DE102014217592A1

DE102014217592A1 - Magnetorheologischer Aktor mit magnetisch parallel geschalteten Kammern und Kupplung mit solchem Aktor

Info

Publication number: DE102014217592A1
Application number: DE102014217592.5A
Authority: DE
Inventors: Pierre-Yves Berthelemy
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-09-03
Filing date: 2014-09-03
Publication date: 2016-03-03

Abstract

Die Erfindung betrifft einen magnetorheologischer Schraubenaktor (1) zur Kupplungsbetätigung, mit wenigstens einer drehfest aber axial beweglich an einer angetriebenen Welle anbindbaren Spindel (3), die ein Gewinde aufweist, die in zumindest zwei Kammern (2), die mit magnetrheologischer Flüssigkeit (MRF) befüllt sind, so hineinragt, dass in der magnetorheologischen Flüssigkeit ein die magnetorheologische Flüssigkeit verfestigendes Magnetfeld aufbaubar ist, wobei jede Kammer (2) durch eine Spindel (3) und eine Hülse (4) gebildet ist, wobei mit elektrischem Strom durchflutbare Spulen (12) so angeordnet sind, dass die Kammern (2) bei Stromdurchflutung der Spulen (12) magnetisch parallel geschaltet sind. Die Erfindung betrifft ferner eine Kupplung mit einem magnetorheologischen Aktor (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche.

Description

Die Erfindung betrifft einen magnetorheologischen Schraubenaktor (kurz Aktor) zur Kupplungsbetätigung, mit wenigstens einer drehfest aber axial beweglich an einer angetriebenen Welle anbindbaren Spindel, die ein Gewinde aufweist, wobei die Spindel in zumindest zwei Kammern, die mit magnetrheologischer Flüssigkeit (MRF) befüllt sind, so hineinragt, dass in der magnetorheologischen Flüssigkeit ein die magnetorheologische Flüssigkeit verfestigendes Magnetfeld aufbaubar ist, wobei jede Kammer durch eine Spindel und eine Hülse gebildet ist.
Ein magnetorheologisches bzw. magneto-rheologisches Medium, auch als magnetoreheologisches Medium bekannt, soll hierbei ein Medium sein, dessen Maß für die Fähigkeit / Eignung zum Übertragen von Schubkräften (Viskosität bzw. Schubmodul) durch Einbringen in ein Magnetfeld veränderbar ist, vorzugsweise erhöht wird. Gewünscht ist ein Medium, welches sich bei Nicht-Anliegen eines (hinreichend starken) Magnetfelds wie eine Flüssigkeit, bspw. ein Öl, verhält, und welches sich bei Anliegen des Magnetfelds zumindest teilweise wie ein Festkörper verhält. Beispielhaft sei eine Suspension von in einer Trägerflüssigkeit (z.B. ein Öl) fein verteilten, magnetisch polarisierbaren Partikeln (z.B. Carbonyleisenpulver) genannt. Hierfür hat sich der Begriff „magnetorheologische Flüssigkeit“, kurz MRF, eingebürgert, welcher im Folgenden ebenfalls verwendet wird, aber nicht derart beschränkend zu verstehen ist, dass zwingend eine Flüssigkeit, wie das Öl, enthalten sein müsste.
Eine Spindel ist ein auf eine Achse bezogen (näherungsweise) rotationssymmetrischer Körper, insbesondere ein Zylinder, ein Kegel und/oder ein abgestufter, konvexer und/oder konkaver, voller und/oder hohler Körper und/oder eine Kombination daraus. Eine Hülse ist ebenfalls ein auf eine Achse bezogen (näherungsweise) rotationssymmetrischer Körper, insbesondere ein Zylinder, ein Kegel und/oder ein abgestufter, konvexer und/oder konkaver, voller und/oder hohler Körper und/oder eine Kombination daraus.
Eine Hülse und eine Spindel sind dabei konzentrisch um eine gemeinsame Längsachse angeordnet. Dabei kann entweder die Spindel oder die Hülse radial innen liegend angeordnet sein. Zwischen der Spindel und der Hülse ist eine Kavität, so dass die Spindel und die Hülse, genauer gesagt die der Spindel zugewandte Oberfläche der Hülse und die der Hülse zugewandte Oberfläche der Spindel die Kammer definieren. Die Kammer dient der Aufnahme des magnetorheologischen Mediums.
Ein solcher Aktor ist aus der noch nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung DE 10 2014 201 835.8 bekannt. Diese beschreibt einen magnetorheologischen Aktor mit einer Kammer, in der eine magnetorheologische Flüssigkeit aufgenommen ist, und einem Stellglied, das in der Kammer angeordnet ist, wobei das Stellglied eingerichtet ist, eine Betätigungskraft des Aktors auszuüben, wobei das Stellglied eine um ihre Längsachse rotatorisch angetriebene Gewindespindel mit einem Spindelkern und einem darauf befindlichen Gewinde ist, und das Gewinde von der magnetorheologischen Flüssigkeit umgeben ist. In dieser Patentanmeldung wird ebenfalls ein solcher Aktor mit zwei konzentrisch angeordneten Kammern gezeigt, die durch eine gemeinsame, einstückige Gewindespindel unterteilt werden. Diese Gewindespindel hat an ihrer radial innen liegenden Seite und an ihrer radial außen liegenden Seite Gewindeabschnitte. Die Kammern werden durch die Gewindespindel einerseits und ein einstückiges, feststehendes Gehäuse andererseits gebildet. Dabei hat das Gehäuse eine ringförmige Nut, welche sich in Axialrichtung erstreckt. In der Nut ist die Gewindespindel aufgenommen. Bei beiden Ausführungsformen ist eine Spule radial außerhalb des Gehäuses angeordnet, so dass das von der einen Spule erzeugte Magnetfeld die Kammer bzw. die Kammern durchdringt. Die technische Lehre der DE 10 2014 201 835.8 soll bezüglich ihrer geometrischen Besonderheiten und Wirkzusammenhänge als hier integriert gelten.
Aus dem genannten Stand der Technik gehen zwei Arten des Wandelns einer Rotationsbewegung in eine Transversalbewegung oder eine translatorische Bewegung, bzw. zwei Arten des Wandelns eines Drehmoments in eine Kraft bzw. zwei Arten des Wandelns einer rotatorischen Leistung in einer translatorische / transversale Leistung hervor. Der Einfachheit halber werden die zwei Arten des Wandelns im Folgenden anhand einer Spindel, einer Hülse und einer Kammer erläutert.
Zur ersten Art des Wandelns: Nach Anlegen eines magnetischen Felds geht das magnetorheologische Medium, hier eine MRF, in einen verfestigten Zustand über, in welchem sie zweiphasig ist. Dabei werden die magnetisch polarisierten Partikel bzw. die ausgerichteten Partikel durch das Magnetfeld räumlich festgehalten. Dabei bleiben die magnetisch polarisierten oder ausgerichteten Partikel näherungsweise an demselben Ort und bilden Ketten von Partikel. Die Ketten bilden sich typischerweise entlang der Feldlinien des magnetischen Feldes aus. Die resultierende Struktur kann als poröse Struktur beschrieben werden, da zwischen den Ketten Volumina mit der Trägerflüssigkeit verbleiben. Die Ketten brechen, sobald eine betragsmäßig höhere Kraft direkt auf die einzelnen Partikel aufgebracht wird, als durch eine Grenzscherspannung vorgegeben ist. Bei der ersten Art des Wandelns schraubt sich die Spindel durch die zweiphasige MRF. Daher muss bei der ersten Art des Wandelns eine Schubspannung, welche durch die Gewindespindel ausgeübt wird, betragsmäßig kleiner als die Grenzscherspannung der MRF sein. Folglich ist diese erste Art des Wandelns, das „Ausschrauben“, für relativ (zur Grenzscherspannung) niedrige Axialkräfte geeignet. Anders ausgedrückt stützt sich die Spindel axial an den magnetisch polarisierten oder ausgerichteten Partikeln bzw. Ketten ab.
Die zweiten Art des Wandelns tritt auf, wenn / während die durch die Gewindespindel ausgeübte Schubspannung die Grenzscherspannung überschreitet. Bei Überschreiten dieses Werts brechen zwar die aus den polarisierten Partikeln gebildeten Ketten, allerdings bilden sich die Ketten aufgrund des fortwährend wirkenden magnetischen Felds sofort erneut in Bereichen mit geringerer Schubspannung als die Grenzscherspannung. Im Ergebnis bedeutet dies, dass die maximal erzeugbare Axialkraft erreicht ist. Das Gewinde bekommt in der Kettenstruktur der MRF Schlupf, sodass Teile der MRF trotz deren verfestigten Zustands durch das als archimedische Schraube wirkende Gewinde in einen Abschnitt, der stömungstechnisch hinter dem Gewinde ist, gefördert werden. In den Figuren der Ausführungsformen ist dieser strömungstechnisch hintere Kammerabschnitt rechts der Gewindeabschnitte, bzw. am gehäuseseitigen Ende der Kammer/-n. Dieser Zustand entspricht einem Zustand mit einer hochviskosen Flüssigkeit. In diesem strömungstechnisch hinteren Abschnitt wirkt auf die MRF keine Schubspannung mehr, sodass sich deren Partikel wieder zu Ketten formieren. Infolge der auf die Gewindespindel wirkenden Axialkraft steht dieser Abschnitt allerdings unter höherem Druck als ein strömungstechnisch vorderer Abschnitt, also ein Abschnitt, welche strömungstechnisch vor dem Gewinde ist (abtriebsseitiger Kammerabschnitt, in den Figuren links zu finden). Die Trägerflüssigkeit der MRF kann von dem strömungstechnisch hinteren Abschnitt in den strömungstechnisch vorderen Abschnitt strömen. Da sich die in dem strömungstechnisch hinteren Abschnitt befindlichen Partikel wieder zu Ketten formiert haben, kommt es dort zu einer Ansammlung von verfestigten Partikeln. Die miteinander verketteten Partikel bilden hinter dem Gewinde ein Polster aus, auf dem sich der letzte Gewindegang des Gewindes abstützt. Das Polster hat typischerweise eine höhere Dichte an Partikeln, als die poröse Struktur, da wegen des Drucks die Partikel zusammen gepresst werden und sich daher nur kleinere Volumina mit Trägerflüssigkeit bilden. Die Partikel in diesem Abschnitt verhalten sich wie ein Festkörper, und je mehr Partikel sich in dem strömungstechnisch hinteren Abschnitt ansammeln, desto größer wird das dort entstehende Polster. Je größer das Polster wird, desto größer wird der Versatz der Gewindespindel in die axial entgegen gerichtete Richtung, also in die Abtriebsrichtung bzw. Betätigungsrichtung. Folglich ist diese zweite Art des Wandelns, das „Abstützen am Polster“, auch für höhere Axialkräfte als beim „Ausschrauben“ geeignet. Anders ausgedrückt stützt sich die Spindel an den magnetisch polarisierten Partikeln axial ab, welche bei der zweiten Art des Wandelns durch das Magnetfeld verkettet axial an einer Kammerwand abgestützt werden.
Eine Eignung für beide Arten des Wandelns einer Rotationsbewegung in eine Transversalbewegung bzw. eines Drehmoments in eine Kraft sind wünschenswert, um eine relativ (zur Grenzscherspannung) hohe Axialkräfte bewirken zu können. Dies bedeutet im Umkehrschluss, dass eine (zur Grenzscherspannung) erhöhte Leistungsdicht und somit ein verringerter Bauraum bzw. ein verringertes Gewicht erwünscht ist.
Ergänzend zu den voranstehenden Beobachtung ist es so, dass die über ein magnetorheologisches Medium übertragbare Leistung (bzw. Kraft oder Drehmoment) mit der magnetischen Feldstärke in der Kammer einhergeht. Dabei kann eine Erhöhung der magnetischen Feldstärke im Kammerinneren und/oder eine Homogenisierung der magnetischen Feldstärke im Kammerinneren die übertragbare Leistung erhöhen.
Der Aktor wirkt also, indem sich die Spindel bei anliegendem Magnetfeld dreht und dabei über ihr Gewinde eine Axialkraft an dem magnetorheologischen Medium abstützt, wodurch ein axiales Ende der Spindel eine axial verlagernde Bewegung ausführt. Für dieses Abstützen ist es vorteilhaft bzw. wünschenswert, wenn das magnetorheologische Medium in radialer Richtung möglichst dick / breit ist bzw. wenn das magnetorheologische Medium in axialer Richtung eine möglichst große Querschnittsfläche hat.
Andererseits steht der Magnetisierung des magnetorheologischen Mediums ein magnetischer Widerstand, als Reluktanz bekannt, entgegen. Dieser Widerstand steigt mit zunehmender Dicke des magnetorheologischen Mediums. Die Spule muss so bemessen sein, dass das erzeugte Magnetfeld ausreichend stark ist, diesen Widerstand zu überwinden. Die Spule muss andererseits entsprechend bauraumlichen Vorgaben dimensioniert sein. Rein beispielhaft und keinesfalls einschränkend soll zur Verdeutlichung dessen das folgende Beispiel dienen. Nimmt man an, dass die Spule und das Gehäuse aus Stahl gefertigt sind, und nimmt man ferner an, dass eine handelsübliche MRF zum Einsatz kommt, so ist die Permeabilität (magnetische Leitfähigkeit) der MRF etwa zwei Größenordnungen geringer als die Permeabilität des Stahls. Somit wird offenbar, dass der magnetische Widerstand der MRF in der Kammer (diese kann auch als MRF-Spalt bezeichnet werden) den größten magnetischen Widerstand in dem magnetischen Kreis darstellt / bildet. Daraus folgt, dass es ebenso wünschenswert ist, wenn das magnetorheologische Medium in radialer Richtung möglichst schmal ist.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen gattungsgemäßen Aktor mit großer axialer Querschnittsfläche des magnetorheologischen Mediums und geringer Reluktanz vorzusehen. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen magnetorheologischen Aktor mit geringem Verschleiß vorzusehen. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen magnetorheologischen Aktor mit hoher Axialkraft und/oder geringem Leistungsgewicht (d.h. hoher Leistung bei verhältnismäßig geringem Gewicht) und/oder mit hoher magnetischer Feldstärke und/oder mit homogenem magnetischen Feld vorzusehen. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen konstruktiv einfach auszuführenden Aktor vorzusehen. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Aktor mit mehreren Leistungsstufen vorzusehen. Die Aufgaben der Erfindung sind alle gleichwertig, insofern kann man als eine gemeinsame, gleichsam übergeordnete Aufgabe formulieren, einen gattungsgemäßen Aktor zu verbessern. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kupplung mit einem gattungsgemäßen Aktor vorzusehen.
Die vorliegende Aufgabe wird bei einem gattungemäßen Aktor erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mit elektrischem Strom durchflutbare Spulen so angeordnet sind, dass die Kammern bei Stromdurchflutung der Spulen magnetisch parallel geschaltet sind. Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung sind die Kammern also magnetisch parallel geschaltet. Dadurch wird bei gleicher Querschnittsfläche des magnetorheologischen Mediums in axialer Richtung / bei Betrachtung der Fläche des magnetorheologischen Mediums auf einem Querschnitt entlang der Radialebene erreicht, dass die Reluktanz der Kammern einzeln wirkt. Dies ermöglicht eine bedeutende Reduzierung der Reluktanz der Kammern (des MRF-Spalts).
Diese Reduzierung der Reluktanz erklärt sich dadurch, dass bei einer Parallelschaltung von n Widerständen (n ist zumindest 2, also liegen zumindest zwei Kammern vor), sich die reziproken Widerstände, also die Kehrwerte der Widerstände, addieren. Die Parallelschaltung von beispielsweise zwei gleichen Widerständen ergibt einen gesamten Widerstand, der im Vergleich mit der Reihenschaltung durch 4 dividiert ist. Anschaulich erklärt, wird die Dicke (radiale Ausdehnung) des magnetorheologischen Mediums halbiert, während die Übertragungsfläche verdoppelt wird Somit kann die radiale Dicke des Eisenpolsters in Summe unverändert bleiben, während der magnetische Widerstand der MRF nur ein Viertel des ursprünglichen Widerstands (also nur eine Kammer oder zwei in Reihe geschaltete Kammern) annimmt.
Gemäß einem anderen, auch unabhängig beanspruchbaren Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass für die Kammern jeweils eine Spule zum Beaufschlagen der Kammer mit einem Magnetfeld vorgesehen ist. Dadurch kann jeweils eine Quelle des magnetischen Feldes festgelegt sein. Dies hat den Vorteil, dass ein konstruktiv einfacher ausgeführter Aktor erreicht wird.
Dabei kann vorgesehen sein, dass für die Kammern jeweils eine einzeln bestrombare bzw. mit Strom beaufschlagbare Spule zum Beaufschlagen der Kammer mit einem Magnetfeld vorgesehen ist. Dadurch kann bei einer ersten Betriebsart nur eine Spule mit Strom beaufschlagt werden, und kann bei einer anderen Betriebsart mehr als nur eine Spule mit Strom beaufschlagt werden. Dadurch kann bei der ersten Betriebsart eine geringe Axialkraft bei geringem elektrischem Verbrauch erreicht werden, und kann bei der anderen Betriebsart eine hohe Axialkraft bei einem höheren elektrischen Verbrauch erreicht werden. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, dass ein Aktor mit verschiedenen Leistungsstufen erreichbar ist.
Gemäß einem anderen, auch unabhängig beanspruchbaren Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Kammern mechanisch parallel geschaltet sind. Dadurch kann erreicht werden, dass die Konstruktion der Kammern, beispielsweise eine konzentrische Anordnung mit verschiedenen Querschnittsflächen oder verschiedenen übertragbaren Axialkräften, nicht eingeschränkt wird. Mit anderen Worten kann der Konstrukteur die einzelnen Kammern nach einem beliebigen Kriterium, wie beispielsweise eine gleiche Reluktanz oder eine gleiche Kammerndicke, auslegen, und dennoch eine gemeinsame Betätigung durch den Aktor erreichen. Dies hat den Vorteil, dass ein einfach konstruierter Aktor ermöglicht wird.
Gemäß einem anderen, auch unabhängig beanspruchbaren Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Spindeln mechanisch (miteinander) gekoppelt sind. Dadurch kann die Bewegung mehrerer Spindeln, also beispielsweise eine Rotation oder eine axial verlagernde Bewegung, eine gemeinsame Betätigung bewirken. Dies hat den Vorteil, dass ein besonders effizient arbeitender Aktor ermöglicht wird.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Spindeln mittels einer Ausrückscheibe mechanisch gekoppelt sind. Dadurch kann die Bewegung mehrerer Spindeln, also beispielsweise eine Rotation oder eine axial verlagernde Bewegung, eine gemeinsame Betätigung bewirken. Eine Ausrückscheibe ist eine konstruktiv einfache Lösung und günstig herzustellen. Dies hat den Vorteil, dass ein einfach konstruierter Aktor ermöglicht wird.
Gemäß einem anderen, auch unabhängig beanspruchbaren Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Kammern durch eine gemeinsame Spindel unterteilt sind. Dadurch kann eine auf beide Kammern wirkende Spindel eingesetzt werden. Dies hat den Vorteil, dass in konstruktiv einfacher Weise eine gemeinsame Betätigung durch beide Kammern erreicht wird.
Gemäß einem anderen, auch unabhängig beanspruchbaren Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Kammern durch eine gemeinsame Hülse unterteilt sind. Dadurch kann Gewicht gespart werden, weil nur eine Hülse bzw. eine Hülse pro zwei Kammern benötigt ist. Dies hat den Vorteil, dass ein Aktor mit geringem Leistungsgewicht realisierbar ist.
Gemäß einem anderen, auch unabhängig beanspruchbaren Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Hülse/-n in einem ersten Betriebszustand um die Längsachse/-n der Spindel/-n drehbar ist/sind. Dadurch kann die Hülse bei einer Differenzdrehzahl zwischen der Spindel und der Hülse beispielsweise durch ein Rebmoment einer zwischen je einer Hülse und einer Spindel vorgesehenen Dichtung oder durch eine Strömungskraft rotierend angetrieben werden, so dass die Drehzahl der Hülse die Drehzahl der Spindel annimmt. Dies hat den Vorteil, dass ein Verschleiß einer Dichtung verringert ist und/oder dass eine Verlustleistung verringert ist.
Es kann dabei vorgesehen sein, dass die Hülse/-n in dem ersten Betriebszustand um die Längsachse/-n der Spindel/-n frei drehbar ist/sind. Hiermit wird zum Ausdruck gebracht, dass die Drehbewegung der Hülse zur Umgebung und/oder zur Spindel nicht konstruktiv auf einen bestimmten Wert festgelegt ist.
Gemäß einem anderen, auch unabhängig beanspruchbaren Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Spindel/-n und die Hülse/-n mittels eines Rückstellbauteils oder einer solchen Rückstellbaugruppe in einem ersten Betriebszustand fest miteinander verbunden sind. Dadurch kann erreicht werden, dass die Hülse/-n und die Spindel/-n in einem ersten Betriebszustand eine definierte axiale Position annehmen, so dass diese beispielsweise rotieren können ohne an einem feststehenden Teil zu schleifen / zu reiben. Dies hat den Vorteil, dass ein Aktor mit geringer Verlustleistung erreicht wird.
Dabei kann vorgesehen sein, dass das Rückstellbauteil oder die Rückstellbaugruppe ein entlang eines Ausrückweges begrenzt wirksames Rückstellbauteil oder eine solchen Rückstellbaugruppe ist. Dadurch kann erreicht werden, dass die Rückstellkraft nur während eines Teils des Ausrückweges wirkt. Dadurch kann erreicht werden, dass die Rückstellkraft nicht einer Betätigungskraft beim Betätigen entgegen wirkt. Dies hat den Vorteil, dass ein Aktor mit geringer Verlustleistung erreicht wird.
Dabei kann zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein, dass das Rückstellbauteil oder die Rückstellbaugruppe ein als federnder Schnappmechanismus wirkendes Rückstellbauteil oder eine solchen Rückstellbaugruppe ist. Dadurch kann das Rückstellbauteil oder die Rückstellbaugruppe einfach konstruiert werden. Dadurch kann eine entlang eines Ausrückweges begrenzte Wirkung des Rückstellbauteils oder der Rückstellbaugruppe erreicht werden. Dies hat den Vorteil, dass ein Aktor mit geringer Verlustleistung und einfacher Konstruktion erreicht wird.
Dabei kann zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein, dass die Spindel/-n und die Hülse/-n mittels eines Rückstellbauteils oder einer solchen Rückstellbaugruppe in einem ersten Betriebszustand axial fest miteinander verbunden sind. Damit wird zum Ausdruck gebracht, in welcher Richtung eine Rückstellkraft wirkt.
Gemäß einem anderen, auch unabhängig beanspruchbaren Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Spindel/-n innerhalb der jeweiligen Kammer/-n jeweils einen Gewindeabschnitt hat/haben. Ein Gewindeabschnitt ist eine konstruktiv einfache Möglichkeit, eine Rotation der Spindel durch das magnetorheologische Medium unter Einwirkung eines Magnetfelds in eine axial verlagernde Bewegung zu wandeln. Dies hat den Vorteil, dass ein einfach konstruierter Aktor erreicht wird.
Gemäß einem anderen, auch unabhängig beanspruchbaren Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Gewindeabschnitt zumindest in einem gewindekopfseitigen Abschnitt, welcher vom Gewindekopf aus zum Gewindefuß zumindest 25%, bevorzugt zumindest 50%, stärker bevorzugt zumindest 75%, besonders bevorzugt 100% der Zahnhöhe des Gewindeprofils ausmacht, aus magnetisch schwach leitendem Material gebildet ist. Dadurch kann ein „magnetischer Kurzschluss“ zwischen Spindel und Hülse vermieden werden. Dies hat auch den Vorteil, dass ein Aktor mit hoher magnetischer Feldstärke und/oder homogenem magnetischen Feld erreichbar ist.
Unter einem magnetisch schwach leitenden Material wird in diesem Kontext ein Material mit einer Permeabilität von höchstens gleich 2 verstanden. Alternativ oder zusätzlich soll als magnetisch schwach leitendes Material ein Material mit einer Permeabilität von höchstens gleich der Permeabilität des magnetorheologischen Mediums, bevorzugt wird dabei ein Material, dessen Permeabilität 1/2, stärker bevorzugt 1/10, noch stärker bevorzugt 1/100 am stärksten bevorzugt 1/1000 der Permeabilität des magnetorheologischen Mediums beträgt.
Gemäß einem anderen, auch unabhängig beanspruchbaren Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Hülse/-n, die Spindel/-n, und ein oder jeweils ein die Spule/-n lagerndes Gehäuse aus magnetisch gut leitendem Material gebildet sind. Dadurch kann ein magnetisches Feld in den Bereich der jeweiligen Kammer geleitet werden. Dies hat auch den Vorteil, dass ein Aktor mit hoher magnetischer Feldstärke und/oder homogenem magnetischen Feld erreichbar ist.
Als ein magnetisch gut leitendes Material kann bevorzugt ein ferromagnetisches Material, besonders bevorzugt ein Eisenbasiswerkstoff verstanden werden. Unter einem magnetisch gut leitenden Material wird in diesem Kontext ein Material mit einer Permeabilität von zumindest gleich 80 verstanden. Unter einem ferromagnetischen Material wird in diesem Kontext ein Material mit einer Permeabilität von zumindest gleich 300 verstanden.
Gemäß einem anderen, auch unabhängig beanspruchbaren Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass an der Hülse oder an den Hülsen ein die jeweilige Kammer axial begrenzender Stützabschnitt gebildet ist. Dadurch kann eine Axialkraft jeweils von dem magnetorheologischen Medium auf die Hülse übertragen werden. Dies hat den Vorteil, dass eine Aktor mit hoher Axialkraft und geringem Leistungsgewicht erreichbar ist.
Dabei kann vorgesehen sein, dass der Stützabschnitt von der jeweiligen Hülse zu der jeweiligen Spindel über 50%, bevorzugt um näherungsweise 75%, stärker bevorzugt um näherungsweise 95% der Kammerhöhe auskragt. Hiermit wird zum Ausdruck gebracht, mit welchen einfachen konstruktiven Maßnahmen der Stützabschnitt besonders effektiv konstruiert sein kann.
Gemäß einem anderen, auch unabhängig beanspruchbaren Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Stützabschnitt aus magnetisch schwach leitendem Material gebildet ist. Dadurch kann ein „magnetischer Kurzschluss“ zwischen Spindel und Hülse vermieden werden. Dies hat auch den Vorteil, dass ein Aktor mit hoher magnetischer Feldstärke und/oder homogenem magnetischen Feld erreichbar ist.
Gemäß einem anderen, auch unabhängig beanspruchbaren Aspekt der Erfindung kann eine Kupplung, vorzugsweise eine Kupplung für einen Kraftfahrzeugantriebstrang, mit einem magnetorheologischen Aktor nach einem oder mehreren der voranstehenden Aspekte vorgesehen sein. Dadurch wird eine Kupplung mit den genannten Vorteilen erreicht.
Abschließend sei darauf hingewiesen, dass der Begriff „Betriebsart“ auf unterschiedliche Weisen des Beaufschlagens der Spulen mit Strom abstellt, und dass der Begriff „Betriebszustand“ auf unterschiedliche Phasen vor, bei oder ab dem Beginn des Beaufschlagens der Spule/-n mit Strom abstellt. Insofern haben diese Begriffe eine unterschiedliche Bedeutung.
Mit anderen Worten wird vorgeschlagen, einen gattungsgemäßen Aktor, insbesondere einen solchen zum Einsatz in einer Kupplungsbetätigung, zu verbessern. Es besteht ein Zielkonflikt bezüglich der radialen Dicke des Eisenpolsters, da einerseits eine große radiale Dicke gewünscht ist, um die Axialkraft der Tellerfeder auf eine große Fläche zu verteilen und andererseits eine kleine radiale Dicke ist angestrebt wird, um den magnetischen Widerstand des MRF-Spalts zu begrenzen. Es wird vorgeschlagen, von der bisherigen Lösung mit einer Schaltung der magnetischen Kreise in Reihe abzuweichen und diese parallel zu schalten. Dies ist unabhängig von der Anordnung der Spulen. Diese Anordnung ermöglicht eine bedeutende Reduzierung der Reluktanz des MRF-Spalts. Bei einer Parallelschaltung von n Widerständen addieren sich tatsächlich nur die reziproken Widerstände.
Mit nochmals anderen Worten wird vorgeschlagen, den Zielkonflikt zwischen der Spulengröße und der Dicke des MRF-Spalts mittels einer Parallelschaltung des Magnetfelds / der Magnetfelder zu lösen. Diese neue Anordnung hat (bei der rein beispielhaften Annahme zweier Kammern / MRF-Spalte mit halber Dicke) eine Reluktanz von nur einem Viertel der ursprünglichen Reluktanz / des ursprünglichen MRF-Widerstands. Dabei bleibt die Dicke des MRF-Spalts in Summe trotzdem gleich. Der magnetische Widerstand zwischen den Gewindespindeln und dem Eisengehäuse wird auch durch eine größere Übertragungsfläche verbessert.
Ein Aktor wie vorstehend beschrieben ist zusätzlich und/oder alternativ weiterbildbar, wobei ein Schraubenaktor zur Kupplungsbetätigung, mit einer drehfest aber axial beweglich an einer angetriebenen Welle anbindbaren Spindel eingesetzt ist, die ein Gewinde aufweist, das in einer Kammer mit magnetorheologischer Flüssigkeit (MRF) angeordnet ist, wobei wenigstens eine mit elektrischem Strom durchflutbare Spule so angeordnet ist, dass in der magnetorheologischen Flüssigkeit ein die magnetorheologische Flüssigkeit verfestigendes Magnetfeld aufbaubar ist, wobei ein Volumenausgleichsraum zur Aufnahme von magnetorheologischer Flüssigkeit fluidleitend mit der Kammer verbunden ist.
Es ist ein Aktor wie vorstehend beschrieben weiterbildbar, wobei ein magnetorheologischer Aktor mit einer Spindel eingesetzt wird, die zumindest einen Gewindeabschnitt hat, wobei der Gewindeabschnitt von einer Kammer umgeben ist, die mit einer magnetorheologischen Flüssigkeit gefüllt ist, und wobei die Kammer von einer Hülse definiert ist, wobei ferner die Hülse in einem ersten Betriebszustand um eine Längsachse der Spindel drehbar ist. Unter anderem hat dieser Aktor den Vorteil, besonders verschleißarm zu sein und besonders wenig Verlustleistung zu haben. Aus derselben Patentanmeldung ist bekannt, die Spindel, die Hülse und ein Gehäuse aus magnetisch gut leitendem Material zu bilden, und einen Gewindeabschnitt an der Spule aus magnetisch schlecht leitendem Material zu bilden. Dies hat den Vorteil, dass ein homogenes Magnetfeld in der Kammer erreicht werden kann.
Es ist ein magnetorheologischer Aktor mit einer rotatorisch um eine Längsachse antreibbaren und entlang der Längsachse translatorisch bewegbaren Spindel möglich, die einen Gewindeabschnitt hat, und mit einer um die Längsachse an der Spindel (in einem ersten Betriebszustand) drehbar gelagerten und entlang der Längsachse translatorisch bewegbaren Hülse, wobei die Hülse den Gewindeabschnitt eine Kammer definierend umgibt, wobei die Kammer mit einem magnetorheologischen Medium befüllbar ist, wobei die translatorische Bewegbarkeit der Hülse durch ein elastisches Element axial begrenzt (/in einem axial begrenzten Abschnitt) (bis zu einem Schwellwert) gehemmt ist.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe dreier Ausführungsformen näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Aktor gemäß einer ersten Ausführungsform bei einem ersten Betriebszustand,
2 einen Längsschnitt durch den Aktor von 1 bei einem zweiten Betriebszustand,
3 einen Längsschnitt durch den Aktor von 1 bei einem dritten Betriebszustand,
4 einen Längsschnitt durch den Aktor von 1 bei einem vierten Betriebszustand,
5 eine perspektivische und geschnittene Ansicht des Aktors von 1,
6 einen Längsschnitt durch einen Teil eines Aktors gemäß einer zweiten Ausführungsform, und
7 einen Längsschnitt durch einen Teil eines Aktors gemäß einer dritten Ausführungsform.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente bzw. vergleichbare Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Merkmale der einen Ausführungsform können auch in den anderen Ausführungsformen enthalten sein. Sie sind also untereinander austauschbar.
Die 1 bis 5 zeigen einen magnetorheologischen Aktor 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Der Aktor 1 hat zwei Kammern 2. Die Kammern 2 sind mit einem magnetorheologischen Medium, genauer gesagt einer magnetorheologischen Flüssigkeit („MRF“) gefüllt. Die Kammern 2 sind in radialer Richtung durch jeweils eine Spindel 3 und eine gemeinsame bzw. zentrale Hülse 4 gebildet bzw. definiert. Die Spindeln 3 und die Hülse 4 sind konzentrisch um eine gemeinsame Längsachse 5 angeordnet. Somit sind auch die Kammern 2 konzentrisch um die Längsachse 5 angeordnet. Somit unterteilt die gemeinsame Hülse 4 die Kammern 2.
Die Spindeln 3 haben jeweils einen Spindelgrundkörper 6 und jeweils einen Gewindeabschnitt 7. Die Spindeln 3 können auch als Gewindespindeln bezeichnet werden. Um einen magnetischen Kurzschluss zwischen den Spindeln 3 und der Hülse 4 durch die Gewindeabschnitte 7 hindurch zu vermeiden, sind die Gewindeabschnitte 7 aus einem schwach magnetischen Material gebildet. Als solches gilt hier Aluminium mit einer Permeabilität von 0,000022. Genauer gesagt, sind die Gewindeabschnitte 7 sind vom jeweiligen Zahnkopf aus zum jeweiligen Zahnfuß über 75% der jeweiligen Zahnhöhe aus dem schwach magnetischen Material gebildet.
Die Spindeln 3 sind mit einer Ausrückscheibe 8 fest verbunden. Die Spindeln 3 und die Ausrückscheibe 8 bilden zusammen einen „Gewindetopf“. Die radial innenliegende Spindel 3 hat eine an ihrer radial innen liegenden Seite ausgebildete Welle-Nabe-Verbindung, beispielsweise eine Keilwelle, mit welcher die radial innen liegenden Spindel 3 an einer nicht dargestellten, radial innen vorgesehenen Antriebswelle bzw. Eingangswelle bzw. Motorwelle gelagert ist. Die Welle-Nabe-Verbindung ist dabei so gewählt, dass die radial innen liegende Spindel drehfest, aber axial verschieblich mit der Antriebswelle verbindbar ist. Somit kann eine Drehbewegung bzw. ein Drehmoment bzw. eine rotatorische Leistung, bzw. eine Kraft in Umfangsrichtung zwischen der radial innen liegenden Spindel 3 und der Antriebswelle übertragen werden. Die Verbindung zwischen der radial innen liegenden Spindel 3 und der Ausrückscheibe 8, sowie die Verbindung zwischen der Ausrückscheibe 8 und der radial außen liegenden Spindel 3 ist vorzugsweise in allen sechs Freiheitsgraden festgelegt, beispielsweise gelötet, gepresst oder geklebt. Somit ist die radial außen liegende Spindel 3 an der radial innen liegenden Spindel 3 fest gelagert. Somit ist die radial außen liegende Spindel 3 mittels der Ausrückscheibe 8 an der radial innen liegenden Spindel 3 fest gelagert.
Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass die Antriebswelle auch radial außen an der radial äußeren Spindel 3 in gleicher Weise vorgesehen sein kann. Es sei ferner angemerkt, dass die Funktionen „Spindel/-n antreiben“ und „Spindeln radial, eine Axialbewegung ermöglichend lagern“ getrennt sein können. Beispielsweise kann zwischen der Antriebwelle und der an der Antriebswelle gelagerten Spindel 3 ein Gleitlager zusätzlich zu der Welle-Nabe-Verbindung vorgesehen sein. Die Funktion kann auch derart getrennt sein, dass eine Spindel 3 antreibend bzw. angetrieben mit der Antriebswelle verbunden ist, und die andere Spindel 3 radial die Axialbewegung ermöglichend gelagert ist. Außer einer Welle-Nabe-Verbindung kann auch eine Verzahnung vorgesehen sein, beispielsweise kann die Spindel 3 mittels eines Zahnradgetriebes, angetrieben sein.
Die Kammern 2 sind unabhängig voneinander, man könnte auch sagen, gegeneinander abgedichtet oder voneinander getrennt. Dazu sind insgesamt vier Dichtungen 9 vorgesehen. Je eine Dichtung 9 ist zwischen der Hülse 4 und der jeweiligen Spindel 3 an einem axialen Ende der jeweiligen Kammer 2 angeordnet.
Die beiden hinteren bzw. gehäuseseitigen Dichtungen 9 (rechts in 1) sind in nicht magnetischen Dichtungsträgern 10 montiert. Die Dichtungsträger 10 sind an der Hülse 4 fest angebracht, beispielsweise gelötet. Auch an dem axial anderen Ende der Kammern 2 bzw. der Hülse 4 sind die beiden vorderen, bzw. betätigungsseitigen Dichtungen 9 in einem nicht magnetischen Dichtungsträger 11 eingebaut. Der Dichtungsträger 11 ist beispielsweise in die Hülse 4 fest eingepresst. Die Dichtungsträger 10 und 11 wirken auch als Führungsscheiben für die Hülse 4 in dem Gewindetopf. Mit anderen Worten gesagt, die Hülse 4 ist über die Dichtungsträger 10 und 11 an den fest miteinander verbundenen Spindeln 3 gelagert.
Zwei Spulen 12 sind zum Erzeugen jeweils eines Magnetfelds vorgesehen. Dabei sind die Spulen 12 kleiner es als eine herkömmlich vorzusehende Spule wäre. Dabei sind die Spulen 12 insbesondere zusammengenommen kleiner als es eine herkömmlich vorzusehende Spule wäre. Die Spulen 12 sind in einem Gehäuse 13 gelagert bzw. eingelegt bzw. aufgenommen. Die Spulen 12 sind fest mit dem Gehäuse 13 verbunden. Die Spulen 12 sind magnetisch leitend mit dem Gehäuse 13 verbunden. Die Spulen 12 liegen insbesondere direkt an dem Gehäuse 13 an. Das Gehäuse 13 ist aus einem magnetisch gut leitenden Material gebildet. Beispielsweise ist das Gehäuse 13 aus einem Eisenbasiswerkstoff, wie Stahl, gebildet.
Am Dichtungsträger 11 ist ein Federring 14 befestigt. An der Ausrückscheibe 8 ist eine Federscheibe 15 befestigt. Die Federscheibe 15 hat federnde Laschen 16. In einer ruhenden Position, bzw. einer axial ruhenden Position bzw. dem ersten Betriebszustand, wie in 1 gezeigt, wird die Hülse 4 durch den Federring 14 und die Federscheibe 15 an die Ausrückscheibe 8 gezogen. Genauer gesagt drücken am Federring 14 die federnden Laschen 16, um die Hülse 4 zu der Ausrückscheibe 8 zu ziehen. Dies dient dem Lüften einer später beschriebenen Kupplungsfunktion des Aktors 1. Der Federring 14 und die Federscheibe 15 bilden eine Rückstellbaugruppe.
Die 1 zeigt den Aktor 1 bei einem ersten Betriebszustand. Bei dem ersten Betriebszustand wird die Spule nicht mit Strom beaufschlagt. Bei kann die Antriebswelle die Spindeln 3 rotatorisch antreiben. Dabei kann die Hülse 4 über Reibung der Dichtungen 9 und/oder über Strömungskräfte der MRF und/oder über Reibung angetrieben werden.
Es sei an dieser Stelle explizit auf die eingangs genannte Patentanmeldung DE 10 2014 201 835.8 verwiesen, in welcher bereits das Funktionsprinzip eines magnetorheologischen Aktors mit den verschiedenen Betriebszuständen erläutert ist.
Bei einem der besonderen Betriebszustände sind die räumlich festen Spulen 12 eingeschaltet worden und erzeugen ein statisches Magnetfeld. Unter Wirkung dieses Magnetfelds bilden (Eisen-)Partikel der MRF entlang der (nicht dargestellten) Magnetflusslinien Ketten, und werden räumlich durch das Magnetfeld festgehalten. Hierdurch entsteht ein Reibmoment zwischen den feststehenden Partikeln einerseits und der Hülse 4 und den Spindeln 3 andererseits. In Folge dessen „schrauben“ sich die Gewindeabschnitte 7 in Richtung einer Betätigungsseite (in den Figuren links) und drücken somit die Hülse 4 in Richtung einer Gehäuseseite (in den Figuren rechts). Dies ist die eingangs beschriebene „erste Art des Wandelns“ einer Rotationsbewegung (der Antriebswelle) in eine Transversalbewegung (der Spindeln 3).
An der Hülse 4 ist ein Hülsenanschlag 17 gebildet. Der Hülsenanschlag 17 ist an einem gehäuseseitigen Ende der Hülse 4 vorgesehen. An dem Gehäuse 13 ist ein Gehäuseanschlag 18 gebildet. Der Gehäuseanschlag 18 ist an einem hülsenseitigen Ende des Gehäuses 13 vorgesehen. Da die Hülse 4 auf das Gehäuse 13 zu bewegt wird, gelangen der Hülsenanschlag 17 und der Gehäuseanschlag 18 in Anlage aneinander.
Die 2 zeigt einen dritten Betriebszustand. Bei dem dritten Betriebszustand sind die Anschläge 17 und 18 in Anlage aneinander. Durch diese Anlage aneinander, bzw. durch die dabei auftretende Normalkraft F_n zwischen dem Hülsenanschlag 17 und dem Gehäuseanschlag 18 erfährt die Hülse ein weiteres Reibmoment, so dass die Rotation der Hülse gebremst wird. Dies kann man auch als „festgebremste Hülse 4“ bezeichnen. Dies stellt die Funktion „Magnetkupplung“ dar, also dass durch das Magnetfeld die Hülse 4 an das Gehäuse 13 gekuppelt wird. Daraufhin werden zunehmend Partikel der MRF in den Bereich der jeweiligen Kammer zwischen dem gehäuseseitig letzten Gang des Gewindeabschnitts 7 der jeweiligen Spindel und dem Dichtungsträger 10 gefördert, wo diese Partikel ein (Eisen-)Polster bilden. Der Dichtungsträger 10 wirkt somit als Stützabschnitt 22 zum Abstützen der auf das (Eisen-)Polster wirkenden Axialkraft.
Daraufhin werden die Spindeln 3 in Axialrichtung in Betätigungsrichtung bewegt. Dabei ist zu beachten, dass die gesamte Vorrichtung so ausgelegt sein soll, dass die Axialkraft in der gelüfteten Position der Hülse 4 ausreicht, um eine Vorlastkraft des Federrings 14 zu überwinden, also die Laschen 16 elastisch zu verformen und diese zu passieren.
In den 2 und 3 ist auch ein angedeutetes Magnetfeld zu erkennen. Diese verläuft um die Spulen 12 herum durch das Gehäuse 13, die Hülse 4, die Kammern 2, den Spulengrundkörper 6 und wieder das Gehäuse 13. Dabei sind die Hülse 4 und die Spindeln 3 einem Anker eines herkömmlichen Elektromotors ähnlich zu den Spulen 12 angeordnet, bzw. stehen funktional in einer ähnlichen Beziehung: sie leiten das Magnetfeld und konzentrieren dieses in den Kammern 2. Daher kann die Hülse 4 auch als Ankerhülse 4 bezeichnet werden. In gleicher Weise können auch die Spindeln 3 als Ankerspindeln bezeichnet werden.
Wie in den 2 und 3 zu erkennen ist, überlappt das Gehäuse 13 axial mit den Spindeln 3 und der Hülse 4. Durch diese, vorzugsweise einhüllende Geometrie des Gehäuses 13 um die Spindeln 3 und die Hülse 4 herum, bzw. um den Gewindetopf herum, wird eine Vergrößerung der magnetischen Übertragungsfläche erreicht. Dadurch trägt die Geometrie des Gehäuses 13 zu einem kleineren magnetischen Gesamtwiderstand bei.
Mit anderen Worten ermöglicht die Drehzahldifferenz den Aufbau des (Eisen-)Polsters und dadurch den Ausrückweg. Die Ausrückscheibe 8 betätigt durch Zurücklegen des Ausrückweg, bzw. die axiale Verlagerung bzw. die axiale Verlagerungsbewegung (in den Fig. nach links) eine (nicht gezeigte) Tellerfeder der Kupplung. Vorzugsweise wird eine normalerweise geschlossene Kupplung („normally closed“) verwendet, wobei natürlich auch ein „normally open“ Kupplung möglich wäre, um einen Riementrieb an- oder abzukuppeln. Dabei wirkt eine Tellerfederkraft F_t auf die Ausrückscheibe 8. Der Hülsenanschlag 17 wird dabei durch die magnetisch erzeugte Normalkraft F_n und die Tellerfederkraft F_t gegen den Gehäuseanschlag 18 gedrückt. Die Tellerfederkraft F_t verstärkt somit die Funktion „Magnetkupplung“.
Die 4 zeigt einen weiteren Betriebszustand nach Ausschalten des Magnetfelds. Dazu wird der elektrische Strom, welcher durch die Spulen 12 fließt, ausgeschaltet. In Folge dessen wird das Polster abgebaut. Dann drückt die Tellerfeder die Ausrückscheibe 8 in axialer Richtung zurück auf das Gehäuse 18 zu. Dabei soll die gesamte Vorrichtung so dimensioniert sein, dass die Laschen 16 der Federscheibe 15 hinter einem Ringwulst 19 einschnappen. Dadurch wird die Hülse 3 in Betätigungsrichtung (in den Fig. nach links) gezogen. Dadurch endet die Anlage bzw. die Anschlagslage bzw. der Kontakt des Hülsenanschlags 17 und des Gehäuseanschlags 18. Dadurch wird die Magnetkupplung gelüftet.
Dann wird die Hülse 4 wieder durch die Reibung der Dichtungen 9, die Reibung der Rückstellbaugruppe 14, 15 und/oder die Strömungskräfte der MRF rotatorisch beschleunigt, wie voranstehend beschrieben ist. Der Aktor 1 geht wieder in den ersten Betriebszustand über.
Anhand der 5 wird nun ein Detail der Konstruktion erläutert. Es gibt nämlich ein Volumen in dem Raum 20 zwischen den Spindeln 3, der Ausrückscheibe 8 und dem betätigungsseitigen Dichtungsträger 11. Bei der axialen Verlagerung der Spindeln 3 und der Ausrückscheibe 8 (also dem Gewindetopf), würde in diesem Raum 20 ein Unterdruck entstehen, da die Dichtungsträger 11 ja gerade nicht in die Betätigungsrichtung (nach links in den Fig.) verlagert wird. Um einen solchen, der Betätigung entgegen wirkenden Unterdruck zu vermeiden, sind in die Ausrückscheibe 8 Löcher 21 eingebracht, welche die Atmosphäre in dem Raum 20 mit der Atmosphäre außerhalb des Raums 20 verbinden, so dass ein Druckausgleich ermöglicht ist.
Anhand der 6 wird nun eine zweite Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Dabei werden nur die Unterschiede zur ersten Ausführungsform erläutert. Bei der zweiten Ausführungsform sind die Spulen 12 in axialer Richtung im Bereich der Kammern 2 angeordnet, also axial zwischen den Dichtungen 9. Radial sind die Spulen 12 zwischen den Kammer 2 angeordnet. Somit wird das Magnetfeld zwischen den Kammern 2 erzeugt. Somit kann in konstruktiv einfacher Weise die Effizienz des Aktors erhöht werden und das Leistungsgewicht des Aktors verringert werden, da das Magnetfeld somit nahezu vollständig durch die Kammern 2 geleitet wird. Ferner kann bei dieser Anordnung der axiale Bauraum des Aktors 1 um das axiale Maß der Spulen 12 verringert werden. Kurz gesagt werden bei der zweiten Ausführungsform die Spulen 12 näherungsweise in der Mitte zwischen den Kammern 2 und/oder näherungsweise in der Mitte zwischen den Dichtungen 9 integriert.
Wie aus der 7 ersichtlich ist, ist auch eine Kombination der ersten mit der zweiten Ausführungsform möglich, also dass vier Spulen 12 verwendet werden, von denen sich je eine Spule 12 pro Kammer 2 axial gehäuseseitig an die jeweilige Kammer 2 anschließt, und von denen je eine Spule 12 pro Kammer 2 axial im Bereich der Kammern 2 angeordnet ist, also axial zwischen den Dichtungen 9 und radial zwischen den Kammern 2. Diese Bauform ist in besonderem Maße dazu geeignet, eine besonders effiziente Führung des Magnetfelds sicherzustellen und somit das Leistungsgewicht des Aktors nochmals zu verringern.
Bezugszeichenliste

1: Aktor
2: Kammer
3: Spindel
4: Hülse
5: Längsachse
6: Spindelgrundkörper
7: Gewindeabschnitt
8: Ausrückscheibe
9: Dichtung
10: Dichtungsträger
11: Dichtungsträger
12: Spule
13: Gehäuse
14: Federring
15: Federscheibe
16: Lasche
17: Hülsenanschlag
18: Gehäuseanschlag
19: Ringwulst
20: Raum
21: Loch

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

DE 102014201835 [0005, 0005, 0062]

Claims

Magnetorheologischer Schraubenaktor (1) zur Kupplungsbetätigung, mit wenigstens einer drehfest aber axial beweglich an einer angetriebenen Welle anbindbaren Spindel (3), die ein Gewinde aufweist, die in zumindest zwei Kammern (2), die mit magnetrheologischer Flüssigkeit (MRF) befüllt sind, so hineinragt, dass in der magnetorheologischen Flüssigkeit ein die magnetorheologische Flüssigkeit verfestigendes Magnetfeld aufbaubar ist, wobei jede Kammer (2) durch eine Spindel (3) und eine Hülse (4) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mit elektrischem Strom durchflutbare Spulen (12) so angeordnet sind, dass die Kammern (2) bei Stromdurchflutung der Spulen (12) magnetisch parallel geschaltet sind.
Magnetorheologischer Aktor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Kammern (2) jeweils eine Spule (12) zum Beaufschlagen der Kammer (2) mit einem Magnetfeld vorgesehen ist.
Magnetorheologischer Aktor (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern (2) mechanisch parallel geschaltet sind.
Magnetorheologischer Aktor (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindeln (3) mechanisch miteinander gekoppelt sind.
Magnetorheologischer Aktor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern (2) durch eine gemeinsame Spindel (3) unterteilt sind.
Magnetorheologischer Aktor (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern (2) durch eine gemeinsame Hülse (4) unterteilt sind.
Magnetorheologischer Aktor (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel/-n (3) und die Hülse/-n (4) mittels eines Rückstellbauteils oder einer Rückstellbaugruppe (14, 15) in einem ersten Betriebszustand fest miteinander verbunden sind.
Magnetorheologischer Aktor (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel/-n (3) innerhalb der jeweiligen Kammer/-n (2) jeweils einen Gewindeabschnitt (7) hat/haben, der vorzugsweise zumindest in einem gewindekopfseitigen Abschnitt, welcher vom Gewindekopf aus zum Gewindefuß zumindest 25% der Zahnhöhe des Gewindeprofils ausmacht, aus magnetisch schwach leitendem oder magnetisch nicht-leitendem Material gebildet ist.
Magnetorheologischer Aktor (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse/-n (4), die Spindel/-n (3), und ein oder jeweils ein die Spule/-n (12) lagerndes Gehäuse (13) aus magnetisch gut leitendem Material gebildet sind.
Magnetorheologischer Aktor (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Hülse (4) oder an den Hülsen (4) ein die jeweilige Kammer (2) axial begrenzender Stützabschnitt (22) gebildet ist.
Kupplung mit einem magnetorheologischen Aktor (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche.