANGE OF THE VISCOSITY OF MAGNETORREOLOGIC FLUIDS. - Google Patents
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Abstract
1. Muleta o bastón amortiguado mediante la variación o cambio de la viscosidad de fluidos magnetorreológicos caracterizado por utilizar imanes que se acercan o alejan del fluido y modifican su viscosidad en función de la fuerza de apoyo ejercida. 2. Muleta o bastón amortiguado mediante la variación o cambio de la viscosidad de fluidos magnetorreológicos según reivindicación anterior, que comprende, al menos los siguientes elementos: a. Dos o más cavidades interconectadas llenas de fluido magnetorreológico. b. Dos o más émbolos situados en la zona más amplia de las cavidades que empujan o resisten el paso del fluido entre las cavidades. c. Imanes cuya posición varía en función de la presión ejercida sobre el sistema modificando las características de viscosidad del fluido. d. Elementos que permitan el acercamiento de los imanes a los conductos de paso de fluido entre cavidades al ejercer fuerza de apoyo. e. Elementos que permitan devolver a los imanes a su posición inicial en ausencia de fuerza de apoyo. 3. Muleta o bastón amortiguado mediante la variación o cambio de la viscosidad de fluidos magnetorreológicos según cualquiera de las reivindicación anterior, que comprende, además, un mecanismo que permite fijar la posición de los imanes en relación al fluido magenetorreológico en ausencia de presión.1. Crutch or cane damped by variation or change in the viscosity of magnetoreological fluids characterized by using magnets that approach or move away from the fluid and modify its viscosity depending on the support force exerted. 2. Crutch or cane cushioned by varying or changing the viscosity of magneto-rheological fluids according to the preceding claim, comprising at least the following elements: a. Two or more interconnected cavities filled with magneto-rheological fluid. b. Two or more pistons located in the widest area of the cavities that push or resist the passage of fluid between the cavities. c. Magnets whose position varies depending on the pressure exerted on the system modifying the viscosity characteristics of the fluid. d. Elements that allow the magnets to approach the fluid passage ducts between cavities by exerting supporting force. and. Elements that allow the magnets to return to their initial position in the absence of a supporting force. 3. Crutch or rod cushioned by varying or changing the viscosity of magnetoreheological fluids according to any of the preceding claims, further comprising a mechanism that allows the position of the magnets to be fixed in relation to the magenetorheological fluid in the absence of pressure.
Description
Muleta o bastón amortiguado mediante la variación o cambio de la viscosidad de fluidos magnetorreológicos.Crutch or cane cushioned by variation or change in fluid viscosity magnetorheological
El objeto de la presente invención es proporcionar un sistema de adaptación continua y uniforme para una muleta utilizada como medio de ayuda y sustentación, basado en la utilización de fluidos magnetorreológicos y controlables por medio de campos magnéticos producidos por imanes situados de forma conveniente, para variar en el fluido sus propiedades viscosas.The object of the present invention is provide a continuous and uniform adaptation system for a crutch used as a means of support and support, based on the use of magnetorheological and controllable fluids through of magnetic fields produced by magnets located in a way convenient, to vary its viscous properties in the fluid.
El sector de la técnica de esta invención es el de las superficies de apoyo, muletas y bastones que determinan un apoyo mejorado del cuerpo en un punto fijo y sirven de asistencia y ayuda para caminar, andaderas y/o muletas que utilizan las personas impedidas para andar temporal o permanentemente.The technical sector of this invention is the of the support surfaces, crutches and canes that determine a improved support of the body at a fixed point and serve as assistance and help with walking, walkers and / or crutches that people use prevented from walking temporarily or permanently.
El sistema de amortiguación propuesto es preferentemente útil para la amortiguación en bastones y muletas y posee fluidos magnetorreológicos, un elemento elástico tipo muelle como sistema de recuperación, dos o más cavidades llenas de fluido magnetorreológico e imanes dispuestos con un sistema de accionamiento tal que, al ejercer un fuerza vertical sobre el sistema de apoyo, este de forma simple, acerque uno o más imanes a uno más conductos de paso entre las cavidades y sobre el fluido magnetorreológico provocando la amortiguación deseada.The proposed damping system is preferably useful for damping on canes and crutches and It has magnetorheological fluids, an elastic spring type element as a recovery system, two or more fluid filled cavities magnetoreological and magnets arranged with a system of drive such that, by exerting a vertical force on the support system, this simply, bring one or more magnets to one more passageways between the cavities and over the fluid magnetorheological causing the desired damping.
Se describen a continuación los sistemas de
amortiguamiento para muletas y bastones cuya descripción se
aproximan a la presente invención y se enumeran los que se
consideran más próximos al objeto de esta. Entre ellas se citan:
ES1036959Y, ES1034631Y, 9601865, DE10054982-A1,
EP1118363-A, JP11309007-A,
ES2212475T3,
ES2222503T3, JP2000070022-A,
GB2318510-A, EP701807-A;
E701807-A1, DE3121095,
BE1010671-A6,
WO9929272, EP0628296,
WO9641599, US5571205 y subfamilias de cada una.The damping systems for crutches and canes whose description approximates the present invention are described below and those considered closest to the object of this are listed. Among them are: ES1036959Y, ES1034631Y, 9601865, DE10054982-A1, EP1118363-A, JP11309007-A, ES2212475T3,
ES2222503T3, JP2000070022-A, GB2318510-A, EP701807-A; E701807-A1, DE3121095, BE1010671-A6,
WO9929272, EP0628296, WO9641599, US5571205 and subfamilies of each.
La patente DE20205015460-U1 y subfamilias describe un bastón para caminar o tipo bastón para ski, con un mecanismo de absorción de impactos, y con la posibilidad de bloquearse si es necesario. El mismo esta compuesto por un sistema de absorción y un muelle de recuperación. En la patente JP2001211915-A se una muleta o bastón con amortiguamiento próximo a la empuñadura y un sistema de amortiguador con la posibilidad de cambiar la longitud del sistema de apoyo.Patent DE20205015460-U1 and Subfamilies describe a walking stick or ski stick type, with an impact absorption mechanism, and with the possibility of Block if necessary. It is composed of a system of absorption and a recovery spring. In the patent JP2001211915-A is a crutch or cane with damping near the handle and a shock absorber system with the possibility of changing the length of the support system.
En la patente EP978268 y subfamilias se describe sistema de amortiguación para muletas y bastones con un sistema tubular telescópico y muelle de recuperación con el agregado de un sistema de agujeros para el control de la profundidad de compresión del muelle recuperador y un sistema de amarre en caso necesario.EP978268 and subfamilies are described damping system for crutches and canes with a system telescopic tubular and recovery spring with the addition of a hole system for compression depth control of the recovery spring and a mooring system if necessary.
Las patentes FR2668690-A/A1, US4881564-A FR2616304-A, poseen un sistema similar a los descritos anteriormente y en algunos casos se utiliza como medio de amortiguación, goma espuma, o de caucho en sus terminaciones como recubrimiento.FR2668690-A / A1 patents, US4881564-A FR2616304-A, have a system similar to those described above and in some cases it used as a buffer, foam rubber, or rubber in Its terminations as coating.
En las patentes GB22743889-A/B se comienza a utilizar fluidos del tipo viscosos en el sistema de amortiguación tipo tubular y en conjunto con muelles de recuperación similares a la patentes DE4105836-A/C2, donde el sistema de amortiguamiento se ubica en algunos casos en la parte inferior o en el empuñadura superior.In GB22743889-A / B patents viscous type fluids are used in the system tubular damping and in conjunction with recovery springs similar to patents DE4105836-A / C2, where the damping system is located in some cases in the part lower or in the upper handle.
No se ha encontrado documentación específica sobre la tecnología de absorción de impactos mediante fluidos magnetorreológicos en el área de dispositivos de bastones o muletas. Sin embargo hemos encontrado sistemas de amortiguación para otras aplicaciones mediante amortiguadores hidráulicos clásicos, o mediante gomas de absorción, junto con muelles de recuperación, existiendo gran cantidad de diseños, ya sea con la incorporación en la base inferior del sistema o en la empuñadura del mismo. La utilización de fluidos con viscosidad variable sólo se encuentra en sistemas de amortiguación de coches, motocicletas, asientos de maquinarias pesadas y amortiguadores sísmicos. Solo se ha encontrado una aplicación mas cercana de estos fluidos en el uso de una prótesis para una pierna ortopédica, que utiliza una amortiguador tipo magnetorreológico presurizado con un sistema electrónico altamente sofisticado para cambiar y generar los campos magnéticos en el sistema de amortiguación.No specific documentation found on fluid shock absorption technology magnetorheological in the area of stick devices or crutches However we have found damping systems for other applications using classic hydraulic dampers, or by absorption rubbers, together with recovery springs, There are many designs, either with the incorporation into the lower base of the system or in the handle of the same. The Fluid utilization with variable viscosity is only found in cushioning systems for cars, motorcycles, seats heavy machinery and seismic dampers. Only found a closer application of these fluids in the use of a prosthesis for an orthopedic leg, which uses a shock absorber pressurized magnetorheological type with an electronic system highly sophisticated to change and generate magnetic fields in the damping system.
En la presente invención se utilizan fluidos magnetorreológicos, con un sistema de construcción constituido por dos elementos concéntricos, preferentemente cilíndricos, dispuestos de forma que uno pueda deslizarse en el interior de otro y muelles de recuperación e imanes, que al aproximar los mismos, debido a la fuerza ejercida en la parte superior o empuñadura de la muleta o bastón, estos se acerquen o alejen del conducto donde atraviesa el fluido variando el campo magnético en el canal de paso, provocando el cambio en la viscosidad del fluido y por consiguiente la amortiguación de la fuerza ejercida en forma continua.In the present invention fluids are used magnetorheological, with a construction system consisting of two concentric elements, preferably cylindrical, arranged so that one can slide inside another and docks of recovery and magnets, which when approximating them, due to the force exerted on the top or grip of the crutch or cane, these approach or move away from the conduit where the fluid varying the magnetic field in the passage channel, causing the change in fluid viscosity and therefore the damping of the force exerted continuously.
Se conoce como fluidos magnéticos aquellos sistemas formados por partículas de carácter ferromagnético o ferromagnético en un fluido portador. Cuando el tamaño de partícula es suficiente, a estos fluidos se les llama magnetorreológicos y presentan la importante propiedad de variar sus propiedades de flujo (reológicas) de manera rápida y significativa al ser sometidos a un campo magnético moderado.It is known as magnetic fluids those systems formed by ferromagnetic particles or ferromagnetic in a carrier fluid. When the particle size is enough, these fluids are called magnetorheological and they have the important property of varying their properties of flow (rheological) quickly and significantly by being subjected to a moderate magnetic field.
Es decir, se puede hacer que el sistema cambie desde un fluido normal (newtoniano) de baja viscosidad hasta un fluido con elevado esfuerzo umbral (pseudos-plástico o plástico) con una elevada viscosidad efectiva controlada por el campo magnético aplicado. Esta propiedad confiere a los fluidos magnetorreológicos la posibilidad de controlar sus propiedades mecánicas y por tanto emplearlos en multitud de aplicaciones técnicas en las que se desea que un fluido (frecuentemente un aceite o agua) varíe su viscosidad o presente esfuerzo umbral de fluencia a nuestra voluntad.That is, the system can be changed from a normal (Newtonian) low viscosity fluid to a fluid with high threshold effort (pseudo-plastic or plastic) with a high effective viscosity controlled by the applied magnetic field This property confers fluids magnetorheological the possibility of controlling its properties mechanical and therefore use them in many applications techniques in which you want a fluid (often an oil or water) vary its viscosity or present creep threshold effort at our will
Figura 1. Detalle de la muleta o bastón junto con al ubicación del sistema de amortiguación (S), de los modos de realización 1 y 3. (F) Fuerza ejercida por la empuñadura respectivamente.Figure 1. Detail of the crutch or cane together with the location of the damping system (S), of the modes of embodiment 1 and 3. (F) Force exerted by the handle respectively.
Figura 2. Sistema de amortiguamiento sin preajuste de fuerza, en la que las cavidades (p y p') se diseñan con forma de embudo, donde la sección más estrecha de una de ellas se une mediante un conducto (c) con la otra cavidad que está dispuesta de forma simétrica. El fluido (f) atraviesa el conducto (c) de una cavidad (p) a otra (p'). El sistema posee dos émbolos dispuestos de forma simétrica de forma que el superior es solidario con la empuñadura de la muleta y el inferior es solidario con el muelle de recuperación M1. En segundo muelle se denota por M2, los imanes empleados en el sistema se representan por i, la fuerza aplicada por F, el soporte sobre el que se colocan los imanes y que permite acercarlos al conducto al ejercer presión sobre el sistema por t y el sistema de recuperación de los imanes por b. tb1 y tb2 denotan los dos elementos concéntricos que, al deslizarse uno dentro de otro, permiten acortar la longitud de la muleta de forma controlada y producir el efecto de amortiguación.Figure 2. Damping system without presetting force, in which the cavities (p and p ') are funnel-shaped, where the narrowest section of one of them joins through a conduit (c) with the other cavity that It is arranged symmetrically. The fluid (f) passes through the conduit (c) from one cavity (p) to another (p '). The system has two pistons arranged symmetrically so that the upper one is integral with the handle of the crutch and the lower one is integral with the recovery spring M1 . In the second spring it is denoted by M2 , the magnets used in the system are represented by i , the force applied by F , the support on which the magnets are placed and which allows them to be brought closer to the conduit by exerting pressure on the system by t and the magnet recovery system by b . tb1 and tb2 denote the two concentric elements that, when sliding inside each other, allow to shorten the length of the crutch in a controlled way and produce the damping effect.
Figura 3. Representación similar a la figura 2, en la que se muestra el efecto resultante de ejercer una fuerza vertical en la empuñadura de magnitud superior a la constante de recuperación del muelle M1 y superior a la constante de recuperación del muelle M2. El fluido (f) pasa de una cavidad (p) a otra (p'), comprimiendo únicamente el muelle M1. Los imanes empleados en el sistema se representan por i, el soporte sobre el que se colocan los imanes y que permite acercarlos al conducto al ejercer presión sobre el sistema por t y la fuerza aplicada por F.Figure 3. Representation similar to figure 2, in which the effect resulting from exerting a vertical force on the handle of magnitude greater than the recovery constant of the spring M1 and greater than the recovery constant of the spring M2 is shown . The fluid (f) passes from one cavity (p) to another (p '), compressing only the spring M1 . The magnets used in the system are represented by i , the support on which the magnets are placed and which allows them to be brought closer to the conduit by exerting pressure on the system by t and the force applied by F.
Figura 4. Representación similar a la figura 3, para el caso en el que se ejerce una fuerza vertical en la empuñadura de magnitud superior a ambas constantes de recuperación de los muelles M1 y M2. El fluido (f) pasa de una cavidad (p) a otra (p'), comprimiendo en este caso ambos muelles. A compresión del muelle M2 hace que el elemento tubular exterior (tb2) se eleve en forma proporcional a la fuerza (F) aplicada, acercando los imanes al conducto de paso (c) entre las cavidades (p) cambiando la viscosidad del fluido en el conducto y amortiguando el sistema. Los imanes empleados en el sistema se representan por i, el soporte sobre el que se colocan los imanes, y que se muestran en su posición más cercana al conducto, por t y la fuerza aplicada por F.Figure 4. Representation similar to Figure 3, for the case in which a vertical force is exerted on the handle of magnitude greater than both recovery constants of springs M1 and M2 . The fluid (f) passes from one cavity (p) to another (p '), in this case compressing both springs. A compression of the spring M2 causes the outer tubular element (tb2) to rise proportionally to the force (F) applied, bringing the magnets closer to the passageway (c) between the cavities (p) by changing the viscosity of the fluid in the duct and cushioning the system. The magnets used in the system are represented by i , the support on which the magnets are placed, and which are shown in their position closest to the conduit, by t and the force applied by F.
Figura 5. Detalle de la muleta o bastón junto con al ubicación del sistema de amortiguación (S) y del sistema de preajuste (a), del modo de realización 2. (F) Fuerza ejercida por la empuñadura respectivamente.Figure 5. Detail of the crutch or cane together with the location of the damping system (S) and the system of preset (a), of embodiment 2. (F) Force exerted by the handle respectively.
Figura 6. Sistema de preajuste sin activación. El sistema, preferentemente ajustable mediante una rosca, (r) no llega a acercar a los imanes (i) al conducto de paso (c) del fluido (f), por lo que el campo magnético no actúa y la amortiguación es debida únicamente a la viscosidad inicial del fluido en las cavidades (p y p').Figure 6. Preset system without activation. The system, preferably adjustable by means of a thread, (r) not gets close to the magnets (i) to the passage (c) of the fluid (f), so the magnetic field does not act and the damping is due solely to the initial viscosity of the fluid in the cavities (p and p ').
Figura 7. Sistema de preajuste activado. Al activarse, el sistema (r) acerca los imanes (i) al conducto de paso (c) del fluido (f) gradualmente y el campo magnético de los imanes (i) actúa cambiando la viscosidad del fluido en el conducto de paso amortiguando la fuerza ejercida por el usuario.Figure 7. Preset system activated. To the activated, the system (r) brings the magnets (i) to the passageway (c) of the fluid (f) gradually and the magnetic field of the magnets (i) acts by changing the viscosity of the fluid in the passageway damping the force exerted by the user.
Figura 8. Sistema combinado de preajuste y amortiguación en el mismo lugar. El preajuste del sistema, que se realiza preferentemente mediante un elemento enroscable, (r), se encuentra solidario al cilindro o tubo exterior, el cual se eleva si la fuerza (F) el de magnitud suficiente. El sistema tipo rosca acerca los imanes (i) sin que haya una fuerza aplicada (F), por lo que los imanes (i) estarán más cerca del conducto de paso (c), antes que se realice la fuerza que hará que el tubo exterior desplace aún más los imanes al centro del conducto. M1 y M2 representan los muelles del sistema.Figure 8. Combined system of presetting and damping in the same place. The presetting of the system, which is preferably carried out by means of a screw-in element, (r), is integral with the outer cylinder or tube, which is raised if the force (F) is of sufficient magnitude. The threaded type system brings the magnets (i) closer without an applied force (F), so the magnets (i) will be closer to the passage duct (c), before the force that will make the tube outside move the magnets further to the center of the duct. M1 and M2 represent the system springs.
La presente invención tiene por objeto el de servir como un sistema de amortiguación continua y adaptable en función de la presión ejercida sobre el punto de apoyo superior preferentemente útil para muletas o bastones. Comprende la utilización de fluidos magnetorreológicos, un elemento elástico, preferentemente un muelle o resorte, como sistema de recuperación, dos o más cavidades o zonas que contienen dicho fluido y están interconectadas entre si por conductos, preferentemente más estrechos, e imanes dispuestos a través de un sistema de accionamiento que al ejercer un fuerza vertical sobre el sistema de apoyo, acerca uno o más imanes al conducto de paso entre las cavidades llenas de fluido, provocando la amortiguación deseada.The object of the present invention is that of serve as a continuous and adaptable damping system in function of the pressure exerted on the upper support point preferably useful for crutches or canes. It includes the use of magnetorheological fluids, an elastic element, preferably a spring or spring, as a recovery system, two or more cavities or zones that contain said fluid and are interconnected with each other by conduits, preferably more narrow, and magnets arranged through a system of drive that by exerting a vertical force on the system support, bring one or more magnets to the passageway between the cavities filled with fluid, causing the desired damping.
En la Figura 1 se detalla la ubicación del sistema de amortiguación cuando no posee un preajuste de amortiguación. En la Figura 5 el sistema incorpora en la parte superior un sistema de preajuste de amortiguación.Figure 1 details the location of the damping system when it does not have a preset of damping In Figure 5 the system incorporates in the part superior a damping preset system.
El sistema que se propone comprende dos o más cavidades (representadas en las figuras por p y p') cuya parte superior es mucho más grande que su parte inferior, asemejándose su forma a un embudo. Para conseguir el efecto de amortiguación, en el extremo más estrecho de la cavidad (p) se une un conducto (c) muy estrecho. A continuación de este conducto se une otra cavidad (p') igual a la anterior pero dispuesta de forma simétrica, de tal modo que el conducto las una entre si, dejando pasar el fluido magnetorreológico entre las cavidades. El sistema incorpora imanes permanentes (i) dispuestos sobre un elemento (t) que permite, al ejercer presión sobre el sistema, que los imanes se puedan aproximar al conducto (c) de unión entre las cavidades y que sirven de sistema de adaptación continúa a la fuerza ejercida sobre la superficie de apoyo, mediante el acercamiento de estos, cuando se ejerce una presión o fuerza vertical.The proposed system comprises two or more cavities (represented in the figures by p and p ') whose part upper is much larger than its bottom, resembling its Form a funnel. To achieve the damping effect, in the narrower end of the cavity (p) joins a duct (c) very narrow. Next to this duct, another cavity is attached (p ') equal to the previous one but arranged symmetrically, in such a way that the duct joins them together, letting the fluid pass magnetorheological between the cavities. The system incorporates magnets permanent (i) arranged on an element (t) that allows the put pressure on the system, so that the magnets can approximate the conduit (c) of union between the cavities and that serve of adaptation system continues to the force exerted on the support surface, by approaching these, when exerts a vertical pressure or force.
El sistema se dispone en el bastón mediante dos elementos tubulares concéntricos, preferentemente cilíndricos, y de distinto diámetro dispuestos de forma que se permita deslizar a uno de ellos en el interior del otro, accionen el elemento t para que se produzca el acercamiento de los imanes al fluido cuando se realice un apoyo sobre el bastón (fuerza F) y, al volver a su posición original, los imanes se separen del fluido gracias al elemento de recuperación b.The system is arranged in the cane by means of two concentric tubular elements, preferably cylindrical, and of different diameter arranged so that one of them is allowed to slide inside the other, actuate the element t so that the approach of the magnets occurs to the fluid when a support is made on the stick (force F) and, when returning to its original position, the magnets separate from the fluid thanks to the recovery element b .
En la parte mas ancha de las cavidades se encuentra un émbolo que en el caso de la cavidad superior empuja el fluido hacia abajo realizando un movimiento vertical en correlación con la fuerza de apoyo ejercida. En la cavidad inferior, dispuesta de forma simétrica a la otra cavidad, la función del émbolo es frenar el fluido oponiéndose al empuje vertical.In the widest part of the cavities find a plunger that in the case of the upper cavity pushes the fluid down performing a vertical correlation movement with the support force exerted. In the lower cavity, arranged symmetrically to the other cavity, the function of the plunger is stop the fluid opposing the vertical thrust.
Al ejercer una fuerza vertical (F) en la parte superior de la muleta, esta se traduce en una fuerza directamente proporcional en la base de esta. Si la fuerza (F) es inferior a un valor predeterminado por la constante k1 y k2 de los muelles de recuperación M1 y M2, el sistema solo amortigua y se recupera mediante la acción del muelle M1, cuya constante k1 de recuperación debe ser inferior a la constante de recuperación k2 del muelle M2 respectivamente. En este caso no se produce ningún acercamiento de los imanes a los conductos y por consiguiente el fluido que atraviesa el conducto (c), fluye de manera normal dependiendo de su viscosidad inicial (Figura 3).By exerting a vertical force (F) on the top of the crutch, it translates into a directly proportional force at the base of the crutch. If the force (F) is less than a predetermined value by the constant k1 and k2 of the recovery springs M1 and M2 , the system only dampens and is recovered by the action of the spring M1 , whose recovery constant k1 must be less than the recovery constant k2 of the spring M2 respectively. In this case there is no approach of the magnets to the conduits and therefore the fluid that passes through the conduit (c) flows normally depending on its initial viscosity (Figure 3).
Si la fuerza ejercida no es lo suficientemente alta para vencer la resistencia determinada por la constante de los muelles de recuperación y la proximidad prefijada de los imanes de actuación no es la adecuada, estos no ejercen un campo magnético apreciable por lo que el sistema reducirá su resistencia y se recuperará en forma homogénea debido a la viscosidad inicial del fluido.If the force exerted is not enough high to overcome the resistance determined by the constant of the recovery springs and the preset proximity of the magnets of performance is not adequate, these do not exert a magnetic field appreciable so the system will reduce its resistance and will recover homogeneously due to the initial viscosity of the fluid.
Si la fuerza (F) es lo suficientemente grande comparada con la constante de recuperación k2 del muelle M2, y por consiguiente de la constante de recuperación k1 del muelle M1, el sistema de amortiguación actúa comprimiendo ambos muelle M1 y M2 y el muelle M2 hace que el tubo exterior provoque el acercamiento de los imanes siendo este acercamiento proporcional a la fuerza vertical ejercida. Es decir el elemento tubular exterior (tb2) se desplaza hacia arriba y modifica la separación de los imanes permanentes que provocan el campo magnético en el conducto de paso (c) entre las cavidades, variando la viscosidad del fluido (f) en el conducto (c) gracias al efecto magnetorreológico provocado por los imanes. Figura 4.If the force (F) is large enough compared to the recovery constant k2 of the spring M2 , and consequently of the recovery constant k1 of the spring M1 , the damping system acts by compressing both spring M1 and M2 and the spring M2 does that the outer tube causes the magnets to approach, this approach being proportional to the vertical force exerted. In other words, the outer tubular element (tb2) moves up and modifies the separation of the permanent magnets that cause the magnetic field in the passageway (c) between the cavities, varying the viscosity of the fluid (f) in the conduit ( c) thanks to the magnetorheological effect caused by the magnets. Figure 4
Si la fuerza y el preajuste de los imanes son más sensibles a la fuerza ejercida como se mencionó anteriormente, el sistema frenará el émbolo superior, amortiguando e impidiendo mediante el cambio de la viscosidad del fluido magnetorreológico (f) dentro del conducto (c) que atraviesa. Sin embargo, al dejar de aplicar dicha fuerza, el sistema se recupera inmediatamente gracias a que el muelle actúa recuperándose. Los imanes se separarán del conducto de paso dejando pasar el fluido nuevamente en forma normal y su viscosidad no estará afectada el campo magnético de los imanes.If the strength and presetting of the magnets are more sensitive to the force exerted as mentioned above, the system will brake the upper piston, cushioning and preventing by changing the viscosity of the magnetorheological fluid (f) inside the duct (c) that crosses. However, by stopping apply this force, the system recovers immediately thanks to which the spring acts recovering. The magnets will separate from the passageway by letting the fluid pass again normally and its viscosity will not be affected the magnetic field of the magnets
Esta acción, gracias al efecto del campo magnético, ira endureciendo o ablandando el fluido permitiendo una adaptación continúa a la postura y fuerza ejercida por el usuario.This action, thanks to the effect of the field magnetic, will harden or soften the fluid allowing a continuous adaptation to the posture and force exerted by the Username.
Las características del fluido magnetorreológico (concentración y viscosidad, entre otras) dependerán del tipo de amortiguación que se requiera (en función de peso del individuo y uso del bastón, entre otras características).The characteristics of the magnetorheological fluid (concentration and viscosity, among others) will depend on the type of required damping (depending on the individual's weight and use of the cane, among other features).
La función de los imanes y del campo magnético es la cambiar la viscosidad del fluido en el conducto de paso entre las cavidades Estos imanes están sujetos a un dispositivo (representado en forma esquemática por los elementos t y b) que los mantiene alejados del conducto de paso a los imanes y que posibilita que se acerquen o alejen en función de la presión ejercida, debido al movimiento vertical del elemento tubular exterior, tb2, que en su recorrido acerca los imanes a los conductos al desplazar el elemento t hacia el conducto (c) y que, al volver a su posición de reposo permite que los imanes vuelvan a su posición original por la tracción ejercida por el elemento de recuperación b. El imán se acerca y se aleja al conducto (c) según sea la presión y el peso aplicado sobre esta estructura, provocando que cambie el campo magnético ejercido sobre el fluido y, por tanto, cambia las propiedades del fluido aumentando o disminuyendo su viscosidad inicial. Estos conductos actúan como válvula de paso entre cada cavidad, aumentando o disminuyendo la velocidad del fluido en los conductos. Así, el intercambio de fluido entre las cavidades dependerá de la fuerza recibida en el punto de apoyo superior del sistema y en función de la magnitud de dicha fuerza podrá amortiguar el movimiento de deslizamiento de un elemento tubular en el interior de otro, y por tanto el apoyo del bastón, mediante el efecto magnetorreológico del fluido y dejará de actuar al no ejercer dicha fuerza. Si la fuerza ejercida es inferior a la que se determine al adaptar el sistema, el sistema no ejercerá ninguna acción solo se producirá una amortiguación determinada por la viscosidad inicial del fluido.The function of the magnets and the magnetic field is to change the viscosity of the fluid in the passageway between the cavities. These magnets are subject to a device (schematically represented by the elements tyb) that keeps them away from the passageway to the magnets and that allows them to approach or move away depending on the pressure exerted, due to the vertical movement of the outer tubular element, tb2 , which in its path brings the magnets closer to the conduits by moving the element t towards the conduit (c) and which, when returning to its resting position, allows the magnets to return to their original position due to the traction exerted by the recovery element b . The magnet approaches and moves away to the conduit (c) according to the pressure and weight applied to this structure, causing the magnetic field exerted on the fluid to change and, therefore, changes the properties of the fluid by increasing or decreasing its initial viscosity . These ducts act as a passage valve between each cavity, increasing or decreasing the speed of the fluid in the ducts. Thus, the exchange of fluid between the cavities will depend on the force received at the upper support point of the system and depending on the magnitude of said force, it will be able to dampen the sliding movement of a tubular element inside another, and therefore the support of the cane, through the magnetoreological effect of the fluid and will cease to act by not exerting said force. If the force exerted is less than that determined when adapting the system, the system will not exert any action, only a damping determined by the initial viscosity of the fluid will occur.
El sistema también puede ser ajustado mediante un sistema que permita modificar la posición de los imanes cuando el sistema de amortiguación no está sometido a ninguna fuerza. En la Figura 6 se representan los detalles de un sistema de preajuste, donde puede observarse el sistema de recuperación de los imanes (i) y su sistema de preajuste (r) que, al modificar su posición vertical, preferentemente mediante roscado, puede modificar la posición de los imanes respecto al conducto de paso (c) entre las cavidades (p). En la figura 6 el sistema no esta activado, es decir no se han acercado los imanes al conducto de paso por lo cual no abra un preajuste activo del sistema. Si el sistema de preajuste (r) ha sido utilizado acercando los imanes al conducto de paso (Figura 7) se modifica la amortiguación cambiando la viscosidad del fluido (f) en estado de reposo.The system can also be adjusted by a system that allows changing the position of the magnets when The damping system is not subjected to any force. In Figure 6 shows the details of a preset system, where the magnet recovery system can be observed (i) and its preset system (r) which, by changing its position vertical, preferably by threading, you can modify the position of the magnets relative to the passageway (c) between the cavities (p). In figure 6 the system is not activated, that is the magnets have not approached the passage duct so no Open an active system preset. If the preset system (r) has been used to bring the magnets closer to the passageway (Figure 7) the damping is modified by changing the viscosity of the fluid (f) at rest.
El sistema de preajuste y sistema de amortiguación pueden combinarse en un solo dispositivo (Figura 8) de tal forma que el sistema (r) acerca gradualmente los imanes de forma permanente al conducto de paso, modificando el campo magnético que se ejerce sobre él y logrando que el fluido tenga otra viscosidad inicial diferente. De esta forma se acondiciona el sistema para diferentes usuarios o fuerzas ejercidas en la cualquiera de las empuñaduras e1 y e2.The preset system and damping system can be combined into a single device (Figure 8) so that the system (r) gradually brings the magnets permanently closer to the passageway, modifying the magnetic field that is exerted on it and achieving that the fluid has a different initial viscosity. In this way the system is conditioned for different users or forces exerted on any of the handles e1 and e2 .
Modo 1Mode one
En este modo de realización preferido, el sistema de amortiguación (S) se ubica en la parte inferior de la muleta o bastón (Figura 1). El sistema comprende (Figura 2) las cavidades (p y p') que contienen fluidos magnetorreológicos y están conectadas entre si a través un conducto (c) por el que puede pasar el fluido (f) de una cavidad a otra. Además, se dispone, de forma sensiblemente perpendicular y ubicados cerca del canal de paso entre zonas o cavidades, imanes (i) que gracias a los elementos t se acercarán al conducto cuando se ejerza una fuerza vertical sobre el sistema de forma que el elemento tubular tb1 se deslice dentro del elemento tubular tb2 y se alejarán cuando cese la fuerza gracias a los elementos recuperadores b, preferentemente elementos flexibles o elásticos colocados de forma que al cesar la fuerza y cuando el elemento tb1 se deslice fuera del elemento tb2 permita retornar a los imanes a su posición original. El deslizamiento de tb1 hacia su posición original se produce gracias al muelle M2.In this preferred embodiment, the damping system (S) is located at the bottom of the crutch or cane (Figure 1). The system comprises (Figure 2) the cavities (p and p ') that contain magnetorheological fluids and are connected to each other through a conduit (c) through which the fluid (f) can pass from one cavity to another. In addition, magnets (i) are disposed in a substantially perpendicular manner and located near the passageway between zones or cavities, which thanks to the elements t will approach the conduit when a vertical force is exerted on the system so that the tubular element tb1 slides inside the tubular element tb2 and will move away when the force ceases thanks to the recovery elements b , preferably flexible or elastic elements positioned so that when the force ceases and when the element tb1 slides out of the element tb2 it allows to return to the magnets to their original position. The sliding of tb1 to its original position occurs thanks to the M2 spring.
De esta forma, acercando o alejando el campo magnético al conducto de paso (c) se consigue un cambio en la viscosidad del fluido en la zona de actuación del campo aplicado, el fluido en el conducto se vuelve más denso (aumenta la viscosidad) y por consiguiente disminuye la velocidad de paso del resto del fluido entre las cavidades produciéndose la amortiguación. La forma en que se produce la amortiguación depende del campo magnético aplicado, cuya magnitud depende de la cercanía de los imanes (i) al conducto (c) y del tipo de fluido utilizado.In this way, zooming in or out of the field magnetic to the passage duct (c) a change in the fluid viscosity in the area of action of the applied field, the fluid in the duct becomes denser (viscosity increases) and therefore the speed of passage of the rest of the fluid between the cavities producing damping. The shape in which the damping occurs depends on the magnetic field applied, whose magnitude depends on the proximity of the magnets (i) to the conduit (c) and the type of fluid used.
El sistema (Figura 3) posee dos muelles de recuperación M1 y M2 con constantes de amortiguación/recuperación k1 y k2. Si la fuerza ejercida en la empuñadura es superior a la constante de recuperación del muelle M1 y de magnitud inferior al muelle M2, el émbolo comprime el muelle M1 y no posee suficiente magnitud para comprimir el muelle M2, por lo que el sistema, se amortigua con únicamente mediante el muelle M1 y por la resistencia al paso del fluido de una cavidad a otra determinada por su viscosidad inicial. En este caso no actúan los imanes.The system (Figure 3) has two recovery springs M1 and M2 with damping / recovery constants k1 and k2. If the force exerted on the handle is greater than the recovery constant of the spring M1 and of magnitude lower than the spring M2 , the piston compresses the spring M1 and does not have sufficient magnitude to compress the spring M2 , so that the system is damped with only by the spring M1 and by the resistance to the passage of the fluid from one cavity to another determined by its initial viscosity. In this case the magnets do not act.
En el caso en el que la fuerza vertical ejercida sobre el sistema es de magnitud superior a la constante de recuperación de los muelles M1 y M2 (Figura 4), la compresión del muelle M2 hace que el tubo exterior se eleve proporcionalmente con la fuerza aplicada produciendo el acercamiento de los imanes al fluido. Cuando deja de actuar la fuerza, los imanes se alejan automáticamente y el fluido en el conducto de paso, vuelve a adquirir su viscosidad inicial y el sistema se recupera mediante la ayuda del muelle M1, elevando el émbolo inferior y superior respectivamente, volviendo el sistema a su estado de reposo.In the case where the vertical force exerted on the system is of magnitude greater than the recovery constant of the springs M1 and M2 (Figure 4), the compression of the spring M2 causes the outer tube to rise proportionally with the force applied producing the approach of the magnets to the fluid. When the force ceases to act, the magnets automatically move away and the fluid in the passage duct returns to its initial viscosity and the system recovers using the spring M1 , raising the lower and upper piston respectively, returning the system to its state of rest.
Modo 2Mode 2
En este modo de realización se ha incorporado en la parte superior al sistema del modo 1 (Figura 5) otro sistema (a) similar al anterior que comprende dos cavidades adicionales, interconectadas por un conducto de paso y cuya diferencia radica en que los imanes que provocan el campo magnético están dispuestos en las proximidades del conducto de paso (preferiblemente sobre el conducto), y la aproximación de estos al conducto se realiza manualmente con un elemento (r) que acerca los imanes al conducto de manera permanente.In this embodiment it has been incorporated into the top of the mode 1 system (Figure 5) another system (a) similar to the previous one that includes two additional cavities, interconnected by a passageway and whose difference lies in that the magnets that cause the magnetic field are arranged in the proximities of the passageway (preferably on the conduit), and the approach of these to the conduit is made manually with an element (r) that brings the magnets closer to the duct Permanently.
Este acercamiento (Figuras 6 y 7) se puede realizar practicando unos surcos en el elemento tubular exterior, tb2, de forma que un elemento roscado interiormente pudiese modificar su posición vertical y consecuentemente, modificar la posición del elemento t para que acerque o aleje los imanes (i) al conducto (c).This approach (Figures 6 and 7) can be done by practicing grooves in the outer tubular element, tb2 , so that an internally threaded element could modify its vertical position and consequently, modify the position of the element t so that the magnets are zoomed in or out (i) to the conduit (c).
Mediante el acercamiento estático o fijo, se PRE-acondiciona el sistema de amortiguamiento, debido al cambio de la viscosidad del fluido en el conducto de paso. Este preajuste es controlado por el usuario y le confiere al sistema en su conjunto un cambio en la dureza inicial de amortiguación.Through the static or fixed approach, PRE-condition the damping system, due to the change in the viscosity of the fluid in the passage duct. This preset is controlled by the user and gives the system as a whole a change in the initial hardness of damping
Modo de realización preferidoEmbodiment favorite
En este modo de realización preferido se ha combinado los modos 1 y 2. El sistema se representa en la Figura 8 y consiste en realizar el preajuste mencionado en el modo preferido 2, directamente sobre el sistema de amortiguación principal descrito en el modo 1. De esta forma, el preajuste de amortiguación se realiza acercando o alejando de forma controlada los imanes del sistema con un elemento (r) montada en el elemento tubular exterior tb2 del sistema de amortiguación (S en la Figura 1), logrando de esta manera el preajuste de amortiguación requerida por el usuario.In this preferred embodiment, modes 1 and 2 have been combined. The system is shown in Figure 8 and consists in carrying out the preset mentioned in the preferred mode 2, directly on the main damping system described in mode 1. In this way, the damping preset is carried out by approaching or moving away in a controlled manner the magnets of the system with an element (r) mounted on the outer tubular element tb2 of the damping system (S in Figure 1), thus achieving the presetting. of damping required by the user.
Claims (3)
- a.to.
- Dos o más cavidades interconectadas llenas de fluido magnetorreológico.Two o more fluid-filled interconnected cavities magnetorheological
- b.b.
- Dos o más émbolos situados en la zona más amplia de las cavidades que empujan o resisten el paso del fluido entre las cavidades.Two o more plungers located in the widest area of the cavities that they push or resist the passage of fluid between the cavities.
- c.C.
- Imanes cuya posición varía en función de la presión ejercida sobre el sistema modificando las características de viscosidad del fluido.Magnets whose position varies depending on of the pressure exerted on the system by modifying the viscosity characteristics of the fluid.
- d.d.
- Elementos que permitan el acercamiento de los imanes a los conductos de paso de fluido entre cavidades al ejercer fuerza de apoyo.Elements that allow the approach from the magnets to the fluid passageways between cavities to exert supportive force
- e.and.
- Elementos que permitan devolver a los imanes a su posición inicial en ausencia de fuerza de apoyo.Elements that allow returning to magnets to their initial position in the absence of force of support for.
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