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EP0898085B1 - Druckmittelmotor für elektrorheologische Flüssigkeiten - Google Patents

Druckmittelmotor für elektrorheologische Flüssigkeiten Download PDF

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Publication number
EP0898085B1
EP0898085B1 EP98114617A EP98114617A EP0898085B1 EP 0898085 B1 EP0898085 B1 EP 0898085B1 EP 98114617 A EP98114617 A EP 98114617A EP 98114617 A EP98114617 A EP 98114617A EP 0898085 B1 EP0898085 B1 EP 0898085B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
valves
pressurized
fluid motor
electrorheological
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP98114617A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0898085A3 (de
EP0898085A2 (de
Inventor
Horst Dr. Rosenfeldt
Dorothea Adams
Horst Scherk
Eckhardt Dr. Wendt
Klaus Büsing
Gerald Fees
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fludicon GmbH
Original Assignee
Fludicon GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fludicon GmbH filed Critical Fludicon GmbH
Publication of EP0898085A2 publication Critical patent/EP0898085A2/de
Publication of EP0898085A3 publication Critical patent/EP0898085A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0898085B1 publication Critical patent/EP0898085B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/06—Use of special fluids, e.g. liquid metal; Special adaptations of fluid-pressure systems, or control of elements therefor, to the use of such fluids
    • F15B21/065—Use of electro- or magnetosensitive fluids, e.g. electrorheological fluid

Definitions

  • the invention relates to a pressure medium motor for electrorheological fluids, with a housing surrounding two working chambers, a piston movable in the housing, which separates the working chambers from each other, an inlet channel for the supply of an electrorheological fluid from a space of higher pressure, an outlet channel for the discharge of electrorheological Liquid in a space of low pressure and electrorheological valves with a respective one working chamber with the inlet channel or the outlet channel connecting annular gap whose boundary surfaces form electrodes for generating an electric field.
  • Electrorheological fluids also known as electroviscous liquids, change their viscosity as a function of the field strength of an electric field to which they are exposed. Under the effect of an electric field, electrorheological fluids become tough or even stiff. It is known to use electrorheological fluids as working fluid in hydraulic systems in order to be able to electrically control hydraulic processes directly by means of electrorheological valves.
  • a pressure medium motor embodied as a differential cylinder which serves as a servomotor is intended for aircraft and is operated with an electrorheological fluid.
  • Control is provided by electrorheological valves integrated in the cylinder.
  • the four valves are designed as annular gaps, which are formed by the insertion of two pipes in the cylinder.
  • the piston of the cylinder is passed through the inner tube.
  • the supply and discharge of the electrorheological fluid via nozzles, which are arranged in the middle between the two end faces of the cylinder in the cylinder wall. Due to the short connection between the valves and the cylinder chambers, the high response speed of the electrorheological fluid can be well utilized in this known embodiment.
  • the invention is based on the object, a pressure medium engine of the type mentioned with integrated valves to create the compact outer dimensions, a high differential pressure between the two working chambers and thus a relatively large actuating force that achieves high dynamics and in which a good heat dissipation is given by direct metallic heat conduction.
  • the object is achieved in that the electrorheological valves through the housing wall in the longitudinal direction penetrating holes and in the holes arranged, insulated from the housing elements are formed, the holes and the elements together annular gaps constant gap width and limit the elements to a high voltage and the housing can be applied to ground potential.
  • the electrode gaps of the electrorheological valves can be guided over the entire length of the housing, so that one, measured on the length of the pressure medium motor, high pressure difference can be achieved. All annular gaps are in direct contact with the housing wall that can be produced from a metal, which ensures good heat dissipation.
  • Each valve can be formed by several holes with high voltage elements. It is therefore a large cross-sectional area of the valves and thus a high volume flow and high dynamics of the pressure medium motor can be achieved.
  • the inventive design of the pressure medium motor also allows a mechanically simple structure with identical components, namely holes and elements of the same size, to form the four valves.
  • the elements may in a simple embodiment consist of cylindrical rods or spikes, but they may also have the shape of a coil extending along the bore.
  • the elements can be mounted, with their ends protruding from the bores, in end caps which are fastened to the end faces of the housing and made of highly insulating material, e.g. engineering thermoplastics such as PPS or ceramics.
  • the end caps may further form chambers through which the annular gaps of the valves are connected to the inlet channel and the outlet channel or a working chamber. This has the advantage that the entire annular gap cross section is available as an inlet cross section.
  • the four valves may be connected to the working chambers and the inlet channel and the outlet channel in two different ways via the chambers in the end caps.
  • the inlet channel and the outlet channel lie on one end side of the housing and the valves are connected via the other end face of the housing with the working chambers.
  • This embodiment has the advantage that a unit of motor, pump and tank or memory can be flanged to the one end face of the pressure medium motor, resulting in a very compact overall mechanical structure of an aggregate, for example, in industrial robots for accurate positioning or as power steering for Passenger or truck can be used. Since the electrorheological fluid has a very high response speed of usually 1 ms, such an aggregate can also be used as a high-frequency cylinder in material testing.
  • the inlet channel and the outlet channel are guided to chambers on both end sides of the housing and connected there in each case with the annular gaps of another valve. This results in very short connection paths to the respective working chamber at all four valves.
  • FIG. 1 illustrates the mode of operation of the pressure medium motor operating in the following with an electrorheological fluid.
  • the lines denote the flow channels through which the electrorheological working fluid from a pump P is conveyed to a non-pressurized container T. Between the pump P and the tank T there are two parallel flow channels.
  • the upper channel contains in series one behind the other the annular gap valves 1a and 2b illustrated by circular surfaces, the lower flow channel the annular gap valves 2a and 1b, viewed in the flow direction. Between the annular gap valves 1a, 2b is at the upper flow channel connected to a working chamber A of the pressure medium motor, between the annular gap valves 2a, 1b, the other working chamber B of the pressure medium motor is connected to the lower flow channel.
  • the annular gap valves 1a, 1b are blocked by applying a high voltage, i. by the electric field generated by the high voltage in the annular gap, the viscosity of the electrorheological working fluid within the annular gap is increased so much that against the flow resistance caused thereby only a fraction of the delivered amount of liquid can pass through the annular gap valves 1a, 1b.
  • the pressure at the pump outlet and in the annular gap valve 2a switched to passageway increases with the working chamber B connected to this passage.
  • the pressure in the working chamber A remains at the low level of the container T, since the valve 2b is also on passage. Due to the pressure difference between the working chamber B and the working chamber A, the piston is moved in the direction of the working chamber A.
  • the annular gap valves 2a, 2b are blocked by applying a high voltage and the annular gap valves 1a, 1b de-energized and thus switched to passage. If the valves are switched quickly back and forth, the piston can be set to a vibration corresponding to the switching frequency.
  • the pressure medium motor shown in Figures 2 to 6 has a cylindrical housing 1, which consists of metal.
  • the housing 1 has a central, continuous cylinder bore 2, in which a piston 3 with a piston rod 4 is guided axially movable.
  • the piston 3 is with a Sliding seal 5 sealed against the wall of the cylinder bore 2 and divides the cylinder bore 2 into two working chambers A, B.
  • a series of cylindrical bores 6 are provided parallel to the cylinder bore 2, which completely penetrate the housing 1 and have a uniform diameter .
  • Through the holes 6 extend cylindrical mandrels 7 made of metal, which have a smaller diameter than the holes 6 and are centered with respect to the holes.
  • end caps 9, 10 which are mounted pressure-tight on both end sides of the housing 1.
  • the end caps 9, 10 are made of an insulating material, such as PPS or polycarbonate, which may be reinforced with fillers, such as glass fibers.
  • the end caps 9, 10 on a cylindrical projection 11 which engages in each case into the end of the cylinder bore 2 and closes it.
  • the end caps 9, 10 are provided with central through holes 12 in which the piston rod 4 is guided and sealed.
  • the end caps 9, 10 each have on their side facing the housing 1 two semi-cylindrical chambers 13, 14 and 15, 16 which are separated from one another by a radial wall 17 and 18, respectively.
  • the walls 17, 18 are aligned with each other so that their center plane are perpendicular to each other.
  • Each of the four groups of annular gaps forms an electrorheological annular gap valve 1a, 1b, 2a, 2b.
  • the mandrels 7 of each annular gap valve are connected to one another in the end cap 9 by a high-voltage distributor 19 and can be connected to a high-voltage source independently of the spikes of the other annular gap valves.
  • the housing 1 is connected to ground potential. If high voltage is applied to the spikes 7 of an annular gap valve, an electric field is generated in the annular gaps 8 of this annular gap valve and the viscosity of the electrorheological working fluid in the annular gaps 8 of this valve is increased.
  • the chamber 16 is connected via a channel 20 in the housing 1 with the working chamber A and the chamber 15 via a channel 21 in the housing 1 with the working chamber B.
  • the chamber 14 is connected to the inlet channel 22 and the chamber 13 to the outlet channel 23.
  • the working fluid supplied via the inlet channel 22 of the chamber 14 can thus enter the chamber 16 either via the annular gap valve 1a or into the chamber 15 via the annular gap valve 2a. Accordingly, the working fluid from the chamber 16 via the annular gap valve 2b and from the chamber 15 via the annular gap valve 1b respectively in the chamber 13 and from there in the outlet channel 23 are discharged.
  • the invention described is equally suitable for pressure medium motors that work with a magnetorheological working fluid. Instead of an electric field, a magnetic field is then to be built up in the annular gaps with the aid of suitable coils.

Landscapes

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Druckmittelmotor für elektrorheologische Flüssigkeiten, mit einem zwei Arbeitskammern umgebenden Gehäuse, einem in dem Gehäuse bewegbaren Kolben, der die Arbeitskammern voneinander trennt, einem Einlaßkanal für die Zuführung einer elektrorheologischen Flüssigkeit aus einem Raum höheren Drucks, einem Auslaßkanal für die Abführung der elektrorheologischen Flüssigkeit in einen Raum niederen Drucks und elektrorheologischen Ventilen mit einem jeweils eine Arbeitskammer mit dem Einlaßkanal oder dem Auslaßkanal verbindenden Ringspalt, dessen Begrenzungsflächen Elektroden zur Erzeugung eines elektrischen Feldes bilden.
  • Elektrorheologische Flüssigkeiten, auch als elektroviskose Flüssigkeiten bezeichnet, ändern ihre Viskosität in Abhängigkeit von der Feldstärke eines elektrischen Feldes, dem sie ausgesetzt sind. Unter der Wirkung eines elektrischen Feldes werden elektrorheologische Flüssigkeiten zäh oder sogar steif. Es ist bekannt, elektrorheologische Flüssigkeiten als Arbeitsfluid in hydraulischen Systemen einzusetzen, um mit Hilfe elektrorheologischer Ventile hydraulische Vorgänge unmittelbar elektrisch steuern zu können.
  • Aus der US 4 840 112 A ist ein als Differentialzylinder ausgeführter Druckmittelmotor bekannt, der als Stellmotor für Flugzeuge vorgesehen ist und mit einer elektrorheologischen Flüssigkeit betrieben wird. Die Steuerung erfolgt über elektrorheologische Ventile, die in den Zylinder integriert sind. Die vier Ventile sind als Ringspalte ausgeführt, die durch den Einzug von zwei Rohren in den Zylinder gebildet werden. Der Kolben des Zylinders wird durch das innere Rohr geführt. Die Zu- und Abführung der elektrorheologischen Flüssigkeit erfolgt über Stutzen, die in der Mitte zwischen den beiden Stirnseiten des Zylinders in der Zylinderwand angeordnet sind. Durch die kurze Verbindung zwischen den Ventilen und den Zylinderkammern, kann bei dieser bekannten Ausführung die hohe Ansprechgeschwindigkeit der elektrorheologischen Flüssigkeit gut ausgenutzt werden. Um die erforderlichen vier Ventile zu bilden, ist es bei der bekannten Anordnung notwendig, die zwei durch die Rohre gebildeten Ringspalte jeweils zu teilen, so daß über die Länge des Zylinders jeweils zwei Ventile pro Ringspalt unterzubringen sind. Dies führt zu einer großen Baulänge des Zylinders, da die Länge der Ringspalte in die erreichbare Druckdifferenz und damit in die Stellkräfte des Druckmittelmotors eingehen. Weiterhin ist der Kolbendurchmesser mit dem Umfang der Ringspalte und damit mit dem Eintrittsquerschnitt der Flüssigkeit in die Ringspalte verknüpft, so daß alle erforderlichen geometrischen Abmessungen der Ringspalte im wesentlichen festliegen und nicht mehr nach anderen Gesichtspunkten, z.B. der Führung der Hochspannung, optimiert werden können. Als nachteilig ist auch anzusehen, daß die durch Viskosereibung entstehende Wärme im inneren Ringspalt nicht durch direkte metallische Wärmeleitung nach außen abgeführt werden kann. Es kann daher insbesondere bei hohen Frequenzen der Kolbenbewegung zu einer starken Erwärmung der elektrorheologischen Flüssigkeit im inneren Ringspalt kommen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckmittelmotor der eingangs genannten Art mit integrierten Ventilen zu schaffen, der bei kompakten äußeren Abmessungen einen hohen Differenzdruck zwischen den beiden Arbeitskammern und damit eine relativ große Stellkraft ermöglicht, der eine hohe Dynamik erreicht und bei dem eine gute Wärmeabfuhr durch direkte metallische Wärmeleitung gegeben ist.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die elektrorheologischen Ventile durch die Gehäusewand in Längsrichtung durchdringende Bohrungen und in den Bohrungen angeordnete, gegenüber dem Gehäuse isolierte Elemente gebildet werden, wobei die Bohrungen und die Elemente miteinander Ringspalte konstanter Spaltweite begrenzen und die Elemente an eine Hochspannung und das Gehäuse an Massepotential anlegbar sind.
  • Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Druckmittelmotors können die Elektrodenspalte der elektrorheologischen Ventile über die gesamte Länge des Gehäuses geführt werden, so daß eine, gemessen an der Baulänge des Druckmittelmotors, hohe Druckdifferenz erreichbar ist. Alle Ringspalte sind unmittelbar in Kontakt mit der aus einem Metall herstellbaren Gehäusewand, wodurch eine gute Wärmeabfuhr gewährleistet ist. Jedes Ventil kann durch mehrere Bohrungen mit Hochspannungselementen gebildet werden. Es ist daher eine große Querschnittsfläche der Ventile und damit ein hoher Volumenstrom und eine hohe Dynamik des Druckmittelmotors erreichbar. Die erfindungsgemäße Gestaltung des Druckmittelmotors ermöglicht ferner einen mechanisch einfachen Aufbau mit identischen Bauteilen, nämlich Bohrungen und Elementen gleicher Abmessung, zur Bildung der vier Ventile. Die Elemente können in einer einfachen Ausführung aus zylindrischen Stäben oder Dornen bestehen, sie können aber auch die Form einer sich längs der Bohrung erstreckenden Wendel haben.
  • Die Elemente können erfindungsgemäß mit ihren aus den Bohrungen herausragenden Enden in Endkappen gelagert sein, die an den Stirnflächen des Gehäuses befestigt sind und aus hochisolierendem Material, z.B. technischen Thermoplasten wie PPS oder Keramik, hergestellt werden. Die Endkappen können weiterhin Kammern bilden, durch die die Ringspalte der Ventile mit dem Einlaßkanal, und dem Auslaßkanal oder einer Arbeitskammer verbunden sind. Dies hat den Vorteil, daß der gesamte Ringspaltquerschnitt als Eintrittsquerschnitt zur Verfügung steht. Die vier Ventile können auf zwei unterschiedliche Arten über die Kammern in den Endkappen an die Arbeitskammern und den Einlaßkanal und den Auslaßkanal angeschlossen sein. Bei einer Ausführungsart liegen der Einlaßkanal und der Auslaßkanal auf einer Stirnseite des Gehäuses und die Ventile sind über die andere Stirnseite des Gehäuses mit den Arbeitskammern verbunden. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß eine Einheit aus Motor, Pumpe und Tank bzw. Speicher an die eine Stirnfläche des Druckmittelmotors angeflanscht werden kann, wodurch sich ein sehr kompakter mechanischer Gesamtaufbau eines Aggregats ergibt, das beispielsweise in Industrierobotern zum genauen Positionieren oder als Lenkhilfe für Personen- oder Lastkraftwagen eingesetzt werden kann. Da die elektrorheologische Flüssigkeit eine sehr hohe Ansprechgeschwindigkeit von üblicherweise 1 ms aufweist, läßt sich ein solches Aggregat auch als Hochfrequenzzylinder in der Materialprüfung einsetzen.
  • Bei der zweiten Ausführungsart sind der Einlaßkanal und der Auslaßkanal zu Kammern an beiden Stirnseiten des Gehäuses geführt und dort jeweils mit den Ringspalten eines anderen Ventils verbunden. Hierdurch ergeben sich an allen vier Ventilen sehr kurze Verbindungswege zu der jeweiligen Arbeitskammer.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist sind. Es zeigen
    • Figur 1
    das Schaltschema eines erfindungsgemäßen Druckmittelmotors,
    Figur 2
    einen Längsschnitt E-E durch einen erfindungsgemäßen Druckmittelmotor für elektrorheologische Flüssigkeiten mit einem zylindrischen Gehäuse und in das Gehäuse integrierten Ringspaltventilen,
    Figur 3
    einen Querschnitt A-A des Druckmittelmotors gemäß Figur 2,
    Figur 4
    einen Querschnitt B-B des Druckmittelmotors gemäß Figur 2,
    Figur 5
    einen Querschnitt C-C des Druckmittelmotors gemäß Figur 2 und
    Figur 6
    einen Querschnitt D-D des Druckmittelmotors gemäß Figur 2.
  • Figur 1 veranschaulicht die Arbeitsweise des im folgenden näher beschriebenen, mit einer elektrorheologischen Flüssigkeit arbeitenden Druckmittelmotors. Die Linien bezeichnen die Strömungskanäle, durch die die elktrorheologische Arbeitsflüssigkeit von einer Pumpe P kommend zu einem drucklosen Behälter T gefördert wird. Zwischen der Pumpe P und dem Behälter T sind zwei parallele Strömungskanäle vorhanden. Der obere Kanal enthält in Reihe hintereinander die durch Kreisflächen veranschaulichten Ringspaltventile 1a und 2b, der untere Strömungskanal die Ringspaltventile 2a und 1b, jeweils in Strömungsrichtung betrachtet. Zwischen den Ringspaltventilen 1a, 2b ist an den oberen Strömungskanal die eine Arbeitskammer A des Druckmittelmotors angeschlossen, zwischen den Ringspaltventilen 2a, 1b ist an den unteren Strömungskanal die andere Arbeitskammer B des Druckmittelmotors angeschlossen.
  • Soll der die Arbeitskammern A, B trennende Kolben in Richtung der Kammer A bewegt werden, so werden die Ringspaltventile 1a, 1b durch Anlegen einer Hochspannung gesperrt, d.h. durch das von der Hochspannung in dem Ringspalt erzeugte elektrische Feld wird die Viskosität der elektrorheologischen Arbeitsflüssigkeit innerhalb des Ringspalts so stark erhöht, daß gegen den dadurch hervorgerufenen Strömungswiderstand nur noch ein Bruchteil der geförderten Flüssigkeitsmenge die Ringspaltventile 1a, 1b passieren kann. Hierdurch steigt der Druck am Pumpenausgang und in der über das auf Durchgang geschaltete Ringspaltventil 2a mit diesem verbundenen Arbeitskammer B an. Der Druck in der Arbeitskammer A bleibt hingegen auf dem niedrigen Niveau des Behälters T, da das Ventil 2b ebenfalls auf Durchgang ist. Durch die Druckdifferenz zwischen der Arbeitskammer B und der Arbeitskammer A wird der Kolben in Richtung der Arbeitskammer A bewegt.
  • Soll der Kolben in Richtung der Arbeitskammer B bewegt werden, so werden die Ringspaltventile 2a, 2b durch Anlegen einer Hochspannung gesperrt und die Ringspaltventile 1a, 1b spannungslos und damit auf Durchgang geschaltet. Werden die Ventile schnell hin- und hergeschaltet, so kann der Kolben in eine der Schaltfrequenz entsprechende Schwingung versetzt werden.
  • Der in den Figuren 2 bis 6 dargestellte Druckmittelmotor hat ein zylindrisches Gehäuse 1, das aus Metall besteht. Das Gehäuse 1 weist eine zentrale, durchgehende Zylinderbohrung 2 auf, in der ein Kolben 3 mit einer Kolbenstange 4 axial beweglich geführt ist. Der Kolben 3 ist mit einer Gleitdichtung 5 gegenüber der Wand der Zylinderbohrung 2 abgedichtet und unterteilt die Zylinderbohrung 2 in zwei Arbeitskammern A, B. In der Wand des Gehäuses 1 sind parallel zur Zylinderbohrung 2 eine Reihe zylindrischer Bohrungen 6 vorgesehen, die das Gehäuse 1 vollständig durchringen und einen einheitlichen Durchmesser haben. Durch die Bohrungen 6 erstrecken sich zylindrische Dorne 7 aus Metall, die einen kleineren Durchmesser haben als die Bohrungen 6 und gegenüber den Bohrungen zentriert sind. Durch diese Anordnung ergeben sich zwischen der Wand der Bohrungen 6 und den Dornen 7 Ringspalte 8 von konstanter Spaltweite. Die aus den Bohrungen 6 herausragenden Enden der Dorne 7 sind in Endkappen 9, 10 gelagert, die an beiden Stirnseiten des Gehäuses 1 druckdicht befestigt sind. Die Endkappen 9, 10 bestehen aus einem isolierenden Material, z.B. PPS oder Polycarbonat, das mit Füllstoffen, beispielsweise Glasfasern, verstärkt sein kann. In ihrer Mitte weisen die Endkappen 9, 10 einen zylindrischen Ansatz 11 auf, der jeweils in das Ende der Zylinderbohrung 2 eingreift und diese verschließt. Weiterhin sind die Endkappen 9, 10 mit zentralen Durchgangsbohrungen 12 versehen, in denen die Kolbenstange 4 geführt und abgedichtet ist.
  • Die Endkappen 9, 10 weisen auf ihrer dem Gehäuse 1 zugekehrten Seite jeweils zwei halbzylindrische Kammern 13, 14 bzw. 15, 16 auf, die durch eine radiale Wand 17 bzw. 18 voneinander getrennt sind. Die Wände 17, 18 sind so zueinander ausgerichtet, daß ihre Mittelebene senkrecht aufeinander stehen. In die Kammern 13 bis 16 münden jeweils die in der entsprechenden Zylinderhälfte des Gehäuses 1 angeordneten Ringspalte 8. Durch die Anordnungen der Kammern 13, 14 in einer um 100° gedrehten Position gegenüber den Kammern 15, 16 verbinden jeweils nur die in einem Quadranten des zylindrischen Gehäuses 1 liegenden vier Ringspalte 8 zwei auf entgegengesetzten Stirnseiten des Gehäuses 1 befindliche Kammern miteinander. Es ergeben sich somit vier Gruppen von Ringspalten 8, die jeweils einen anderen Strömungsweg bilden. Jede der vier Gruppen von Ringspalten bildet ein elektrorheologisches Ringspaltventil 1a, 1b, 2a, 2b. Die Dorne 7 eines jeden Ringspaltventils sind in der Endkappe 9 durch einen Hochspannungsverteiler 19 miteinander verbunden und jeweils unabhängig von den Dornen der anderen Ringspaltventile an eine Hochspannungsquelle anschließbar. Das Gehäuse 1 ist mit Erdpotential verbunden. Liegt an den Dornen 7 eines Ringspaltventils Hochspannung an, so wird in den Ringspalten 8 dieses Ringspaltventils ein elektrisches Feld erzeugt und die Viskosität der in den Ringspalten 8 dieses Ventils befindlichen elektrorheologischen Arbeitsflüssigkeit erhöht.
  • Um die in Verbindung mit Figur 1 beschriebene Steuerfunktion zu erreichen, ist die Kammer 16 über einen Kanal 20 im Gehäuse 1 mit der Arbeitskammer A und die Kammer 15 über einen Kanal 21 im Gehäuse 1 mit der Arbeitskammer B verbunden. Die Kammer 14 ist an den Einlaßkanal 22 und die Kammer 13 an den Auslaßkanal 23 angeschlossen. Die über den Einlaßkanal 22 der Kammer 14 zugeführte Arbeitsflüssigkeit kann also entweder über das Ringspaltventil la in die Kammer 16 oder über das Ringspaltventil 2a in die Kammer 15 gelangen. Entsprechend kann die Arbeitsflüssigkeit aus der Kammer 16 über das Ringspaltventil 2b und aus der Kammer 15 über das Ringspaltventil 1b jeweils in die Kammer 13 und von dort im Auslaßkanal 23 abgeführt werden.
  • Die beschriebene Erfindung eignet sich gleichermaßen für Druckmittelmotore, die mit einer magnetorheologischen Arbeitsflüssigkeit arbeiten. Anstelle eines elektrischen Feldes ist dann mit Hilfe geeigneter Spulen ein Magnetfeld in den Ringspalten aufzubauen.

Claims (7)

  1. Druckmittelmotor für elektrorheologische Flüssigkeiten, mit einem zwei Arbeitskammern umgebenden Gehäuse, einem in dem Gehäuse bewegbaren Kolben, der die Arbeitskammern voneinander trennt, einem Einlaßkanal für die Zuführung einer elektrorheologischen Flüssigkeit aus einem Raum höheren Drucks, einem Auslaßkanal für die Abführung der elektrorheologischen Flüssigkeit in einen Raum niederen Drucks und elektrorheologischen Ventilen mit einem jeweils eine Arbeitskammer mit dem Einlaßkanal oder dem Auslaßkanal verbindenden Ringspalt, dessen Begrenzungsflächen Elektroden zur Erzeugung eines elektrischen Feldes bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrorheologischen Ventile (1a, 1b, 2a, 2b) durch die Gehäusewand in Längsrichtung durchdringende Bohrungen (6) und in den Bohrungen (6) angeordnete, gegenüber dem Gehäuse (1) isolierte Elemente (Dorne 7) gebildet werden, wobei die Bohrungen (6) und die Elemente (Dorne 7) miteinander Ringspalte (8) konstanter Spaltweite begrenzen und die Elemente (Dorne 7) an eine Hochspannung und das Gehäuse (1) an Massepotential anlegbar sind.
  2. Druckmittelmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (Dorne 7) mit ihren aus den Bohrungen herausragenden Enden in Endkappen (9, 10) gelagert sind, die an den Stirnflächen des Gehäuses (1) befestigt sind und aus hochisolierendem Material hergestellt sind.
  3. Druckmittelmotor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endkappen (9, 10) Kammern (13, 14, 15, 16) bilden, durch die die Ringspalte (8) der Ventile (1a, 1b, 2a, 2b) mit dem Einlaßkanal (22) und dem Auslaßkanal (23) oder einer Arbeitskammer (A, B) verbunden sind.
  4. Druckmittelmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßkanal (22) und der Auslaßkanal (23) auf einer Stirnseite des Gehäuses (1) liegen und dort jeweils mit zwei Ventilen (1a, 2a bzw. 1b, 2b) verbunden sind und daß die Ventile (1a, 1b, 2a, 2b) auf der anderen Stirnseite des Gehäuses (1) mit den Arbeitskammern (A, B) verbunden sind.
  5. Druckmittelmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einheit aus Motor, Pumpe und Tank und/oder Speicher an eine Stirnfläche des Druckmittelmotors angeflanscht ist.
  6. Druckmittelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßkanal (22) und der Auslaßkanal (23) zu beiden Stirnseiten des Gehäuses (1) geführt und dort jeweils mit dem Ringspalt eines anderen Ventils verbunden sind.
  7. Druckmittelmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er für magnetorheologische Flüssigkeiten bestimmt ist und die Ventile als magnetorheologische Ventile ausgebildet sind derart, daß zwischen dem Gehäuse und den Elementen ein Magnetfeld erzeugbar ist.
EP98114617A 1997-08-16 1998-08-04 Druckmittelmotor für elektrorheologische Flüssigkeiten Expired - Lifetime EP0898085B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19735466 1997-08-16
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Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP0898085A2 EP0898085A2 (de) 1999-02-24
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ID=7839107

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Application Number Title Priority Date Filing Date
EP98114617A Expired - Lifetime EP0898085B1 (de) 1997-08-16 1998-08-04 Druckmittelmotor für elektrorheologische Flüssigkeiten

Country Status (5)

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US (1) US6116144A (de)
EP (1) EP0898085B1 (de)
JP (1) JPH11125215A (de)
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