DE102004009725B4

DE102004009725B4 - clutch mechanism

Info

Publication number: DE102004009725B4
Application number: DE200410009725
Authority: DE
Inventors: Burkhard Schäfer; Herniu Michalski; Matthias Janke
Original assignee: ZF Lenksysteme Nacam GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering Bremen GmbH
Priority date: 2004-02-25
Filing date: 2004-02-25
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2024-02-26
Also published as: DE102004009725A1

Abstract

Kupplungsmechanismus (1) zur variabel kraftschlüssigen Verbindung zwischen zwei relativ zueinander rotierbaren Bauteilen (2, 3), vorzugsweise für eine Lenksäulenverstelleinrichtung, bestehend aus einem Stator und einem relativ zum Stator rotierbaren Rotor (3), wobei Stator (2) und Rotor (3) mindestens einen Zwischenraum (4) bilden, in dem sich eine rheologisch aktive Substanz befindet, wobei weiterhin Mittel zum Erzeugen eines magnetischen und/oder elektrischen Feldes (7) in dem mindestens einen Zwischenraum (4) zwischen Stator (2) und Rotor (3) angeordnet sind, welche die Viskosität der rheologisch aktiven Substanz und damit den Kraftschluss zwischen Rotor (3) und Stator (2) je nach Feldzustand verändern, dadurch gekennzeichnet, dass die rheologisch aktive Substanz von einem flexiblen Mantel oder Schlauch umgeben ist.clutch mechanism (1) for variable force-locking Connection between two relatively rotatable components (2, 3), preferably for a steering column adjustment device, consisting of a stator and a rotatable relative to the stator Rotor (3), wherein stator (2) and rotor (3) at least one space (4) in which there is a rheologically active substance, further comprising means for generating a magnetic and / or electric field (7) in the at least one intermediate space (4) between the stator (2) and rotor (3) are arranged, which the viscosity of the rheological active substance and thus the adhesion between rotor (3) and Change stator (2) depending on field condition, characterized in that that the rheologically active substance of a flexible coat or hose is surrounded.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kupplungsmechanismus zwischen zwei relativ zueinander rotierbaren Bauteilen, vorzugsweise zur Verwendung in einer Lenksäulenverstelleinrichtung.The The invention relates to a coupling mechanism between two relatively rotatable components, preferably for use in a steering column adjustment.

Solche Kupplungen dienen im allgemeinen zum Weiterleiten von Drehmomenten zwischen fluchtenden und nichtfluchtenden Wellen, beispielsweise als Verbindung zwischen einem Abtriebsstrang eines Motors und einem nachfolgenden Antriebsstrang einer Maschine oder auch als Verbindung zwischen einer Verstellspindel einer Lenksäulenverstelleinrichtung und dem Antriebsmotor. Beispiele solche Kupplungen sind die Gruppen der mechanischen, hydraulischen oder auch elektromagnetische Kupplungen.Such Couplings are generally used to pass on torques between aligned and non-aligned waves, for example as Connection between a power train of an engine and a subsequent drive train of a machine or as a connection between an adjusting spindle of a steering column adjustment and the drive motor. Examples of such couplings are the groups mechanical, hydraulic or electromagnetic couplings.

Die hydraulischen Kupplungen haben den Vorteil, dass die Kraftübertragung, aufgrund des flüssigen Mediums, welches die Kräfte zwischen Antriebs- und Abtriebsstrang überträgt, relativ variabel ist. Solche hydraulischen Kupplungen sind beispielsweise als Drehmomentwandler bei Automatikgetrieben in Kraftfahrzeugen bekannt. Leider entsteht bei solchen Kupplungen ohne direkte mechanische Überbrückung ein gewisser Schlupf zwischen Antriebs- und Abtriebsseite und ihr Aufbau ist relativ aufwendig. Bei mechanischen Kupplungen ist es von Vorteil, dass ein formschlüssiger Kraftschluss zwischen dem Antriebs- und Abtriebsstrang erreicht wird, so dass eine nahezu verlustlose Kraftübertragung möglich ist. Allerdings ist ein Koppeln beziehungsweise Entkoppeln solcher mechanischen Kupplungen nur mit relativ hohem konstruktiven Aufwand realisierbar, auch ergeben sich bei den bekannten variablen Kupplungen Verschleißprobleme.The hydraulic couplings have the advantage that the power transmission, due to the liquid Medium, which the forces transmits between drive and output line, is relatively variable. Such hydraulic clutches are for example as a torque converter known in automatic transmissions in motor vehicles. Unfortunately arises in such couplings without direct mechanical bridging a certain slip between input and output side and their structure is relative consuming. With mechanical couplings, it is advantageous that a positive fit Force fit between the drive and output line is achieved, so that a virtually lossless power transmission is possible. However, a coupling or decoupling of such mechanical couplings only feasible with relatively high design effort, also result wear problems in the known variable couplings.

Darüber hinaus ist aus der DD 231 101 A1 bereits ein Kupplungsmechanismus zur variablen kraftschlüssigen Verbindung zwischen zwei relativ zueinander rotierbaren Bauteilen, die zwischen sich einen Zwischenraum ausbilden, der mit einem rheologisch aktiven Substanz gefüllt ist, bekannt. Die Viskosität dieses Fluids und damit der Kraftschluss zwischen den Bauteilen wird über eine Magnetspule verändert. Derartige Anordnungen weisen aber den Nachteil auf, dass separate Dichtungseinrichtungen notwendig sind, welche in aufwendiger Weise die Spalte zwischen den Bauteilen abdichten. Hierbei kommt es aber häufig zu Undichtigkeiten, die die Funktion und Zuverlässigkeit beeinträchtigen und zudem eine Belastung für die Umwelt darstellen.In addition, from the DD 231 101 A1 already a clutch mechanism for the variable frictional connection between two relatively rotatable components, which form between them a gap which is filled with a rheologically active substance, known. The viscosity of this fluid and thus the adhesion between the components is changed by a magnetic coil. However, such arrangements have the disadvantage that separate sealing devices are necessary, which seal the gaps between the components in a complex manner. But this often leads to leaks that affect the function and reliability and also represent a burden on the environment.

Des Weiteren ist aus der DE 199 46 209 A1 ein Kupplungsmechanismus mit einem elektrorheologischen Fluid zur variablen kraftschlüssigen Verbindung zwischen zwei relativ zueinander rotierbaren Bauteilen bekannt, wobei der die rheologisch aktive Substanz aufnehmende Raum abschnittsweise über elastisch verformbare Dichtungen oder Wandungen gegenüber die Umgebung abgedichtet sind. Hierzu sind in nachteiliger Weise zusätzliche Bauteile, beispielsweise Befestigungselemente, oder besondere Vorkehrungen zur Aufnahme der Wandung notwendig.Furthermore, from the DE 199 46 209 A1 a coupling mechanism with an electrorheological fluid for variable frictional connection between two relatively rotatable components known, wherein the rheologically active substance receiving space are partially sealed by elastically deformable seals or walls from the environment. For this purpose, additional components, such as fasteners, or special precautions for receiving the wall are disadvantageously necessary.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Kupplungsmechanismus zu finden, der einerseits die Variabilität einer hydraulischen Kupplung aufweist und andererseits jedoch eine einfache Möglichkeit der vollständig kraftschlüssigen Drehmomentübertragung bietet. Insbesondere soll diese Erfindung für den Einsatz in Lenksäulenverstelleinrichtungen verwendbar sein.It The object of the invention is to find a coupling mechanism on the one hand the variability a hydraulic clutch and on the other hand, however easy way the complete frictional torque transmission offers. In particular, this invention is intended for use in steering column adjustment be usable.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen dargelegt.These The object is solved by the features of the independent claims. advantageous Embodiments are set forth in the subclaims.

Die Erfinder haben erkannt, dass die Anwendung einer magneto- oder elektro-rheologischen Flüssigkeit in einem Kupplungsmechanismus es ermöglicht, auf einfache Weise, nämlich durch einfaches An- und Abschalten eines magnetischen oder elektrischen Feldes, die Kraftübertragung zwischen zwei Wellen zu beeinflussen, indem ein Kupplungsmechanismus gebildet wird, welcher als einziges Verbindungselement zwischen einem Rotor und einem Stator eine rheologisch aktive Flüssigkeit verwendet. Hierbei kann durch An- und Abschalten eines magnetischen oder elektrischen Feldes, die Viskosität dieser rheologischen Flüssigkeit drastisch verändert werden, so dass bei gewählter niedriger Viskosität nur eine minimale Kraftübertragung stattfindet, während bei Einstellung einer hohen Viskosität, die im Extremfall auch zu einer Zustandsänderung von flüssig zu fest führt, nahezu eine formschlüssige Verbindung zwischen Antrieb- und Abtriebsseite ermöglicht wird.The Inventors have recognized that the use of a magneto or electro-rheological fluid in a clutch mechanism it allows, in a simple way, namely by simply turning on and off a magnetic or electrical Feldes, the power transmission to influence between two shafts by a clutch mechanism is formed, which is the only connecting element between a rotor and a stator a rheologically active liquid used. This can be done by turning on and off a magnetic or electric field, the viscosity of this rheological fluid drastically changed be chosen so that when low viscosity only a minimal power transmission takes place while when setting a high viscosity, which in extreme cases too a change of state from liquid too tight, almost a form-fitting Connection between drive and output side is made possible.

Vorteilhaft ist hierbei auch, dass die Veränderung der Kraftübertragungssituation ohne jegliche mechanische Verstellung möglich ist und dadurch auf mechanische Verschleißteile weitgehend verzichtet werden kann.Advantageous Here is also that change the power transmission situation without any mechanical adjustment is possible and thus on mechanical wear parts can largely be dispensed with.

Entsprechend diesem der Erfindung zu Grunde liegenden Gedanken, ist ein Kupplungsmechanismus zur variabel kraftschlüssigen Verbindung zwischen zwei relativ zueinander rotierbaren Bauteilen vorgesehen, bestehend aus einem Stator und einem relativ zum Stator rotierbaren Rotor, wobei Stator und Rotor mindestens einen Zwischenraum bilden, in dem sich eine rheologisch aktive Substanz befindet, wobei weiterhin Mittel zum Erzeugen eines magnetischen und/oder elektrischen Feldes in dem mindestens einen Zwischenraum zwischen Stator und Rotor angeordnet sind, welche die Viskosität der rheologisch aktiven Substanz und damit den Kraftschluss zwischen Rotor und Stator je nach Feldzustand verändern. Erfindungsgemäß ist der Kupplungsmechanismus so ausgestaltet, dass die rheologisch aktive Substanz von einem flexiblen Mantel oder flexiblen Schlauch umgeben ist und somit keinen unmittelbaren Kontakt zu den Oberflächen von Rotor und Stator erhält. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass unter einer rheologisch aktiven Flüssigkeit im Sinne der Erfindung ausschließlich Flüssigkeiten zu verstehen sind, die ihre Viskosität aufgrund eines angelegten elektrischen oder magnetischen Feldes signifikant verändern. Nicht darunter zu verstehen sind Substanzen, deren Viskosität ausschließlich aufgrund veränderlichen Druckes und veränderlicher Temperatur variiert. Zu den in Betracht zu ziehenden magneto- und elektro-rheologischen Substanzen gehören auch Substanzmischungen und Suspensionen, die beispielsweise durch den Einsatz von sogenannten Nano-Partikeln die gewünschte elektro- beziehungsweise magneto-rheologischen Eigenschaften erhalten.According to this idea underlying the invention, a coupling mechanism for variable positive connection between two relatively rotatable components is provided, consisting of a stator and a rotor rotatable relative to the stator, wherein the stator and rotor form at least one space in which a rheological active substance, further comprising means for generating a magnetic and / or electric field in the at least one space between the stator and the rotor are arranged, which determines the viscosity of the rheologically active substance and thus the force Change between rotor and stator depending on the field condition. According to the invention, the coupling mechanism is designed in such a way that the rheologically active substance is surrounded by a flexible jacket or flexible hose and thus does not receive any direct contact with the rotor and stator surfaces. In this context, it should be pointed out that a rheologically active liquid in the sense of the invention refers exclusively to liquids which significantly change their viscosity due to an applied electric or magnetic field. Not to be understood to mean substances whose viscosity varies solely due to variable pressure and variable temperature. Among the magneto and electro-rheological substances to be taken into consideration are also substance mixtures and suspensions which, for example, obtain the desired electro- or magneto-rheological properties through the use of so-called nano-particles.

Das bevorzugte Anwendungsgebiet des erfindungsgemäßen Kupplungsmechanismus befindet sich hierbei im Bereich der Fahrzeugtechnik, insbesondere im Bereich der Lenktechnik. So kann der erfindungsgemäße Kupplungsmechanismus besonders vorteilhaft für eine Lenksäulenverstelleinrichtung verwendet werden. Eine solche Lenksäulenverstelleinrichtung ist beispielsweise aus der vom Anmelder eingereichten Patentanmeldung DE 196 41 152 A1 bekannt. Der Offenbarungsgehalt dieser Patentschrift wird vollinhaltlich übernommen. In dieser Patentschrift wird eine in Längsrichtung und bezüglich ihrer Neigung verstellbare Kraftfahrzeuglenksäuleneinheit offenbart, die mit einem einzigen Motor sowohl die Längsverstellung als auch die Neigungsverstellung verwirklicht. Hierzu ist es bei dieser Ausführung notwendig, über axialbeweglich gelagerte Spindelmuttern wechselweise entweder den Verstellmechanismus für die Längsrichtung beziehungsweise den Verstellmechanismus für die Neigungseinstellung mit der Antriebseinheit zu koppeln, um diese unterschiedlichen Verstellmechanismen getrennt antreiben zu können.The preferred field of application of the clutch mechanism according to the invention is in the field of vehicle technology, in particular in the field of steering technology. Thus, the coupling mechanism according to the invention can be used particularly advantageously for a steering column adjustment. Such a steering column adjustment device is, for example, from the patent application filed by the applicant DE 196 41 152 A1 known. The disclosure of this patent is incorporated in full. This patent discloses a longitudinal and incline adjustable motor vehicle steering column assembly which achieves both longitudinal and pitch adjustment with a single motor. For this purpose, it is necessary in this embodiment, alternately coupled via axially movable spindle nuts either the adjustment mechanism for the longitudinal direction or the adjustment mechanism for the inclination adjustment with the drive unit to drive these different adjustment mechanisms separately.

Bei solchen Lenksäulenverstelleinrichtungen ist es also notwendig, eine möglichst variable Kupplung zwischen einem Verstellmotor und einer oder mehreren Antriebsspindeln zur Verstellung der Lenksäule zu erreichen, wobei möglichst weitgehend auf mechanisch bewegliche Teile innerhalb des Kupplungsmechanismus verzichtet werden soll. Durch die erfindungsgemäße Ausführung eines solchen Kupplungsmechanismus, der seine Kraftübertragungswirkung lediglich durch das Ein- und Ausschalten eines elektrischen oder magnetischen Feldes und die dadurch bedingte Viskositätsänderung einer in der Kupplungsvorrichtung befindlichen rheologisch aktiven Substanz verändert, lässt sich eine derartige Kupplungseinheit zwischen dem Antriebsmotor einer Lenksäulenverstelleinrichtung und der dort angebrachten Verstellspindel, die eine Längsverstellung beziehungsweise auch eine Neigungsverstellung erreicht, besonders gut einsetzen.at Such steering column adjustment is it is therefore necessary, as possible variable coupling between an adjusting motor and one or more To achieve drive spindles for adjusting the steering column, where possible largely to mechanically moving parts within the clutch mechanism should be waived. Due to the inventive design of such a coupling mechanism, the power transmission effect only by switching on and off an electrical or magnetic field and the consequent change in viscosity a rheologically active in the coupling device Substance changes, let yourself Such a coupling unit between the drive motor of a steering column adjustment and the adjusting spindle attached there, the longitudinal adjustment or also achieved a tilt adjustment, use particularly well.

In einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Kupplungsmechanismus kann Stator und Rotor derart ausgebildet werden, dass zwischen ihnen mindestens ein Ringspalt entsteht, der bevorzugt auch mit Ein- und Ausbuchtungen ausgestattet ist. Ein solcher Ringspalt entsteht beispielsweise durch das Ineinanderfügen zweier im wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Stator- und Rotoreinheiten. Werden zusätzlich auf den Oberflächen der zylindrischen Bauteile Ein- und Ausbuchtungen ausgebildet, so entsteht bei hoher Viskosität der rheologisch aktiven Substanz ein besonders guter Kraftschluss zwischen Rotor und Stator. Selbstverständlich liegt es auch im Rahmen der Erfindung, wenn zwischen Rotor und Stator nicht nur ein einziger sondern mehrere ineinander verschachtelte Ringspalte entstehen, so dass insgesamt die durch die rheologisch aktive Flüssigkeit benetzte Oberfläche und dadurch auch die Kraftübertragungen vergrößert werden. Wird der Rotor und der Stator mit zusätzlichen Ein- und Ausbuchtungen versehen, so kann bei hoher Viskosität, gegebenenfalls sogar ein Übergang in den festen Zustand der rheologisch aktiven Substanz, und somit eine formschlüssige Verbindung zwischen Rotor und Stator erreicht werden. Grundsätzlich entspricht diese Ausführungsform einer Art in sich geschlossenen Peristaltikpumpe. In dieser Pumpe wird die rheologisch aktive Substanz in einem geschlossenen Schlauch umlaufend gepumpt. Durch das Anlegen eines Feldes erhöht sich die Viskosität gegebenenfalls bis zur Änderung des Aggregatszustandes und erhöht damit den Widerstand zwischen Rotor und Stator.In an embodiment variant the coupling mechanism according to the invention Stator and rotor can be designed such that between them at least one annular gap is formed, which preferably also with on and Bulges is equipped. Such an annular gap arises, for example through the meshing two substantially cylindrical stator and rotor units. Become additional on the surfaces the cylindrical components formed indentations and bulges, so arises at high viscosity the rheologically active substance is a particularly good adhesion between rotor and stator. Of course it is also in the frame of the invention, when between rotor and stator not just a single but several nested annular gaps arise, so that the total through the rheologically active liquid wetted surface and thus also the power transmissions be enlarged. Will the rotor and the stator with additional indentations and bulges provided, it may at high viscosity, possibly even a transition in the solid state of the rheologically active substance, and thus a form-fitting Connection between rotor and stator can be achieved. Basically corresponds this embodiment a kind of self-contained peristaltic pump. In this pump becomes the rheologically active substance in a closed tube pumped all around. By creating a field increases the viscosity optionally until the change of the state of aggregation and increased thus the resistance between rotor and stator.

Bei dieser Ausführungsform mit einem Peristaltikschlauch kann es vorteilhaft sein, wenn die Ausbuchtungen von Rotor oder Stator zusätzliche Wälzkörper aufweisen, so dass möglichst geringe Friktion zwischen den Ausbuchtungen und der Wandung des Schlauches beziehungsweise flexiblen Mantels entsteht. Eine derartige Ausgestaltung hat den Vorteil, dass der Innenraum zwischen Rotor und Stator nicht speziell abgedichtet werden muss und trotzdem die rheologisch aktive Substanz nicht nach außen dringen kann.at this embodiment with a peristaltic tube, it may be advantageous if the Bulges of rotor or stator have additional rolling elements, so that possible low friction between the bulges and the wall of the tube or flexible sheath arises. Such a design has the advantage that the interior space between the rotor and stator is not special must be sealed and still the rheologically active substance not outward can penetrate.

Neben der Ausgestaltung des Zwischenraums zwischen Stator und Rotor als Ringspalt, besteht auch die Möglichkeit, Stator und Rotor derart auszuführen, dass der Zwischenraum zwischen ihnen scheibenförmig ausgebildet ist, wobei auch in dieser Ausbildungsform auf den begrenzenden Flächen des Zwischenraums Ein- und Ausbuchtungen angebracht sein können, um eine bessere Friktion zwischen Stator und Rotor zu erreichen.In addition to the design of the gap between the stator and the rotor as an annular gap, it is also possible to design the stator and rotor so that the space between them is disc-shaped, and in this embodiment on the bounding surfaces of the space can be mounted indentations and bulges to better friction to reach between stator and rotor.

In einer besonderen Ausführungsform kann der mindestens eine Innenraum zwischen Rotor und Stator durch ein Gehäuse nach außen abgedichtet sein, so dass die rheologisch aktive Substanz nicht nach außen gelangen kann.In a particular embodiment can the at least one interior space between the rotor and stator a housing outward be sealed, so that the rheologically active substance is not after Outside can get.

Zur Erzeugung des magnetischen Feldes kann beispielsweise ein schaltbarer Elektromagnet dienen oder es können auch zwei gegeneinander verdrehbare oder verschiebbare Permanentmagnete vorgesehen werden, die je nach ihrer Ausrichtung das Feld in der rheologischen Flüssigkeit verstärken oder abschwächen und somit die Viskosität der rheologisch aktiven Substanz verändern.to Generation of the magnetic field, for example, a switchable Serve electromagnet or it can also provided two mutually rotatable or displaceable permanent magnets depending on their orientation the field in the rheological liquid reinforce or weaken and thus the viscosity change the rheologically active substance.

Ist es notwendig zur Veränderung der Viskosität der rheologisch aktiven Substanz ein elektrisches Feld aufzubauen, so kann beispielsweise dieses elektrische Feld mit Hilfe eines Kondensators, beispielsweise durch einen Plattenkondensator, erzeugt werden, wobei die rheologisch aktive Substanz dann im Zwischenbereich zwischen den Kondensatorplatten angeordnet sein sollte.is it is necessary for change the viscosity the rheologically active substance to build up an electric field, For example, this electric field with the help of a capacitor, for example by a plate capacitor, the rheological active substance then in the intermediate area between the capacitor plates should be arranged.

Um eine möglichst hohe Wirksamkeit des erzeugten magnetischen Feldes zu erreichen, kann auf vorteilhafte Weise der Stator und/oder der Rotor und/oder das Gehäuse aus nichtmagnetisierbarem Material hergestellt sein. Vorzugsweise kann es sich hierbei um Kunststoff handeln.Around one possible to achieve high efficiency of the generated magnetic field, can advantageously the stator and / or the rotor and / or the housing be made of non-magnetizable material. Preferably this may be plastic.

Es ist darauf hinzuweisen, dass die Begriffe Rotor und Stator lediglich beschreiben, dass im Bezugssystem des Stators, in dem dieser naturgemäß statisch ist, der Rotor relativ hierzu rotiert. Wird ein anderes Bezugssystem gewählt, so können sowohl Rotor als auch Stator in rotierender Bewegung sein.It It should be noted that the terms rotor and stator only describe that in the frame of reference of the stator in which this naturally static is, the rotor is rotated relative thereto. Becomes another frame of reference selected so can both rotor and stator are in rotating motion.

Es ist weiterhin darauf hinzuweisen, dass unter einer rheologisch aktiven Substanz ein Medium verstanden wird, welches durch das Anlegen eines magnetischen oder elektrischen Feldes seine Viskosität im Bereich mehrerer Millipascalsekunden [mPa s] verändern kann. Nicht darunter zu verstehen sind Substanzen, deren Viskosität sich im wesentlichen nur aufgrund von variablen Umgebungsbedingungen, wie Temperatur und Druck, ändert.It is further noted that under a rheologically active Substance is understood as a medium which by applying a magnetic or electric field its viscosity in the range of several millipascal seconds Change [mPa s] can. Not to be understood by it are substances whose viscosity is in the essential only due to variable environmental conditions, such as Temperature and pressure, changes.

Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.additional Features and advantages of the invention will become apparent from the following Description of preferred embodiments with reference to the drawings.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Es stellen dar:The Invention will be explained in more detail with reference to the drawings. They show:

1: Kupplungsmechanismus mit rheologischer Flüssigkeit; 1 : Coupling mechanism with rheological fluid;

2: Peristaltikpumpenartiger Kupplungsmechanismus; 2 : Peristaltic pump type clutch mechanism;

3: Anwendungsbeispiel für erfindungsgemäßen Kupplungsmechanismus an einer Lenksäulenverstelleinrichtung. 3 : Application example of the coupling mechanism according to the invention on a steering column adjustment device.

Die 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kupplungsmechanismus 1 mit einer gesteuerten rheologischen Flüssigkeit. In dem dargestellten Beispiel befindet sich innerhalb eines Kupplungsgehäuses 2, welches als Stator fungiert und auf der Innenseite mit Ein- und Ausbuchtungen 9 versehen ist, eine Spindelmutter 3, welche ebenfalls auf ihrer Außenseite mit Ein- und Ausbuchtungen 9 versehen ist. Die Spindelmutter 3 sitzt auf einer Achse 6, die zusammen mit der Spindelmutter rotierbar gelagert ist. Zwischen Spindelmutter 3 und Kupplungsgehäuse 2 entsteht auf diese Weise ein Zwischenraum 4, in dem eine rheologisch aktive Flüssigkeit eingelagert ist, wobei je nach Viskositätszustand der rheologisch aktiven Flüssigkeit eine mehr oder minder starke Kopplung zwischen der Spindelmutter und dem Kupplungsgehäuse zustande kommt. Aufgrund der strukturierten Innenwandung des Kupplungsgehäuses mit Ein- und Ausbuchtungen 9 und der gegenüberliegenden Außenwandung der Spindelmutter 3, die ebenfalls mit sägezahnartigen Ein- und Ausbuchtungen versehen ist, kann durch die rheologische Flüssigkeit besonders gut ein Drehmoment zwischen Spindelmutter und Kupplungsgehäuse übertragen werden, da durch diese Struktur ein „Durchrutschen" der Gehäuseinnenwand beziehungsweise der Außenwand der Spindelmutter gegenüber der rheologisch aktiven Flüssigkeit erschwert wird.The 1 shows a first embodiment of a coupling mechanism according to the invention 1 with a controlled rheological fluid. In the illustrated example is located within a coupling housing 2 , which acts as a stator and on the inside with indentations and bulges 9 is provided, a spindle nut 3 , which also on its outside with indentations and bulges 9 is provided. The spindle nut 3 sits on an axis 6 , which is mounted rotatably together with the spindle nut. Between spindle nut 3 and coupling housing 2 creates a gap in this way 4 , in which a rheologically active liquid is incorporated, depending on the viscosity state of the rheologically active liquid, a more or less strong coupling between the spindle nut and the clutch housing comes about. Due to the structured inner wall of the coupling housing with indentations and bulges 9 and the opposite outer wall of the spindle nut 3 , which is also provided with sawtooth-like indentations and bulges, can be transmitted by the rheological fluid particularly good torque between the spindle nut and coupling housing, as this structure "slipping" of the housing inner wall or the outer wall of the spindle nut against the rheologically active liquid is difficult ,

Zur Steuerung der rheologisch aktiven Flüssigkeit dient ein am Kupplungsgehäuse angebrachter Schaltmagnet 7, welcher innenliegend über eine elektrisch betriebene Spule verfügt, die elektrisch gesteuert ein Magnetfeld innerhalb des Zwischenraumes 4 ein- und ausschalten kann, so dass hierdurch die Viskosität der rheologisch aktiven Flüssigkeit in gewünschter Weise verändert werden kann.To control the rheologically active liquid is a mounted on the clutch housing solenoid 7 which internally has an electrically operated coil, the electrically controlled a magnetic field within the intermediate space 4 can switch on and off, so that in this way the viscosity of the rheologically active liquid can be changed in the desired manner.

Eine ähnliche Ausführung eines Kupplungsmechanismus 1 ist in der 2 dargestellt. Diese zeigt ebenfalls ein Kupplungsgehäuse 2, welches als Stator fungiert und auf der Innenseite mit abgerundeten Ein- und Ausbuchtungen versehen ist. Konzentrisch zum Kupplungsgehäuse 2 ist eine Achse 6 vorgesehen, auf der sich wiederum eine Spindelmutter 3 befindet, wobei an der Spindelmutter 3 an zwei gegenüberliegenden Seiten – oder gegebenenfalls auch an mehreren, möglichst symmetrisch verteilten, Stellen – Rollen 8 angebracht sind. Diese Rollen 8 stehen über dem Radius der Spindelmutter 3 hervor und drücken in einen, mit rheologisch aktiver Flüssigkeit gefüllten, umlaufenden Schlauch, so dass eine peristaltikpumpenartige Funktion entsteht. Wird die Spindelmutter 3 mit den daran angebrachten Rollen 8 rotiert, so erfolgt ein umlaufender Transport der rheologisch aktiven Flüssigkeit innerhalb des umlaufenden Schlauches. Bei geringer Viskosität der Flüssigkeit kann dieser Transport nahezu ohne Widerstand erfolgen, während jedoch bei hoher Viskosität der rheologisch aktiven Flüssigkeit einen entsprechend hohen Widerstand erzeugt und eine starke Kopplung zwischen der als Rotor fungierenden Spindelmutter 3 und dem als Stator fungierenden Kupplungsgehäuse 2 erzeugt. Durch Variation der Feldstärke lässt sich die Viskosität stufenlos verändern und damit die Kopplung ebenfalls stufenlos einstellen. Gesteuert wird die Viskosität der rheologisch aktiven Flüssigkeit innerhalb des Schlauches 5 durch einen am Gehäuse angebrachten Schaltmagneten 7, der durch das Ein- und Ausschalten des Schaltmagneten die Adhäsionskräfte innerhalb der rheologisch aktiven Flüssigkeit drastisch verändern kann, beziehungsweise durch eine Regelung des Magneten variieren kann.A similar embodiment of a clutch mechanism 1 is in the 2 shown. This also shows a clutch housing 2 , which acts as a stator and is provided on the inside with rounded indentations and bulges. Concentric to the coupling housing 2 is an axis 6 provided on the turn, a spindle nut 3 is located, taking on the spindle nut 3 on two opposite sides - or possibly also on several, symmetrically distributed, as possible - roles 8th are attached. These roles 8th are above the radius of the spindle nut 3 and press into a, with rheologically active fluid filled, circulating hose, so that a peristaltic pump-like function arises. Will the spindle nut 3 with the attached roles 8th rotates, so there is a circulating transport of the rheologically active liquid within the circulating hose. At low viscosity of the liquid, this transport can be done almost without resistance, but at high viscosity of the rheologically active liquid generates a correspondingly high resistance and a strong coupling between the acting as a rotor spindle nut 3 and acting as a stator clutch housing 2 generated. By varying the field strength, the viscosity can be infinitely varied and thus the coupling also adjusted continuously. Controlled is the viscosity of the rheologically active liquid within the tube 5 by a switching magnet attached to the housing 7 , which can drastically change the adhesion forces within the rheologically active liquid by switching on and off the switching magnet, or can vary by regulating the magnet.

Obwohl der erfindungsgemäße Kupplungsmechanismus in vielerlei Anwendungsbeispielen Verwendung finden kann, ist jedoch ein besonders bevorzugtes Anwendungsbeispiel in der 3 dargestellt. Diese zeigt eine an sich bekannte Längssäulenverstelleinrichtung eines Kraftfahrzeuges in einer Seitenansicht. Beispielhaft können die erfindungsgemäßen Kupplungsmechanismen an den mit A und B bezeichneten Positionen angebracht werden, um über die dort vorgesehenen Kupplungsmechanismen zu einem Spindelantrieb eine elektrisch gesteuerte Drehmomentübertragung zwischen der innenliegenden Spindel 6 und dem Außengehäuse zu erzeugen. Gut erkennbar sind hierbei die zwei Schaltmagnete 7, die auf der Außenseite der Gehäuse angeordnet sind.Although the coupling mechanism according to the invention can be used in many application examples, however, is a particularly preferred application example in the 3 shown. This shows a per se known Längssäulenverstelleinrichtung a motor vehicle in a side view. By way of example, the coupling mechanisms according to the invention can be attached to the positions designated by A and B in order to provide, via the coupling mechanisms provided there for a spindle drive, an electrically controlled torque transmission between the inner spindle 6 and to produce the outer casing. Well recognizable here are the two solenoids 7 which are arranged on the outside of the housing.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten Merkmale der Erfindung nicht nur in den jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung eine mechanische Umkehr der Funktionen der einzelnen mechanischen Elemente der Erfindung zu bewirken.It it is understood that the above features of the invention not only in the specified combination, but also in others Combinations or alone, without the frame to leave the invention. Likewise, it is within the scope of the invention mechanical reversal of the functions of the individual mechanical elements to effect the invention.

Insgesamt wird also durch die Erfindung ein, bezüglich seiner Drehmomentübertragung variabel einstellbarer, Kupplungsmechanismus zwischen zwei relativ zueinander rotierbaren Bauteilen vorgeschlagen, in dem die Stärke der Kopplung zwischen den rotierenden Bauteilen durch Verwendung einer rheologisch aktiven Substanz und einem veränderlichem Feld bestimmt wird.All in all So is by the invention, with respect to its torque transmission variably adjustable, coupling mechanism between two relative proposed to each other rotatable components, in which the strength of the Coupling between the rotating components by using a rheological active substance and a variable Field is determined.

11: Kupplungsmechanismusclutch mechanism
22: Stator/KupplungsgehäuseStator / clutch housing
33: Rotor/SpindelmutterRotor / spindle nut
44: Zwischenraum mit rheologischer Flüssigkeitgap with rheological fluid
55: Schlauch mit rheologisch aktiver Flüssigkeit im Zwischenraumtube with rheologically active liquid in the space
66: Spindel/AchseSpindle / axle
77: Schaltmagnet mit Spuleswitching magnet with coil
88th: Rollerole
99: Ein-/AusbuchtungenInput / convexities

Claims

Clutch mechanism ( 1 ) for the variable frictional connection between two relatively rotatable components ( 2 . 3 ), preferably for a steering column adjustment device, consisting of a stator and a rotatable relative to the stator rotor ( 3 ), where Stator ( 2 ) and rotor ( 3 ) at least one space ( 4 ) in which there is a rheologically active substance, wherein furthermore means for generating a magnetic and / or electric field ( 7 ) in the at least one intermediate space ( 4 ) between stator ( 2 ) and rotor ( 3 ) are arranged, which determines the viscosity of the rheologically active substance and thus the adhesion between the rotor ( 3 ) and stator ( 2 ) depending on the field condition, characterized in that the rheologically active substance is surrounded by a flexible sheath or hose.

Clutch mechanism according to the preceding claim 1, characterized in that the at least one intermediate space ( 4 ) between stator ( 2 ) and rotor ( 3 ) as an annular gap ( 4 ), preferably with indentations and bulges.

Clutch mechanism according to the preceding claim 1, characterized in that the at least one intermediate space ( 4 ) between stator ( 2 ) and rotor ( 3 ) disc-shaped, preferably with indentations and bulges ( 9 ), is trained.

Clutch mechanism according to one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that the at least one interior ( 4 ) by a housing ( 2 ) is sealed to the outside.

Clutch mechanism according to one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that a switchable electromagnet ( 7 ) is provided for the variable generation of a magnetic field.

Clutch mechanism according to one of vo to claim 1 to 5, characterized in that at least two mutually rotatable or displaceable permanent magnets are provided, which can strengthen or weaken the field in the rheological fluid due to their orientation.

Clutch mechanism according to one of the preceding claims 1 to 6, characterized in that for the variable generation of an electric Feldes a capacitor is provided.

Clutch mechanism according to one of the preceding claims 1 to 7, characterized in that stator ( 2 ) and / or rotor ( 3 ) and / or housing made of non-magnetizable material, preferably made of plastic.