DE102011112957A1

DE102011112957A1 - Vorrichtung für die Übertragung von Kräften mittels magnetorheologischer Fluide

Info

Publication number: DE102011112957A1
Application number: DE102011112957A
Authority: DE
Inventors: M.SC. Güth Dirk; Prof. Dr.-Ing. Maas Jürgen; B.SC Therolf Mirco; B.SC Wiebe Andreij
Original assignee: Hochschule Ostwestfalen Lippe
Current assignee: Hochschule Ostwestfalen Lippe
Priority date: 2011-09-13
Filing date: 2011-09-13
Publication date: 2013-03-14

Abstract

Bei einer Vorrichtung wie insbesondere einem Aktor, einer Bremse, einer Kupplung oder dergleichen für die Übertragung von Kräften über einen mit einem magnetorheologischen Fluid zumindest teilweise gefüllten Trennspalt (26) zwischen zwei gegeneinander beweglichen Teilen (19, 24), die jeweils einen Abschnitt des Trennspalts (26) mit einer Wand begrenzen, wird durch ein Stellen der Wände relativ zueinander ein von einem Magnetfeld durchdrungener Scherspalt (30) ausgebildet, dessen Geometrie für eine Kraftübertragung zwischen einem minimalen und einem maximalen Wert einstellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung wie insbesondere einen Aktor, eine Bremse, eine Kupplung oder dergleichen für die Übertragung von Kräften über einen mit einem magnetorheologischen Fluid zumindest teilweise gefüllten Trennspalt zwischen zwei gegeneinander beweglichen Teilen, die jeweils einen Abschnitt des Trennspalts mit einer Wand begrenzen.
Magnetorheologische Fluide, häufig MRF abgekürzt, sind Flüssigkeiten, die vergleichbar Ferrofluiden auf ein Magnetfeld reagieren, sich aber im Gegensatz zu diesen dabei verfestigen. Magnetorheologische Fluide sind Suspensionen von magnetischen Teilchen in der Größenordnung von Mikrometern, die bei einem angelegten Magnetfeld Ketten ausbilden. Dies erhöht die scheinbare Viskosität der magnetorheologischen Flüssigkeiten bis hin zu einer Verfestigung.
Diese physikalischen Eigenschaften der magnetorheologischen Fluide erlauben es, Kräfte, insbesondere Drehmomente bei anliegenden elektromagnetischen Feldern gleichsam einstellbar zu übertragen, wie es bspw. aus der US 7,240,485 B2 bekannt ist.
Bei der dort erläuterten Pumpe bildet ein Trennspalt zwischen einem rotierenden Teil, einem Rotor, und einem feststehenden Teil, einem Stator, zwei konzentrische, für die Übertragung von Kräften wirksame Trennspalten aus, die vollständig mit dem magnetorheologischen Fluid verfüllt sind. Dies ist immer dann unproblematisch, wenn, wie bei dieser Pumpe, bei einem Rotieren der beiden Teile gegeneinander, ständig Kräfte übertragen werden.
Bei Aktoren, Bremsen, Kupplungen oder dergleichen, erläutert beispielsweise in der WO 2010/099788 A1 , wird jedoch auch ein möglichst reibungsarmer Frei- oder Leerlauf gewünscht, bei dem keine Kräfte übertragen werden. Ein solcher reibungsarmer Leerlauf wird jedoch durch die viskose Reibung der jeweils in das magnetorheologische Fluid eintauchenden Teile verhindert.
Vor diesem technischen Hintergrund macht die Erfindung es sich zur Aufgabe, eine Vorrichtung der in Rede stehenden Art so auszugestalten, dass ein möglichst reibungsarmer Leerlauf ermöglicht wird, bei dem sich die beiden Teile ohne Kraftübertragung gegeneinander bewegen.
Eine solche Vorrichtung für die Übertragung von Kräften über eine mit einem magnetorheologischen Fluid gefüllte Flüssigkeitskammer eines Trennspalts zwischen zwei gegeneinander beweglichen Teilen ist in der nicht vorveröffentlichten DE 20 2011 ???? A1 der Anmelderin vorgeschlagen worden. Dort ist die Menge des magnetorheologischen Fluids derart bemessen, dass die Flüssigkeitskammer nicht vollständig verfüllt ist, jedoch wenigstens ein Scherspalt für die Übertragung von Kräften durch ein Anlegen wenigstens eines elektromagnetischen Feldes mit dem magnetorheologischen Fluid verfüllt wird. In einem Leerlauf gibt dann mit Abschalten des den Scherspalt aktivierenden, elektromagnetischen Feldes das magnetorheologische Fluid den Scherspalt frei, oder umgekehrt.
Alternativ kann die technische Problematik bei einer Vorrichtung wie insbesondere einem Aktor, einer Bremse, einer Kupplung oder dergleichen für die Übertragung von Kräften über einen mit einem magnetorheologischen Fluid zumindest teilweise gefüllten Trennspalt zwischen zwei gegeneinander beweglichen Teilen, die jeweils einen Abschnitt des Trennspalts mit einer Wand begrenzen, gemäß des Anspruchs 1 durch die Maßnahmen gelöst werden, dass durch ein Stellen der Wände relativ zueinander ein von einem Magnetfeld durchdrungener Scherspalt ausgebildet wird, dessen Geometrie für eine Kraftübertragung zwischen einem minimalen und einem maximalen Wert einstellbar ist.
Bei der hier vorliegenden Lösung des eingangs erläuterten Problems erfolgt rein mechanisch eine Variation der Spaltgeometrie. Dies durch eine Relativbewegung zweier Teile gegeneinander, von deren Wänden ein Abschnitt eines Trennspaltes als Scherspalt zumindest abschnittsweise begrenzt wird.
Diese mechanische Lösung hat den Vorteil, dass allein durch das Anlegen eines Magnetfeldes eines Permanentmagneten Kräfte übertragen werden können. Eine Kompensation eines solchen Magnetfeldes durch das Feld eines zusätzlichen Elektromagneten bedarf es grundsätzlich nicht, da die Änderung der wirksamen Spaltgeometrie die übertragbaren Kräfte festlegt.
Eine Änderung der Trennspaltgeometrie kann durch die Maßnahmen erfolgen, dass zum einen durch ein Stellen der Teile relativ zueinander der Abstand zwischen den Wänden des Scherspalts verändert werden oder zum anderen, dass durch das Stellen der Wände relativ zueinander die für eine Kraftübertragung wirksame Fläche der Wände des Scherspaltes variiert wird. Kombinationen dieser Maßnahmen sind gleichfalls möglich.
In konstruktiver Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfindung ist vorgesehen, dass bei gegeneinander um eine Achse rotierenden Teilen durch ein axiales Stellen die Eintauchtiefe eines Ringstegs in eine mit dem magnetorheologischen Fluid gefüllte Ringnut einstellbar ist.
Dabei kann an einen statorfesten, axial an Führungen verschiebbaren Ringsteg gedacht sein, alternativ daran, dass der Ringsteg an einem Rotor, insbesondere einstückig mit diesem ausgebildet, und die Ringnut in einem Stator ausgebildet ist.
Eine Änderung der Spaltgeometrie sowohl in radialer als auch in axialer Richtung erfolgt dann, wenn vorgesehen ist, dass bei gegeneinander um eine Achse rotierenden Teilen der Scherspalt durch zwei Wände auf Kegelflächen begrenzt wird und dass durch ein axiales Stellen der Teile relativ zueinander der Abstand der Wände einstellbar ist.
Es kann vorgesehen sein, dass bei gegeneinander um eine Achse rotierenden Teilen die Geometrie des Scherspalts durch eine axiale Verlagerung der Teile relativ zueinander eingestellt wird, bspw. durch die axiale Verlagerung eines eine Wand des Scherspaltes zumindest mit ausbildendes Schieberteil.
Bei einer Weiterbildung der Vorrichtung nach der Erfindung ist vorgesehen, dass bei gegeneinander um eine Achse rotierenden Teilen die Geometrie des Scherspalts durch eine radiale Verlagerung der Teile relativ zueinander eingestellt wird.
Dabei ist es ohne Belang, ob ein Scherspalt in einer radialen Ebene oder koaxial zu einer Drehachse ausgebildet wird. Bei einer radialen Orientierung eines Scherspaltes wird durch das radiale Stellen der Teile relativ zueinander zumindest die für eine Kraftübertragung wirksame Überdeckung der den Scherspalt berandenden Wände geändert, während bei einer koaxialen Ausbildung des Scherspaltes der Abstand der den Scherspalt berandenden Wände geändert wird.
Bei einer koaxialen Ausbildung des Scherspaltes wird ferner durch die axiale Länge und die Bogenlänge der Wand des zu stellenden Teils das maximal übertragbare Drehmoment begrenzt, da die Wand des zu stellende Teil zwar ringförmig ausgebildet sein muss, jedoch kaum ringförmig umlaufend gestaltbar ist.
Bei derartigen Anordnungen kann weiter vorgesehen sein, dass die radiale Verlagerung linear geführt erfolgt. Um den Scherspalt frei von einem solchen Führungen zu halten, sollten diese mit einem Rotor mitdrehend oder bevorzugt an dem Stator angeordnet sein.
Erfolgt alternativ die Verlagerung eines Teils durch ein Verschwenken an einem Hebel, so wird dieser bevorzugt an dem Stator angelenkt werden.
Einhergehend mit einer Änderung der Geometrie des Scherspaltes durch das Stellen der Wände erfolgt eine Änderung des für das magnetotheologische Fluid zur Verfügung stehende Aufnahmevolumens. Solches kann durchaus zweckmäßig sein, wenn beispielsweise die durch eine Rotation eines Teils hervorgerufenen Kräfte das magnetorheologische Fluid an eine radial außen liegende Wand des Scherspalts zwingen und das Fluid den Scherspalt nicht mehr vollständig ausfüllt, somit auch keine Kräfte mehr übertragen kann. Je nach Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfindung kann es jedoch zweckmäßig sein, dass die Menge des den Trenn- und/oder Scherspalt ausfüllenden magnetotheologischen Fluids bei einem Stellen der Teile nachgeführt wird. Hierfür geeignet sind beispielsweise eine Wand des Spalts ausbildende Membrane, Ausgleichsgefäße oder der gleichen mehr.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass ein Stellen der Teile durch die Kraft eines Elektromagneten gegen die Kraft einer Rückstellfeder erfolgt. Solches ist insbesondere auch bei einem mit einer Welle mitrotierenden Rotor möglich, der als zu stellendes Teil axial an der Welle zwischen zwei Anschlägen verschiebbar angeordnet sein kann.
Das Wesen der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert, in der lediglich Ausführungsbeispiele schematisch und nicht maßstabsgerecht dargestellt sind. In der Zeichnung zeigt:
1: Eine längs sich erstreckende Verzahnung eines ersten und eines zweiten Teils für eine Ausbildung eines Scherspalts,
2: eine mehrfache Verzahnung,
3: ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung,
4: ein zweites Ausführungsbeispiel,
5: ein Ausführungsbeispiel mit einem Schieber als zu stellendem Teil,
6: ein Ausführungsbeispiel mit zwei einen Scherspalt brandenden Wänden auf Kegelflächen, kraftübertragend,
7: das Ausführungsbeispiel gem. 6, ein minimales Drehmoment übertragend,
8: eine Vorrichtung mit einem Schieber als zu stellendem Teil, kraftübertragend,
9: das Ausführungsbeispiel gem. 8 in einem Leerlauf,
10: einen axialen Schnitt durch eine Vorrichtung mit einem koaxialen Scherspalt, kraftübertragend,
11: die Vorrichtung gem. 10 in einem Leerlauf,
12: in einem radialen Schnitt eine Vorrichtung nach der Erfindung, kraftübertragend
13: eine Variante der Vorrichtung gem. 12,
14: einen radialen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel, kraftübertragend,
15: die Vorrichtung nach 14 in einem Leerlauf,
16: Varianten der Vorrichtung nach den 14 und 15,
17: eine Ausführungsform mit einem koaxialen Scherspalt,
18: eine Vorrichtung mit radial sich erstreckenden Scherspalten,
19: einen radialen Schnitt mit einer statorfesten Halbschale als zu stellendem Teil nebst Varianten,
20: weitere Varianten der Vorrichtung gem. 19,
21: axial geschnitten eine Vorrichtung mit koaxial sich erstreckendem Scherspalt und
22: eine Vorrichtung mit radial sich erstreckenden Scherspalten.
Anhand der schematischen Schnitte gem. den 1 und 2 werden erste, grundlegende Prinzipien der Kraftübertragung mit einer Vorrichtung nach der Erfindung erläutert.
1 zeigt zwei gegeneinander bewegliche Teile 1, 2. Hierzu umfasst das Teil 1 aus zumindest abschnittsweise einem hochpermeablen Material und von einem im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt unter Ausbildung eines Trennspaltes 3 einen ebenfalls aus einem hochpermeablen Material bestehenden Steg 4 des Teils 2. Wird der Trennspalt 3 mit einem magnetorheologischen Fluid zumindest abschnittsweise unter Ausbildung eines Scherspaltes verfüllt, kann durch das Feld eines Magneten 5, insbesondere eines Permanentmagneten, aber auch eines Elektromagneten oder einer Kombination derselben, eine Verfestigung des magnetorheologischen Fluids in dem Scherspalt erfolgen und damit eine Kraftübertragung zwischen den beiden Teilen 1, 2 über den Scherspalt hinweg.
Durch ein relatives Stellen der Teile 1, 2 gegeneinander gem. Doppelpfeil in 1 wird der Abstand zwischen der Stirnwand 6 des Steges 4 und der Wand 7 des Magneten 5 und das Maß der Überdeckungen 8, 9 der den Trennspalt 3 brandenden Wandflächen der Teile 1, 2 variiert.
Unabhängig von der Ausbildung eines Abschnitts des Trennspalts 3 als ein mit einem magnetorheologischen Fluid gefüllter Scherspalt zwischen der Stirnwand 6 und der Wand 7 oder im Bereich der Überdeckungen 8, 9 wird durch die Änderung der Geometrie dieses Scherspaltes bzw. Scherspalte die mögliche Kraftübertragung zwischen den beiden Teilen 1, 2 durch das relative Stellen gem. Doppelpfeil zwischen einem minimalen und einem maximalen Wert eingestellt.
Wenn auch eine lineare Bewegung der Teile 1, 2 gegeneinander, senkrecht zur Zeichenebene, grundsätzlich möglich ist, so wird doch bevorzugt an eine im Wesentlichen rotationssymmetrische Ausbildung der Teile 1, 2 zu einer Achse 10 gedacht, womit das Teil 1 in der Darstellung gem. Fig. als Stator und das Teil 2 als Rotor zu bezeichnen ist. Ohne weiteres kann jedoch auch das Teil 1 als Bestandteil eines Rotors und das Teil 2 als Bestandteil eines Stators ausgebildet werden. Unabhängig hiervon kann dann ein Scherspalt in einer zu der Achse 10 sich radial erstreckenden Ebene ausgebildet werden oder zwei sich koaxial zu der Achse 10 erstreckende Scherspalte.
Ein Vorteil der Vorrichtung gem. 1 ist deren einfache Bauweise, die jedoch einen großen Stellweg der Teile 1, 2 relativ zueinander gem. Doppelpfeil verlangt, womit eine lange Reaktionszeit einhergeht.
2 zeigt zwei durch einen Trennspalt 11 getrennte und damit gegeneinander bewegliche Teile 12, 13. Der Trennspalt 11 verläuft zwischen den beiden Teilen 12, 13 mäanderförmig zwischen Stegen 14 des Teils 13 und, gleichsam gegenläufig, Stegen 15 des Teils 12, die vor einem Magneten 16 angeordnet sind. Zumindest die Stege 14 des Teils 13 sind wie die Stege 15 und das Teil 12 aus einem hochpermeablen Material, wobei die Stege 15 über eine Trägerplatte 17 aus einem niederpermeablen Material an das Teil 12 angeschlossen sind. Infolgedessen wird ein magnetischer Fluß über den mäandrierenden Trennspalt 11 erzwungen.
Durch diese Maßnahme werden in dem Trennspalt 11 mehrere, mit einem magnetorheologischen Fluid gefüllte, wirksame Scherspalte für eine Kraftübertragung ausgebildet und kann durch diese Kaskadierung von Scherspalten ein höheres Drehmoment übertragen werden. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung gem. 2 sind kurze Stellwege gem. des eingezeichneten Doppelpfeils relativ zueinander, die für die Geometrieänderungen der Scherspalte nötig sind, um die Kraftübertragung zwischen einem minimalen und einem maximalen Wert einstellen zu können. Entsprechend kurz sind die Reaktionszeiten. Da auch die mechanische Bewegung gem. Doppelpfeil kurz ist, bedarf es auch nur kurzer, den mit dem magnetorheologischen Fluid gefüllten Abschnitt des Trennspalts 11 abdichtender Lager.
Ein konkretes, zu einer Achse 21 im Wesentlichen rotationssymmetrisches Ausführungsbeispiel gem. 3 weist ein Teil 18 mit einem Ringsteg 25 aus einem hochpermeablen Material eines Rotors 19 auf, der mit einer Welle 20 die Achse 21 rotiert. Ein an einem Gehäuse 22 eines Stators 23 angeflanschtes Teil 24, ebenfalls aus einem hochpermeablem Material, umgreift den Ringsteg 25 des Teils 18 unter Ausbildung eines Trennspaltes 26 mit einer Ringnut 27. Ein Abschnitt des Trennspaltes 26 wird durch zwei Dichtungen 28, 29, gegebenenfalls dichtende Lager, als Scherspalt(e) 30 ausgebildet. Je nach Wahl der Geometrie und der Orientierung eines Magneten 31 ist ein wirksamer Scherspalt zwischen dem Magneten 31 und der Stirnwand des Ringsteges 25 ausgebildet oder zwei zu der Achse 21 koaxiale Scherspalte, wie voran stehend erläutert.
Unabhängig davon findet in der in 3 dargestellten Position des Teils 18 relativ zu dem Teil 24 eine maximal Kraftübertragung über den wirksamen Scherspalt 30 statt, hervorgerufen durch die Einwirkung des Feldes des Magneten 31 auf das magnetorheologische Fluid.
Wird der Rotor 19 durch die Kraft eines Elektromagneten 32 gegen die Kraft einer Rückstellfeder 33 in Pfeilrichtung gestellt, verringert sich die Eintauchtiefe des Ringstegs 25 in der von dem Teil 24 ausgebildeten Ringnut 27. Entsprechend verringert sich auch die Kraftübertragung über den Scherspalt 30 bis hin auf einen minimalen Wert.
Diese Vorrichtung entspricht in ihrer Funktion einer Federkraftbremse und kann als Sicherheitsbremse Verwendung finden.
Der Elektromagnet 32 und die Rückstellfeder 33 stehen hier stellvertretend auch für alternative Hebelsysteme oder dergleichen, die geeignet sind, den Rotor 19 axial zu stellen.
Mit dem axialen Stellen des Rotors 19 ändert sich die Eintauchtiefe des Ringstegs 25 in die Ringnut 27 und somit die Geometrie des Scherspaltes 30. Infolge ist das magnetorheologische Fluid in einem sich ändernden Volumen gefangen. Entsprechend der Änderung bei einem Stellen des Rotors 19 kann es zweckdienlich sein, die Menge des den Scherspalt 30 ausfüllenden magnetorheologische Fluids nachzuführen, beispielsweise durch eine Verbindung mit einem Druckausgleichsbehälter oder durch die membranartige Ausbildung einer den Scherspalt 30 begrenzenden Wand des Teils 24.
Die Vorrichtung gem. 4 greift die mehrfache Verzahnung gem. 2 auf. Mehrere axial sich erstreckende Ringstege 35 aus einem hochpermeablen Material eines Teils 36 eines Rotors 37 an einer Welle 38 tauchen unter Ausbildung gegenüber einem Trennspalt 39 durch Dichtungen 40, 41 abgeschlossenen, koaxialen Scherspalten 42 in Ringnuten 43 aus einem hochpermeablen Material eines drehfesten Teils 44 ein.
Im Feld eines Magneten 46 liegend übertragen die Scherspalte 42 gem. 4 ein maximales Drehmoment. Wird durch die Kraft eines Elektromagneten 47 der Rotor 37 in Pfeilrichtung gegen die Kraft einer Rückstellfeder 48 bis gegen einen Anschlag 49 gestellt, verringert sich die Eintauchtiefe der Ringe 35 in den Ringnuten 42 und damit die mögliche Kraftübertragung auf ein Minimum.
Mit Abschalten des Elektromagneten 47 wird die Rückstellfeder 48 auf der Welle 38 den Rotor 37 dann axial gegen einen Anschlag 50 stellen. Die Anschläge 49, 50 sollen dabei eine axiale Berührung der radial sich erstreckenden Wände der Teile 36, 44 verhindern.
Ist in 4 der Rotor 37 axial auf der Welle 38 verschiebbar, so zeigt 5 eine Vorrichtung, bei der ein Rotor 55 fest mit einer Welle 56 verbundne ist. Ein Teil 57, mit Ringstegen 71 aus einem hochpermeablem Material, des Rotors 55 stützt sich über ein Axiallager 58 für eine Entlastung der Welle 56 an einem statorfesten Gehäuse 59 aus einem niederpermeablen Material ab. Dichtungen 60, 61 trennen von einem Trennspalt 62 Scherspalte 63 entsprechend dem vorangehenden Ausführungsbeispiel ab.
Innerhalb des Gehäuses 59 ist ein Schieber-Teil 64 aus einem hochpermeablen Material an Führungen 65–67 in Pfeilrichtung gegen die Kraft von Rückstellfedern 68, 69 axial verschiebbar gelagert. Erfolgt eine solche axiale Verlagerung in Pfeilrichtung durch die Kraft eines Elektromagneten 70, verringert sich die Eintauchtiefe der Ringstege 71 des Teils 57 in den Ringnuten 72 des Schieber-Teils 64 und damit die mögliche Kraftübertragung über die im Feld des Magneten 73 wirksamen Scherspalte 63.
Die 6 und 7 zeigen einen Rotor 75 mit einer Welle 78 und mit einem Teil 80 aus einem hochpermeablen Material, das zwischen zwei Anschlägen 76, 77 axial gegen die Kraft einer Rückstellfeder 79 verschiebbar ist. Das Teil 80 weißt eine einen Scherspalt 81 brandende Wand 82 auf einer zu einer Drehachse 91 symmetrischen Kegelfläche auf. Parallel zu dieser Wand 82 ist der Scherspalt 81 durch eine Wand 83 eines statorfesten Teils 84 aus einem hochpermeablen Material berandet. Abgeschlossen wird der Scherspalt 81 gegenüber einem Trennspalt 85 durch zwei Dichtungen 86, 87.
In der in 6 wiedergegebenen Positionen des Rotors 75 kann der mit einem magnetorheologische Fluid gefüllte Scherspalt 81 im Feld der Magneten 88 ein maximales Drehmoment von der der Welle 78 über den Rotor 75 mit dem Teil 80 auf das statorfeste Teil 84 übertragen.
Erfolgt eine axiale Verschiebung des Teils 80 durch die Kraft eines Elektromagneten 89 gegen die Rückstellkraft der Rückstellfeder 79 gegen den Anschlag 76, vergrößert sich der Abstand zwischen den den Scherspalt 81 brandenden Wänden 82, 83, vgl. 7.
Durch die Vergrößerung des Abstandes der Wände 82, 83 kann der dann entstehende Spalt 90, auch bei einem Nachführen der Menge des magnetorheologischen Fluids, nur noch ein vermindertes Drehmoment übertragen. Darüber hinaus kann daran gedacht sein, dass ohne ein Nachführen der Menge des magnetorheologischen Fluids aufgrund der durch die Rotation des Teils 80 hervorgerufenen Kräfte das in dem Spalt 90 befindliche magnetorheologische Fluid an die Wand 83 des Teils 84 geschleudert wird, sodass die Wand 82 kaum mehr oder gar nicht mehr in einem Eingriff mit dem magnetorheologischen Fluid befindlichen ist, mithin keine Kräfte mehr übertragen werden können, mithin auch kein Bremsmoment in einem Leerlauf entstehen kann.
Bei der Vorrichtung gem. den 8 und 9 ist ein Rotor 95 fest mit einer Welle 96 um eine Achse 97 rotierend verbunden. Ein Teil 98 des Rotors 95 bildet einen Ringsteg 99 aus, der in eine ringförmigen Nut 100 eines Stators 101 unter Belassung eines Trennspaltes 102 eingreift. Von zwei Dichtungen 103, 104 abgeschlossen ist ein Abschnitt des Trennspaltes 102 mit einem magnetorheologischen Fluid verfüllt und bildet Scherspalte 105, 106 aus. Neben dem Ringsteg 99 brandet ein ringförmiges Schieber-Teil 107 den Scherspalt 105, das in einem Luftspalt 108 axial verschiebbar ist, gegebenenfalls gegen die Kraft einer nicht dargestellten Rückstellfeder. Eine an dem Schieber-Teil 107 festgelegte Dichtung 109 schließt die Scherspalte 105, 106 gegenüber dem Luftspalt 108 ab.
In der kraftübertragenden Positionierung des Schieber-Teils 107 gem. 8 wird ein magnetischer Kreis eines Magneten 110 über eine radial außen liegendes Joch 111 des Stators 101, das Schieber-Teil 107, den Scherspalt 105, den Ringsteg 99, den Scherspalt 106 und ein radial innen liegendes Joch 112 des Stators 101, das durch einen weiteren Luftspalt 113 von dem radial außenliegenden Joch 11 getrennt ist, geschlossen.
Um eine Verlagerung des Schieber-Teils 107 in die in 9 dargstellte Position zu ermöglichen, wird der Luftspalt 108 über einen nur in 9 angedeuteten Entlüftungskanal 114 entlüftet. Nach der Verlagerung des Schieber-Teils 107 gem. 9 schließt sich der magnetische Kreis des Magneten 110 nicht mehr über die Scherspalte 105, 106, sondern über das Schieber-Teil 107 und einen radial vorspringenden Ansatz 115 des Jochs 112. Damit kann eine magnetische Erregung des magnetorheologischen Fluids nicht stattfinden, womit eine Kraftübertragung nicht mehr möglich ist. Darüber hinaus gibt die Verlagerung des Schieber-Teils 107 dem magnetorheologischen Fluid Raum, aufgrund der durch eine Rotation des Ringsteges 99 auftretenden Kräfte sich radial auswärts zu sammeln, womit ein Eingriff des Ringsteges 99 in das magnetorheologische Fluid nicht mehr stattfindet mit der Folge, dass durch dieses kein Bremsmoment auf den Ringsteg 99 ausgeübt wird.
In der in 9 wiedergegebenen Position liegt das Schieber-Teil 107 axial an einem Elektromagneten 116 und ist dabei so positioniert, dass die Dichtung 109 den Entlüftungskanal 114 gegenüber dem magnetorheologischen Fluid in dem Luftspalt 108 abschließt. Der Elektromagnet 116 kann den magnetischen Fluss im Falle einer Kraftübertragung verstärken oder kompensieren, in dem das magnetische Feld des Magneten 110 über dem Luftspalt 113 gezwungen wird, auch wenn das Schieber-Teil 107 in der in 8 dargestellten Position befindlich ist.
Bei der gem. 10 kraftübertragenden Vorrichtung ist ein Rotor 120 fest mit einer Welle 121 um eine Achse 122 drehbar gelagert. Ein Teil 123 des Rotors 120 ist in dem wiedergegebenen Schnitt im Wesentlichen U-förmig ausgebildet in einem Gehäuse 124 aus einem niederpermeablen Material eines Stators 125 gefangen. Ein Trennspalt 126 zwischen dem Teil 123 und einem radial in die U-förmige Ausnehmung des Teils 123 ragender Ring 143 des Gehäuses 124 wird durch eine Dichtung 127 oder ein abdichtendes Lager und ein abdichtendes Lager 128 oder eine Dichtung für die Ausbildung eines mit einem magnetorheologischen Fluid gefüllten, zu der Achse 122 koaxialen Scherspaltes 129 unterteilt. Für die Ausbildung des Scherspaltes 129 ist in dem die Schenkel 130, 131 des Teils 123 verbindenden Steg 132, aus einem hochpermeablem Material, eine Nut 133 eingebracht, die vollständig mit einem magnetorheologischen Fluid verfüllt ist. Radial innen liegend wird der Scherspalt 129 zumindest über eine vorgebbare Bogenlänge von einer Wand 134 eines gegenüber dem gehäusefesten Ring 143 radial stellbaren Teils 135 begrenzt. In den Feldern der Magneten 136 befindlich wird das magnetorheologische Fluid in dem Scherspalt 129 ein Drehmoment zwischen dem rotierenden Teil 123 und dem statorfesten Teil 135 übertragen.
Erfolgt beispielsweise durch die Kraft eines in einem Einsatz 137 aus einem hochpermeablem Material angeordneten Elektromagneten 138 eine radiale Verlagerung des Teil 135 gegen die Kraft hier zweier Rückstellfedern 139, 140 linear in dem Teil nach innen, vgl. 10, wird das magnetorheologische Fluid, zumindest überwiegend, sich aufgrund der durch die Rotation hervorgerufenen Kräfte sowie, insbesondere auch im Stillstand, durch die Magnete 136 in der Nut 133 verbleiben. Damit greift das Teil 135 mit seiner Wand 134 nicht mehr in die magnetorheologische Flüssigkeit ein, der Scherspalt ist geöffnet, und es kann mithin keine Kraftübertragung stattfinden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Verlagerung des Teils 135 linear, indem ein zentraler, ringsegmentartiger Schenkel 141 des im Querschnitt T-förmigen Teils 135 in einer entsprechend ausgebildeten, den Einsatz 137 mit dem Elektromagneten 138 ebenfalls aufnehmenden Nut 142 geführt wird.
In der in den 10 und 11 dargestellten Konzeption der Vorrichtung nach der Erfindung kann diese aufgrund der Kombination von insbesondere Permanentmagneten 136 mit Rückstellfedern 139, 140 als Sicherheitsbremse Verwendung finden. Durch die Kombination mit weiteren Elektromagneten, ggfls. durch das ausschließliche Vorhersehen von Elektromagneten, kann ferner das zu übertragende Drehmoment beeinflusst werden. Solches wird anhand der 12 und 13 weiter erläutert.
12 zeigt in einem radialen Schnitt einen Scherspalt 145 zwischen einem bspw. feststehenden Teil 146 eines Stators und einem radial stellbaren Teil 147, das mit einem Rotor 148 um eine Achse 149 rotiert. Das durch die Kraft eines Elektromagneten 150 gegen die Kraft einer Rückstellfeder 151 stellbare Teil 147 ist kreissegmentartig ausgebildet und überstreicht hier einen Winkel von ca. 90 Grad.
Auch wenn durch die durch die Rotation des Rotors 148 hervorgerufenen Kräfte sich das magnetorheologische Fluid 152 überwiegend an der den Scherspalt 145 brandenden Wand 153 des Teils 146 sammeln wird, werden durch seitliche Schrägen 154, 155 des Teils 147 beispielsweise in dem Trennspalt 156 verwirbelte Reste des magnetorheologischen Fluids in den Scherspalt 145 gezwungen.
12 zeigt beispielhaft vier Magnetanordnungen 157, jeweils aufweisend einen Permanentmagneten 158 und einen Elektromagneten 159, getrennt durch einen Luftspalt 160. Solche Magnetanordnungen 157 erlauben eine Beeinflussung des zu übertragenden Drehmoments, dessen Maximum u. a. durch die axiale Länge und die Bogenlänge der den Scherspalt 145 brandenden Wand 161 vorgegeben wird.
Insbesondere bei diesem Ausführungsbeispiel ist in einfacher Weise erkennbar, was bei den vorherigen durch konstruktive Änderungen jedoch ebenfalls möglich ist, dass eine Bewegungsumkehr problemlos erfolgen kann dahingehend, dass das radial außen liegende Teil 146 um die Achse 149 rotiert und dass der hier beispielhaft als Rotor 148 bezeichnete mit dem Teil 147 tatsächlich als Stator anzusehen ist.
Eine Variante der voranstehend beschriebenen Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung zeigt 13. Dort sind Magnetanordnungen 165, vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang der zylindrischen Wand 166 eines Teils 167 verteilt, stabförmig ausgebildet axial sich in dem Teil 167 erstreckend vorgesehen.
Spiralartig über die axiale Länge des Teils 147 oder die axiale Länge des Teils 168 angeordnete Magnete oder Magnetanordnungen gem. 16 sind gleichfalls möglich.
Die Vorrichtung gem. den 14 und 15 weist rotationssymmetrisch angeordnete, um Achsen 170, 171 verschwenkende, bremsbackenartige Hebel 172, 173 auf. Die Hebel 172, 173 aus einem niederpermeablen Material tragen jeweils ein Einsatz-Teil 174, 175 aus einem hochpermeablem Material, die bei diesem Ausführungsbeispiel jeweils mit einer, ggfls. mit mehreren Magnetanordnungen 176, 177 versehen sind. Jede dieser Magnetanordnungen 176, 177 weist einen von einem Permanentmagneten 178 durch einen Luftspalt 179 getrennten Elektromagneten 180 auf.
Wie bei den vorangegangenen Ausführungsbeispielen branden zylinderflächenartige Wände 181, 182 der Einsatz-Teile 174, 175 jeweils einen Scherspalt 183, 184, verfüllt mit einem magnetorheologischen Fluid 185. Außerhalb der Scherspalte 183, 184 wird sich das magnetorheologische Fluid 185 aufgrund der durch eine Rotation hier insbesondere des Zylinder-Teils 186 hervorgerufenen Kräfte an dessen radial innenliegenden Wand 187 im Bereich eines Trennspaltes 188 verteilen.
Werden die Hebel 172, 173 durch lediglich symbolisch angedeutete Aktoren 190, 191 wie Magnete, Zylinder oder dergleichen gegeneinander um die Achsen 170, 171 in die in 15 wiedergegebene Position verschwenkt, verbleibt bei einer Rotation des Zylinders 186 das magnetorheologische Fluid 185 an der inneren Wand 187 verteilt, jedoch steht das magnetorheologische Fluid 185 nicht mehr in Verbindung mit den Wänden 181, 182 der von den Aktoren 190, 191, ggfls. unmittelbar von Antrieben der Drehachsen 170, 171 verschwenkten Einsatz-Teile 174, 175 in Kontakt. Damit erfolgt zwischen dem Zylinder-Teil und den Einsatz-Teilen 174, 175 keine Drehmomentübertragung mehr und ist das Zylinder-Teil durch einen nunmehr durchgängigen Trennspalt 188 von einer bspw. auch feststehenden Motorwelle 189 abgesetzten.
Damit kein magnetorheologisches Fluid 185 in die Zwischenräume zwischen den Hebeln 172, 173 treten kann, was ein Schließen derselben gem. 15 beeinträchtigen könnte, sind elastische Dichtungen 192, 193 noch vorgesehen, in der Zeichnung gem. 14 lediglich angedeutet.
In der oberen Bildhälfte der 16 ist ein Einsatz-Teil 195 wiedergegebene, das eine Magnetanordnung 196 aufweist mit einem schalenartig ausgebildeten Permanentmagneten 197, dessen radial außen liegende Wand 198 einen Scherspalt 199 brandet, und einen durch einen Luftspalt 200 von dem Permanentmagneten 197 getrennten Elektromagneten 201.
In der unteren Bildhälfte der 16 sind Magnetanordnungen 205 in einem Stator 206 angeordnet. Die magnetische Erregung eines magnetorheologischen Fluids in einem Scherspalt 207 durch einen Permanentmagneten 208 und/oder durch einen von dem Permanentmagneten 208 über einen Luftspalt 209 getrennten Elektromagneten 210 erfolgt über einen in dem wiedergegebenen Schnitt ringförmigen Luftspalt 211. Zwischen dem Luftspalt 211 und dem Scherspalt 207 ist ein Zylinder-Teil 212 eines Rotors koaxial angeordnet, welches mit seiner radial innenliegenden Wand 213 den Scherspalt 207 begrenzt. Damit ist eine Kraftübertragung über das magnetorheologische Fluid in dem Scherspalt 207 zwischen dem Rotor 212 und einem Einsatz-Teil 214 ermöglicht.
In den voran stehenden Ausführungsbeispielen wurde zumeist ein Scherspalt 220 gem. 17 erläutert, der sich koaxial zu einer um eine Achse 221 rotierenden Welle 222 erstreckt. Mit der Welle 222 mitrotierend verbunden ist eine Rotor 223, der mit einem Teil 224 eine Wand 225 des Scherspaltes 220 ausbildet und daher regelmäßig aus einem hochpermeablem Material besteht. Eingelassen in dieses Material sind Magnete 226, insbesondere Permanentmagnete, gegebenenfalls aber auch Elektromagnete oder Magnetkombinationen.
Ein ebenfalls aus einem hochpermeablem Material bestehendes Teil 227 ist statorfest an einem Träger 228 oder an einem Hebel radial stellbar angeordnet. Hierdurch kann der Abstand zwischen der Wand 225 des Teils 224 und der Wand 229 des Teils 227 variiert werden.
Hierbei kann dieser Abstand so groß gewählt werden, dass die Wand 228 nicht mehr in Berührung mit dem magnetorheologischen Fluid in dem Scherspalt 220 befindlich ist, da dieses durch die Magnete 226 und/oder durch Fliehkräfte sich im Wesentlichen im Bereich der Wand 225 ansammeln wird. Eine Kraftübertragung findet dann nicht mehr statt.
Alternativ zu einem derartigen, axial sich erstreckenden Scherspalt kann, vgl. 18, auch eine radiale Scherspaltanordnung mit zwei Scherspalten 230, 231 ausgebildet werden. Hierzu bedarf es im Wesentlich lediglich einer Anpassung der Wände 232, 233 an die Geometrie der Scherspalte 230, 231 des weiterhin radial zu stellenden Teils 234 aus einem hochpermeablem Material.
Auch bei dieser Anordnung gem. 18 kann durch einen Magnet 235 oder einer Magnetanordnung das die Scherspalte 230, 231 verfüllende magnetorheologische Fluid sich bei einem weitgehend radial einwärts gestellten Teil 234 radial auswärts in der das zu stellende Teil 234 aufnehmenden Nut 236 eines mit einer Welle 237 mitrotierenden Teils 238 sammeln. Erfolgt kein Eingriff des Teils 234 in das magnetorheologischen Fluid mehr, kann eine Kraftübertragung nicht mehr stattfinden.
Die 17 und 18 lassen auch die Möglichkeiten einer Bewegungsumkehr deutlich erkennen. So können bspw. die radial zu stellenden Teile 227, 234 mit den Achsen 222 bzw. 237 mitrotieren und sind entsprechend die Teile 224, 238 statorfest ausgebildet. Insbesondere dann ist auch ein einfaches radiales Stellen der Teile 224, 238 gegenüber den dann rotorfesten Teilen 227, 234 möglich.
19 zeigt, in der oben Bildhälfte, einen zwischen einer Welle 245 und einer inneren Wand 246 eines axial sich erstreckenden, wannenförmigen Teils 247 befindlichen Scherspalt 248. Ein Magnet 249 in dem Teil 247 aus einem hochpermeablem Material erregt das magnetorheologische Material in dem Scherspalt 248, sodass eine Kraftübertragung zwischen der Welle 245 und dem Teil 247 stattfinden kann.
Wird durch die Kraft eines Elektromagneten 250 das Teil 247 gegen die Kraft zweier Rückstellfedern 251, 252 radial auf den den Elektromagneten 250 haltenden Stator 253 zu bewegt, wird im Bereich des Magneten 249 die Scherspaltweite deutlich vergrößert, vgl. prinzipiell 19, untere Bildhälfte. Hierdurch wird das dem magnetorheologische Fluid zur Verfügung stehende Volumen und insbesondere der Abstand zwischen der Wand der Welle 245 und dem durch die Anordnung des Magneten 249 wirksamen Abschnitts der Wand 246 derart vergrößert, dass eine Kraftübertragung nicht mehr stattfindet und die um eine Achse 254 rotierende Welle 245 kaum ein Bremsmoment durch das magnetorheologische Fluid erfährt.
Sind während einer Kraftübertragung die den Scherspalt 248 begrenzenden Teile 247 und 255 ausreichend eng benachbart, um das magnetorheologische Fluid innerhalb des Scherspaltes 248 zuhalten, so ist nach einem radialen Stellen nach außen ein deutlicher Abstand zwischen den beiden Teilen 247,255 gegeben, sodass elastische Dichtungen 256, 257 vorgesehen sind, die ein Austreten des magnetorheologischen Fluids aus dem entstandenen Spalt 258 in die Freiräume 259,260 zwischen den Teilen 247, 255 und der inneren Wand 261 des Stators 253 zu verhindern.
Alternativ oder zusätzlich zu den Magneten 249, 250 kann eine Magnetanordnung 262 in dem Stator 253 angeordnet sein, in 19 im 3. Quadranten, oder ebenfalls zusätzlich oder alternativ, eine Magnetanordnung 263 in dem Teil 255, in 19 im 4. Quadranten dargestellt.
Die axiale Erstreckung und das Bogenmaß einer einen Scherspalt 265 begrenzenden Wand 266 eines Teils 267 bestimmen das maximal übertragbare Drehmoment bei ansonsten vorgegebenen Parametern weitestgehend. So kann durch einen Variation der Bogenlänge der Wand 266 bis maximal 2πr das übertragbare Drehmoment begrenzt werden. Entsprechende Dichtungen 268, 269 zwischen Teilen 266 sind dann vorzusehen, vgl. 20, obere Bildhälfte.
Eine weitere Variante einer in Rede stehenden Vorrichtung zeigt 20 in der unteren Bildhälfte. Die radial innen liegende Wand 270 des Teils 271 ist zu der Wand 272 der Welle 273 nicht koaxial ausgebildet wie in den voranstehend erläuterten Ausführungsbeispielen, sondern derart ausgebildet, dass sich der Scherspalt 278 hin zu einer Mittelebende 274 aufweitet, die senkrecht auf einer axialen Symmetrieebene 275 durch einen Permanentmagneten 276 und einen Elektromagneten 277 steht.
Aufgrund dieser Maßnahme wird die Kraftübertragung im Wesentlichen im polaren Bereich des Permanentmagneten 276 erfolgen, während in den Bereichen hin zu der Mitteleben 274 aufgrund der Aufweitung des Scherspaltes 278 es zu einer Verringerung der Reibung durch das magnetorheologische Fluid im geöffneten Zustand der Teile 270 kommt, da dort im Vergleich mit der Ausführungsform gem. 19 keine Verengung des Scherspaltes mehr auftritt.
Auch bei diesen Ausführungsformen ist es möglich, einen Scherspalt 280 zwischen einer Welle 281 dann aus einem hochpermeablen Material und einem radial zu stellenden Teil 282, ebenfalls aus einem hochpermeablen Material, koaxial zu einer Drehachse 283 auszubilden, vgl. 21. Um das radial Stellen des Teils 282 mit einer Magnetanordnung 288 in radialer Richtung gegen Kraft einer Rückstellfeder 284 zu ermöglichen, ist in einem Statorgehäuse 285 ein an das Teil 282 angrenzender Freiraum 286 vorgesehen, der gegenüber dem Scherspalt 280 durch eine Dichtung 287 abgeschlossen ist.
22 zeigt alternativ zwei Scherspalte 290, 291, die sich radial erstrecken. Berandet werden die wirksamen Flächen der Scherspalte 290, 291 zum einen durch die Wände einer Ringnut 292 in einem in einem Freiraum 293 eines Statorgehäuse 294 gegen die Kraft einer Rückstellfeder 295 radial zu stellenden Teils 296 und einer in dem Teil 296 angeordneten Magnetanordnung 305. Zum anderen werden die Scherspalte 290, 291 von Wänden eines Teils 297 aus einem hochpermeablen Material eines im Übrigen aus einem niederpermeablen Material bestehenden Rotors 298 begrenzt. Der zwischen dem Statorgehäuse 294 und dem Rotor 298 bzw. einer Welle 299 befindliche, teilweise mit einem magnetorheologischen Fluid gefüllte Trennspalt 300 wird von abdichtenden Lagern 301, 302 abgeschlossen. Weitere Dichtungen 303, 304 zwischen dem Trennspalt 300 und dem Freiraum 293 halten diesen frei von dem magnetorheologischen Fluid.
Bezugszeichenliste

1: Teil
2: Teil
3: Trennspalt
4: Steg
5: Magnet
6: Stirnwand
7: Wand
8: Überdeckung
9: Überdeckung
10: Achse
11: Trennspalt
12: Teil
13: Teil
14: Steg
15: Steg
16: Magnet
17: Trägerplatte
18: Teil
19: Rotor
20: Welle
21: Achse
22: Gehäuse
23: Stator
24: Teil
25: Ringsteg
26: Trennspalt
27: Ringnut
28: Dichtung
29: Dichtung
30: Scherspalt
31: Magnet
32: Elektromagnet
33: Rückstellfeder
34
35: Ringsteg
36: Teil
37: Rotor
38: Welle
39: Trennspalt
40: Dichtung
41: Dichtung
42: Scherspalt
43: Ringnut
44: Teil
45
46: Magnet
47: Elektromagnet
48: Rückstellfeder
49: Anschlag
50: Anschlag
51
52
53
54
55: Rotor
56: Welle
57: Teil
58: Axiallager
59: Gehäuse
60: Dichtung
61: Dichtung
62: Trennspalt
63: Scherspalt
64: Schieber-Teil
65: Führung
66: Führung
67: Führung
68: Rückstellfeder
69: Rückstellfeder
70: Elektromagnet
71: Ringsteg
72: Ringnut
73: Magnet
74
75: Rotor
76: Anschlag
77: Anschlag
78: Welle
79: Rückstellfeder
80: Teil
81: Scherspalt
82: Wand
83: Wand
84: Teil
85: Trennspalt
86: Dichtung
87: Dichtung
88: Magnet
89: Elektromagnet
90: Spalt
91: Drehachse
92
93
94
95: Rotor
96: Welle
97: Achse
98: Teil
99: Ringsteg
100: Nut
101: Stator
102: Trennspalt
103: Dichtung
104: Dichtung
105: Scherspalt
106: Scherspalt
107: Schieber-Teil
108: Luftspalt
109: Dichtung
110: Magnet
111: Joch
112: Joch
113: Luftspalt
114: Entlüftungskanal
115: Ansatz
116: Elektromagnet
117
118
119
120: Rotor
121: Welle
122: Achse
123: Teil
124: Gehäuse
125: Stator
126: Trennspalt
127: Dichtung
128: Lager
129: Scherspalt
130: Schenkel
131: Schenkel
132: Steg
133: Nut
134: Wand
135: Teil
136: Magnet
137: Einsatz
138: Elektromagnet
139: Rückstellfeder
140: Rückstellfeder
141: Schenkel
142: Nut
143: Ring
144
145: Scherspalt
146: Teil
147: Teil
148: Rotor
149: Achse
150: Elektromagnet
151: Rückstellfeder
152: Fluid
153: Wand
154: Schräge
155: Schräge
156: Trennspalt
157: Magnetanordnung
158: Permanentmagnet
159: Elektromagnet
160: Luftspalt
161: Wand
162
163
164
165: Magnetanordnung
166: Wand
167: Teil
168: Teil
169
170: Achse
171: Achse
172: Hebel
173: Hebel
174: Einsatz-Teil
175: Einsatz-Teil
176: Magnetanordnung
177: Magnetanordnung
178: Permanentmagnet
179: Luftspalt
180: Elektromagnet
181: Wand
182: Wand
183: Scherspalt
184: Scherspalt
185: Fluid
186: Zylinder-Teil
187: Wand
188: Trennspalt
189: Motorwelle
190: Aktor
191: Aktor
192: Dichtung
193: Dichtung
194
195: Einsatz-Teil
196: Magnetanordnung
197: Permanentmagnet
198: Wand
199: Scherspalt
200: Luftspalt
201: Elektromagnet
202
203
204
205: Magnetanordnung
206: Stator
207: Scherspalt
208: Permanentmagnet
209: Luftspalt
210: Elektromagnet
211: Luftspalt
212: Zylinder-Teil
213: Wand
214: Einsatz-Teil
215
216
217
218
219
220: Scherspalt
221: Achse
222: Welle
223: Rotor
224: Teil
225: Wand
226: Magnet
227: Teil
228: Träger
229: Wand
230: Scherspalt
231: Scherspalt
232: Wand
233: Wand
234: Teil
235: Magnet
236: Nut
237: Welle
238: Teil
239
240
241
242
243
244
245: Welle
246: Wand
247: Teil
248: Scherspalt
249: Magnet
250: Elektromagnet
251: Rückstellfeder
252: Rückstellfeder
253: Stator
254: Achse
255: Teil
256: Dichtung
257: Dichtung
258: Spalt
259: Freiraum
260: Freiraum
261: Wand
262: Magnetanordnung
263: Magnetanordnung
264
265: Scherspalt
266: Wand
267: Teil
268: Dichtung
269: Dichtung
270: Wand
271: Teil
272: Wand
273: Welle
274: Mittelebene
275: Symmetrieebene
276: Permanentmagnet
277: Elektromagnet
278: Scherspalt
279
280: Scherspalt
281: Welle
282: Teil
283: Achse
284: Rückstellfeder
285: Statorgehäuse
286: Freiraum
287: Dichtung
288: Magnetanordnung
289
290: Scherspalt
291: Scherspalt
292: Ringnut
293: Freiraum
294: Statorgehäuse
295: Rückstellfeder
296: Teil
297: Teil
298: Rotor
299: Welle
300: Trennspalt
301: Lager
302: Lager
303: Dichtung
304: Dichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7240485 B2 [0003]
WO 2010/099788 A1 [0005]

Claims

Vorrichtung wie insbesondere ein Aktor, eine Bremse, eine Kupplung oder dergleichen für die Übertragung von Kräften über einen mit einem magnetorheologischen Fluid zumindest teilweise gefüllten Trennspalt zwischen zwei gegeneinander beweglichen Teilen, die jeweils einen Abschnitt des Trennspalts mit einer Wand begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass durch ein Stellen der Wände relativ zueinander ein von einem Magnetfeld durchdrungener Scherspalt ausgebildet wird, dessen Geometrie für eine Kraftübertragung zwischen einem minimalen und einem maximalen Wert einstellbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch ein Stellen der Teile relativ zueinander der Abstand zwischen den Wänden des Scherspalts einstellbar ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch ein Stellen der Teile relativ zueinander die für eine Kraftübertragung wirksame Fläche der Wände des Scherspaltes einstellbar ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei gegeneinander um eine Achse (21) rotierenden Teilen (18, 24) durch ein axiales Stellen die Eintauchtiefe eines Ringstegs (25) in eine mit dem magnetorheologischen Fluid gefüllte Ringnut (27) einstellbar ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei gegeneinander um eine Achse (91) rotierenden Teilen (80, 84) der Scherspalt (81) durch zwei Wände (82, 83) auf Kegelflächen begrenzt wird und dass durch ein axiales Stellen der Teile (80, 84) relativ zueinander der Abstand der Wände (82, 83) einstellbar ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei gegeneinander um eine Achse (97) rotierenden Teilen (98, 107) die Geometrie des Scherspalts (105, 106) durch eine axiale Verlagerung der Teile (98, 107) relativ zueinander eingestellt wird.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei gegeneinander um eine Achse (122) rotierenden Teilen die Geometrie des Scherspalts durch eine radiale Verlagerung der Teile (123, 135) relativ zueinander eingestellt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlagerung linear geführt erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlagerung durch ein Verschwenken eines Teils (174, 175) an einem Hebel (172, 173) erfolgt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des den Trenn- und/oder Scherspalt ausfüllenden magnetorheologischen Fluids bei einem Stellen der Teile nachgeführt wird.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stellen der Teile durch die Kraft eines Elektromagneten gegen die Kraft einer Rückstellfeder erfolgt.