DE102012012128A1

DE102012012128A1 - Vorrichtung und Verfahren für die Übertragung von Kräften mittels magnetorheologischer Fluide

Info

Publication number: DE102012012128A1
Application number: DE201210012128
Authority: DE
Inventors: Dirk Güth; Jürgen Maas
Original assignee: Hochschule Ostwestfalen Lippe
Current assignee: Hochschule Ostwestfalen Lippe
Priority date: 2011-06-21
Filing date: 2012-06-20
Publication date: 2012-12-27

Abstract

Vorrichtung für die Übertragung von Kräften über eine mit einem magnetorheologischen Fluids gefüllte Flüssigkeitskammer eines Trennspalts zwischen zwei gegeneinander beweglichen Teilen, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des magnetorheologischen Fluids (32) derart bemessen ist, dass die Flüssigkeitskammer (31) nicht vollständig verfüllt ist, jedoch wenigstens ein Scherspalt ((40, 41) für die Übertragung von Kräften durch ein Anlegen wenigstens eines elektromagnetischen Feldes mit dem magnetorheologischen Fluid (32) verfüllt wird, und dass in einem Leerlauf mit Abschalten des den Scherspalt (40, 41) aktivierenden, elektromagnetischen Feldes das magnetorheologische Fluid (32) den Scherspalt (40, 41) freigibt, oder umgekehrt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren für die Übertragung von Kräften, insbesondere von Drehmomenten, über eine mit einem magnetorheologischen Fluid gefüllte Flüssigkeitskammer eines Trennspalts zwischen zwei gegeneinander beweglichen Teilen wie einem Rotor und einem Stator.
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 Scherspalten 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.
Gelöst wird diese technische Problematik bei einer Vorrichtung für die Übertragung von Kräften über eine mit einem magnetorheologischen Fluid gefüllte Flüssigkeitskammer eines Trennspalts zwischen zwei gegeneinander beweglichen Teilen gemäß des Anspruchs 1 durch die Maßnahmen, dass die Menge des magnetorheologischen Fluids derart bemessen ist, 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, und dass in einem Leerlauf mit Abschalten des elektromagnetischen Feldes das magnetorheologische Fluid den Scherspalt freigibt.
Naturgemäß ist auch ein umgekehrtes Vorgehen möglich, dass nämlich durch ein Abschalten des wenigstens einen elektromagnetischen Feldes der Scherspalt für die Übertragung von Kräften mit dem magnetorheologischen Fluid verfüllt wird und dass mit Anlegen des elektromagnetischen Feldes das magnetorheologische Fluid den Scherspalt verlässt und freigibt.
Durch diese Maßnahmen wird erreicht, dass ein Teil der Vorrichtung im Leerlauf nicht mehr, zumindest nicht mehr vollständig, in das magnetorheologische Fluid eintaucht, womit sich die beiden Teile weitestgehend unabhängig und von dem magnetorheologischen Fluid durch viskose Reibung ungestört gegeneinander bewegen können, wie es bspw. bei Bremsen und Kupplungen regelmäßig erwünscht ist.
Eine konstruktiv einfache Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfindung sieht vor, dass die Flüssigkeitskammer unmittelbar neben dem Scherspalt wenigstens eine seitliche Erweiterung aufweist, insbesondere, dass der Scherspalt in seitliche Erweiterungen übergeht. Die Menge des magnetorheologischen Fluids ist dabei so zu bemessen, dass die Flüssigkeitskammer, ausgebildet durch den Scherspalt und die seitlichen Erweiterungen, nicht vollständig ausgefüllt wird. Infolge dieser Maßnahmen kann in einem Leerlauf sich das magnetorheologische Fluid beispielsweise durch Schwerkrafteinfluss in den seitlichen Erweiterungen sammeln und den Scherspalt freigeben. Ein gemeinsames Eintauchen beider gegeneinander beweglicher Teile in das magnetorheologische Fluid bei einem Leerlauf kann so weitgehend vermieden werden.
Durch das Anlegen eines elektromagnetischen Feldes bzw. dessen Abschaltung wird dann für eine Kraftübertragung das magnetorheologische Fluid in den so aktivierten Scherspalt gezogen, dort gehalten und kann dann eine Kraft wie ein Drehmoment übertragen werden. Hierzu ist die Menge des magnetorheolgischen Fluids ausreichend zu bemessen, so dass das Volumen eines aktivierten Scherspaltes sicher auch ausgefüllt wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Teil wenigstens zwei durch eine Nut getrennte, in die Flüssigkeitskammer ragende Stege aufweist, durch die wenigstens eine der Anzahl der Stege entsprechende Anzahl von Scherspalten zwischen in die Flüssigkeitskammer eintauchenden Seiten der Stege und wenigstens einer den Seiten gegenüberliegenden, vorzugsweise ebenen Berandung der Flüssigkeitskammer durch das andere Teil ausgebildet werden.
Dabei ist insbesondere daran gedacht, dass sich aktivierte Scherspalte zwischen den Stirnseiten der Stege und einer gegenüberliegenden Berandung erstrecken, gleichwohl ist es möglich, dass sich die Stege in nutartige Ausnehmungen des anderen Teils erstrecken und sich die aktivierten Scherspalte zwischen Flachseiten der Stege und den die Flüssigkeitskammer berandenden Nutwänden erstrecken. Bei rotationssymmetrischen Geometrien wird dann eine vergleichsweise große Scherfläche zur Verfügung gestellt.
Unabhängig hiervon ist die Menge des magnetorheologischen Fluids derart zu bemessen, dass die Flüssigkeitskammer, ausgebildet durch die Nut(en) und Scherspalte, nicht vollständig von dem magnetorheologischen Fluid verfüllt ist, die Menge aber andererseits sicher ausreicht, die für eine Kraftübertragung aktivierten Scherspalten auszufüllen.
Bei derartigen Ausführungsformen wird durch die Nut(en) gleichsam ein Leerlaufreservoir ausgebildet, in dem sich bei einem Leerlauf das magnetorheologische Fluid sammelt. Eine solche Anordnung erlaubt weiter eine Vielzahl von Magnetanordnungen, die solches erzwingen können, nämlich zwischen den Stegen, zusätzlich oder alternativ in den Stegen oder diesen über einen Scherspalt hinweg gegenüberliegend und/oder eine Magnetanordnung neben dem Scherspalt bzw. der Flüssigkeitskammer. Solche Magnetanordnungen verfügen regelmäßig über zumindest einen Elektromagneten, gegebenenfalls einzelne Wicklungspakete eines solchen, die im geometrischen Zusammenspiel die benötigten elektromagnetischen Felder für eine Aktivierung der Scherspalte bzw. des Abzuges des magnetorheologischen Fluids aus diesen sorgen, über Permanentmagnete, gegebenenfalls gegen weitere Elektromagnete auch austauschbar, und über, zumindest zeitweise, ein Magnetfeld aufbauendes hysteresebehaftetes, magnetisierbares Material, wie es bspw. auch bei Hysteresebremsen Verwendung findet.
Weisen Magnetanordnungen jeweils wenigstens einen Permanentmagneten und einen Elektromagneten auf, wird zumeist durch das Anlegen des elektromagnetischen Feldes die Wirkung des Permanentmagneten aufgehoben, um, je nach Anwendungsfall, das magnetorheologische Fluid in oder aus einem Scherspalt zu zwingen.
Weitere Möglichkeiten erschließen sich durch eine Magnetanordnung mit einem hysteresebehafteten, magnetisierbaren Material oder einem Permanentmagneten und einem Elektromagneten, für die Aktivierung wenigstens eines Scherspaltes, aufweisend gleiche Magnetfeldausrichtung, zur Erzeugung eines stromlosen, zumindest zeitweisen Haltemoments.
Alternativ kann in weiterer Ausgestaltung auch an das Heranziehen weiterer Kräfte gedacht sein, bspw. neben der Schwerkraft an eine Zentrifugalkraft. So kann insbesondere bei einer Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung daran gedacht sein, dass bei einem Leerlauf gegeneinander rotierender Teile das magnetorheologische Fluid durch die Zentrifugalkraft in die Nut(en) eines Teils gezwungen wird.
Eine Alternative besteht darin, dass bei einem Leerlauf durch eine Magnetanordnung am Nutgrund einer Nut das magnetorheologische Fluid in die Nut gezwungen wird, bspw. bei einer entsprechenden Geometrie auch gegen eine auftretende Zentrifugalkraft.
Insbesondere für das Betreiben einer voranstehend erläuterten Vorrichtung ist vorgesehen, dass für eine Kraftübertragung ein magnetischer Kreis über einen einen Scherspalt ausbildenden Abschnitt des Trennspalt gezwungen wird mit der Folge, dass dort das magnetorheologische Fluid den magnetischen Kreis schließend für die Kraftübertragung den Scherspalt vollständig verfüllt, und dass ein magnetischer Kreis für einen Leerlauf parallel zu einer Berandung des Trennspalts gezwungen wird mit der Folge, dass das magnetorheologische Fluid den magnetischen Kreis schließend für den Leerlauf zwischen den beiden gegeneinander beweglichen Teilen einen Abschnitt des Trennspaltes frei von dem magnetorheologischen Fluid belässt.
Damit wird für eine Kraftübertragung der Verlauf des magnetischen Flusses auf wenigstens einem ersten Pfad über den den Scherspalt ausbildenden Abschnitt des Trennspalt gezwungen und wird das magnetorheologische Fluid dem ersten Pfad folgend angeordnet für die Kraftübertragung den Scherspalt vollständig verfüllen.
Für einen Leerlauf erfolgt der Verlauf des magnetischen Flusses auf wenigstens einem zweiten Pfad senkrecht zu dem ersten Pfad, parallel zu einer Berandung des Trennspalts, und wird das magnetorheologische Fluid dem zweiten Pfad folgend so angeordnet, dass zwischen den beiden gegeneinander beweglichen Teilen für den Leerlauf einen Abschnitt des Trennspaltes frei von dem magnetorheologischen Fluid belassen ist.
Weitgehend unabhängig von der Geometrie der Flüssigkeitskammer und des Trennspalts mit wenigstens einem einen Scherspalt ausbildenden Abschnitt kann durch die Vorgabe des Verlaufs des magnetischen Flusses auf den zwei Pfaden der Scherspalt für eine Kraftübertragung aktiviert oder für einen Leerlauf deaktiviert werden. Diese Pfade sind bei geeignet gewählten Magnetanordnungen beispielsweise durch das Ein- bzw. Ausschalten eines Elektromagneten vorgebbar.
Eine hinsichtlich der magnetischen Eigenschaften geeignete Materialwahl von den den magnetischen Fluss leitenden Jochen, Kernen oder dergleichen kann den Verlauf der Pfade weiter beeinflussen. So wird insbesondere der erste Pfad im Bereich des Scherspaltes aus einem magnetisch gut leitenden Material bestehen.
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 Vorrichtung nach der Erfindung mit radial sich erstreckendem, aktivierten Scherspalt,
2: die Vorrichtung nach 1 in einem Leerlauf,
3: eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit zwei durch eine Nut getrennten Stegen im Leerlauf,
4: die Vorrichtung nach 3, kraftübertragend,
5: eine Variante der Vorrichtung nach 3 im Leerlauf,
6: die Vorrichtung nach 5, kraftübertragend,
7: eine weitere Vorrichtung, kraftübertragend,
8: in einer vergrößerten Darstellung eine Flüssigkeitskammer mit einer Vielzahl von Nuten und Stegen im Leerlauf,
9: die Flüssigkeitskammer nach 8, kraftübertragend,
10: eine Vorrichtung mit einer Flüssigkeitskammer gemäß den 8 und 9 und werden anhand der
11–13 unterschiedliche Nutformen weiter erläutert und anhand der
14 weitere Magnetanordnungen, ferner zeigt
15: eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung,
16: eine Vorrichtung mit mehreren Elektromagneten, deren Feldverlauf anhand der
17, 18: weiter erläutert wird,
19: eine Vorrichtung mit axial sich erstreckenden, aktivierten Scherspalten,
20: die Vorrichtung nach 19 im Leerlauf,
21: eine Variante der Vorrichtung nach 19,
22: eine weitere Vorrichtung nach der Erfindung,
23: die Vorrichtung nach 22, kraftübertragend,
24: die Vorrichtung nach 22 im Leerlauf,
25: eine Variante der Vorrichtung nach 22 und wird anhand der
26 und 27 der Verlauf des magnetischen Flusses bei aktiviertem und deaktiviertem Scherspalt weiter erläutert.
1 zeigt schematisch eine Vorrichtung 1 nach der Erfindung, mit einem um eine Welle 2 rotierenden Rotor als ein erstes Teil 3, rotierend innerhalb eines feststehenden, gehäuse- oder statorartigen zweiten Teils 4. Hierzu sind die beiden Teile 3, 4 durch einen Trennspalt 5 voneinander getrennt. Dichtungen 6, 7 begrenzen eine Flüssigkeitskammer 8 innerhalb des Trennspalts 5, die nur teilweise mit einem magnetorheologischen Fluid 9 gefüllt ist.
Soll zwischen den beiden Teilen 3, 4 eine Kraftübertragung erfolgen, hier die Übertragung eines Drehmoments, bspw. des Bremsmoments einer Bremse, wird ein Scherspalt 10 durch das Anlegen des elektromagnetischen Feldes B eines Elektromagneten 11 aktiviert und infolge mit dem magnetorheologischen Fluid 9 verfüllt, über das das Drehmoment dann übertragen wird. Eine für das Verfüllen des Scherspaltes 10 sicher ausreichende Menge des magnetorheologischen Fluids 9 ist somit in die Flüssigkeitskammer 8 einzubringen.
Die Wirkung des Elektromagnets 11 kann durch einen Permanentmagnet 12 weiter verstärkt werden. Die Magnetanordnung des Elektromagneten 11 und des optionalen Permanentmagneten 12 in einem Joch 13 des Teils 4 erfolgt in einem Einsatz 14 aus einem hochpermeablen Material, beispielsweise einem Stahl, und ist ebenfalls der radial der Welle 2 vorstehende Steg 15 des rotierenden Teils 3 aus einem solchen Material, während das das Joch 13 einfassende Material des Teils 4 aus einem niederpermeablen Material wie beispielsweise einem Aluminium oder einem Edelstahl besteht.
Nach Abschalten des elektromagnetischen Feldes B gemäß 1 bzw. bei Kompensation des Magnetfeldes des optional vorhandenen Permanentmagneten 12 durch das Feld B des Elektromagneten 11, vergleiche 2, wird aufgrund der Schwerkraft gemäß Pfeil g sich die magnetorheologische Flüssigkeit 9 in einem unteren Bereich der Flüssigkeitskammer 8 sammeln. Seitliche Erweiterungen 16, 17 der Flüssigkeitskammer 8 neben dem Scherspalt 10 senken den Flüssigkeitsspiegel 18 des magnetorheologischen Fluids 9 soweit ab, dass der ringscheibenartige Steg 15 in das magnetorheologische Fluid 15 nicht mehr oder kaum mehr eintaucht, womit das durch das magnetorheologische Fluid 9 hervorgerufene viskose Reibungsmoment zwischen den beiden Teilen 3, 4 durch einen deutlich verringerten Flächeneingriff des Steges 14 in das magnetorheologische Fluid 9 für ein deutlich verbessertes Leerlaufverhalten erheblich reduziert wird.
Bei der Vorrichtung 20 gemäß den 3 und 4 rotiert ein erstes Teil 21 um eine Welle 22. Die Welle 22 trägt einen ringförmigen, radial vorstehenden Ansatz 23 aus einem niederpermeablen Material. Radial auswärts dieses Ansatzes 23 erstrecken sich weiter zwei ringscheibenartige Stege 24, 25 aus einem hochpermeablen Material unter Ausbildung einer dazwischen liegenden Nut 26.
Durch einen Trennspalt 27 von einem gehäuseartigen zweiten Teil 28 aus einem niederpermeablen Material getrennt, greifen die Stege 24, 25 in dieses ein und es wird durch Dichtungen 29, 30 in dem Trennspalt 27 eine Flüssigkeitskammer 31 abgetrennt.
Die Flüssigkeitskammer 31 ist nicht vollständig mit einem magnetorheologischen Fluid 32 gefüllt. Durch das Anliegen eines magnetischen Feldes eines Permanentmagneten 33, am Nutgrund der Nut 26 zwischen den Stegen 24, 25 angeordnet, wird das magnetorheologische Fluid 32 gegen die bei einer Rotation des Teils 21 auftretende Zentrifugalkraft gezwungen, sich im Wesentlichen in der Nut 26 zu sammeln. Infolge dieser Maßnahmen stehen die gegeneinander rotierenden Teile 21, 28 über das magnetorheologische Fluid 32 nicht in Verbindung und ist ein Leerlauf ohne viskose Reibung, hervorgerufen durch einen Eingriff in das magnetorheologische Fluid 32, ermöglicht.
Da das magnetische Feld eines weiteren Permanentmagneten 34 durch das elektromagnetische Feld eines zugeschalteten Elektromagneten 35 kompensiert werden kann, ist eine Ausbildung des magnetischen Feldes B durch den Permanentmagneten 33 in der in 3 in der oberen Bildhälfte dargestellten Weise möglich. Die Magnetanordnung aus Permanentmagnet 34 und Elektromagnet 35 ist in einem Einsatz 36 aus einem hochpermeablen Material gehalten. Die radial innen liegende und eine Berandung 37 der Flüssigkeitskammer 31 mit ausbildende Ringfläche des Einsatzes 36 entspricht der radial außen liegenden Ringfläche, die von den der Berandung 37 gegenüberliegenden Außenseiten 38, 39 der beiden Stegen 24, 25 aufgespannt wird.
Wird nun für eine Kraftübertragung das elektromagnetische Feld des Elektromagneten 35 abgeschaltet, vergleiche 4, werden zwischen den Außenseiten 38, 39 der beiden Stege 24, 25 und der gegenüberliegenden Berandung 37 der Flüssigkeitskammer 31, ausgebildet durch die radial innen liegenden Ringfläche des Einsatzes 36, zwei axial sich erstreckende Scherspalte 40, 41 für eine Kraftübertragung aktiviert, auf die sich das magnetorheologiche Fluid 32 nunmehr verteilt, wobei die Scherspalten 40, 41 von dem magnetorheologischen Fluid vollständig ausgefüllt werden. Dies erfolgt aufgrund des jetzt sich ergänzenden Feldverlaufes B der beiden Permanentmagnete 33, 34 über die Scherspalten 40, 41 hinweg.
Das Einbringen der hierfür ausreichenden Menge des magnetorheologischen Fluids 32 in die Scherspalten 40, 41 wird durch die auftretende Zentrifugalbeschleunigung unterstützt, der nunmehr kein geschlossener magnetischer Kreis des Permanentmagneten 33 entgegenwirkt.
Eine Variante der Vorrichtung 20 gemäß den 3 und 4 wird anhand der 5 und 6 weiter erläutert.
Die Vorrichtung 42 gemäß den 5 und 6 weist in einem Einsatz 43 lediglich einen Elektromagneten 44 auf. Ist der Elektromagnet 44 gem. 5 abgeschaltet, wird das magnetorheologische Fluid 45 durch das Magnetfeld B einer Magnetanordnung 46, bspw. eines Permanentmagneten, am Nutgrund einer Nut 47 zwischen zwei Stegen 48, 49 für einen Leerlauf in diese Nut 47 gezwungen. Durch das Zuschalten des elektromagnetischen Feldes des Elektromagneten 44 schließt sich gem. 6 über die beiden Scherspalten 50, 51 der magnetische Kreis B in der dort dargestellten Weise und kann dann eine Kraftübertragung erfolgen.
Bei einer bspw. als Bremse Verwendung findenden Vorrichtung 20 gem. den 3 und 4 erfolgt das Erzeugen eines Bremsmomentes durch das Zuschalten eines elektromagnetischen Feldes. Dagegen erfolgt bei der Vorrichtung 42 gem. den 5 und 6 das Erzeugen des Bremsmoments stromlos, bei sicherheitsrelevanten Bremsen z. B. bei einem Stromausfall durchaus erwünscht.
Eine weitere Variante einer Vorrichtung 53 zeigt 7 in einer vereinfachten Darstellung.
Um eine Welle 54 rotierend sind zwei Paare von ringscheibenartigen Stegen 55–58 aus hochpermeablem Material angeordnet. Jeweils ein Paar der Stege 55, 56 bzw. 57, 58 sind axial beabstandet unter Ausbildung jeweils einer zwischen den Stegen 55, 56 bzw. 57, 58 liegenden Nut 59, 60. Dagegen liegen die mittleren Stege 56, 57 axial unmittelbar nebeneinander und können gegebenenfalls auch einstückig ausgebildet werden.
Entsprechend den vorangegangenen Ausführungsbeispielen sind zwei Permanentmagnete 61, 62 radial innen liegend am Nutgrund der Nuten 59, 60 angeordnet.
Den Stegen 55–58 gegenüber liegend und diesen weitgehend entsprechend ausgebildet sind zweie U-förmige Einsätze 63, 64 aus hochpermeablem Material in einem gehäuseartigen Teil 65 aus niederpermeablem Material eingebracht. Um die beiden inneren Schenkel 66, 67 der U-förmigen Einsätze 63, 64 verläuft die Wicklung 68 eines Elektromagneten 69.
Mit Einschalten des Elektromagneten 69 stellt sich der in 7 wiedergegebene Feldverlauf B ein, wodurch das magnetorheologische Fluid 70 in die vier Scherspalten 71–74 für eine Kraftübertragung gezwungen wird.
Mit Abschalten des elektromagnetischen Feldes des Elektromagneten 69 kommt allein das magnetische Feld der beiden Permanentmagneten 61, 61 zum Tragen, womit das magnetorheologische Fluid 70 für einen Leerlauf ohne viskose Reibung in die als Leerlaufreservoire dienenden Nuten 59, 60 gezwungen wird.
Lediglich symbolhaft sind Dichtungen 75, 76 noch angedeutet, die die Trennspalte 77, 78 zwischen den beiden Teilen 65, 79 abdichten bzw. eine nicht vollständig von dem magnetorheologischen Fluid gefüllte Flüssigkeitskammer 80 begrenzen.
Ein weiteres Konzept einer Vorrichtung für die Übertragung von Kräften mittels magnetorheologischer Fluide wird anhand der 8 und 9 weiter erläutert, die jeweils einen Ausschnitt einer Flüssigkeitskammer 81 wiedergeben.
8 zeigt ein Leerlaufverhalten, bei dem ein die Flüssigkeitskammer 81 berandendes erstes Teil 82 über ein magnetorheologisches Fluid 83 eben nicht in einem Eingriff mit dem die Flüssigkeitskammer 81 ebenfalls berandenden zweiten Teil 84 steht. Aufgrund äußerer Kräfte hat sich das magnetorheologische Fluid 83 in eine Vielzahl vergleichsweise kleiner, voneinander durch Stege getrennte Ausnehmungen in einer die Flüssigkeitskammer 81 berandenden Oberfläche des Teils 84 zurückgezogen, was hier als Mikronutung 85 bezeichnet wird.
Durch das Anlegen eines geeignet ausgebildeten magnetischen Feldes, das eines Elektromagneten oder eines Permanentmagneten, gegebenenfalls in einer Kombination, wird das magnetorheologische Fluid 83 für eine Kraftübertragung in eine Vielzahl von Scherspalten 86 zwischen der glatten Berandung der Flüssigkeitskammer 81 durch das Teil 82 und den der Berandung gegenüberliegenden Stirnseiten 87 der Stege der Mikronutung 85 gezwungen, vergleiche 9.
Eine das voranstehende Konzept der Mikronutung aufgreifende Vorrichtung 88 wird anhand der 10 weiter erläutert.
Einem feststehenden ersten Teil 89 der Vorrichtung 88 steht axial ein Flansch 90 aus einem niederpermeablen Material vor. Radial außen liegend trägt der Flansch 90 einen ringförmigen Aufsatz 91 aus einem hochpermeablen Material mit einer Magnetanordnung, aufweisend einen Elektromagneten 92 und einen Permanentmagneten 93.
Ein rotierender, zweiter Teil 94 der Vorrichtung 88 weist eine Welle 95 auf, die mit einem Ringflansch 96 aus einem niederpermeablen Material den Flansch 90 mit dem Aufsatz 91 radial überdeckt. Ein außenrandseitig an den Ringflansch 96 axial angeschlossenes Joch 97 aus einem hochpermeablen Material überdeckt die radial außen liegende Ringfläche des Aufsatzes 91 unter Ausbildung einer Flüssigkeitskammer 98. Die Flüssigkeitskammer 98 wird durch Dichtungen 99, 100 gegenüber dem Trennspalt 101 abgedichtet.
Die so geschlossene Flüssigkeitskammer 98 ist nur teilweise mit einem magnetorheologischen Fluid 103 gefüllt, das sich, vergleiche 8 linker Bildbereich, bei einem Leerlauf ohne Einwirkung eines Magnetfeldes aufgrund der auftretenden Zentrifugalkraft in die Ausnehmungen der Mikronutung 104 in der die Flüssigkeitskammer 98 berandenden Fläche des Jochs 97 zurückziehen kann, so dass die beiden Teile 89, 94 gegeneinander rotierend in keinem gemeinsamen Flüssigkeitseingriff befindlich sind.
Wird das elektromagnetische Feld des Elektromagneten 92 zugeschaltet, unter Verstärkung durch das Feld des optional vorhandenen Permanentmagneten 93, wird das magnetorheologische Fluid 105 in die dann aktiven Scherspalten 106 gezwungen, 10 rechter Bildbereich, womit eine Kraftübertragung zwischen den beiden Teilen 89, 94 erfolgen kann.
Die geometrische Form der Mikronutung ist wenig kritisch. So zeigt 11 in einem Querschnitt eine dreieckförmige Mikronutung 108 in der Berandung einer Flüssigkeitskammer 109 durch ein Joch 110.
Wie auch bei dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel steht das Joch 110 dem radial innen liegenden Aufsatz 111 axial geringfügig vor, so dass Dichtungen 112, 113 problemlos die Flüssigkeitskammer 109 gegenüber dem Trennspalt 114 abschließen können.
Bei der Vorrichtung 115 gemäß 11 ist ferner lediglich ein Elektromagnet 116 in dem Aufsatz 111 vorgesehen.
12 zeigt eine wellenförmige Ausbildung einer Mikronutung 118. Auch eine solche Ausbildung ist wenig kritisch. So können auch lediglich, wie dargestellt, Wellenberge als Stege in die von einem magnethorheologischen Fluid nur teilweise verfüllte Flüssigkeitskammer 119 ragen, angedeutet durch die schräg stehende, unterbrochene Schraffur, oder als Wellental in das Joch 120 eingebracht sein. Ebenso ist es unkritisch, ob solche Wellentäler bzw. Wellenberge axial voneinander beabstandet sind. Entscheidend ist die Bemessung der Menge des in die Flüssigkeitskammer 119 eingebrachten magnetorheologischen Fluids derart, dass es sich im Leerlauf möglichst vollständig in nutartige Vertiefungen der Mikronutung 118 in der jochseitigen Berandung der Flüssigkeitskammer 119 zurückziehen kann und dass, im Fall einer Kraftübertragung, die Menge andererseits ausreichend bemessen ist, die durch das Anlegen eines elektromagnetischen Feldes eines Elektromagneten 121 aktivierten Scherspalten auszufüllen.
Gleiches gilt für die trapezförmige Mikronutung 123 der Ausführungsform einer Vorrichtung 124 gemäß 13.
Neben der Magnetanordnung gemäß den 10–13, optional mit einem Permanentmagnet 93 gemäß 10, kann eine Magnetanordnung mit einem Elektromagneten 126 und einem optional vorhandenen Permanentmagneten 127 axial neben einer Flüssigkeitskammer 128 angeordnet werden, vergleiche 14. Zweckmäßigerweise ist dann der Flansch 129 des feststehenden, gehäuseartigen Teils 130 der Vorrichtung 131 aus einem hochpermeablen Material und erstreckt sich das ebenfalls aus einem hochpermeablen Material gefertigte Joch 132 axial bis hin zu dem Flansch 129 und belässt lediglich den Trennspalt 133. Der Trennspalt 133 bedeutet allerdings kein Hindernis für die ringförmig umlaufenden Feldlinien eines elektromagnetischen Felds des Elektromagneten 126, durch das die Scherspalten 134 in der Flüssigkeitskammer 135 aktiviert und mit dem magnetorheologischen Fluid für eine Kraftübertragung gefüllt werden.
Bei der Vorrichtung 136 gemäß 15 trägt eine Welle 137 einen Ring 138 aus einem hochpermeablen Material, der radial außen, durchaus wie voranstehend erläutert, mit unterschiedlich profilierten Mikronuten 139 versehen, eine von einem magnetorheologischen Fluid nicht vollständig verfüllte, durch die Schraffur angedeutete Flüssigkeitskammer 140 berandet.
Einem feststehenden, gehäuseartigen Teil 141 steht ein Flansch 142 aus einem hochpermeablen Material axial vor, der, mit einer Ausnehmung versehen, den Ring 138 unter Ausbildung eines Trennspalts 143 einfasst. Ebenso bildet der Flansch 142 mit dieser Ausnehmung eine glatte Berandung der Flüssigkeitskammer 140 aus. Abgeschlossen wird die Flüssigkeitskammer 140 gegenüber dem Trennspalt 143 durch Dichtungen 144, 145.
Da die Flüssigkeitskammer 140 nicht vollständig mit einem magnetorheologischen Fluid gefüllt ist, kann, ohne das Vorliegen eines magnetischen Feldes, aufgrund der durch die Rotation hervorgerufenen Fliehkräfte das magnetorheologische Fluid radial nach außen ausweichen, so dass die mit einer Mikronutung 139 versehene, radial außen liegende Ringfläche des Rings 138 kaum mehr mit dem magnetorheologischen Fluid in Eingriff steht.
Für eine Kraftübertragung werden zwei um die Welle 137 ringförmig umlaufende Magnetanordnungen 146, 147, ihrer Polarität entsprechend ausgerichtet, angedeutet durch die Stromflußrichtung 148, aktiviert, die axial der Flüssigkeitskammer 140 anschließen und radial den Ring 138 überstreichen.
Mit Aufbau eines elektromagnetischen Feldes durch die Magnetanordnungen 146, 147 wird das in der Flüssigkeitskammer 140 vorhandene magnetorheologische Fluid in die dann aktivierten Scherspalten 149 für eine Kraftübertragung gezwungen, die sich zwischen den in die Flüssigkeitskammer 140 hineinragenden Stirnseiten der Stege 150 der Mikronutung 139 und der glatten Berandung der Flüssigkeitskammer 140 durch den Flansch 141 ausbilden.
Eine weitere Variante einer Vorrichtung 151 wird anhand der 16–18 weiter erläutert.
Im Wesentlichen entspricht der Aufbau der Vorrichtung 151 gem. 16 der voranstehend erläuterten. Zusätzlich weist die Vorrichtung 151 eine weitere Magnetanordnung 152 mit einer Vielzahl von elektrischen Magnetfelderzeugern auf, wobei jeweils ein Magnetfelderzeuger an einem Nutgrund einer Nut 157 der Mikronutung 153 angeordnet ist, vgl. 17. Die Anordnung von Wicklungen bzw. der Stromflußrichtung 154, in 17 lediglich angedeutet, ist derart, dass die Orientierung der elektromagnetischen Felder, deren Feldlinien B jeweils um einen Felderzeuger umlaufen, zwischen benachbarten Felderzeugern gleich ausgerichtet sind. So ist es möglich, durch die Magnetanordnung 152 das eine Flüssigkeitskammer 155 nicht vollständig verfüllende magnetorheologische Fluid 156 in die Nuten 157 der Mikronutung 153 gegen die auftretende Zentrifugalkraft zu sammeln, so dass der Ring 158 des rotierenden Teils 159 hinsichtlich des magnetorheologischen Fluids 156 frei gegenüber einem Flansch 166 des gehäuseartigen, feststehenden Teil 160 rotieren kann.
Wird die Magnetanordnung 152 deaktiviert, abgeschaltet, und, entsprechend dem vorausgegangenen Ausführungsbeispiel, die Magnetanordnungen 161, 162 aktiviert, eingeschaltet, werden auch die Scherspalten 163 zwischen den radial in die Flüssigkeitskammer 155 ragenden Stirnseiten der Stege 164 der Mikronutung 153 und der radial außen liegenden Berandung 165 durch den Flansch 166 aktiviert und für eine Kraftübertragung gemäß 18 mit dem magnetorheologischen Fluid 156 gefüllt.
Insbesondere die letzten Ausführungsbeispiele mit elektromagnetischen Felderzeugern an vorzugsweise jedem Nutgrund eignen sich, bei entsprechender Abwicklung und Anpassung der erläuterten rotationssymmetrischen Vorrichtungen, durchaus auch für solche, bei denen die beweglichen Teile lineare Bewegungen gegeneinander ausführen. Durch die am Nutgrund befindlichen Magnetfelderzeuger wird das elektromagnetische Fluid, unabhängig von der Lage und damit Schwerkrafteinflüssen oder Rotationskräften, zu einer Freigabe der Scherspalte gezwungen und in den Nuten derart gesammelt, dass sich die beiden Teile gegeneinander ohne einen gemeinsamen Flüssigkeitseingriff bewegen können. Eine viskose Reibung ist so sicher vermieden.
Weitere Ausführungsformen, das Prinzip von Felderzeugern in der Tiefe der Nuten aufgreifend, werden jedoch nachstehend für gegeneinander rotierende Teile weiter erläutert.
19 zeigt eine Vorrichtung 170 mit einem um eine Welle 171 rotierenden Teil 172. Ein auf der Welle 171 sitzender Ring 173 aus einem hochpermeablen Material greift rotorartig in einen im Schnitt im wesentlichen U-förmigen Ansatz 174 ein, der ebenfalls aus einem hochpermeablen Material besteht. Der Ansatz 174 ist an einem gegenüber dem Teil 172 feststehenden, gehäuseartigen Teil 175, beispielsweise einem Motorflansch oder dergleichen, festgelegt.
Zwischen dem Ring 173 und den Innenseiten der auf die Welle 171 weisenden Schenkel 176, 177 des Ansatzes 174 ist eine Flüssigkeitskammer 178 belassen. Abgeschlossen ist die Flüssigkeitskammer 178 durch zwei Dichtungen 180, 181. Die Menge des in die Flüssigkeitskammer 178 eingebrachten magnetorheologischen Fluids 179 ist derart bemessen, dass die Flüssigkeitskammer 178 von dem magnetorheologischen Fluid 179 nicht vollständig ausgefüllt wird, jedoch die Menge ausreichend bemessen ist, gemäß 19 die aktiven Scherspalten 182, 183, 184 für eine Kraftübertragung zu verfüllen.
Die Scherspalte 182–184 erstrecken sich axial zwischen den Stirnseiten 185, 186 der Stege 187, 188 der mit einer Mirkonutung 189, 190 versehenen Berandung der Flüssigkeitskammer 178 durch den Ansatz 174.
Aktiviert werden die Scherspalte 181–183 durch eine elektrisch zuschaltbare Magnetanordnung 191, deren B-Feld in 19 schematisch angedeutet ist.
Am Nutgrund einer jeden Nut 192, 193 der Mikronutungen 189, 190 ist ein elektromagnetischer Felderzeuger einer Magnetanordnung 194, 195 angeordnet. Beachtlich ist hierbei, dass deren Feldorientierung im Bereich zwischen den Stegen 187 bzw. 188 eine gleiche ist, vergleiche die schematische Darstellung der B-Felder in 20.
Werden die Magnetanordnungen 194, 195 aktiviert, ziehen diese das magnetorheologische Fluid 179 in die Nuten 192, 193 der Mikronutungen 189, 190 ein, so dass der Ring 173 frei von dem magnetorheologischen Fluid 179 in der Flüssigkeitskammer 178 rotieren kann.
Bei der im wesentlichen baugleichen Vorrichtung 200 gemäß 21 ist radial außen liegend der Magnetanordnung 201 ein Permanentmagnet 202 oder ein hysteresebehaftetes, magnetisierbares Material noch vorgesehen, durch das ein stromloses Haltemoment erzwungen werden kann. Ein Luftspalt 203 dient der Kompensation des durch den Permanentmagneten bzw. durch das hysteresebehaftete, magnetisierbare Material erzeugten magnetischen Feldes.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 206 zeigen die 22–24.
Eine Welle 207 eines rotierenden Teils 208 trägt einen Ring 209 aus einem hochpermeablen Material. Dieser Ring 209 ist radial außen liegend von einem Isolierring 210 aus einem niederpermeablen Material umgeben, das eine möglichst große magnetische Abschirmung aufweist. Dieser Isolierring 210 ist von einem weiteren Ring 211, wieder aus einem hochpermeablen Material, radial eingefasst.
In dem Ring 211 sind bei dem Ausführungsbeispiel zwei Nuten 212, 213 eingebracht, an deren Nutgrund zwei Magnetanordnungen 214, 215 eingebracht sind. Durch die Nuten 212, 213 sowie Eckausnehmungen 216, 217 werden drei Ringscheiben 219–220 ausgebildet, die jeweils radial außen liegend eine Isolatorscheibe 221, 222, 223 tragen, sämtliche aus einem niederpermeablen Material, das einem magnetischen Feld gegenüber, wie der Isolatorring 210, einen möglichst großen Widerstand entgegensetzt.
Die Isolatorscheiben 222, 223, 224 tragen ihrerseits radial außen liegende Stege 225–227 in Ringform, vgl. 23, die in eine Flüssigkeitskammer 228 eintauchen, die nur teilweise mit einem magnetorheologischen Fluid 229 gefüllt ist, in 22 durch die schräge, unterbrochene Schraffur angedeutet.
Zwei ringförmig um die Welle 207 umlaufende Hülsen 230, 231, jeweils aus einem hochpermeablen Material, bilden abschnittsweise Berandungen 232, 233 der Flüssigkeitskammer 228 aus. Angeflanscht sind die beiden über eine Isolatorhülse 234 aus einem niederpermeablen Material verbundenen Hülsen 230, 231 an ein feststehendes, gehäuseartiges Teil 235.
Der Isolatorhülse 234 stehen radial einwärts zwei Ringscheiben 236, 237 aus einem hochpermeablen Material vor, axial zwischen den Stegen 225–227 positioniert.
Die axialen Ringflächen der Ringscheiben 236, 237 sowie die ringförmigen Berandungen 232, 233 liegen damit den Ringflächen der Stege 225–227 weitestgehend gegenüber.
Wird gemäß 23 das elektromagnetische Feld zweier Magnetanordnungen 238, 239 angelegt, erfolgt der magnetische Fluss bei der wiedergegebenen Orientierung von der Hülse 231 über den Steg 227, die Ringscheibe 237, den Steg 226, die Ringscheibe 236, den Steg 225 hin zu der Hülse 230. Geschlossen wird der magnetische Kreis durch den Ring 209. Dieser Weg wird durch die magnetisch weitgehenden isolierenden Eigenschaften der Isolierhülse 234 und des Isolierrings 210 erzwungen. Zusätzlich schirmen zwei weitere Isolatorringscheiben 240, 241 axial den Ring 211 aus hochpermeablem Material gegenüber der elektromagnetischen Wirkung der Magnetanordnungen 238, 239 weitestgehend ab.
Durch die elektromagnetische Wirkung der beiden Magnetanordnungen 238, 239 werden zwischen den ringförmigen Berandungen 232, 233 und den gegenüberliegenden Ringflächen der Stege 225 bzw. 227 und den gegenüberliegenden Ringseiten der Stege 225–227 und den entsprechenden Ringflächen der Ringscheiben 236, 237 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 23 sechs Scherspalten 242 für eine Kraftübertragung aktiviert.
Die axiale magnetische Abschirmung der Magnetanordnungen 238, 239 durch die zwei Isolatorringscheiben 240, 241 ist notwendig, um nach einem Abschalten der Magnetanordnungen 238, 239 den Magnetanordnungen 214, 215 nach einem Zuschalten das Einziehen des magnetorheologischen Fluids 229 in die beiden Eckausnehmungen 216, 217 und vorzugsweise in die beiden Nuten 212, 213 zu ermöglichen, vgl. 24.
Zwar mag im Bereich der Eckausnehmungen 216, 217 eine geringfügige viskose Reibung durch das magnetorheologischen Fluids 229 an den Isolatorringscheiben 240, 241 auftreten, jedoch wird sich die Masse des magnetorheologischen Fluids 229 in den Nuten 212, 213 aufgrund der dort höheren elektromagnetischen Felddichte sammeln.
Durch eine entsprechende Auslegung der Dichtungen 243, 244 kann die an diesen Stellen auftretende viskose Reibung weiter minimiert werden.
Eine vergleichbare Vorrichtung 245 zeigt 25. Bei dieser Vorrichtung 245 kann ein stromloses Haltemoment durch zwei Permanentmagnete 246, 247 oder ein hysteresebehaftetes, magnetisierbares Material hervorgerufen werden. Angeordnet sind auch hier die Permanentmagnete 246, 247 bzw. jeweils ein hysteresebehaftetes, magnetisierbares Material axial außen liegend der Magnetanordnungen 248, 249, diese axial einfassend. Etwa radial mittig dieser Magnetanordnungen 246–249 erstrecken sich im Schnitt axial Luftspalten 250, 251, die die von den Permanentmagneten 246, 247 bzw. den hysteresebehafteten, magnetischen Materialien erzeugten magnetischen Felder kompensieren.
Anhand der 26 und 27 wird der Verlauf des magnetischen Flusses bei aktiviertem und deaktiviertem Scherspalt weiter erläutert.
26 zeigt vereinfacht und idealisiert eine Vorrichtung 252 für eine Übertragung eines Drehmoments zwischen zwei gegeneinander bewegbaren Teilen 253, 254. Die Bewegbarkeit wird durch einen zwischen den beiden beweglichen Teilen 253, 254 angeordneten Trennspalt 255 ermöglicht.
Zwei Abschnitte des Trennspaltes 255 sind, jeweils verfüllt durch ein magnetorheologisches Fluid 256, 257, als kraftübertragende Scherspalte 258, 259 ausgebildet.
Durch das magnetorheologische Fluid 256, 257 wird über den Trennspalt 255 bzw. die beiden Scherspalte 258, 259 ein magnetischer Kreis, angedeutet durch die Pfeile 260, geschlossen.
Der in 26 wiedergegebene Pfad des magnetischen Flusses, den Pfeilen 260 entsprechend, kann grundsätzlich durch eine geeignete Ausbildung einer Magnetanordnung und durch das Einschalten bzw. Ausschalten eines Elektromagneten erzwungen werden. Infolgedessen wird das magnetorheologische Fluid 256, 257 die beiden Scherspalte 258, 259 füllen und nach einer Verfestigung eine Kraftübertragung zwischen den beiden Teilen 253, 254 erlauben.
Der in 26 wiedergegebene Pfad des magnetischen Flusses, angedeutet durch die Pfeile 260, kann weiter durch die Wahl geeigneter Geometrien und die Wahl geeigneter Materialien mitbestimmt werden. So weist das Teil 253 in dem wiedergegebenen Querschnitt ein im wesentlichen U-förmiges Joch 261 mit zwei Stegen 262, 263 aus einem hochpermeablen Material auf. Mithin wird der magnetische Fluss den durch dieses Material vorgegebenen Pfad wählen, da der Freiraum zwischen den Stegen 262, 263 durch ein niederpermeables Füllstück 264 verfüllt ist. Das Füllstück 264 schließt ferner mit den Stegen 262, 263 ab, so dass auch eine glatte Berandung 265 des Trennspalts 255 erreicht wird.
Die Stege 262, 263 setzen sich in zwei weiteren Stegen 266, 267 aus einem hochpermeablen Material des Teils 254 gleichsam fort, womit der magnetische Kreis, angedeutet durch die Pfeile 260, durch eine geeignete Magnetanordnung, nicht dargestellt, geschlossen werden kann.
Auch zwischen den Stegen 266, 267 ist ein Füllstück 268 aus einem niederpermeablen Material vorgesehen, so dass auch die der Berandung 265 gegenüberliegende Berandung 269 des Trennspaltes 255 glatt ausgebildet wird.
Durch das Zu- oder Abschalten eines Elektromagneten wird der magnetische Fluss gemäß 27, angedeutet durch die Pfeile 270, auf einem Pfad parallel zu der Berandung 269 geführt. Dieser magnetische Kreis wird wieder durch das magnetorheologische Fluid 271 geschlossen. Durch das Abstimmen des Volumens des magnetorheologischen Fluids 271 auf das Gesamtvolumen der Scherspalte 258, 259 und das Volumen des Trennspalts 255 insgesamt kann erreicht werden, dass zwischen dem magnetorheologischen Fluid 271 und der Berandung 265 des Teils 253 ein Abschnitt 272 des Trennspalts 255 frei von dem rheologischen Fluid ist, womit die beiden Teile 253, 254 nicht mehr miteinander im Eingriff stehen, womit im Idealfall eine reibungslose Bewegung der beiden Teile 253, 254 gegeneinander ermöglicht ist.
In 27 ist weiter angedeutet, dass in die Berandung 269 noch Nuten 273, 274 eingebracht werden können, die der Aufnahme des magnetorheologischen Fluids 271 weiter dienlich sein können. Gegebenenfalls ist der Pfad des magnetischen Flusses noch weiter in das Bauteil 254 hineinzuverlagern, um das magnetorheologische Fluid für einen Leerlauf in diese Nuten 273, 274 zu zwingen.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Welle
3: Teil
4: Teil
5: Trennspalt
6: Dichtung
7: Dichtung
8: Flüssigkeitskammer
9: magnetorheologisches Fluid
10: Scherspalt
11: Elektromagnet
12: Permanentmagnet
13: Joch
14: Einsatz
15: Steg
16: Erweiterung
17: Erweiterung
18: Flüssigkeitsspiegel
19
20: Vorrichtung
21: Teil
22: Welle
23: Ansatz
24: Steg
25: Steg
26: Nut
27: Trennspalt
28: Teil
29: Dichtung
30: Dichtung
31: Flüssigkeitskammer
32: magnetorheologisches Fluid
33: Permanentmagnet
34: Permanentmagnet
35: Elektromagnet
36: Einsatz
37: Berandung
38: Stirnseite
39: Stirnseite
40: Scherspalt
41: Scherspalt
42: Vorrichtung
43: Einsatz
44: Elektromagnet
45: magnetorheologisches Fluid
46: Magnetanordnung
47: Nut
48: Steg
49: Steg
50: Scherspalt
51: Scherspalt
52
53: Vorrichtung
54: Welle
55: Steg
56: Steg
57: Steg
58: Steg
59: Nut
60: Nut
61: Permanentmagnet
62: Permanentmagnet
63: Einsatz
64: Einsatz
65: Teil
66: Schenkel
67: Schenkel
68: Wicklung
69: Elektromagnet
70: magnetorheologisches Fluid
71: Scherspalt
72: Scherspalt
73: Scherspalt
74: Scherspalt
75: Dichtung
76: Dichtung
77: Trennspalt
78: Trennspalt
79: Teil
80: Flüssigkeitskammer
81: Flüssigkeitskammer
82: Teil
83: magnetorheologisches Fluid
84: Teil
85: Mikronutung
86: Scherspalt
87: Stirnseite
88: Vorrichtung
89: Teil
90: Flansch
91: Aufsatz
92: Elektromagnet
93: Permanentmagnet
94: Teil
95: Welle
96: Ringflansch
97: Joch
98: Flüssigkeitskammer
99: Dichtung
100: Dichtung
101: Trennspalt
102
103: magnetorheologisches Fluid
104: Mikronutung
105: magnetorheologisches Fluid
106: Scherspalt
107
108: Mikronutung
109: Flüssigkeitskammer
110: Joch
111: Aufsatz
112: Dichtung
113: Dichtung
114: Trennspalt
115: Vorrichtung
116: Elektromagnet
117
118: Mikronutung
119: Flüssigkeitskammer
120: Joch
121: Elektromagnet
122
123: Mikronutung
124: Vorrichtung
125
126: Elektromagnet
127: Permanentmagnet
128: Flüssigkeitskammer
129: Flansch
130: Teil
131: Vorrichtung
132: Joch
133: Trennspalt
134: Scherspalt
135
136: Vorrichtung
137: Welle
138: Ring
139: Mikronutung
140: Flüssigkeitskammer
141: Teil
142: Flansch
143: Trennspalt
144: Dichtung
145: Dichtung
146: Magnetanordnung
147: Magnetanordnung
148: Stromflußrichtung
149: Scherspalt
150: Steg
151: Vorrichtung
152: Magnetanordnung
153: Mikronutung
154: Stromflußrichtung
155: Flüssigkeitskammer
156: magnetorheologisches Fluid
157: Nut
158: Ring
159: Teil
160: Teil
161: Magnetanordnung
162: Magnetanordnung
163: Scherspalt
164: Steg
165: Berandung
166: Flansch
170: Vorrichtung
171: Welle
172: Teil
173: Ring
174: Ansatz
175: Teil
176: Schenkel
177: Schenkel
178: Flüssigkeitskammer
179: magnetorheologisches Fluid
180: Dichtung
181: Dichtung
182: Scherspalt
183: Scherspalt
184: Scherspalt
185: Stirnseite
186: Stirnseite
187: Steg
188: Steg
189: Mikronutung
190: Mikronutung
191: Magnetanordnung
192: Nut
193: Nut
194: Magnetanordnung
195: Magnetanordnung
200: Vorrichtung
201: Magnetanordnung
202: Permanentmagnet, hysteresebehaftetes, magnetisierbares Material
203: Luftspalt
206: Vorrichtung
207: Welle
208: Teil
209: Ring
210: Isolatorring
211: Ring
212: Nut
213: Nut
214: Magnetanordnung
215: Magnetanordnung
216: Eckausnehmung
217: Eckausnehmung
218
219: Ringscheibe
220: Ringscheibe
221: Ringscheibe
222: Isolatorscheibe
223: Isolatorscheibe
224: Isolatorscheibe
225: Steg
226: Steg
227: Steg
228: Flüssigkeitskammer
229: magnetorheologisches Fluid
230: Hülse
231: Hülse
232: Berandung
233: Berandung
234: Isolatorhülse
235: Teil
236: Ringscheibe
237: Ringscheibe
238: Magnetanordnung
239: Magnetanordnung
240: Isolatorringscheibe
241: Isolatorringscheibe
242: Scherspalt
243: Dichtung
244: Dichtung
245: Vorrichtung
246: Permanentmagnet, hysteresebehaftetes, magnetisierbares Material
247: Permanentmagnet, hysteresebehaftetes, magnetisierbares Material
248: Magnetanordnung
249: Magnetanodrnung
250: Luftspalt
251: Luftspalt
252: Vorrichtung
253: Teil
254: Teil
255: Trennspalt
256: magnetorheologisches Fluid
257: magnetorheologisches Fluid
258: Scherspalt
259: Scherspalt
260: Pfeile
261: Joch
262: Steg
263: Steg
264: Füllstück
265: Berandung
266: Steg
267: Steg
268: Füllstück
269: Berandung
270: Pfeil
271: magnetorheologisches Fluid
272: Abschnitt
273: Nut
274: Nut
B: (elektro-)magnetische Feldlinien
g: Schwerkraft

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

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

Claims

Vorrichtung für die Übertragung von Kräften über eine mit einem magnetorheologischen Fluids gefüllte Flüssigkeitskammer eines Trennspalts zwischen zwei gegeneinander beweglichen Teilen, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des magnetorheologischen Fluids (32) derart bemessen ist, dass die Flüssigkeitskammer (31) nicht vollständig verfüllt ist, jedoch wenigstens ein Scherspalt ((40, 41) für die Übertragung von Kräften durch ein Anlegen wenigstens eines elektromagnetischen Feldes mit dem magnetorheologischen Fluid (32) verfüllt wird, und dass in einem Leerlauf mit Abschalten des den Scherspalt (40, 41) aktivierenden, elektromagnetischen Feldes das magnetorheologische Fluid (32) den Scherspalt (40, 41) freigibt, oder umgekehrt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitskammer (8) unmittelbar neben einem Scherspalt (10) wenigstens eine seitliche Erweiterung (16, 17) aufweist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil (21) wenigstens zwei durch eine Nut (26) getrennte, in die Flüssigkeitskammer (31) ragende Stege (24, 25) aufweist, durch die wenigstens eine der Anzahl der Stege (24, 25) entsprechende Anzahl von Scherspalten (40, 41) zwischen in die Flüssigkeitskammer eintauchenden Seiten (38, 39) der Stege (24, 25) und wenigstens einer den Seiten (38, 39) gegenüberliegenden Berandung (37) der Flüssigkeitskammer (31) durch das andere Teil (28) ausgebildet werden.
Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Magnetanordnung (46) zwischen den Stegen (24, 25).
Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Magnetanordnung (Elektromagnet 11, Permanentmagnet 12) in einem Steg oder einem Steg (15) über einen Scherspalt (10) hinweg gegenüberliegend.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Magnetanordnung (Elektromagnet 126, Permanentmagnet 127) neben dem Scherspalt und/oder der Flüssigkeitskammer (128).
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Magnetanordnung mit einem hysteresebehafteten, magnetisierbaren Material oder einem Permanentmagneten (202) und einem Elektromagneten (201), für die Aktivierung wenigstens eines Scherspalts, aufweisend gleiche Magnetfeldausrichtung, zur Erzeugung eines stromlosen Haltemoments.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Anlegen des elektromagnetischen Feldes die Wirkung eines Permanentmagneten (34) aufgehoben wird.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Leerlauf gegeneinander rotierender Teile (89, 94) das magnetorheologische Fluid (103) durch die Zentrifugalkraft in die Nut(en) eines Teils (94) gezwungen wird.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Leerlauf durch eine Magnetanordnung (152) am Nutgrund einer Nut (157) das magnetorheologische Fluid (156) in die Nut (157) gezwungen wird.
Verfahren für das Betreiben einer Vorrichtung für die Übertragung von Kräften über eine mit einem magnetorheologischen Fluids gefüllte Flüssigkeitskammer eines Trennspalts zwischen zwei gegeneinander beweglichen Teilen, insbesondere nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Kraftübertragung ein magnetischer Kreis über einen einen Scherspalt ausbildenden Abschnitt des Trennspalt gezwungen wird mit der Folge, dass dort das magnetorheologische Fluid den magnetischen Kreis schließend für die Kraftübertragung den Scherspalt vollständig verfüllt, und dass ein magnetischer Kreis für einen Leerlauf parallel zu einer Berandung des Trennspalts gezwungen wird mit der Folge, dass das magnetorheologische Fluid den magnetischen Kreis schließend für den Leerlauf zwischen den beiden gegeneinander beweglichen Teilen einen Abschnitt des Trennspaltes frei von dem magnetorheologischen Fluid belässt.