Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplung für ein Kraftfahrzeug, wie einen Pkw, Lkw, Bus oder ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeug, oder eine Industrieanwendung, mit zumindest zwei konzentrisch zu einer Rotationsachse angeordneten Kupplungsgliedern, die zusammen eine mit einem magnetorheologischen Medium befüllte und die Rotationsachse umgebende Kammer definieren, wobei zumindest eines der Kupplungsglieder rotatorisch um die Rotationsachse gelagert ist. Die Kupplung ist auch zur Verwendung in kraftfahrzeugunterschiedlichen Anwendungen dimensionierbar und vorsehbar.The present invention relates to a clutch for a motor vehicle, such as a car, truck, bus or agricultural utility vehicle, or an industrial application, with at least two coupling members arranged concentrically to a rotation axis, which together define a chamber filled with a magnetorheological medium and surrounding the axis of rotation wherein at least one of the coupling members is rotatably mounted about the axis of rotation. The clutch is also dimensionable and predictable for use in automotive applications.
Es sind bereits verschiedene magnetorheologische Kupplungen beispielsweise für den Einsatz in Allradantriebssträngen bekannt. Various magnetorheological couplings are already known, for example for use in four-wheel drive trains.
Ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten magnetorheologischen Kupplungen, auch als Kupplungen mit magnetorheologischem Fluid oder kurz MRF-Kupplungen bekannt, ist darin zu sehen, dass zumindest bei einer kostengünstigen Ausführung oder in einer kompakten Form die Kapazität zum Übertragen eines Drehmoments oder kurz zum Drehmomentübertragen für einen möglichst universellen Einsatz als unzureichend zu beurteilen ist.A major disadvantage of these known magnetorheological couplings, also known as couplings with magnetorheological fluid or short MRF couplings, is the fact that, at least in a cost-effective design or in a compact form, the capacity for transmitting a torque or short for torque transfer for as possible universal use is considered inadequate.
Die Kapazität zum Übertragen eines Drehmoments bei einer MRF-Kupplung hängt im Allgemeinen direkt oder linear von einer maximalen Schubspannung τ0 der MRF im Einfluss eines Magnetfeldes ab. Bei aktuellen Entwicklungen auf dem Gebiet der MRF liegt der Wert der maximalen Schubspannung τ0 zwischen 50 und 100 kPa.The capacitance for transmitting a torque in an MRF coupling generally depends directly or linearly on a maximum shear stress τ 0 of the MRF in the influence of a magnetic field. With current developments in the field of MRF, the value of the maximum shear stress τ 0 is between 50 and 100 kPa.
Um diese relativ „schwache“ Schubspannung zu kompensieren oder zu nutzen, wurde beispielsweise vorgeschlagen, mittels einer Mehrscheibenanordnung die Scherfläche zu vergrößern. Diese Lösung entspricht den Konstruktionen, welche in der US 2009/0026033 A1 , der US 2009/0205917 A1 , der US 2008/0135367 A1 , der US 2008/0236976 A1 , der US 2005/0252744 A1 und der WO 2004/018889 vorgestellt werden, welche im Folgenden kurz umrissen werden.In order to compensate for or use this relatively "weak" shear stress, it has been proposed, for example, to increase the shear area by means of a multi-disk arrangement. This solution corresponds to the constructions used in the US 2009/0026033 A1 , of the US 2009/0205917 A1 , of the US 2008/0135367 A1 , of the US 2008/0236976 A1 , of the US 2005/0252744 A1 and the WO 2004/018889 presented below, which are briefly outlined below.
Es beschreibt die US 2009/0026033 A1 eine magnetorheologische Kupplung, aufweisend ein rotierbares erstes Teil, ein rotierbares zweites Teil, einen Arbeitsraum, der ein magnetorheologisches Fluid beinhaltet, und der zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil gebildet ist, und Primärscheiben, die zur Rotation mit dem Primärteil befestigt sind, und die mit Sekundärscheiben, die zur Rotation mit dem zweiten Teil befestigt sind, verschachtelt sind, wobei das Sekundärteil Tassen-förmig ist, und den Arbeitsraum umgibt, wobei die Primärscheiben und die Sekundärscheiben Tassenförmig sind und innerhalb des Arbeitsraumes in Wirkbeziehung mit dem magnetorheologischen Fluid zum Übertragen eines Drehmoments zwischen den Teilen Primärteil und Sekundärteil im Ansprechen darauf, einem Magnetfeld ausgesetzt zu sein, positioniert sind.It describes the US 2009/0026033 A1 a magnetorheological clutch comprising a rotatable first part, a rotatable second part, a working space containing a magnetorheological fluid and formed between the first part and the second part, and primary disks fixed for rotation with the primary part, and which are nested with secondary discs fixed for rotation with the second part, the secondary part being cup-shaped and surrounding the working space, the primary and secondary discs being cup-shaped and operatively associated with the magnetorheological fluid for transfer within the working space a torque between the parts primary and secondary parts in response to being exposed to a magnetic field, are positioned.
Die US 2009/0205917 A1 offenbart eine magnetorheologische Kupplung, aufweisend ein stationäres Teil, ein rotierbares Primärteil mit Primärscheiben und ein sekundäres Teil, das Sekundärscheiben hat, welche das Primärteil umgibt und um eine gemeinsame Rotationsachse rotierbar ist, wobei ein Raum, der ein magnetorheologisches Fluid beinhaltet, zwischen dem Primärteil und dem Sekundärteil gebildet ist, in welchem die Primärscheiben und die Sekundärscheiben einander in der Axialrichtung abwechseln, und wobei ein regulierbares magnetisches Feld auf das magnetorheologische Fluid wirkt, wobei a) zumindest eine Magnetspule axial vor oder hinter dem ein magnetorheologisches Fluid beinhaltenden Raum angeordnet ist und in einem ersten Joch ein magnetisches Feld aufbaut, b) das erste Joch eine Endseite parallel zu den Scheiben hat, welche an einen Raum angrenzen, der ein magnetorheologisches Fluid beinhaltet, wobei die Magnetfeldlinien im Wesentlichen in rechten Winkeln jeweils von den Endseiten austreten und in diese eintreten, c) zumindest ein zweites Joch, welches eine Endseite parallel zu den Scheiben hat, an der von dem ersten Joch entfernten Seite des Raum vorgesehen ist, und wobei die Scheiben Platten sind, welche aus einem Material bestehen, das eine magnetische Permeabilität im Bereich von 0,6 bis 1,6 Tesla hat.The US 2009/0205917 A1 discloses a magnetorheological coupling comprising a stationary part, a rotatable primary part with primary disks, and a secondary part having secondary disks surrounding the primary part and rotatable about a common axis of rotation, a space containing a magnetorheological fluid being interposed between the primary part and the secondary part in which the primary disks and the secondary disks alternate in the axial direction, and wherein an adjustable magnetic field acts on the magnetorheological fluid, wherein a) at least one magnetic coil is arranged axially in front of or behind the space containing a magnetorheological fluid and in b) the first yoke has an end face parallel to the slices which adjoin a space containing a magnetorheological fluid, the magnetic field lines emerge at substantially right angles respectively from the end sides and i n), c) at least one second yoke having an end side parallel to the discs is provided on the side of the space remote from the first yoke, and the discs are plates made of a material having a magnetic permeability in the range of 0.6 to 1.6 tesla.
Die US 2008/0135367 A1 betrifft eine magnetorheologische Kupplung aufweisend ein Stationärteil, ein Primärteil, das primäre Laminatbänder hat, und ein Sekundärteil, das sekundäre Laminatbänder hat, wobei zumindest eines der Teile Primärteil und Sekundärteil koaxial relativ zu dem anderen Teil rotiert, und mit einem Arbeitsraum, der ein magnetorheologisches Fluid beinhaltend gebildet ist, in welchem die primären Laminatbänder und die sekundären Laminatbänder einander der Reihe nach in der Radialrichtung abwechseln, und mit einem auf das magnetorheologische Fluid wirkenden regulierbaren Magnetfeld und eine Anzahl an Magnetspulen, welche jeweils ein erstes Joch und eine im Wesentlichen radiale Windungsachse haben, welche in dem ein magnetorheologisches Fluid beinhaltenden Raum angeordnet sind, und welche entlang der Peripherie verteilt angeordnet sind, so dass die primären Laminatbänder und die sekundären Laminatbänder an zumindest einer Seite der Seiten Außenseite und Innenseite des ersten Jochs angeordnet sind, wobei benachbarte Magnetspulen entgegengerichtet gepolt sind, wobei die ersten Joche zylindrische Endseiten haben, aus welchen heraus oder in welche hinein die magnetischen Feldlinien im Wesentlichen in einer radialen Richtung austreten oder eintreten, wobei die Achse einer Krümmung der zylindrischen Endseiten die Achse einer Rotation der Kupplung ist, wobei die primären Laminatbänder und die sekundären Laminatbänder geschlossene zylindrische Hülsen sind, und wobei ein äußeres und ein inneres sekundäres Joch den Arbeitsraum nach außen und nach innen radial außerhalb und radial innerhalb der ersten Joche begrenzen, wobei die Magnetfeldlinien radial in die zweiten Joche eintreten und aus diesen wieder radial in der entgegen gerichteten Richtung austreten.The US 2008/0135367 A1 relates to a magnetorheological coupling comprising a stationary part, a primary part having primary laminate tapes, and a secondary part having secondary laminate tapes, at least one of the primary part and secondary parts coaxially rotating relative to the other part, and having a working space containing a magnetorheological fluid is formed, in which the primary laminate tapes and the secondary laminate tapes alternately sequentially alternate in the radial direction, and having a controllable magnetic field acting on the magnetorheological fluid and a number of magnetic coils each having a first yoke and a substantially radial winding axis which are disposed in the space containing a magnetorheological fluid and which are distributed along the periphery so that the primary laminate tapes and the secondary laminate tapes on at least one side of the outside and inside sides of the first Jo wherein adjacent magnetic coils are oppositely poled, wherein the first yokes have cylindrical end sides from which or in which the magnetic field lines emerge or enter substantially in a radial direction the axis of curvature of the cylindrical end faces is the axis of rotation of the coupling, the primary laminate tapes and the secondary laminate tapes being closed cylindrical sleeves, and wherein an outer and an inner secondary yoke make the working space outwardly and inwardly radially outward and radially inward of each other limit first yokes, wherein the magnetic field lines radially enter the second yokes and emerge from these again radially in the opposite direction.
Die US 2008/0236976 A1 beschreibt eine magnetorheologische Kupplung, aufweisend ein Stationärteil, ein Primärteil, das Primärscheiben aufweist, und ein Sekundärteil, das Sekundärscheiben aufweist, wobei zumindest eines der Teile Primärteil und Sekundärteil relativ zu dem jeweils anderen Teil koaxial rotiert, ferner mit einem Raum, der ein magnetorheologisches Fluid beinhaltet, und der zwischen dem Primärteil und dem Sekundärteil gebildet ist, in welchem sich die Primärscheiben und die Sekundärscheiben der Reihe nach in der Richtung der gemeinsame Achse abwechseln, und ferner mit einem regulierbaren magnetischen Feld, welches auf das magnetorheologische Fluid wirkt, wobei die magnetorheologische Kupplung ferner beinhaltet: a) zumindest eine magnetische Spule, die ein erstes Joch hat, das in dem ein magnetorheologisches Fluid beinhaltenden Raum angeordnet ist, so dass die Primärscheiben und die Sekundärscheiben an beiden Seiten angeordnet sind, b) an beiden Seiten die Feuerjochendoberflächen des ersten Jochs parallel zu den Primärscheiben und den Sekundärscheiben, von welchen die magnetischen Feldlinien austreten oder in welche diese eintreten, und zwar im Wesentlichen unter rechten Winkeln, und diese Teile entgegen gerichteter Pole, die voneinander durch Zonen geringer magnetischer Permeabilität getrennt sind, beinhaltet, und c) an beiden Seiten ein zweites Joch, das eine Endseite hat, die parallel zu den Scheiben an die äußerste Scheibe in der Axialrichtung angrenzt.The US 2008/0236976 A1 describes a magnetorheological coupling comprising a stationary part, a primary part having primary disks, and a secondary part having secondary disks, wherein at least one of the primary part and secondary part coaxially rotates relative to the other part, further comprising a space containing a magnetorheological fluid and formed between the primary part and the secondary part, in which the primary disks and the secondary disks alternate sequentially in the direction of the common axis, and further with a controllable magnetic field acting on the magnetorheological fluid, the magnetorheological one A clutch further includes: a) at least one magnetic coil having a first yoke disposed in the space containing a magnetorheological fluid such that the primary disks and the secondary disks are disposed on both sides; b) on both sides the fire yoke end surfaces of the first yokes parallel to the primary disks and the secondary disks from which the magnetic field lines emerge or enter, substantially at right angles, and these opposing pole parts separated from each other by zones of low magnetic permeability; c) on both sides of a second yoke having an end side which is parallel to the discs to the outermost disc in the axial direction adjacent.
Des Weiteren betrifft die US 2005/0252744 A1 eine magnetorheologische Kupplung, aufweisend ein Stationärteil eines rotierenden Primärteils mit Primärlamellen und eines Sekundärteils mit Sekundärlamellen, welches um eine gemeinsame Achse rotierbar ist und das Primärteil umgibt, um zischen dem Primärteil und dem Sekundärteil einen Raum zu definieren, welcher ein magnetorheologisches Fluid beinhaltet, und in welchem die Primärlamellen und die Sekundärlamellen einander in der Axialrichtung abwechseln, und ein regulierbares Magnetfeld, welches auf das magnetorheologische Fluid wirkt, wobei a) zumindest eine Magnetspule vor oder hinter den Lamellen in der Axialrichtung angeordnet ist, und um ein erstes U-förmiges Joch herum geschlungen ist, wobei die zwei Endseiten desselben auf derselben Seite der Lamellen und zu diesen parallel sind, b) zumindest ein zweites Joch an der Seite der Lamellen vorgesehen ist, welches von dem ersten Joch weg weist, und c) die Regionen des zweiten Teils, welches innerhalb und außerhalb der Lamellen in der Radialrichtung liegen, aus einem Material einer geringen magnetischen Permeabilität bestehen. Furthermore, the concerns US 2005/0252744 A1 a magnetorheological coupling, comprising a stationary part of a rotating primary with primary blades and a secondary with secondary blades, which is rotatable about a common axis and surrounds the primary part to hiss the primary part and the secondary part to define a space containing a magnetorheological fluid, and in wherein the primary blades and the secondary blades alternate in the axial direction, and an adjustable magnetic field acting on the magnetorheological fluid, wherein a) at least one magnetic coil is disposed in front of or behind the blades in the axial direction, and around a first U-shaped yoke b) at least a second yoke is provided on the side of the fins facing away from the first yoke, and c) the regions of the second part, b) at least a second yoke is provided on the same side of the lamellae and parallel thereto; which inside and outside the Lamel len in the radial direction, consist of a material of low magnetic permeability.
Die WO 2004/018889 betrifft eine magnetorheologische Kupplung, bestehend aus einem Sekundärteil, einem drehbaren Primärteil mit Primärlamellen und einem drehbaren den Primärteil umgebenden Sekundärteil mit Sekundärlamellen, wobei zwischen dem Primärteil und dem Sekundärteil ein ein magnetorheologisches Fluid enthaltender Raum gebildet ist, in dem sich Primärlamellen und Sekundärlamellen abwechseln, und wobei eine Magnetspule ein auf das magnetorheologische Fluid wirkendes Magnetfeld regelbarer Feldstärke erzeugt, wobei ferner der Primärteil die Magnetspule enthält, deren äußerer Durchmesser kleiner als der kleinste Durchmesser der Lamellen ist, und im Längsschnitt durch die Kupplung eine die Magnetspule umgebende geschlossene, Luftspalt-lose Fläche hoher magnetischer Permeabilität bildet, die nur durch die mit magnetorheologischem Fluid gefüllten Spalte zwischen den Lamellen unterbrochen ist, wobei die Feldliniendichte in der die Magnetspule umgebenden Fläche weitgehend gleich ist.The WO 2004/018889 relates to a magnetorheological coupling, consisting of a secondary part, a rotatable primary part with primary disks and a rotatable secondary part surrounding the primary part with secondary disks, wherein between the primary part and the secondary part containing a magnetorheological fluid space is formed, in which alternate primary disks and secondary disks, and wherein a magnetic coil generates a magnetic field acting on the magnetorheological fluid controllable field strength, further wherein the primary part contains the magnetic coil whose outer diameter is smaller than the smallest diameter of the fins, and in longitudinal section through the clutch surrounding the magnetic coil closed, air gap-less surface forms high magnetic permeability, which is interrupted only by the magnetorheological fluid filled gaps between the slats, wherein the field line density in the area surrounding the magnetic coil is substantially equal.
Eine solche Mehrscheibenanordnung mit einer Vielzahl an Scheiben oder Lamellen hat aber mehrere Nachteile. Zum Einen bewirkt die Vielzahl von in dem Magnetfeld angeordneten Lamellen wegen der Vielzahl an MFR-Spalten einen höheren magnetischen Widerstand, der auch als Reluktanz bezeichnet wird, so dass beispielsweise die Spulen zum Erzeugen des jeweiligen Magnetfelds größer dimensioniert werden müssen. Als weiterer Nachteil ist zu nennen, dass durch die Vielzahl von in die magnetorheologische Flüssigkeit getauchten Lamellen auch in offenem Zustand der Kupplung ein deutlich erhöhtes Schleppmoment zu beobachten ist, welches beispielsweise zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch führt. Im Kraftfahrzeugbau sind sowohl bauraumlich große Ausführungen wie auch Kraftstoff verbrauchende Ausführungen deutlich unerwünscht.However, such a multi-disk arrangement with a multiplicity of disks or disks has several disadvantages. On the one hand causes the plurality of arranged in the magnetic field lamellae because of the large number of MFR columns a higher magnetic resistance, which is also referred to as reluctance, so that, for example, the coils for generating the respective magnetic field must be larger. Another disadvantage is that due to the multitude of lamellae immersed in the magnetorheological fluid, a clearly increased drag torque can also be observed in the open state of the clutch, which leads, for example, to increased fuel consumption. In motor vehicle both large-sized designs and fuel-consuming versions are clearly undesirable.
Ferner betrifft die DE 197 37 766 A1 eine Visko-Kupplung mit zwei zu kuppelnden Elementen, wobei sich zwischen den Elementen ein magnetorheologisches Fluid (MRF) befindet, dessen Viskosität im eingekuppelten Zustand durch Anlegen eines Magnetfeldes erhöht wird. Dabei befindet sich die Visko-Kupplung bevorzugt zwischen einem Antriebsmoment und einem Abtriebsmoment, wobei das Antriebsmoment herab transformiert wird, um eine Kupplung durch Aktoren, die nur bei niedrigen Drehmomenten kuppeln können, zu ermöglichen. Dabei ist zum Herab-Transformieren bevorzugt ein Planetenradgetriebe vorgesehen.Furthermore, the DE 197 37 766 A1 a viscous coupling with two elements to be coupled, wherein between the elements is a magnetorheological fluid (MRF) whose viscosity is increased in the engaged state by applying a magnetic field. In this case, the viscous coupling is preferably between a drive torque and an output torque, wherein the drive torque is transformed down to allow a coupling by actuators that can couple only at low torques. In this case, a planetary gear is preferably provided for down-transforming.
Auch die in der DE 197 37 766 A1 offenbarte, voranstehend vorgestellte Lösung einer Kombination der MRF-Kupplung mit einem Planetenradgetriebe zur Antriebsmomentumwandlung behebt nicht die voranstehend genannten Nachteile. Also in the DE 197 37 766 A1 disclosed above solution presented a combination of the MRF coupling with a planetary gear for torque conversion does not solve the above-mentioned disadvantages.
Aus dem Stand der Technik sind auch Magnetpulverkupplungen bekannt. Diese ähneln vom Prinzip her Kupplungen mit einem magnetorheologischen Fluid, wobei anstelle des magnetorheologischen Fluids ein trockenes Eisenpulver eingesetzt wird. Eine solche Kupplung zum Übertragen beispielsweise eines Drehmoments von 100 Nm hat allerdings ein Gewicht von 15 bis 20 Kg. Dies ist im Kraftfahrzeugbau deutlich unerwünscht.Magnetic powder clutches are also known from the prior art. These are in principle similar to couplings with a magnetorheological fluid, wherein instead of the magnetorheological fluid, a dry iron powder is used. However, such a clutch for transmitting, for example, a torque of 100 Nm has a weight of 15 to 20 kg. This is clearly undesirable in the automotive industry.
Eine MRF-Kupplung, welche hinsichtlich der Kapazität zum Übertragen eines Drehmoments mit herkömmlichen Kupplungen, wie nass laufenden Lamellenkupplungen und/oder Tellerfeder-betätigten Ein- oder Mehrscheibenkupplungen vergleichbar ist, benötigt zumindest wegen der voranstehend genannten Gründe aktuell viel Bauraum und/oder eine verhältnismäßig komplexe Konstruktion.An MRF coupling, which is comparable in terms of the capacity for transmitting torque with conventional clutches, such as wet-running multi-plate clutches and / or diaphragm spring-actuated single or multi-plate clutches, currently requires a lot of space and / or a relatively complex at least because of the above reasons Construction.
Nach dem Prinzip von Reibkupplungen ausgeführte nass oder trocken laufende Lamellenkupplungen und beispielsweise Tellerfeder-betätigten Ein- oder Mehrscheibenkupplungen sind auf eine extern aufzubringende Betätigungskraft angewiesen, um die jeweiligen Scheiben oder Lamellen das Reibmoment aufbauend zu schließen oder zu öffnen. Diese externe Betätigungskraft ist dann konstruktiv mittels Lagerungen und mittels die Betätigungskraft gemäß der Vorstellung von Kraftlinien ableitenden Materials zu lagern, welches ein erhöhtes Gewicht zu Folge hat. Also hat die externe Betätigungskraft erhöhte Kosten und ein erhöhtes Systemgewicht zur Folge. According to the principle of friction clutches running wet or dry-running multi-plate clutches and plate spring-actuated single or multi-plate clutches are dependent on an externally applied actuation force to close the respective discs or slats constructive the friction torque or open. This external actuation force is then structurally stored by means of bearings and by means of the actuation force according to the idea of force-dissipating material, which has an increased weight result. Thus, the external operating force results in increased costs and increased system weight.
Die Erfindung hat die Aufgabe, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu vermindern oder zu beheben. Insbesondere soll eine kostengünstige und/oder kompakte MRF-Kupplung vorgesehen werden. Besonders gewünscht ist eine Eignung zum Übertragen hoher Drehmomente bei einer kleinen Bauform. Des Weiteren ist eine Eignung sowohl zur Verwendung als Kupplung wie auch zur Verwendung als Bremse gewünscht.The invention has the object to reduce the disadvantages known from the prior art or to remedy. In particular, a cost-effective and / or compact MRF coupling should be provided. Particularly desirable is a suitability for transmitting high torques in a small design. Furthermore, a suitability for both use as a clutch as well as for use as a brake is desired.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Kupplung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest eines der Kupplungsglieder innerhalb der Kammer mit einer Förderkontur versehen ist, wobei die Förderkontur zum mechanischen Komprimieren einer sich unter Einfluss eines Magnetfelds bildenden festen Phase des magnetorheologischen Mediums in einem Kompressionsraum der Kammer zum Übertragen eines Drehmoments zwischen den Kupplungsgliedern angeordnet und ausgestaltet ist.This object is achieved in a generic coupling according to the invention in that at least one of the coupling members is provided within the chamber with a conveying contour, wherein the conveying contour for mechanically compressing a forming under the influence of a magnetic solid phase of the magnetorheological medium in a compression chamber of the chamber for transmitting a torque between the coupling members is arranged and configured.
Es wird also ein Fördermechanismus für die feste Phase des magnetorheologischen Mediums, wie insbesondere einer magnetorheologischen Flüssigkeit (MRF), vorgeschlagen, um eine Kompression oder Selbst-Kompression zu bewirken, vorzugsweise in einer solchen Richtung, die quer / orthogonal zur Rotationsachse des zum Festklemmen / Festhalten vorgesehenen Kupplungsglieds ausgerichtet ist. Durch Nutzen dieses Prinzips wird es möglich, eine Kupplung bzw. Reibkupplung oder Bremse vorzusehen, bei welcher die Betätigungskraft nicht durch einen separat vorzusehenden Betätiger bzw. Aktor sondern von dem magnetorheologischen Medium selbst unter Einwirkung eines Magnetfelds aufgebaut wird. Die Kombination aus den spezifischen Eigenschaften des magnetorheologischen Mediums und dem Fördermechanismus ermöglicht es, eine Antriebsenergie eines der Kupplungsglieder, genauer gesagt eine aus einer Rotationsdifferenz zwischen den Antriebsgliedern herrührende Antriebsenergie zu nutzen, um beispielsweise das magnetorheologische Medium in dessen festem Zustand oder die feste Phase des magnetorheologischen Mediums bildende Partikelketten zu komprimieren, um damit die Reibkraft zwischen den Kupplungsgliedern zu erhöhen. Es wird dabei insbesondere vorgeschlagen, zur Übertragung von Drehmoment im Wesentlichen keine magnetischen Scherkräfte sondern im Wesentlichen Reibungskräfte zu nutzen. Man kann auch sagen, dass die Partikelketten im Wesentlichen nicht auf Zug sondern im Wesentlichen auf Druck beansprucht werden.Thus, a solid phase magnetorheological medium conveying mechanism such as, in particular, a magnetorheological fluid (MRF) is proposed to effect compression or self-compression, preferably in a direction transverse to or orthogonal to the axis of rotation of the jaw. Adhering provided coupling member is aligned. By utilizing this principle, it becomes possible to provide a clutch or friction clutch or brake in which the operating force is not built up by a separately provided actuator or actuator but by the magnetorheological medium itself under the action of a magnetic field. The combination of the specific properties of the magnetorheological medium and the conveying mechanism makes it possible to use a drive energy of one of the coupling members, more precisely a drive energy resulting from a rotational difference between the drive members, for example the magnetorheological medium in its solid state or the solid phase of the magnetorheological Compressing medium-forming particle chains in order to increase the frictional force between the coupling members. In this case, it is proposed, in particular, to use essentially no frictional forces to transmit torque, but essentially frictional forces. It can also be said that the particle chains are essentially not stressed but essentially subjected to pressure.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend erläutert. Die dort genannten Aspekte können auch einzeln, unabhängig voneinander und vom Hauptaspekt weiterverfolgt werden.Advantageous embodiments are claimed in the subclaims and are explained below. The aspects mentioned there can also be pursued individually, independently of each other and from the main aspect.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Kammer eine zylindrische oder hohlzylindrische Form um die Rotationsachse herum aufweist, wobei sich die Kupplungsglieder zum Bilden, Definieren und/oder Begrenzen der Kammer axial oder entlang der Rotationsachse gemessen überlappen. Dabei ist mit einer zylindrischen Form vorzugsweise eine Form beabsichtigt, deren axiale Erstreckung nicht kleiner als deren radiale Erstreckung ist, und ist mit einer hohlzylindrischen Form vorzugsweise eine Form beabsichtigt, deren axiale Erstreckung nicht kleiner als deren radiale Dicke ist. Eine gemäß diesem Aspekt gebildete erfindungsgemäße Kupplung ist zum Einsatz bei radial beengten bauraumlichen Anforderungen besonders geeignet.According to one aspect of the invention, it can be provided that the chamber has a cylindrical or hollow cylindrical shape about the axis of rotation, wherein the coupling members for forming, defining and / or limiting the chamber axially overlap or measured along the axis of rotation. In this case, a mold is preferably intended with a cylindrical shape whose axial extent is not smaller than its radial extent, and is intended with a hollow cylindrical shape, preferably a shape whose axial extent is not smaller than its radial thickness. A coupling according to the invention formed in accordance with this aspect is particularly suitable for use in radially restricted space requirements.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann vorgesehen sein, dass die Kammer eine scheibenartige oder scheibenringartige Form aufweist, wobei sich die Kupplungsglieder zum Bilden, Definieren oder Begrenzen der Kammer radial oder entlang einer Radialrichtung gemessen überlappen. Dabei ist mit einer scheibenartigen Form vorzugsweise eine Form beabsichtigt, deren radiale Erstreckung nicht kleiner als deren axiale Erstreckung ist, und ist mit einer scheibenringartigen bzw. ringscheibenartigen Form vorzugsweise eine Form gemein, deren radial Dicke nicht kleiner als deren axiale Erstreckung ist. Eine nach diesem Aspekt gebildete erfindungsgemäße Kupplung ist besonders zur Verwendung bei axial begrenzten oder beengten bauraumlichen Anforderungen geeignet.According to another aspect, it can be provided that the chamber has a disc-like or disc-ring-like shape, wherein the coupling members for forming, defining or limiting the chamber radially or along a Overlap measured radial direction. In this case, preferably a shape is intended with a disk-like shape whose radial extent is not smaller than the axial extent thereof, and is preferably a shape with a disk-ring-like or annular disk-like shape whose radial thickness is not smaller than the axial extent thereof. An inventive coupling formed according to this aspect is particularly suitable for use in axially limited or confined space requirements.
Die Förderkontur kann ein Gewinde, eine Spindel, eine radiale und/oder axiale Schnecke, eine Spirale, eine im Wesentlichen in Umfangsrichtung umlaufende und dabei im Wesentlichen in axialer Richtung steigende konkave oder konvexe Geometrie, eine im Wesentlichen in Umfangsrichtung umlaufende und dabei im Wesentlichen in radialer Richtung steigende konkave oder konvexe Geometrie und/oder eine Kombination daraus sein. Ein Gewinde, eine Spindel, eine axiale Schnecke und/oder eine im Wesentlichen in Umfangsrichtung umlaufende und dabei im Wesentlichen in axialer Richtung steigende konkave oder konvexe Geometrie ist insbesondere bei radial begrenzten oder beengten bauraumlichen Anforderungen geeignet. Eine Spirale, eine radiale Schnecke und/oder eine im Wesentlichen in Umfangsrichtung umlaufende und dabei im Wesentlichen in radialer Richtung steigende konkave oder konvexe Geometrie ist insbesondere bei axial begrenzten oder beengten bauraumlichen Anforderungen geeignet. Die voranstehenden Begriffe können alle, gemeinsam, ausgewählt kombiniert oder einzeln, zum Präzisieren oder Ersetzen des Begriffs „Förderkontur“ verwandt werden.The conveying contour can be a thread, a spindle, a radial and / or axial screw, a spiral, a substantially circumferential circumferential and thereby substantially increasing in the axial direction concave or convex geometry, a substantially circumferential circumferential and thereby substantially in radial direction rising concave or convex geometry and / or a combination thereof. A thread, a spindle, an axial worm and / or a substantially circumferential circumferential and thereby substantially increasing in the axial direction of concave or convex geometry is particularly suitable for radially limited or cramped space requirements. A spiral, a radial screw and / or a concave or convex geometry extending substantially in the circumferential direction and thereby increasing substantially in the radial direction is suitable, in particular, for axially limited or cramped space requirements. The above terms may all be used collectively, selected in combination or individually, to refine or replace the term "conveyor contour".
Es kann ferner vorgesehen sein, dass der Kompressionsraum durch einen sich an die Förderkontur, vorzugsweise in Förderungsrichtung der Förderkontur, anschließenden und förderkontrulosen, wie ein als eine kreisringartige und/oder zylindermantelartige Fläche gebildeten, Förderbereich des mit der Förderkontur versehenen Kupplungsgliedes gebildet, mit gebildet, definiert und/oder begrenzt ist. Durch Vorsehen eines solchen Kompressionsraumes kann ein definiertes Volumen zum Komprimieren der festen Phase des magnetorheologischen Mediums geschaffen werden, so dass beispielsweise eine besonders konstante Übertragung von Drehmoment erreicht werden kann.It can also be provided that the compression space formed by a to the conveyor contour, preferably in the direction of conveyance of the conveyor contour, subsequent and conveyor Contrulosen, formed as an annular and / or cylinder jacket-like surface, conveying area of the provided with the conveying contour coupling member formed with is defined and / or limited. By providing such a compression space, a defined volume for compressing the solid phase of the magnetorheological medium can be created so that, for example, a particularly constant transmission of torque can be achieved.
Es kann vorgesehen sein, dass zumindest eines der Kupplungsglieder im Bereich des Kompressionsraums eine zum Übertragen eines Drehmoments besonders geeignete Oberfläche aufweist. Eine solche Oberfläche zum Übertragen eines Drehmoments ist beispielsweise eine Oberfläche mit einer gezielt erhöhten Rauhigkeit oder eine Oberfläche mit sich radial und/oder axial erstreckenden Wellen, Riffeln, Nuten oder dergleichen. Somit kann eine nochmals gesteigerte Kapazität zum Übertragen eines Drehmoments erreicht werden. Insbesondere falls ein Kupplungsglied den Kompressionsraum radial innen begrenzt, während das andere Kupplungsglied den Kompressionsraum radial außen begrenzt, kann eine solche zum Übertragen eines Drehmoments besonders geeignete Oberfläche an dem radial innen liegenden Kupplungsglied zum Kompensieren der Differenz an Reibung wegen eine Flächendifferenz zwischen der kleineren radial innen liegenden Reibfläche und der größeren radial außen liegenden Reibfläche vorgesehen werden.It can be provided that at least one of the coupling members in the region of the compression space has a surface which is particularly suitable for transmitting a torque. Such a surface for transmitting a torque is, for example, a surface with a specifically increased roughness or a surface with radially and / or axially extending waves, corrugations, grooves or the like. Thus, a further increased capacity for transmitting a torque can be achieved. In particular, if one coupling member defines the compression space radially inward, while the other coupling member defines the compression space radially outward, such a surface particularly suitable for transmitting a torque on the radially inner coupling member to compensate for the difference in friction due to a surface difference between the smaller radially inward lying friction surface and the larger radially outer friction surface can be provided.
Wenn eine Höhe oder Dicke der Kammer im Kompressionsraum zumindest abschnittsweise näherungsweise gleich wie eine Höhe oder Dicke der Kammer im Bereich der Förderkontur, bezogen auf einen Förderkonturgrund, ist, kann eine besonders homogene Förderung in den Kompressionsraum erreicht werden.If a height or thickness of the chamber in the compression space at least partially approximately equal to a height or thickness of the chamber in the region of the conveying contour, based on a conveyor contour, is, a particularly homogeneous promotion can be achieved in the compression chamber.
Wenn eine Höhe oder Dicke der Kammer im Kompressionsraum zumindest abschnittsweise größer als eine Höhe oder Dicke der Kammer im Bereich der Förderkontur, bezogen auf einen Förderkonturgrund, ist, kann eine höhere magnetische Flussdichte in dem Kompressionsraum erzielt werden.If a height or thickness of the chamber in the compression space is at least partially greater than a height or thickness of the chamber in the region of the conveying contour, based on a conveying contour, a higher magnetic flux density can be achieved in the compression space.
Wenn eine Höhe oder Dicke der Kammer im Kompressionsraum zumindest abschnittsweise kleiner als eine Höhe oder Dicke der Kammer im Bereich der Förderkontur, bezogen auf einen Förderkonturgrund, ist, können besonders klein dimensionierte Förderkonturen und/oder ein schnellerer Aufbau der Kompression erzielt werden.If a height or thickness of the chamber in the compression space at least partially smaller than a height or thickness of the chamber in the region of the conveying contour, based on a conveyor contour, is particularly small-sized conveyor contours and / or a faster construction of the compression can be achieved.
Das mit der Förderkontur versehene Kupplungsglied kann eine zu der Förderkontur (entspricht einer ersten Förderkontur) gegengleiche und/oder gegensinnige zweite Förderkontur aufweisen. Damit kann der Kompressionsraum von zwei Seiten befüllt werden, so dass die Kompression zum Übertragen eines Drehmoments noch schneller und/oder noch gleichmäßiger aufgebaut werden kann. Dabei befindet sich der Kompressionsraum bevorzugt in Förderungsrichtung, das heißt in Förderungsrichtung der Förderkontur, vorzugsweise zwischen den Förderkonturen.The coupling member provided with the conveying contour may have a second conveying contour that is diametrically opposed to the conveying contour (corresponding to a first conveying contour) and / or in the opposite direction. Thus, the compression space can be filled from two sides, so that the compression for transmitting a torque can be built even faster and / or even more uniform. In this case, the compression space is preferably in the conveying direction, that is to say in the conveying direction of the conveying contour, preferably between the conveying contours.
Zumindest eines der Kupplungsglieder kann im Bereich des Kompressionsraums durchbrochen sein, um das Volumen des Kompressionsraums zu vergrößern, und/oder um durch die Lücken in dem jeweiligen Kupplungsglied eine Verstärkung des Magnetfelds in dem Kompressionsraum zu erreichen. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn das Kupplungsglied im Bereich des Kompressionsraums betragsmäßig zu zumindest 10%, bevorzugter zu zumindest 20% und noch bevorzugter zu zumindest 50% durchbrochen ist.At least one of the coupling members may be broken in the area of the compression space to increase the volume of the compression space and / or to increase the magnetic field in the compression space through the gaps in the respective coupling member. It is particularly preferred if the coupling member in the region of the compression space in terms of amount to at least 10%, more preferably at least 20% and more preferably at least 50% is breached.
Es kann optional vorgesehen sein, dass eines der Kupplungsglieder im Bereich des Kompressionsraums einstückig oder mehrstückig mit einem Abschnitt aus einem Werkstoff mit einer hohen Permeabilität gebildet ist. Dies erhöht die magnetische Flussdichte im Bereich des Kompressionsraums. Als ein Werkstoff mit hoher Permeabilität wird insbesondere ein Eisen-Metallvorgeschlagen. It can be optionally provided that one of the coupling members in the region of the compression space is formed integrally or in several pieces with a portion of a material having a high permeability. This increases the magnetic flux density in the region of the compression space. As a high permeability material, in particular, an iron metal is proposed.
Als Verfahren zum Bilden des Kupplungsglieds werden insbesondere ein urformendes Fertigungsverfahren, etwa ein Sintern oder ein Gießen, und/oder ein spanabhebendes Fertigungsverfahren, etwa ein Drehen oder ein Fräßen, und/oder ein umformendes Fertigungsverfahren, etwa ein Biegen, ein Pressen oder ein Prägen, oder ein trennendes Fertigungsverfahren, etwa ein Stanzen, vorgeschlagen. Insbesondere zum Herstellen des Kupplungsglieds aus mehr als einem Werkstoff kann auch ein fügendes Fertigungsverfahren, etwa ein Schweißen, ein Kleben, ein Verschrauben, ein Verklemmen oder dergleichen verwandt werden. Diese Fertigungsverfahren können bedarfsgemäß beliebig kombiniert werden, beispielsweise durch einen gleichzeitigen Press-Präge-Stanz-Vorgang.As a method for forming the coupling member, in particular, a primary manufacturing process, such as sintering or casting, and / or a machining process, such as a turning or milling, and / or a forming manufacturing process, such as bending, pressing or embossing, or a separating manufacturing process, such as punching, proposed. In particular, for producing the coupling member from more than one material, a mating manufacturing method, such as welding, gluing, screwing, jamming or the like can be used. These manufacturing methods can be combined as required, for example, by a simultaneous press-stamping-stamping process.
Zum Optimieren der Fördergeschwindigkeit und/oder zum Optimieren des Kompressionsaufbaus, also des Entstehens der Kompression, im Kompressionsraum kann die erste und/oder die zweite Förderkontur eine konstante Steigung oder eine zu dem Kompressionsraum hin zunehmende oder abnehmende Steigung aufweisen. Mit denselben Vorteilen kann die Förderkontur eine eingängige Förderkontur oder eine mehrgängige Förderkontur sein. Ferner sind sämtliche sich daraus ergebenden Kombinationen, sowie abschnittsweise unterschiedliche Förderkonturen oder Förderkonturkombinationen abhängig vom Anwendungsfall vorteilhaft und können insbesondere auch unabhängig beansprucht werden.In order to optimize the conveying speed and / or to optimize the compression structure, ie the occurrence of the compression, in the compression space, the first and / or the second conveying contour may have a constant slope or a gradient increasing or decreasing towards the compression space. With the same advantages, the conveying contour can be a catchy conveying contour or a multiple-speed conveying contour. Furthermore, all the resulting combinations, as well as sections of different conveyor contours or conveyor contour combinations depending on the application are advantageous and can be claimed in particular independently.
Es kann vorgesehen sein, dass zumindest eines der Kupplungsglieder mit einem Magneten zum Erzeugen eines die Kammer durchdringenden Magnetfeldes drehfest verbunden ist. Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Kupplungsglieder oder zumindest eines der Kupplungsglieder zumindest zeitweise von dem Magneten zum Erzeugen eines die Kammer durchdringenden Magnetfeldes entkoppelt ist. Hierdurch kann insbesondere eine verringerte Massenträgheit der Kupplungsglieder zum Erhöhen einer Dynamik bei einem Beschleunigen des Kupplungsgliedes, etwa durch eine Verbrennungskraftmaschine, oder Abbremsen des Kupplungsgliedes, etwa durch eine Gangsynchronisation, und/oder zum Vermindern eines Schleppmoments zum Einsparen von Antriebsenergie erreicht werden.It can be provided that at least one of the coupling members is rotatably connected to a magnet for generating a magnetic field penetrating the chamber. It may further be provided that the coupling members or at least one of the coupling members is at least temporarily decoupled from the magnet for generating a magnetic field penetrating the chamber. In this way, in particular a reduced mass inertia of the coupling members for increasing a dynamic in accelerating the coupling member, such as by an internal combustion engine, or braking the coupling member, such as through a gear synchronization, and / or reduce drag torque to save drive energy can be achieved.
Bei Vorsehen von drei Kupplungsgliedern, von denen zwei die Kammer definieren und eines die anderen beiden Kupplungsglieder zumindest entkoppelnd einen Magneten lagert, der Begriff „zumindest zwei konzentrisch zu einer Rotationsachse angeordneten Kupplungsgliedern, die zusammen eine mit einem magnetorheologischen Medium befüllbare und die Rotationsachse umgebende Kammer definieren“ durch den Begriff „zumindest zwei konzentrisch zu einer Rotationsachse angeordneten Kupplungsgliedern, wobei zumindest zwei der Kupplungsglieder zusammen eine mit einem magnetorheologischen Medium befüllbare und die Rotationsachse umgebende Kammer definieren“ ersetzt werden, und es kann zusätzlich oder alternativ der Begriff, wonach „die Kupplungsglieder oder zumindest eines der Kupplungsglieder zumindest zeitweise von dem Magneten zum Erzeugen eines die Kammer durchdringenden Magnetfeldes entkoppelt ist“, durch den Begriff, wonach „die die Kammer definierenden Kupplungsglieder oder zumindest eines der Kupplungsglieder zumindest zeitweise von dem Magneten zum Erzeugen eines die Kammer durchdringenden Magnetfeldes entkoppelt ist“, ersetzt werden, um die Präzision beim Beschreiben eines optionalen Aspekts zu erhöhen, welcher zum Verbessern einer Energieeffizienz vorsehbar ist.With the provision of three coupling members, two of which define the chamber and one the other two coupling members at least decoupling a magnet, the term "at least two concentric with a rotational axis coupling members arranged together define a fillable with a magnetorheological medium and surrounding the axis of rotation chamber By the term "at least two coupling members arranged concentrically with respect to a rotation axis, at least two of the coupling members together defining a chamber which can be filled with a magnetorheological medium and surrounding the axis of rotation", and additionally or alternatively the term "coupling members or at least one of the coupling members is at least temporarily decoupled from the magnet for generating a magnetic field penetrating the chamber ", by the notion that" the coupling members defining the chamber or at least t one of the coupling members is at least temporarily decoupled from the magnet for generating a magnetic field penetrating the chamber ", to increase the precision in describing an optional aspect which can be provided for improving energy efficiency.
Es kann vorgesehen werden, dass der Magnet ein Permanentmagnet ist, um so eine Sicherheitskupplung, beispielsweise zur Verwendung als Rutschkupplung, zur Verfügung zu haben.It can be provided that the magnet is a permanent magnet so as to have a safety coupling, for example for use as a slip clutch available.
Der Magnet kann auch eine Spule, eine Windung oder eine andere Bauform zum Erzeugen eines elektromagnetischen Feldes sein. Wenn dieser Magnet ein schaltbarer Magnet ist, kann die Kupplung ein- und ausgeschaltet werden. Wenn dieser Magnet ein steuerbarer oder regelbarer Magnet ist, kann die Höhe des übertragbaren Drehmoments gezielt eingestellt werden, um beispielsweise durch einen geringeren Energieverbrauch Kraftstoff zu sparen.The magnet may also be a coil, a winding or another type of construction for generating an electromagnetic field. If this magnet is a switchable magnet, the clutch can be switched on and off. If this magnet is a controllable or controllable magnet, the height of the transmittable torque can be adjusted specifically to save fuel, for example by a lower energy consumption.
Wenn zumindest zwei Kammern in einer Parallelschaltung angeordnet und ausgebildet sind, wobei die Förderkonturen der Kammern zum Komprimieren bei gleicher Rotationsdifferenz zwischen den Kupplungsgliedern angeordnet und ausgebildet sind, kann das übertragbare Drehmoment signifikant gesteigert werden. If at least two chambers are arranged and formed in a parallel circuit, wherein the conveying contours of the chambers are arranged and formed for compression at the same rotational difference between the coupling members, the transmittable torque can be significantly increased.
Wenn zumindest zwei Kammern in einer Parallelschaltung angeordnet und ausgebildet sind, wobei die Förderkonturen der Kammern zum Komprimieren bei ungleicher Rotationsdifferenz zwischen den Kupplungsgliedern angeordnet und ausgebildet sind, kann eine bidirektional wirkende Kupplung bei besonders hoher Gleichteileanzahl erreicht werden. Mit „bidirektional“ ist hier eine Kupplung gemeint, die in beide Drehrichtungen gesperrt werden kann. Es können dafür auch zwei Kammern mit magnetrheologischer Flüssigkeit vorgehalten werden. Diese zwei Kammern sind mechanisch so voneinander getrennt, dass trotzdem ein Magnetfeld diese beiden Kammern durchdringen kann. Die beiden Kammern sind dabei entweder in Radialrichtung voneinander getrennt oder in Axialrichtung. Zum Erreichen der „bidirektionalen“ Eigenschaften, können die Förderichtungen der Partikel in der Flüssigkeit zueinander entgegengesetzt sein. If at least two chambers are arranged and formed in a parallel circuit, wherein the conveying contours of the chambers are arranged and formed for compression with unequal rotational difference between the coupling members, a bidirectional coupling can be achieved with a particularly high number of identical parts. By "bidirectional" here is meant a clutch that can be locked in both directions. It For this purpose, two chambers can also be held up with magnetic rheological fluid. These two chambers are mechanically separated so that nevertheless a magnetic field can penetrate these two chambers. The two chambers are either separated from each other in the radial direction or in the axial direction. To achieve the "bidirectional" properties, the conveying directions of the particles in the liquid can be opposite to each other.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind zumindest zwei der Kupplungsglieder mit einander jeweils senkrecht zu der Förderrichtung abwechselnden Lamellen versehen, wobei vorzugsweise zwischen zwei Lamellen jeweils zumindest eine Förderkontur angeordnet und ausgebildet ist. In accordance with a further aspect of the present invention, at least two of the coupling members are provided with lamellae alternating in each case perpendicularly to the conveying direction, wherein at least one conveying contour is preferably arranged and formed in each case between two lamellae.
Mit anderen Worten gesagt, betrifft die Erfindung eine Kupplungsvorrichtung und/oder eine Klemmvorrichtung auf der Basis einer magnetorheologischen Flüssigkeit bzw. magnetischer Partikel einer Trägerflüssigkeit. Dabei kann der wesentliche Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Kupplungen, nämlich dass die Drehmomentenkapazität, relativ zum jeweiligen Gewicht, den jeweiligen Kosten und dem jeweils benötigten Bauraum, gering ist, behoben werden. Es wird mit anderen Worten insbesondere vorgeschlagen, eine Kompression der festen Phase des magnetorheologischen Mediums oder des magnetorheologischen Mediums in festem Zustand, zur Momentenkapazitätserhöhung zu nutzen. Die Kompression kann mit einem Fördermechanismus sichergestellt werden, um dadurch die Reibkraft zwischen den Kupplungsgliedern zu erhöhen. Dabei resultiert die Kupplungsfunktion in erster Linie nicht aus einer magnetischen Scherung von Partikelketten, sondern aus einer intern erzeugten Reibung. Mit diesem Prinzip kann ein deutlich erhöhtes Drehmoment im Vergleich zu einer herkömmlichen MRF-Kupplung übertragen werden. Eine symmetrische Förderrichtung bzw. Förderwirkung kann durch entgegen gesetzte bzw. gegengleiche Gewindewicklungsrichtungen bzw. Spiralwicklungsrichtungen oder dergleichen erreicht werden. Durch die symmetrische Förderwirkung können die Kompressionskräfte Kupplungsintern ausgeglichen werden, so dass keine externe Lagerung zum Auffangen von Betätigungskräften notwendig sein kann. Es wird darüber hinaus eine rein mechanische Kompression zwischen zwei festen Seiten bzw. zwei in Förderrichtung festen Seiten vorgeschlagen.In other words, the invention relates to a coupling device and / or a clamping device based on a magnetorheological fluid or magnetic particles of a carrier fluid. In this case, the major disadvantage of the couplings known from the prior art, namely that the torque capacity, relative to the respective weight, the respective costs and the space required in each case, is low, be resolved. In other words, in particular, it is proposed to use a compression of the solid phase of the magnetorheological medium or the magnetorheological medium in the solid state, to increase the torque capacity. The compression can be ensured with a conveying mechanism, thereby increasing the frictional force between the coupling members. The coupling function does not result primarily from a magnetic shear of particle chains, but from an internally generated friction. With this principle, a significantly increased torque compared to a conventional MRF coupling can be transmitted. A symmetrical conveying direction or conveying action can be achieved by opposite or equivalent thread winding directions or spiral winding directions or the like. Due to the symmetrical conveying effect, the compression forces can be balanced inside the clutch, so that no external bearing for capturing actuating forces may be necessary. It is also proposed a purely mechanical compression between two fixed sides or two solid in the conveying direction sides.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsformen näher beschrieben. Es zeigen:The invention will be described in more detail below with reference to several embodiments. Show it:
1 eine entlang einer Rotationsachse geschnittene Darstellung einer Kupplung mit einer scheibenringartige Kammer gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, 1 a view along a rotation axis of a coupling with a disc-ring-like chamber according to a first embodiment of the invention,
2 eine perspektivische Draufsicht auf ein scheibenringartiges Kupplungsglied gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung mit zwei als Spirale gebildeten Förderkonturen, 2 a perspective top view of a disc-ring-like coupling member according to the first embodiment of the invention with two formed as a spiral conveyor contours,
3 eine entlang einer Rotationsachse geschnittene Darstellung einer Kupplung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, mit einer hohlzylinderartig gebildeten Kammer, 3 a cut along an axis of rotation representation of a coupling according to a second embodiment of the invention, with a hollow cylinder-like chamber formed,
4 eine perspektivische Draufsicht auf ein hohlzylinderartig gebildetes Kupplungsglied gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung, mit zwei als Gewinden gebildeten Förderkonturen, 4 a perspective top view of a hollow cylinder-like coupling member according to the second embodiment of the invention, with two formed as threads conveyor contours,
5a bis 5c jeweils eine entlang der Rotationsachse geschnittene Darstellung der Kupplung gemäß der zweiten Ausführungsform, wobei 5a einen Zustand vor Einschalten einer Spule zeigt, 5b einen Zustand direkt nach Einschalten der Spule zeigt, und 5c einen Zustand mit eingeschalteter Spule zum Übertragen eines Drehmoments zwischen zwei Kupplungsgliedern zeigt, 5a to 5c each one along the axis of rotation cut representation of the coupling according to the second embodiment, wherein 5a shows a state before switching on a coil, 5b shows a condition immediately after switching on the coil, and 5c shows a state with the coil switched on for transmitting a torque between two coupling members,
6 ein Diagramm mit einem beispielhaften Drehmomentenverlauf bei einem Einschalten der Spule bei der Kupplung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung, 6 a diagram with an exemplary torque curve when switching on the coil in the coupling according to the second embodiment of the invention,
7 eine perspektivische Draufsicht auf eine symbolhaft skizzierte Kupplung zum Erläutern einer Kapazität zum Übertragen eines Drehmoments mit und ohne durch eine Kompression verursachte Reibung zwischen zwei Kupplungsgliedern, 7 a perspective top view of a symbolically sketched coupling for explaining a capacity for transmitting a torque with and without friction caused by a compression between two coupling members,
8a eine Draufsicht auf ein Kupplungsglied, das heißt das Kupplungsglied ist nicht geschnitten, gemäß einer dritten Ausführungsform mit einer als sechsgängiges Gewinde gebildeten Förderkontur, 8a a top view of a coupling member, that is, the coupling member is not cut, according to a third embodiment with a formed as a six-thread thread conveyor contour,
8b eine perspektivische Draufsicht auf das Kupplungsglied gemäß der dritten Ausführungsform, 8b a perspective top view of the coupling member according to the third embodiment,
9 eine Draufsicht auf ein Kupplungsglied gemäß einer vierten Ausführungsform mit einer Förderkontur, die als ein Gewinde mit zunehmender Steigung gebildet ist, 9 a top view of a coupling member according to a fourth embodiment with a conveying contour, which is formed as a thread with increasing pitch,
10 eine Draufsicht ein Kupplungsglied gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung, wobei eine Höhe einer Kammer in einem Kompressionsraum abschnittsweise größer und abschnittsweise kleiner als eine Höhe der Kammer im Bereich einer Förderkontur ist, 10 a top view of a coupling member according to a fifth embodiment of the invention, wherein a height of a chamber in a compression space is greater in sections and partially smaller than a height of the chamber in the region of a conveyor contour,
11 eine entlang einer Rotationsachse geschnittene Darstellung einer Kupplung gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung, wobei ein hohlzylinderartig gebildetes Kupplungsglied mittels Blechstanzteilen gebildete Förderkonturen aufweist, 11 a cut along an axis of rotation representation of a coupling according to a sixth embodiment of the invention, wherein a hollow cylinder-like coupling member formed by stamped sheet metal stampings having conveying contours,
12a eine perspektivische Draufsicht auf das Kupplungsglied gemäß der sechsten Ausführungsform, 12a a perspective top view of the coupling member according to the sixth embodiment,
12b eine Draufsicht auf ein Blechstanzteil gemäß der sechsten Ausführungsform, 12b a plan view of a sheet metal stamping according to the sixth embodiment,
13 eine entlang einer Rotationsachse geschnittene Darstellung einer Kupplung gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung, mit zwei Kammern und einem hohlzylinderartig gebildeten Kupplungsglied, mit jeweils einer Förderkontur aufweist, 13 a cut along an axis of rotation representation of a coupling according to a seventh embodiment of the invention, having two chambers and a hollow cylinder-like coupling member, each having a conveying contour,
14 eine entlang einer Rotationsachse geschnittene Darstellung einer Kupplung gemäß einer achten Ausführungsform der Erfindung, mit zwei scheibenringartig gebildeten Kammern, wobei jeweils eine Dicke der Kammer in einem Kompressionsraum größer als eine Dicke der Kammer im Bereich einer Förderkontur ist, 14 a cut along an axis of rotation representation of a coupling according to an eighth embodiment of the invention, with two disc-like chambers formed, each having a thickness of the chamber in a compression chamber is greater than a thickness of the chamber in the region of a conveying contour
15 eine entlang einer Rotationsachse geschnittene Darstellung einer Kupplung gemäß einer neunten Ausführungsform der Erfindung, mit zwei scheibenringartig gebildeten Kammern, wobei jeweils eine Dicke der Kammer in einem Kompressionsraum kleiner als eine Dicke der Kammer im Bereich einer Förderkontur ist, 15 a cut along an axis of rotation representation of a coupling according to a ninth embodiment of the invention, with two disc-like chambers formed, each having a thickness of the chamber in a compression chamber is smaller than a thickness of the chamber in the region of a conveying contour
16 eine entlang einer Rotationsachse geschnittene Darstellung einer Kupplung gemäß einer zehnten Ausführungsform der Erfindung, mit einem scheibenringartig gebildeten Kupplungsglied, wobei dieses im Bereich der Kompressionsräume mit einem Abschnitt aus einem Werkstoff mit einer hohen Permeabilität gebildet ist, und wobei jeweils eine Dicke einer Kammer im Kompressionsraum kleiner als eine Dicke der Kammer im Bereich einer Förderkontur ist, 16 a cut along an axis of rotation representation of a coupling according to a tenth embodiment of the invention, with a disc-like coupling member formed, which is formed in the region of the compression chambers with a portion of a material having a high permeability, and wherein in each case a thickness of a chamber in the compression space smaller when a thickness of the chamber is in the region of a conveying contour,
17 eine entlang einer Rotationsachse geschnittene Darstellung einer Kupplung gemäß einer elften Ausführungsform der Erfindung, mit zwei scheibenringartig gebildeten Kammern und einem scheibenringartig gebildeten Kupplungsglied, wobei jeweils eine Dicke der Kammer in einem Kompressionsraum gleich einer Dicke der Kammer in einem Bereich einer Förderkontur ist, und wobei das Kupplungsglied im Bereich der Kompressionsräume einen Abschnitt aus einem Werkstoff mit einer hohen Permeabilität aufweist, 17 a cut along an axis of rotation of a coupling coupling according to an eleventh embodiment of the invention, with two disc-like chambers formed and a disc-like coupling member, each having a thickness of the chamber in a compression chamber equal to a thickness of the chamber in a region of a conveying contour, and wherein Coupling member in the region of the compression spaces has a section made of a material having a high permeability,
18 eine entlang einer Rotationsachse geschnittene Darstellung einer Kupplung gemäß einer zwölften Ausführungsform der Erfindung, mit einem scheibenringartig gebildeten Kupplungsglied, welches je Kammer eine Förderkontur aufweist, und welches in einem Bereich der Kompressionsräume mit einem Abschnitt aus einem Werkstoff mit einer hohen Permeabilität gebildet ist, 18 a cut along an axis of rotation representation of a coupling according to a twelfth embodiment of the invention, with a disc-like coupling member having a conveying contour per chamber, and which is formed in a region of the compression chambers with a portion of a material having a high permeability,
19 eine perspektivische Draufsicht auf das Kupplungsglied gemäß der elften Ausführungsform, 19 a perspective top view of the coupling member according to the eleventh embodiment,
20 eine perspektivische Draufsicht auf ein scheibenringartig gebildetes Kupplungsglied gemäß einer dreizehnten Ausführungsform der Erfindung, welches zwei als Spiralen gebildete Förderkonturen aufweist, wobei ein sich zischen den Förderkonturen befindender Kompressionsbereich, der durch eine kreisringartige Fläche gebildet ist, mit einer Vielzahl an Durchgriffen durchbrochen ist, 20 a top perspective view of a disc-like coupling member according to a thirteenth embodiment of the invention, which has two formed as spirals conveyor contours, wherein a hiss of the conveyor contours located compression region, which is formed by an annular surface is broken with a plurality of penetrations,
21 eine perspektivische Draufsicht auf ein scheibenringartig gebildetes Kupplungsglied gemäß einer vierzehnten Ausführungsform der Erfindung, welches zwei Förderkonturen aufweist, die jeweils als eine mehrgängige Spirale mit zu einem Kompressionsbereich hin abnehmender Steigung gebildet sind, 21 a perspective top view of a disc-like coupling member according to a fourteenth embodiment of the invention, which has two conveying contours, which are each formed as a multi-start spiral with decreasing slope to a compression region,
22 eine entlang einer Rotationsachse geschnittene Darstellung einer Kupplung gemäß einer fünfzehnten Ausführungsform der Erfindung, mit Kupplungsgliedern, die von einem durch eine Spule verkörperten Magneten entkoppelt sind, 22 FIG. 4 is a sectional view of a coupling according to a fifteenth embodiment of the invention, with coupling members being decoupled from a magnet embodied by a coil; FIG.
23 eine entlang einer Rotationsachse geschnittene Darstellung einer Kupplung gemäß einer sechzehnten Ausführungsform der Erfindung, mit vier scheibenringartig gebildeten Kammern, welche in einer Parallelschaltung angeordnet sind, 23 a sectional view along a rotation axis of a coupling according to a sixteenth embodiment of the invention, with four disc-like chambers formed, which are arranged in a parallel circuit,
24 eine entlang einer Rotationsachse geschnittene Darstellung einer Kupplung gemäß einer siebzehnten Ausführungsform der Erfindung, mit einem scheibenringartig gebildeten Kupplungsglied, welches an nur einer Seitenwand bzw. Stirnseite des Kupplungsglieds eine Kammer zum Aufnehmen eines magnetorheologischen Mediums definiert, 24 a cut along an axis of rotation representation of a coupling according to a seventeenth embodiment of the invention, with a disc-like coupling member which defines a chamber for receiving a magnetorheological medium on only one side wall or end face of the coupling member,
25 eine entlang einer Rotationsachse geschnittene Darstellung einer Kupplung gemäß einer achtzehnten Ausführungsform der Erfindung, mit einem scheibenringartig gebildeten Kupplungsglied, das als Spiralen gebildete Förderkonturen hat, welche aus Blechstanzteilen vergleichbar der sechsten Ausführungsform gebildet sind, 25 a sectional view along a rotation axis of a coupling according to an eighteenth embodiment of the invention, with a disc-ring-shaped coupling member having formed as a spiral conveyor contours, which are formed from sheet metal stampings comparable to the sixth embodiment,
26 eine entlang einer Rotationsachse geschnittene Darstellung einer Kupplung gemäß einer neunzehnten Ausführungsform der Erfindung, mit vier scheibenringartig gebildeten Kammern und einem Kupplungsglied, das zwei Abschnitte aufweist, die jeweils aus einem Werkstoff mit einer hohen Permeabilität gebildet sind, 26 a cut along an axis of rotation representation of a clutch according to a nineteenth embodiment of the invention, with four disc-shaped chambers and a coupling member having two sections, each formed of a material having a high permeability,
27 eine entlang einer Rotationsachse geschnittene Darstellung einer Kupplung gemäß einer zwanzigsten Ausführungsform der Erfindung, mit zwei hohlzylinderartig gebildeten Kammern und mit drei Kupplungsgliedern, wobei die die Kammern definierenden Kupplungsglieder zumindest zweitweise von einem Magneten zum Erzeugen eines die Kammer durchdringenden Magnetfeldes entkoppelt sind, 27 a cut along an axis of rotation representation of a coupling according to a twentieth embodiment of the invention, with two hollow cylindrical chambers and three coupling members, wherein the chambers defining coupling members are at least partially decoupled from a magnet for generating a chamber penetrating magnetic field,
28 eine entlang einer Rotationsachse geschnittene Darstellung einer Kupplung gemäß einer einundzwanzigsten Ausführungsform der Erfindung, mit zwei scheibenringartig gebildeten Kammern und drei Kupplungsgliedern, wobei die die Kammer definierenden Kupplungsglieder zumindest zeitweise von einem durch eine Spule verkörperten Magneten zum Erzeugen eines die Kammer durchdringenden Magnetfelds entkoppelt sind, 28 a view cut along an axis of rotation of a coupling according to a twenty-first embodiment of the invention, with two disc-like chambers and three coupling members, wherein the coupling members defining the chamber are at least temporarily decoupled from a magnet embodying a coil for generating a magnetic field penetrating the chamber,
29 eine entlang einer Rotationsachse geschnittene Darstellung einer Kupplung gemäß einer zweiundzwanzigsten Ausführungsform der Erfindung, mit einem Kupplungsglied, an dem sowohl Förderkonturen wie auch ein durch eine Spule verkörperter Magnet befestigt sind, und 29 a sectional view along a rotation axis of a coupling according to a twenty-second embodiment of the invention, with a coupling member to which both conveying contours as well as a magnet embodied by a coil magnet are fixed, and
30a bis 30g Schaubilder zum Verdeutlichen eines Quetschverstärkungseffekts. 30a to 30g Charts to illustrate a squeeze gain effect.
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 einer anderen Ausführungsform enthalten sein. Sie sind also untereinander austauschbar.The figures are merely schematic in nature and are only for the understanding of the invention. The same elements or comparable elements are provided with the same reference numerals. Features of one embodiment may also be included in another embodiment. So they are interchangeable.
Eine erste Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der 1 und 2 erläutert. Diese zeigen eine Kupplung 1 in einer Scheibenringbauweise und für den Kraftfahrzeugbau, beispielsweise zum Verbinden einer Verbrennungskraftmaschine (nicht dargestellt) mit einem Getriebe (nicht dargestellt). Die Kupplung 1 hat zwei Kupplungsglieder 2. Die Kupplungsglieder 2 sind jeweils im Wesentlichen rotationssymmetrische Körper, und sie sind konzentrisch zu einer Rotationsachse X angeordnet. Die Kupplungsglieder 2 sind ein erstes Kupplungsglied 3 und ein zweites Kupplungsglied 4. A first embodiment of the invention is described below with reference to 1 and 2 explained. These show a clutch 1 in a disc ring construction and for the automotive industry, for example for connecting an internal combustion engine (not shown) with a transmission (not shown). The coupling 1 has two coupling members 2 , The coupling members 2 are each substantially rotationally symmetric body, and they are arranged concentrically to a rotation axis X. The coupling members 2 are a first coupling member 3 and a second coupling member 4 ,
Das erste Kupplungsglied 3 ist im Wesentliche scheibenringartig gebildet, und es hat radial innen liegend eine Anschlussabschnitt 5, der dazu vorbereitet ist, mit einer Welle (nicht gezeigt) verbunden zu werden, sowie daran radial jeweils nach außen anschließend einen Förderkonturbereich 6, einen Kompressionsbereich 7 und einen weiteren Förderkonturbereich 6. Das erste Kupplungsglied 3 ist in der 2 in einer perspektivischen Draufsicht gezeigt. Wie sich insbesondere aus der 2 sehr anschaulich ergibt, ist das erste Kupplungsglied 3 an den Förderkonturbereichen 6 mit zwei Förderkonturen 8 versehen, die jeweils als eine Spirale 9 gebildet sind. Der Kompressionsbereich 7 hat keine Förderkontur 8. Eine Spiralensteigung 10 der jeweiligen Spirale 9 ist ein Beispiel für eine jeweilige Förderkontursteigung 11 der Förderkonturen 8. Die Spiralensteigung 10 der radial innen liegenden Spirale 9 ist gegensinnig zu der Spiralensteigung 10 der radial außen liegenden Spirale 9. Das erste Kupplungsglied 3 kann auch als Antrieb oder als Eintrieb bezeichnet werden.The first coupling member 3 is formed essentially disc-like ring, and it has a radially inward connection section 5 , which is prepared to be connected to a shaft (not shown), and then radially outwardly thereafter a conveying contour area 6 , a compression area 7 and another conveyor contour area 6 , The first coupling member 3 is in the 2 shown in a perspective plan view. As can be seen in particular from the 2 very clearly shows, is the first coupling member 3 at the conveyor contour areas 6 with two conveyor contours 8th each provided as a spiral 9 are formed. The compression area 7 has no conveyor contour 8th , A spiral slope 10 the respective spiral 9 is an example of a respective conveyor contour slope 11 the conveyor contours 8th , The spiral slope 10 the radially inner spiral 9 is opposite to the spiral slope 10 the radially outer spiral 9 , The first coupling member 3 can also be referred to as a drive or as a drive.
Das zweite Kupplungsglied 4 liegt bei der ersten Ausführungsform axial beidseitig und radial außen des ersten Kupplungsglieds 3 vor. Entlang der radialen Richtung der Kupplung 1 gesehen liegen beidseitig die Kupplungsglieder 2 vor, sie überlappen sich also radial. Man kann auch sagen, das zweite Kupplungsglied 4 umfängt das erste Kupplungsglied 3. Mit andern Worten, das zweite Kupplungsglied 4 hat eine Form eines um die Rotationsachse mit nach radial innen gerichteter Öffnung umlaufenden Buchstabens „U“. Das zweite Kupplungsglied 4 kann auch als Austrieb oder als Eisenführung bezeichnet werden. The second coupling member 4 lies in the first embodiment axially on both sides and radially outside of the first coupling member 3 in front. Along the radial direction of the coupling 1 seen are the coupling members on both sides 2 before, they overlap so radially. One can also say the second coupling member 4 surrounds the first coupling member 3 , In other words, the second coupling member 4 has a shape of a circulating around the axis of rotation with radially inwardly opening letter "U". The second coupling member 4 may also be referred to as shootout or as iron guide.
Radial außen in oder an dem zweiten Kupplungsglied 4 ist eine Spule 12 angeordnet. Die Spule 12 ist ein Beispiel eines Magneten und dient, wie im Folgenden noch detaillierter erläutert wird, dazu, ein Magnetfeld zu erzeugen. Radial innerhalb der Spule 12 ist ein Isolierungskörper 13 zum Isolieren der Spule 13 von einer Kammer 14 und/oder zum Vermeiden eines Kontakts zwischen der Spule 12 und einer Kammer 14 angeordnet. Radially outward in or on the second coupling member 4 is a coil 12 arranged. The sink 12 is an example of a magnet and serves, as will be explained in more detail below, to generate a magnetic field. Radial inside the coil 12 is an insulation body 13 to isolate the coil 13 from a chamber 14 and / or to avoid contact between the coil 12 and a chamber 14 arranged.
Die Kupplung 1 hat zwei Kammern 14, welche sich radial innerhalb des Isolierungskörpers 13 befinden. Die Kammern 14 werden radial außen durch den Isolierungskörper 13 begrenzt. Die Kammern 14 werden radial innen durch den Anschlussabschnitt 5 und/oder Dichtungen 15 begrenzt. Die Kammern 14 werden axial durch jeweils eine Innenwand 16 des zweiten Kupplungsgliedes 4 und eine Seitenwand 17 des ersten Kupplungsgliedes 3 begrenzt. Beide Kammern 14 sind mit einer magnetorheologischen Flüssigkeit 18 oder kurz MRF gefüllt. Die Kammern 14 können hinsichtlich ihrer Funktion in einem Magnetfeld auch als MRF-Spalte bezeichnet werden. Kinematisch befinden sich die Kammern 14 zwischen den beiden Kupplungsgliedern 2 erstes Kupplungsglied 3 und zweites Kupplungsglied 4. The coupling 1 has two chambers 14 , which are located radially inside the insulating body 13 are located. The chambers 14 be radially outward through the insulation body 13 limited. The chambers 14 are radially inward through the connection section 5 and / or seals 15 limited. The chambers 14 be axially through each an inner wall 16 of the second coupling member 4 and a side wall 17 of the first coupling member 3 limited. Both chambers 14 are using a magnetorheological fluid 18 or short MRF filled. The chambers 14 may also be referred to as an MRF column in terms of their function in a magnetic field. Kinematic are the chambers 14 between the two coupling members 2 first coupling member 3 and second coupling member 4 ,
Die magnetorheologische Flüssigkeit 18 steht stellvertretend für alle magnetorheologischen Medien. Die magnetorheologische Flüssigkeit 18 umfasst beispielsweise eine Trägerflüssigkeit und darin suspensierte Partikel 12 The magnetorheological fluid 18 is representative of all magnetorheological media. The magnetorheological fluid 18 includes, for example, a carrier liquid and particles suspended therein 12
Bei einer Verwendung der Kupplung 1 als eine Kupplung zum Verbinden bzw. Koppeln zweier rotierbarer Teile (nicht dargestellt) kann die Spule 12 beispielsweise über Schleifringe (nicht dargestellt), über eine andere elektrische Drehdurchführung (nicht dargestellt) oder über einen Induktionsübertrager (nicht dargestellt) mit einer Stromquelle bzw. Energieversorgung (nicht dargestellt) verbunden werden.When using the clutch 1 As a coupling for connecting or coupling two rotatable parts (not shown), the coil 12 For example, via slip rings (not shown), via another electrical rotary feedthrough (not shown) or via an induction transformer (not shown) with a power source or power supply (not shown) are connected.
Die Kupplung 1 kann als eine Bremse verwandt werden. Dazu wird bevorzugt das zweite Kupplungsglied 4 mit einem feststehenden Gehäuse (nicht dargestellt) oder dergleichen drehfest gekoppelt. In diesem Fall kann die Spule 12 in einfach auszuführender Weise mittels Kabeln (nicht dargestellt) mit der Stromquelle verbunden werden.The coupling 1 can be used as a brake. For this purpose, the second coupling member is preferred 4 with a fixed housing (not shown) or the like rotatably coupled. In this case, the coil can 12 be connected in simple manner by means of cables (not shown) to the power source.
Es ist selbstverständlich auch möglich, die Kupplung 1 als eine Bremse zu verwenden, bei welcher das erste Kupplungsglied 3 mit einem Gehäuse (nicht dargestellt) drehfest verbunden wird, das zweite Kupplungsglied 4 mit einer Welle (nicht dargestellt) verbunden wird, und die Spule 12 mittels der voranstehenden vorgeschlagenen Mittel Schleifringe, Drehdurchführung und/oder Induktionsübertrager mit der Stromquelle verbunden wird.Of course it is also possible to use the clutch 1 to use as a brake, in which the first coupling member 3 with a housing (not shown) rotatably connected, the second coupling member 4 is connected to a shaft (not shown), and the coil 12 By means of the above proposed means slip rings, rotary feedthrough and / or induction transformer is connected to the power source.
Im Folgenden wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung anhand der 3 bis 6 beschrieben. Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung hat die Kupplung 1 eine im Wesentlichen hohlzylindrische Form. Dies betrifft sowohl das erste Kupplungsglied 3, wie auch das zweite Kupplungsglied 4, sowie die beiden Kammern 14. Entlang der axialen Richtung der Kupplung 1 gesehen liegen beidseitig die Kupplungsglieder 2 vor, sie überlappen sich also axial.In the following, a second embodiment of the invention will be described with reference to FIGS 3 to 6 described. In the second embodiment of the invention, the coupling has 1 a substantially hollow cylindrical shape. This concerns both the first coupling member 3 as well as the second coupling member 4 , as well as the two chambers 14 , Along the axial direction of the clutch 1 seen are the coupling members on both sides 2 before, so they overlap each other axially.
Die Förderkonturen 8 befinden sich radial innerhalb und radial außerhalb an dem ersten Kupplungsglied 3. Wie sich aus der Darstellung der 3 erkennen lässt, sind bei der zweiten Ausführungsform die Förderkonturen 8 als Gewinde 19 ausgebildet. Die Förderkontursteigung 11 ist bei der zweiten Ausführungsform eine Gewindesteigung 20 und erstreckt sich im Wesentlichen koaxial zu der Rotationsachse X. Auch bei der zweiten Ausführungsform sind die Gewindesteigungen 20 beiderseits des Kompressionsbereichs 7 gegensinnig orientiert.The conveyor contours 8th are located radially inward and radially outward on the first coupling member 3 , As can be seen from the presentation of 3 can be seen, in the second embodiment, the conveying contours 8th as a thread 19 educated. The conveyor contour gradient 11 is a thread pitch in the second embodiment 20 and extends substantially coaxially with the axis of rotation X. Also in the second embodiment, the thread pitches 20 on both sides of the compression area 7 oriented in opposite directions.
Die Innenwände 16 und die Seitenwände 17 sind bei der zweiten Ausführungsform alle im Wesentlichen als Zylindermantelflächen gebildet.The interior walls 16 and the side walls 17 In the second embodiment, all are essentially formed as cylinder jacket surfaces.
Eine Funktionsweise der erfindungsgemäßen Kupplung 1 wird nun anhand der 5a bis 5c und der 6 erläutert. Die 5a bis 5c stellen drei aufeinanderfolgende Zeitpunkte dar. Zu einem Zeitpunkt t0 der 5a ist die Spule 12 ausgeschaltet, durchmischen die Förderkonturen 8 die dann flüssige magnetorheologische Flüssigkeit 18 und steht das zweite Kupplungsglied 4 still. Zu einem Zeitpunkt t4 der 5b wurde die Spule 12 gerade eingeschaltet, entfaltet sich die Wirkung eines durch die Spule 12 erzeugten Magnetfelds auf die magnetorheologische Flüssigkeit 18 und steht das zweite Kupplungsglied 4 noch still. Zu einem Zeitpunkt t9 der 5c ist die Spule 12 noch eingeschaltet, ist eine Kompression in der Kammer 14 aufgebaut und wird das zweite Kupplungsglied 4 durch ein Drehmoment von dem ersten Kupplungsglied 3 angetrieben.An operation of the coupling according to the invention 1 will now be based on the 5a to 5c and the 6 explained. The 5a to 5c represent three consecutive times. At a time t0 of 5a is the coil 12 switched off, mix the conveyor contours 8th the then liquid magnetorheological fluid 18 and is the second coupling member 4 quiet. At a time t4 of 5b became the coil 12 Just turned on, the effect of one unfolds through the coil 12 generated magnetic field on the magnetorheological fluid 18 and is the second coupling member 4 still still. At a time t9 the 5c is the coil 12 still on, is a compression in the chamber 14 constructed and becomes the second coupling member 4 by a torque from the first coupling member 3 driven.
Wenn die Spule 12 eingeschaltet wird, das heißt wenn die Spule 12 mit Strom beaufschlagt wird, erzeugt die Spule 12 ein Magnetfeld 78 oder elektromagnetisches Feld. Das elektromagnetische Feld wird durch das zweite Kupplungsglied 4, welches vorzugsweise zumindest im einem Bereich von der Spule 12 zu der Kammer 14 aus einem Werkstoff bzw. Material 43 mit einer hohen Permeabilität, besonders bevorzugt aus einer Eisenlegierung, besteht, geleitet. Das erste Kupplungsglied 3 ist bei der zweiten Ausführungsform in den Förderkonturbereichen 6 und dem Kompressionsbereich 7 aus einem Werkstoff bzw. Material 44 mit einer geringen Permeabilität, etwa einem Nicht-Eisen-Werkstoff, besonders bevorzugt aus Aluminium, gebildet. In Folge des durch das zweite Kupplungsglied 4 geleiteten Magnetfelds 78 bildet sich in den Kammern 14 das im Wesentlichen homogenes Magnetfeld 78 aus, dessen Magnetfeldlinien vorzugsweise radial orientiert sind. Die Partikel 21 bilden Partikelketten 22 entlang der Magnetfeldlinien. Die Partikelketten 22 stellen eine feste Phase der magnetorheologischen Flüssigkeit 18 dar.If the coil 12 is turned on, that is when the coil 12 is energized generates the coil 12 a magnetic field 78 or electromagnetic field. The electromagnetic field is through the second coupling member 4 which is preferably at least in one area of the coil 12 to the chamber 14 from a material or material 43 with a high permeability, particularly preferably made of an iron alloy, is passed. The first coupling member 3 is in the second embodiment in the conveying contour areas 6 and the compression area 7 from a material or material 44 with a low permeability, such as a non-iron material, particularly preferably made of aluminum. As a result of the second coupling member 4 guided magnetic field 78 forms in the chambers 14 the substantially homogeneous magnetic field 78 from whose magnetic field lines are preferably oriented radially. The particles 21 form particle chains 22 along the magnetic field lines. The particle chains 22 Make a solid phase of the magnetorheological fluid 18 represents.
Da zu dem in 5b dargestellten Zeitpunkt t4 die Partikelketten 22 nicht komprimiert sind, gibt es keine oder nur eine geringe Reibung zwischen dem sich drehenden ersten Kupplungsglied 3 und den Partikelketten 22 und zwischen den Partikelketten 22 und dem sich nicht drehenden zweiten Kupplungsglied 4. Es wirkt dabei nur die Scherung der Trägerflüssigkeit der magnetorheologischen Flüssigkeit 18 im Sinne einer Drehmomentübertragung bzw. Drehmomenterhöhung. There to the in 5b Time t4, the particle chains 22 are not compressed, there is little or no friction between the rotating first coupling member 3 and the particle chains 22 and between the particle chains 22 and the non-rotating second coupling member 4 , It acts only the shear of the carrier fluid of the magnetorheological fluid 18 in the sense of torque transmission or torque increase.
Als nächstes wird durch die von dem ersten Kupplungsglied 3 an die magnetorheologische Flüssigkeit abgegebene rotatorische Leistung eine Drehmomentübertragung aufgebaut. Die Partikel 21 und/oder die Partikelketten 22 werden nur an dem zweiten Kupplungsglied 4 festgehalten, während die Gewinde 19 als Förderkonturen 8 eine Förderwirkung auf die Partikel 21 und/oder die Partikelketten 22 aufbringen. Da die Gewinde 19 gegensinnig gewunden sind, weisen die Gewinde 19 als Förderkonturen 8 eine innerhalb derselben Kammer 14 unterschiedliche Förderrichtung 77 auf, so dass die Partikel 21 und/oder Partikelketten 22 durch das angetriebene erste Kupplungsglied 3 zu der Mitte des ersten Kupplungsgliedes 3, wo sich der Kompressionsbereich 7 befindet, gefördert werden. Bei der zweiten Ausführungsform sind die Förderkonturen 8 so gebildet, dass beispielsweise bei einer rechtssinnigen Rotationsdifferenz die Partikelketten 22 in beiden Kammern 14 zu den Kompressionsbereichen 7 gefördert werden. Eine Rotationsdifferenz bedeutet eine Differenzdrehzahl zwischen den Kupplungsgliedern 2 erstes Kupplungsglied 3 und zweites Kupplungsglied 4.Next is by that of the first coupling member 3 Rotational power delivered to the magnetorheological fluid built up a torque transfer. The particles 21 and / or the particle chains 22 are only on the second coupling member 4 held while the threads 19 as conveyor contours 8th a conveying effect on the particles 21 and / or the particle chains 22 muster. Because the thread 19 twisted in opposite directions, have the threads 19 as conveyor contours 8th one within the same chamber 14 different conveying direction 77 on, leaving the particles 21 and / or particle chains 22 by the driven first coupling member 3 to the middle of the first coupling member 3 where is the compression area 7 be promoted. In the second embodiment, the conveying contours 8th formed so that, for example, in a rechtssinnigen rotational difference, the particle chains 22 in both chambers 14 to the compression areas 7 be encouraged. A rotational difference means a differential speed between the coupling members 2 first coupling member 3 and second coupling member 4 ,
Die Förderkonturbereiche 7 können abhängig von der Drehrichtung des ersten Kupplungsgliedes 3 ausgelegt sein, so dass beispielsweise in der radial außen liegenden Kammer 14 bei einer linkssinnigen Rotationsdifferenz die Partikelketten 22 zu dem dortigen Kompressionsbereich 7 gefördert werden, während bei einer rechtssinnigen Rotationsdifferenz die Partikelketten 22 in der radial innen liegenden Kammer 14 zum dem dortigen Kompressionsbereich 7 gefördert werden.The conveyor contour areas 7 can depend on the direction of rotation of the first coupling member 3 be designed so that, for example, in the radially outer chamber 14 in a left-handed rotation difference, the particle chains 22 to the local compression area 7 be promoted while at a rechtssinnigen rotation difference, the particle chains 22 in the radially inner chamber 14 to the local compression area 7 be encouraged.
Mittels des durch den Anschlussabschnitt 5 auf das erste Kopplungsglied 3 übertragenen Drehmoments fördern bzw. verschieben oder drücken also die Förderkonturen 8 bzw. die Gewinde 19 die Partikelketten 22 in einen Kompressionsraum 23, welcher sich axial im Bereich der Kompressionsbereiche 7 befindet. Durch eine in dem Kompressionsraum 23 aufgebaute Kompression wird die Reibung zwischen den Partikeln 21 und dem ersten Kupplungsglied 3 wie auch zwischen den Partikeln 21 und dem zweiten Kupplungsglied 4 im Bereich des Kompressionsraums 23 erhöht. Damit erhöht sich das übertragbare Drehmoment. Daher wird zwischen dem ersten Kupplungsglied 3 und dem zweiten Kupplungsglied 4 ein Drehmoment übertragen. Das zweite Kupplungsglied 4 beginnt sich zu drehen. Kurz gesagt, die Förderkonturen 8 sind zum Komprimieren einer sich unter Einfluss des Magnetfelds 78 bildenden festen Phase des magnetorheologischen Mediums 18 in dem Kompressionsraum 23 der Kammer 14 zum Übertragen eines Drehmoments zwischen den Kupplungsgliedern 2 angeordnet und ausgestaltet.By means of the connection section 5 on the first coupling member 3 transmit transmitted torque or move or push so the delivery contours 8th or the thread 19 the particle chains 22 in a compression room 23 which extends axially in the region of the compression areas 7 located. By one in the compression room 23 built-up compression will reduce the friction between the particles 21 and the first coupling member 3 as well as between the particles 21 and the second coupling member 4 in the area of the compression space 23 elevated. This increases the transmittable torque. Therefore, between the first coupling member 3 and the second coupling member 4 transmit a torque. The second coupling member 4 starts to turn. In short, the conveyor contours 8th are for compressing yourself under the influence of the magnetic field 78 forming solid phase of the magnetorheological medium 18 in the compression room 23 the chamber 14 for transmitting a torque between the coupling members 2 arranged and designed.
Das erfindungsgemäße Förderprinzip ist selbstverstärkend, das heißt, solange ein an dem zweiten Kupplungsglied 4 anliegendes Drehmoment, Gegendrehmoment oder Haltedrehmoment größer als ein wegen der Kompression übertragenes Drehmoment ist, wird die Kompression innerhalb gewisser Grenzen, beispielsweise in Abhängigkeit eines Vorhandenseins von Partikeln 21 außerhalb des Kompressionsraums 23, verstärkt. Die Kupplung 1 ist hinsichtlich der Zusammensetzung des magnetorheologischen Fluids, hinsichtlich der Geometrie des Kompressionsraums 23 und dergleichen so auszulegen, dass ein zu übertragendes Solldrehmoment erreichbar und übertragbar ist. The delivery principle according to the invention is self-reinforcing, that is, as long as one on the second coupling member 4 applied torque, counter torque or holding torque is greater than a torque transmitted due to the compression, the compression within certain limits, for example, depending on a presence of particles 21 outside the compression room 23 , reinforced. The coupling 1 with respect to the composition of the magnetorheological fluid, in terms of the geometry of the compression space 23 and the like so interpreted that a target torque to be transmitted is achievable and transferable.
Ein vorteilhaftes Konstruktionsmerkmal der Kupplung 1 ist darin zu sehen, dass der Kompressionsraum 23 von den Dichtungen 15 räumlich derart getrennt ist, dass die Dichtungen 15 nicht mit einem durch die Kompression verursachten Druck beaufschlagt werden. Dies erhöht die Lebensdauer der Dichtungen 15 erheblich.An advantageous design feature of the coupling 1 can be seen in the fact that the compression space 23 from the seals 15 spatially separated so that the seals 15 not be pressurized with a pressure caused by the compression. This increases the life of the seals 15 considerably.
Die 6 zeigt einen beispielhaften Drehmomentenverlauf währen eines Kupplungsvorgangs. An der Abszisse ist die Zeit t angetragen, und an der Ordinate ist das übertragbare Drehmoment M angetragen. Der Zeitpunkt t0 entspricht der Darstellung der 5a. Zu einem Zeitpunkt t1 wird die Spule 12 mit Strom beaufschlagt. Die Spule 12 bleibt während einer Phase t2 bzw. eines Zeitbereich oder einer Periode mit Strom beaufschlagt. Direkt nach dem Zeitpunkt t1 beginnt eine Schlupfphase t3, welche beispielhaft in 5b zu dem Zeitpunkt t4 dargestellt ist. Zum Zeitpunkt t5 ist durch die Kompression bzw. Verdichtung das durch die Partikel 21 in dem Kompressionsraum 23 übertragbare Drehmoment M vollständig aufgebaut. Es ist also die maximal mögliche Verdichtung erreicht, welche während einer Phase t6 aufgebaut oder erhalten bleibt. Der Zeitpunkt t9 der 5c zeigt dies. Die maximal mögliche Verdichtung bleibt aufgebaut, bis zu einem Zeitpunkt t7 die Spule 12 ausgeschaltet wird. Das übertragbare Drehmoment M sinkt rasch auf nahezu null ab, und zum Zeitpunkt t8 liegt lediglich ein geringe Schleppmoment durch eine Rest-Viskosität der magnetorheologischen Flüssigkeit 18 vor.The 6 shows an exemplary torque curve during a coupling process. The time t is plotted on the abscissa and the transmittable torque M is plotted on the ordinate. The time t0 corresponds to the representation of 5a , At a time t1, the coil becomes 12 energized. The sink 12 remains energized during a phase t2 or a time range or a period. Immediately after time t1, a slip phase t3 begins, which is exemplified in FIG 5b is shown at the time t4. At the time point t5, the compression or compression causes the particle to move 21 in the compression room 23 transmissible torque M completely built. It is thus reached the maximum possible compression, which is built or maintained during a phase t6. The time t9 of the 5c shows this. The maximum possible compression remains established until a time t7, the coil 12 is turned off. The transmittable torque M drops rapidly to almost zero, and at time t8, there is only a small drag torque due to a residual viscosity of the magnetorheological fluid 18 in front.
Auch ohne eine figürliche Darstellung soll nicht unerwähnt bleiben, dass durch ein Steuern oder Regeln des der Spule 12 zugeführten Stroms der Betrag des maximal übertragbaren Drehmoments oder die Geschwindigkeit der Kompressionsaufbaus gesteuert oder geregelt werden kann.Even without a figurative representation, it should not go unmentioned that by controlling or regulating the coil 12 supplied current, the amount of the maximum transmittable torque or the speed of the compression structure can be controlled or regulated.
Anhand der 7 wird im Folgenden eine Berechnung des übertragbaren Drehmoments angegeben. Aus Gründen der Einfachheit wird zunächst eine in 7 dargestellte reine MRF-Kupplung mit einer einzelnen Scherfläche betrachtet. Das übertragbare Drehmoment im festen Zustand der MRF lässt sich wie folgt berechnen: wobei Mmax stat das maximal übertragbare Drehmoment, τ den Schubmodul, π die Kreiszahl, Ri den Innenradius der Reibfläche, und lmax die radiale Dicke der Reibfläche bezeichnen. Ohne eine Kompression zwischen den Reibflächen nimmt beispielsweise der Schubmodul den Wert τ = 0,03 MPa an. Nimmt man ferner an, dass Ri einem Radius von 60mm entspricht, und dass lmax einer radialen Dicke von 15mm entspricht, ergibt sich ein übertragbares Drehmoment Mmax stat aufgrund von Scherung ohne Kompression von näherungsweise 12 Nm für eine einzelne Scherfläche, und entsprechend näherungsweise 24 Nm für eine doppelte Scherfläche.Based on 7 In the following, a calculation of the transmittable torque is given. For the sake of simplicity, an in 7 viewed pure MRF coupling with a single shear surface considered. The transferable torque in the fixed state of the MRF can be calculated as follows: where M max stat is the maximum transmittable torque, τ the shear modulus, π the circle number, R i the inner radius of the friction surface, and l max the radial thickness designate the friction surface. Without compression between the friction surfaces, for example, the shear modulus assumes the value τ = 0.03 MPa. Assuming further that R i corresponds to a radius of 60mm and that l max corresponds to a radial thickness of 15mm, there results a transmittable torque M max stat due to shear without compression of approximately 12 Nm for a single shear plane, and corresponding approximately 24 Nm for a double shear area.
Mit der durch die erfindungsgemäße Kupplung erzeugten Kompression ergibt sich innerhalb der Kupplungszone ein Druck zwischen 0 und 5 MPa, etwa ein Druck von 0,9 MPa. Dieser entspricht einer Axialkraft von ca. 5725 N, und mit einem Reibwert von μ = 0,05 für eine Schmierung durch die Trägerflüssigkeit der MRF, welche ein Mineralöl ist, sowie mit gleichen Durchmessern wie bei dem Beispiel der 7 und zwei Reibflächen erhält man als übertragbares Drehmoment nur aus der Kompression und ohne magnetische Scherung ein Drehmoment von näherungsweise 39 Nm. Es ist von Vorteil, wenn die Kompression in Abhängigkeit der Steigung des Gewindes gezielt gesteuert wird.With the compression generated by the coupling according to the invention results in a pressure between 0 and 5 MPa, such as a pressure of 0.9 MPa within the coupling zone. This corresponds to an axial force of about 5725 N, and with a coefficient of friction of μ = 0.05 for lubrication by the carrier fluid of the MRF, which is a mineral oil, and with the same diameters as in the example of 7 and two friction surfaces are obtained as a transmissible torque only from the compression and without magnetic shear torque of approximately 39 Nm. It is advantageous if the compression is selectively controlled as a function of the pitch of the thread.
Das voranstehende Beispiel basiert auf Erfahrungen des Erfinders. Ferner zeigt dieses Beispiel die Möglichkeit, mittels des vorgestellten Kompressionsmechanismus’ hohe Drehmomente zu übertragen. Das übertragbare Drehmoment ist sogar deutlich höher als eine reine MRF-Kupplung mit denselben Abmessungen.The above example is based on experiences of the inventor. Furthermore, this example shows the possibility of transmitting high torques by means of the presented compression mechanism. The transmissible torque is even significantly higher than a pure MRF coupling with the same dimensions.
Der Einfluss der Kompression auf die magnetorheologische Flüssigkeit 18 ist reversibel. So wird die magnetorheologische Flüssigkeit 18 in dem Kompressionsraum 23 kurz nach Abschalten der Spule 12 wieder flüssig, und dann nimmt sie wieder ihre ursprüngliche Viskosität an. Das übertragbare Drehmoment wird daher quasi sofort abgebaut.The influence of compression on the magnetorheological fluid 18 is reversible. This is the magnetorheological fluid 18 in the compression room 23 shortly after switching off the coil 12 again liquid, and then it returns to its original viscosity. The transferable torque is therefore reduced almost immediately.
Wie voranstehend beschrieben ist, kann durch die als Spiralen 9 oder Gewinde 19 gestalteten Förderkonturen 8 die magnetorheologische Flüssigkeit 18 mittels eines dynamischen Mischens annähernd eine Homogenität erreichen. As described above, can by the as spirals 9 or thread 19 designed conveyor contours 8th the magnetorheological fluid 18 approaching homogeneity by means of dynamic mixing.
Als ein weiterer Vorteil ist zu nennen, dass gegenüber herkömmlichen Reibkupplungen, wie einer Tellerfeder-betätigten Reibkupplung, die erfindungsgemäße Kupplung 1 keinen externen mechanischen Aktor benötigt. As a further advantage is to be mentioned that compared to conventional friction clutches, such as a diaphragm spring-operated friction clutch, the clutch according to the invention 1 no external mechanical actuator required.
Der Verzicht auf einen externen mechanischen Aktor wird insbesondere auch dadurch begünstigt, dass die Reibung zum Übertragen eines Drehmoments durch eine in die erfindungsgemäße Kupplung 1 eingebrachte Rotationsenergie erzeugt wird. The waiver of an external mechanical actuator is particularly favored by the fact that the friction for transmitting a torque through a coupling in the invention 1 introduced rotational energy is generated.
Der erzeugte Druck wird bei der erfindungsgemäßen Kupplung 1 innerhalb der Kupplungsglieder 2, vorliegend innerhalb des ersten Kupplungsgliedes 3 und des zweiten Kupplungsgliedes 4, das heißt – allgemein gesprochen – in den die Kammer 14 definierenden Elementen, vollständig erzeugt und aufgefangen bzw. abgeführt. The pressure generated is in the coupling according to the invention 1 within the coupling members 2 , present within the first coupling member 3 and the second coupling member 4 that is - generally speaking - in the chamber 14 defining elements, completely generated and collected or discharged.
Die zum Speisen der Spule 12 nötige Energie ist deutlich geringer als die Betätigungsenergie einer herkömmlichen Reibkupplung.The for feeding the coil 12 necessary energy is significantly lower than the actuation energy of a conventional friction clutch.
Ferner ist die erfindungsgemäße Kupplung 1 gemäß der Ausführungsformen eins und zwei eine Kupplung mit einer symmetrischen Förderwirkung zum Kraftausgleich. Die anhand der zweiten Ausführungsform beschriebene Funktion der erfindungsgemäßen Kupplung 1 ist ohne Weiteres auf die erste Ausführungsform übertragbar. Zum Fördern der Partikelketten 22 werden bei der ersten Ausführungsform anstelle der Gewinde 19 die Spiralen 9 verwandt.Furthermore, the coupling according to the invention 1 according to the embodiments one and two a coupling with a symmetrical conveying effect for force compensation. The function of the coupling according to the invention described with reference to the second embodiment 1 is readily transferable to the first embodiment. For conveying the particle chains 22 are used in the first embodiment instead of the thread 19 the spirals 9 related.
Ein weiterer Unterschied zwischen der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist jedoch in einer Fliehkraftwirkung bei der zweiten Ausführungsform zu sehen, da die radial außen liegenden Spiralen 9 während der Kupplungsschlupfphase entgegen einer Fliehkraft arbeiten müssen. Andererseits hat eine bei einem geschlossenen Kupplungszustand vorliegende Fliehkraft den Vorteil, dass dann die Fliehkraft die Kompression verstärkend wirkt, da die Partikelketten 22 nach radial außen an die radial innen liegenden Enden der radial außen liegenden Spiralen 9 gedrückt werden. Dies stellt einen weiteren quasi selbstverstärkenden Effekt dar.However, a further difference between the first embodiment and the second embodiment of the invention is seen in a centrifugal force effect in the second embodiment, since the radially outer spirals 9 have to work against a centrifugal force during the clutch slip phase. On the other hand, a centrifugal force present in a closed coupling state has the advantage that then the centrifugal force reinforcing the compression, since the particle chains 22 radially outward to the radially inner ends of the radially outer spirals 9 be pressed. This represents another quasi-self-reinforcing effect.
Die 8a und die 8b zeigen ein erstes Kupplungsglied 3 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Das erste Kupplungsglied 3 ist in diesem Fall mit einer als Gewinde 19 ausgebildeten Förderkontur 8 versehen. Das Gewinde 19 ist als ein sechsgängiges Gewinde mit den Gängen g1 bis g6 versehen. Das sechsgängige Gewinde ist ein Beispiel eines mehrgängigen Gewindes 25. Auch die Gangzahlen 2, 3, 4, 5, 10, 15, 17, 20 und 25 zeigen, ohne dargestellt zu sein, je nach verwendetem magnetorheologischem Medium oder dergleichen eine besonders gute Eignung zum Übertragen eines Drehmoments durch die Kupplung 1.The 8a and the 8b show a first coupling member 3 according to a third embodiment of the invention. The first coupling member 3 is in this case with a thread 19 trained conveying contour 8th Mistake. The thread 19 is provided as a six-speed thread with the gears g1 to g6. The six-start thread is an example of a multiple thread 25 , Also the gear numbers 2 . 3 . 4 . 5 . 10 . 15 . 17 . 20 and 25 show, without being shown, depending on the used magnetorheological medium or the like, a particularly good suitability for transmitting a torque through the clutch 1 ,
Durch Vorsehen des mehrgängigen Gewindes 25 können verschiedne Effekte erreicht werden. Zum Einen kann erreicht werden, dass bei gleicher Gangbreite eine höhere Steigung und damit ein schnelleres Schließen der Kupplung erreicht werden. Zum Anderen kann bei gleicher Steigung eine deutlich gesteigerte Anzahl an Konturflanken, wie Gewindeflanken 24 oder Spiralflanken, erreicht bzw. vorgesehen werden. Hierdurch wird die in axialer Richtung auf die Förderkontur 8 übertragbare Kraft zum Komprimieren nochmals deutlich gesteigert. By providing the multiple thread 25 Different effects can be achieved. On the one hand, it can be achieved that with the same passage width a higher pitch and thus a faster closing of the clutch can be achieved. On the other hand, with the same pitch, a significantly increased number of contour flanks, such as thread flanks 24 or spiral flanks, reached or provided. As a result, in the axial direction on the conveyor contour 8th transferable power to compress again significantly increased.
Ein erstes Kupplungsglied 3 gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung nach 9 ist mit einer als Gewinde 19 ausgestalteten Förderkontur 8 versehen. Vorliegend ist das Gewinde 19 ein Gewinde 26 mit zunehmender Gewindesteigung 20. Die Gewindesteigung 20 des Gewindes 26 mit zunehmender Gewindesteigung 20 nimmt in einer Förderrichtung zu einem Kompressionsraum 23 hin zu. Somit kann eine besonders hohe Kompression der Partikel 21 und/oder der Partikelketten 22 im Kompressionsraum 23 erreicht werden. A first coupling member 3 according to a fourth embodiment of the invention according to 9 is with a thread 19 designed conveyor contour 8th Mistake. In the present case is the thread 19 a thread 26 with increasing thread pitch 20 , The thread pitch 20 of the thread 26 with increasing thread pitch 20 takes in a conveying direction to a compression space 23 towards. Thus, a particularly high compression of the particles 21 and / or the particle chains 22 in the compression room 23 be achieved.
Eine fünfte Ausführungsform der Erfindung ist in der 10 dargestellt. Die als Gewinde 19 ausgebildete Förderkontur 8 hat einen Förderkonturgrund 27, vorliegend einen Gewindegrund 28. Der Förderkonturgrund 27 bzw. der Gewindegrund 28 hat einen Förderkonturgrunddurchmesser 29 bzw. einen Gewindegrunddurchmesser 30, der auch als Gewindefußdurchmesser bezeichnet wird. Vorliegend hat der Kompressionsraum 23 zwei Kompressionsraumabschnitte 31 und 32. Die beiden Kompressionsraumabschnitte 31 und 32 unterscheiden sich dadurch, dass der Kompressionsraumabschnitt 31 einen Innendurchmesser 33 hat, der größer als der Gewindegrunddurchmesser 30 ist, wohingegen der Kompressionsraumabschnitt 32 einen Innendurchmesser 34 hat, welcher geringer als der Gewindegrunddurchmesser 30 ist. Dadurch, dass der Innendurchmesser 34 des Kompressionsraumabschnitts 32 geringer als der Gewindegrunddurchmesser 30 ist, können in dem Kompressionsraumsabschnitt 32 höhere magnetische Flussdichten erzielt werden. Dies ist insbesondere dann nützlich, wenn eine Eisenstruktur 35 aus komprimierten Partikelketten 22 hinsichtlich der Festigkeit zum Drehmomentübertragen gesteigert werden soll. Um das gesteigerte Volumen des Kompressionsraums 23 dennoch mit hinreichender Schnelligkeit füllen zu können, bieten sich grundsätzlich größer ausgelegte Förderkonturen 8, etwa ein Gewinde 26 mit zunehmender Gewindesteigung 20 oder ein mehrgängiges Gewinde 25 an. A fifth embodiment of the invention is in 10 shown. The as thread 19 trained conveying contour 8th has a conveyor contour reason 27 , in the present case a thread root 28 , The conveyor contour reason 27 or the thread root 28 has a conveyor contour base diameter 29 or a thread base diameter 30 , which is also referred to as thread root diameter. In the present case has the compression space 23 two compression space sections 31 and 32 , The two compression space sections 31 and 32 differ in that the compression space section 31 an inner diameter 33 which is larger than the thread root diameter 30 whereas, the compression space portion 32 an inner diameter 34 which is smaller than the thread root diameter 30 is. Because of the inner diameter 34 the compression space section 32 less than the thread root diameter 30 may be in the compression space section 32 higher magnetic flux densities can be achieved. This is especially useful if an iron structure 35 from compressed particle chains 22 should be increased in terms of strength for torque transmission. To the increased volume of the compression space 23 Nevertheless, to be able to fill with sufficient speed, basically offer larger-sized conveyor contours 8th , about a thread 26 with increasing thread pitch 20 or a multi-start thread 25 at.
Die 11 zeigt eine Kupplung 1 gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung, und zwar in einer entlang der Rotationsachse X geschnittenen Darstellung. Bei der sechsten Ausführungsform ist der Förderkonturbereich 6 des ersten Kupplungsgliedes 3 mit einer als Gewinde 19 gebildeten Förderkontur 8 versehen. Das erste Kupplungsglied 3 wird durch einen zylindrischen Grundkörper 36 gebildet, und das Gewinde 19 wird durch an den Grundkörper 36 unter Vorhalt der Gewindesteigung 20 gefügte Blechstanzteile 37 hergestellt. Wie insbesondere aus der 12a gut zu erkennen ist, ist das aus den Blechstanzteilen 37 und dem zylindrischen Grundkörper 36 gebildete erste Kupplungsglied 3 besonders einfach, vorzugsweise insbesondere Werkzeugfrei, das heißt vorzugsweise mit bloßen Händen, zu montieren. In der 12b ist eine Draufsicht auf ein exemplarisches Blechstanzteil 37 gegeben.The 11 shows a clutch 1 according to a sixth embodiment of the invention, in a cut along the axis of rotation X representation. In the sixth embodiment, the conveying contour area is 6 of the first coupling member 3 with a thread 19 formed conveying contour 8th Mistake. The first coupling member 3 is by a cylindrical body 36 formed, and the thread 19 gets through to the main body 36 under the guidance of the thread pitch 20 joined sheet metal stampings 37 produced. As in particular from the 12a It is easy to see, this is from the sheet metal stampings 37 and the cylindrical body 36 formed first coupling member 3 particularly simple, preferably in particular tool-free, that is, preferably with bare hands to assemble. In the 12b is a plan view of an exemplary sheet metal stamping 37 given.
Die 13 zeigt eine Kupplung 1 gemäß einer siebten Ausführungsform. Bei der siebten Ausführungsform hat das erste Kupplungsglied 3 an jeweils einer Seitenwand 17, nämlich der radial innen liegenden Seitenwand 17 und der radial außen liegenden Seitenwand 17, jeweils nur einen Förderkonturbereich 6, mit einer als Gewinde 19 ausgebildeten Förderkontur 8 und einem Kompressionsbereich 7, der als eine zylindermantelartige Fläche gebildet ist. Die jeweiligen Kompressionsräume 23 werden in der Axialrichtung an einer Seite durch das Gewinde 19 und an der anderen Seite durch den Isolierungskörper 13 begrenzt. Die siebte Ausführungsform hat also ebenfalls den Vorteil, dass Dichtungen 15 von den Kompressionsräumen 23 beabstandet sind.The 13 shows a clutch 1 according to a seventh embodiment. In the seventh embodiment, the first coupling member 3 on each side wall 17 , namely the radially inner side wall 17 and the radially outer side wall 17 , in each case only one conveying contour area 6 with one as a thread 19 trained conveying contour 8th and a compression area 7 which is formed as a cylinder-shell-like surface. The respective compression spaces 23 be in the axial direction on one side by the thread 19 and on the other side through the insulation body 13 limited. The seventh embodiment also has the advantage that seals 15 from the compression rooms 23 are spaced.
Die 14 zeigt eine Kupplung 1 gemäß einer achten Ausführungsform der Erfindung. Bei der achten Ausführungsform sind das erste Kupplungsglied 3, das zweite Kupplungsglied 4 und die Kammern 14 jeweils scheibenringartig gebildet. Dabei ist eine von einem jeweiligen Spindelgrund 38 vorgegebene Förderkonturgrunddicke 39 der Fördergrunds 27 größer als eine durch den jeweiligen Kompressionsbereich 7 vorgegebene Kompressionsbereichsdicke 40. Dies führt dazu, dass eine Kammerförderkonturdicke 41 im Bereich der Förderkontur 8 geringer als eine Kompressionsraumdicke 42 des Kompressionsraums 23 ist. Die Förderkonturgrunddicke 39 ist eine Dicke des ersten Kupplungsglieds 3 im Förderkonturbereich 6., und die Kammerförderkonturdicke 41 ist eine Dicke der Kammer 23 im Bereich der Förderkontur 8. Die Kompressionsbereichsdicke 40 ist eine Dicke des ersten Kupplungsglieds 3 im Kompressionsbereich 7, und die Kompressionsraumdicke 42 ist eine Dicke der Kammer 23 im Bereich des Kompressionsraums 23. Es wird zwischen dem Kompressionsbereich 7, der ein Abschnitt eines Kupplungsgliedes 2 ist, und dem „Bereich des Kompressionsraums 23“, einen Gebiet innerhalb der Kupplung 1, unterschieden.The 14 shows a clutch 1 according to an eighth embodiment of the invention. In the eighth embodiment, the first coupling member 3 , the second coupling member 4 and the chambers 14 each disc-shaped formed. Here is one of a respective spindle reason 38 predetermined conveying contour base thickness 39 the funding reason 27 greater than one through the respective compression area 7 predetermined compression range thickness 40 , This leads to a Kammerförderkonturdicke 41 in the area of the conveyor contour 8th less than a compression space thickness 42 the compression space 23 is. The conveyor contour base thickness 39 is a thickness of the first coupling member 3 in the conveyor contour area 6 ., and the Kammerförderkonturdicke 41 is a thickness of the chamber 23 in the area of the conveyor contour 8th , The compression area thickness 40 is a thickness of the first coupling member 3 in the compression area 7 , and the compression space thickness 42 is a thickness of the chamber 23 in the area of the compression space 23 , It will be between the compression area 7 which is a section of a coupling member 2 is, and the "area of the compression space 23 ", An area within the clutch 1 , distinguished.
Wie bei der fünften Ausführungsform der Erfindung hat dies zur Folge, dass eine magnetische Flussdichte in dem Kompressionsraum 23 erhöht ist, um eine Festigkeit der Eisenstruktur 35 zum Übertragen einer Kraft und/oder eines Drehmoments zu erhöhen. As in the fifth embodiment of the invention, this results in a magnetic flux density in the compression space 23 is increased to a strength of the iron structure 35 for transmitting a force and / or a torque to increase.
Die 15 zeigt eine Kupplung 1, wobei das erste Kupplungsglied 3 und das zweite Kupplungsglied 4, sowie die Kammern 14 scheibenringartig gebildet sind. Die Förderkonturgrunddicke 39 der als Spirale 9 gebildeten Förderkontur 8 ist kleiner als die Kompressionsbereichsdicke 40. Daraus folgt, dass die Kammerförderkonturdicke 41 größer als die Kompressionsraumdicke 42 ist. Dies hat vorteilhafterweise zur Folge, dass die Kompression im Kompressionsraum 23 schneller aufgebaut werden kann. The 15 shows a clutch 1 , wherein the first coupling member 3 and the second coupling member 4 , as well as the chambers 14 are formed like a disc ring. The conveyor contour base thickness 39 as a spiral 9 formed conveying contour 8th is smaller than the compression area thickness 40 , It follows that the Kammerförderkonturdicke 41 greater than the compression space thickness 42 is. This advantageously has the consequence that the compression in the compression chamber 23 can be set up faster.
Eine Kupplung 1 gemäß einer zehnten Ausführungsform der Erfindung ist in der 16 gezeigt, wobei bei der zehnten Ausführungsform das erste Kupplungsglied 3, das zweite Kupplungsglied 4 und die Kammern 14 jeweils eine scheibenringartige Form aufweisen. Bei der zehnten Ausführungsform der Erfindung hat der Förderkonturbereich 6 des ersten Kupplungsglieds 3 die Förderkonturgrunddicke 39, welche die Kammerförderkonturdicke 41 letztlich bedingt. Im Bereich des Kompressionsraums 23 hat die Kupplung 1 vorliegend einen Kompressionsraumabschnitt 31 mit einer geringeren Kompressionsraumdicke 42 wegen der im Bereich des Kompressionsraumabschnitts 31 gegenüber der Förderkonturgrunddicke 39 erhöhten Kompressionsbereichsdicke 40. Ferner hat der Kompressionsraum 23 zwei Kompressionsraumabschnitte 32 mit einer Kompressionsraumdicke 42, die gleich der Kammerförderkonturdicke 41 ist, da dort die Kompressionsbereichsdicke 40 gleich der Förderkonturgrunddicke 39 ist. Das Volumen des Kompressionsraums 23 ist also in Summe geringer als das Volumen des Kompressionsraums 23 bei der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform. In Folge dessen kann die Kompression bei der zehnten Ausführungsform rascher als bei der ersten Ausführungsform aufgebaut werden. A clutch 1 According to a tenth embodiment of the invention is in the 16 shown, wherein in the tenth embodiment, the first coupling member 3 , the second coupling member 4 and the chambers 14 each have a disc-ring-like shape. In the tenth embodiment of the invention, the conveying contour area 6 of the first coupling member 3 the conveyor contour base thickness 39 , which the Kammerförderkonturdicke 41 ultimately conditioned. In the area of the compression room 23 has the clutch 1 present a compression space section 31 with a smaller compression space thickness 42 because of in the region of the compression space section 31 opposite the conveyor contour base thickness 39 increased compression area thickness 40 , Furthermore, the compression space has 23 two compression space sections 32 with a compression space thickness 42 equal to the chamber conveyor contour thickness 41 is there the compression area thickness 40 equal to the conveyor contour base thickness 39 is. The volume of the compression space 23 is therefore lower in total than the volume of the compression space 23 at the in 1 shown first embodiment. As a result, the compression in the tenth embodiment can be built up more rapidly than in the first embodiment.
Bei der zehnten Ausführungsform ist das zweite Kupplungsglied 4 aus dem Werkstoff 43 mit einer hohen Permeabilität gebildet. Das erste Kupplungsglied 3 ist in den Förderkonturbereichen 6 und in den zu den Kompressionsraumabschnitten 32 benachbarten Kompressionsbereichen 7 aus dem Werkstoff 44 mit einer geringen Permeabilität gefertigt. Ferner ist das erste Kupplungsglied 3 in einem zu dem Kompressionsraumabschnitt 31 benachbarten Kompressionsbereich 7 aus dem Werkstoff 44 mit einer geringen Permeabilität gebildet. Die ersten Kupplungsglieder 3 gemäß der Ausführungsformen acht und neun sind jeweils aus dem Werkstoff mit einer geringen Permeabilität gebildet. In the tenth embodiment, the second coupling member 4 from the material 43 formed with a high permeability. The first coupling member 3 is in the conveyor contour areas 6 and in the to the compression space sections 32 adjacent compression areas 7 from the material 44 manufactured with a low permeability. Furthermore, the first coupling member 3 in a to the compression space section 31 adjacent compression area 7 from the material 44 formed with a low permeability. The first coupling links 3 according to the embodiments eight and nine are each formed of the material having a low permeability.
Das heißt, dass das durch die Spule 12 erzeugte Magnetfeld 78 bei den Ausführungsformen acht bis zehn je nach einem die Kammer 14 durchdringendem Weg aufgrund einer jeweils unterschiedlichen Reluktanz verschiedene Feldstärken zu Folge hat. Dabei wird unterschieden zwischen einem Weg 45 im Bereich des Kompressionsraums 23 bei der achten Ausführungsform, einem Weg 46 im Bereich des Kompressionsraums 23 bei der neunten Ausführungsform, einem Weg 47 im Bereich des Kompressionsraumsabschnitts 31 bei der zehnten Ausführungsform, und einem Weg 48 im Bereich der Förderkonturen 8 bei den Ausführungsformen 8 bis 10 und im Bereich der Kompressionsraumabschnitte 31 bei der zehnten Ausführungsform.That means that through the coil 12 generated magnetic field 78 in the embodiments eight to ten depending on one the chamber 14 penetrating path due to a different reluctance has different field strengths result. There is a distinction between a way 45 in the area of the compression space 23 in the eighth embodiment, a way 46 in the area of the compression space 23 in the ninth embodiment, a way 47 in the region of the compression space section 31 in the tenth embodiment, and a way 48 in the area of the conveyor contours 8th in the embodiments 8 to 10 and in the region of the compression space sections 31 in the tenth embodiment.
Für den folgenden Vergleich soll der Weg 48 bei den Ausführungsformen acht bis zehn gleich sein und als eine Bezugsgröße verstanden werden.For the following comparison is the way 48 in the embodiments eight to ten be the same and be understood as a reference.
Die Permeabilität der beispielsweise als Eisenführung gestalteten zweiten Kupplungsglieder 4 und des Werkstoffs 43 im Bereich des Kompressionsraumsabschnitts 31 bei der zehnten Ausführungsform ist höher als eine Permeabilität der magnetorheologischen Flüssigkeit 18, welche wiederum höher als die Permeabilität der ersten Kupplungsglieder 3 bei den Ausführungsformen 8 und 9 und der Kompressionsbereiche 7 des ersten Kupplungsgliedes 3 gemäß der zehnten Ausführungsform ist, welche zu den Kompressionsraumabschnitten 32 benachbart sind, und der Förderkonturbereiche 6 des ersten Kupplungsgliedes 3 gemäß der zehnten Ausführungsform ist.The permeability of the example designed as iron guide second coupling members 4 and the material 43 in the region of the compression space section 31 in the tenth embodiment is higher than a permeability of the magnetorheological fluid 18 , which in turn is higher than the permeability of the first coupling members 3 in Embodiments 8 and 9 and the compression ranges 7 of the first coupling member 3 according to the tenth embodiment, which is to the compression space sections 32 are adjacent, and the conveyor contour areas 6 of the first coupling member 3 according to the tenth embodiment.
Daraus folgt, dass die Reluktanz, also der magnetische Widerstand, entlang des Weges 46 größer als die Reluktanz des Weges 48 ist.It follows that the reluctance, ie the magnetic resistance, along the way 46 greater than the reluctance of the path 48 is.
Eine beispielhafte Konfiguration hat eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften: Der Werkstoff 43 bzw. das Material 43 kann ein Eisen oder ein Eisenbasiswerkstoff mit einer Permeabilität von zumindest 10000 sein, woraus eine entsprechend geringe Reluktanz von aus diesem Material gebildeter Abschnitte, Bereiche, Teile und/oder Geometrien folgt. Der Werkstoff 44 bzw. das Material 44 kann ein Aluminium oder ein Aluminiumbasiswerkstoff mit einer Permeabilität von beispielsweise ungefähr 1 sein, woraus eine entsprechend geringe Reluktanz von aus diesem Material gebildeter Abschnitte, Bereiche, Teile und/oder Geometrien folgt. Die Permeabilität des magnetorheologischen Mediums / der magnetorheologischen Flüssigkeit liegt üblicherweise zwischen diesen Werten, beispielsweise bei ungefähr 10, woraus eine entsprechende Reluktanz von mit dieser magnetorheologischen Flüssigkeit gefüllten Volumina, Kavitäten, Kammern und/oder Räumen folgt.An exemplary configuration has one or more of the following properties: The material 43 or the material 43 may be an iron or an iron base material having a permeability of at least 10,000, resulting in a correspondingly low reluctance of sections, regions, parts and / or geometries formed from this material. The material 44 or the material 44 may be an aluminum or an aluminum base material having a permeability of, for example, about 1, followed by a correspondingly low reluctance of sections, regions, parts and / or geometries formed from this material. The permeability of the magnetorheological medium / magnetorheological fluid is usually between these values, for example about 10, which results in a corresponding reluctance of volumes, cavities, chambers and / or spaces filled with this magnetorheological fluid.
Dadurch, dass der Kompressionsbereich 7, welcher an den Kompressionsraumabschnitt 31 bei der zehnten Ausführungsform angrenzt, aus dem Werkstoff 43 mit hoher Permeabilität gebildet ist, tritt in diesem Bereich ferner ein später beschriebener sogenannter Quetschverstärkungseffekt auf.By doing that the compression area 7 which is connected to the compression space section 31 adjacent in the tenth embodiment, from the material 43 is formed with high permeability, occurs in this area also a later-described so-called squishing gain effect.
Der Kompressionsbereich 7 aus dem Werkstoff 43 mit einer hohen Permeabilität bei der zehnten Ausführungsform ist ein Beispiel eines einstückig oder mehrstückig mit dem Kupplungsglied 2 hergestellten Abschnitts 79 aus dem Werkstoff 43 mit einer hohen Permeabilität.The compression area 7 from the material 43 with high permeability in the tenth embodiment, an example of one-piece or multi-piece with the coupling member 2 manufactured section 79 from the material 43 with a high permeability.
Eine elfte Ausführungsform wird nun anhand der 17 und 19 erläutert, wobei das erste Kupplungsglied 3, das zweite Kupplungsglied 4 und die Kammern 14 jeweils in einer scheibenringartigen Form gebildet sind. Ferner ist die Förderkonturgrunddicke 39 gleich der Kompressionsbereichsdicke 40, so dass die Kammerförderkonturdicke 41 gleich der Kompressionsraumdicke 42 ist. Allerdings ist der Abschnitt 79 des ersten Kupplungsgliedes 3 im Bereich des Kompressionsbereichs 7 aus dem Werkstoff 43 mit einer hohen Permeabilität gebildet, während der Rest des ersten Kupplungsgliedes 3 aus dem Werkstoff mit einer geringen Permeabilität gebildet ist. Dies hat wegen des später erläuterten Quetschverstärkungseffekts eine nochmals gesteigerte Kapazität zum Übertragen eines Drehmoments zur Folge. An eleventh embodiment will now be described with reference to FIG 17 and 19 explained, wherein the first coupling member 3 , the second coupling member 4 and the chambers 14 are each formed in a disc-ring-like shape. Furthermore, the conveying contour base thickness is 39 equal to the compression area thickness 40 , so that the Kammerförderkonturdicke 41 equal to the compression space thickness 42 is. However, the section is 79 of the first coupling member 3 in the range of the compression range 7 from the material 43 formed with a high permeability, while the rest of the first coupling member 3 is formed from the material with a low permeability. This results in a further increased capacity for transmitting a torque due to the crush amplification effect explained later.
Bei der zwölften Ausführungsform der Erfindung, welche in der 18 dargestellt ist, sind das erste Kupplungsglied 3, das zweite Kupplungsglied 4 und die zwei Kammern 14 scheibenringartig gebildet. Darüber hinaus sind an dem ersten Kupplungsglied 3 die als Spindel 9 ausgeformten Förderkonturen 8 nur radial innen vorhanden, und ist das erste Kupplungsglied 3 im Kompressionsbereich 7 im Wesentlichen aus dem Werkstoff mit hoher Permeabilität gebildet. Dies bedingt eine doppelte Verstärkung in der Kompression in den Kompressionsräumen 23, nämlich einerseits durch den Quetschverstärkungseffekt und andererseits durch die radial außen besonders stark wirkende Fliehkraft. In the twelfth embodiment of the invention, which in the 18 is shown, are the first coupling member 3 , the second coupling member 4 and the two chambers 14 formed like a disc ring. In addition, at the first coupling member 3 as the spindle 9 shaped conveying contours 8th only radially inwardly present, and is the first coupling member 3 in the compression area 7 formed essentially of the material of high permeability. This requires a double gain in the compression in the compression chambers 23 , namely, on the one hand by the Quetschverstärkungseffekt and on the other hand by the radially outside particularly strong centrifugal force.
In der 20 ist ein erstes Kupplungsglied gemäß einer dreizehnten Ausführungsform dargestellt. Das erste Kupplungsglied 3 ist im Wesentlichen aus dem Werkstoff mit einer geringen Permeabilität gefertigt. Des Weiteren hat das erste Kupplungsglied 3 im Kompressionsbereich 7 eine Vielzahl an Aussparungen 49, welche als Durchbrüche 50 bzw. als Durchgriffe ausgeführt sind. Bei der dreizehnten Ausführungsform sind insgesamt 20% der Fläche des Kompressionsbereichs 7 ausgespart. Dies bewirkt eine Änderung des den Kompressionsraum 23 durchdringenden Magnetfelds 78, und zwar eine Verstärkung des Magnetfelds 78 im Kompressionsraum 23 bewirkend. Die Kompressionsräume 23 beiderseits des ersten Kupplungsglieds 3 sind also verbunden. Es wird dabei bevorzugt, wenn die Förderkonturbereiche 6 gegenüber der ersten Ausführungsform derart vergrößert sind, um die zum Füllen des vergrößerten Volumens der Kompressionsräume 23 benötigte Partikel 21 vorzuhalten. In the 20 a first coupling member according to a thirteenth embodiment is shown. The first coupling member 3 is essentially made of the material with a low permeability. Furthermore, the first coupling member 3 in the compression area 7 a variety of recesses 49 which as breakthroughs 50 or executed as passages. In the thirteenth embodiment, a total of 20% of the area of the compression area 7 spared. This causes a change in the compression space 23 penetrating magnetic field 78 , namely a gain of the magnetic field 78 in the compression room 23 Effecting. The compression rooms 23 on both sides of the first coupling member 3 are connected. It is preferred if the conveyor contour areas 6 compared to the first embodiment, are enlarged to those for filling the enlarged volume of the compression spaces 23 required particles 21 reproach.
Eine vierzehnte Ausführungsform der Erfindung ist in der 21 dargestellt. Das gezeigt erste Kupplungsglied 3 hat im Wesentlichen eine scheibenartige Form. Die Förderkonturen 8, welche als Spiralen 9 gebildet sind, sind jeweils eine mehrgängige Spirale 51. Die 21 zeigt eine besonders bevorzugte Ausführungsform mit 17 Gängen. Auch die Gangzahlen 2, 3, 4, 5, 6, 10, 15, 20 und 25 zeigen, ohne dargestellt zu sein, je nach verwendetem magnetorheologischem Medium oder dergleichen eine besonders gute Eignung zum Übertragen eines Drehmoments durch die Kupplung 1.A fourteenth embodiment of the invention is in 21 shown. The first coupling member shown 3 has essentially a disc-like shape. The conveyor contours 8th which as spirals 9 are formed, each a multi-start spiral 51 , The 21 shows a particularly preferred embodiment with 17 gears. Also the gear numbers 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 10 . 15 . 20 and 25 show, without being shown, depending on the used magnetorheological medium or the like, a particularly good suitability for transmitting a torque through the clutch 1 ,
Bei der in der 22 gezeigten fünfzehnten Ausführungsform ist die Spule 12 nicht mit dem zweiten Kupplungsglied 4 verbunden, sondern ist diese von den Kupplungsgliedern 2 erstes Kupplungsglied 3 und zweites Kupplungsglied 4 getrennt. Dies ist besonders bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Kupplung 1 zum Kuppeln zweier rotierbarer Wellen (nicht gezeigt) von Vorteil, um eine Drehdurchführung, Schleifringe oder einen Induktionsübertrager, welche einem Verschleiß unterliegen können, zur Versorgung der Spule 12 zum Senken der Kosten und zum Erhöhen der Lebensdauer der Kupplung 1 zu vermeiden. Ferner ist in der 22 ein Anschlussabschnitt 52 des zweiten Kupplungsglieds 4 zum Verbinden des zweiten Kupplungsglieds 4 mit einer Welle (nicht dargestellt) gezeigt. Der Anschlussabschnitt 52 ist von der Funktion her mit dem Anschlussabschnitt 5 des ersten Kupplungsglieds 3 vergleichbar.When in the 22 The fifteenth embodiment shown is the coil 12 not with the second coupling member 4 but this is from the coupling members 2 first coupling member 3 and second coupling member 4 separated. This is especially true when using the coupling of the invention 1 for coupling two rotatable shafts (not shown) advantageous to a rotary feedthrough, slip rings or an induction transformer, which may be subject to wear, to power the coil 12 to reduce costs and increase the life of the clutch 1 to avoid. Furthermore, in the 22 a connection section 52 the second coupling member 4 for connecting the second coupling member 4 shown with a shaft (not shown). The connection section 52 is in function with the connection section 5 of the first coupling member 3 comparable.
Bei der fünfzehnten Ausführungsform werden die Kammern 14 radial außen durch den Isolierungskörper 13, welcher drehfest mit dem zweiten Kupplungsglied 4 verbunden ist, geschlossen. Daher wird bei der fünfzehnten Ausführungsform verhindert, dass eine Dichtung 15 mit unter Druck stehender magnetorheologischer Flüssigkeit 18 in Kontakt gelangt, um die Lebensdauer der Kupplung 1 gemäß dieser Ausführungsform nochmals deutlich zu erhöhen.In the fifteenth embodiment, the chambers 14 radially outward through the insulation body 13 , which rotatably with the second coupling member 4 connected, closed. Therefore, in the fifteenth embodiment, it is prevented that a seal 15 with pressurized magnetorheological fluid 18 comes into contact to the life of the clutch 1 to increase significantly again according to this embodiment.
Eine Kupplung 1 einer sechzehnten Ausführungsform der Erfindung, welche in 23 dargestellt ist, ist als eine Mehrscheibenkupplung 53 mit einer Parallelschaltung der durch zwei Spulen 12 erzeugten Magnetfelder 78 ausgeführt. Das erste Kupplungsglied hat dabei mehrere Scheiben 56, welche vorliegend jeweils zwei Förderkonturbereiche 6 und einen Kompressionsbereich 7 haben Die Scheiben 56 können einstückig oder mehrstückig miteinander zum Ausbilden des ersten Kupplungsgliedes 3 verbunden sein. Die Anzahl an Scheiben 56 ist grundsätzlich nicht beschränkt, und diese soll im Sinne eines Kompromisses zwischen beispielsweise bauraumlichen Anforderungen, Systemgewichtsanforderungen und/oder Kostenanforderungen gewählt werden.A clutch 1 a sixteenth embodiment of the invention, which in 23 is shown as a multi-plate clutch 53 with a parallel connection of the two coils 12 generated magnetic fields 78 executed. The first coupling member has several discs 56 , Which in each case two conveyor contour areas 6 and a compression area 7 have the slices 56 can be integral or multi-piece with each other to form the first coupling member 3 be connected. The number of slices 56 is basically not limited, and this is to be chosen in the sense of a compromise between, for example, space requirements, system weight requirements and / or cost requirements.
Eine Kupplung 1 gemäß einer siebzehnten Ausführungsform, welche in der 24 dargestellt ist, hat eine Kammer 14 an nur einer Seitenwand 17 des ersten Kupplungsgliedes 3. Darüber hinaus umgibt das zweite Kupplungsglied 4 nicht das erste Kupplungsglied 3, sondern die Kammer 14 ist sowohl radial innen wie auch radial außen mit jeweils einer Dichtung 15 abgedichtet, abgeschlossen oder begrenzt. Die Spule 12 ist von den Kupplungsgliedern 2 entkoppelt. Die Kupplung 1 gemäß der fünfzehnten Ausführungsform eignet sich besonders für niederdrehzahlige Anwendungen. Bei der Spule 12 handelt es sich hierbei bevorzugt um eine feststehende Spule 12 mit den voranstehend erwähnten Vorteilen bei der Energieversorgung derselben.A clutch 1 According to a seventeenth embodiment, which in the 24 is shown, has a chamber 14 on only one side wall 17 of the first coupling member 3 , In addition, the second coupling member surrounds 4 not the first coupling member 3 but the chamber 14 is both radially inward and radially outward, each with a seal 15 sealed, completed or limited. The sink 12 is from the coupling links 2 decoupled. The coupling 1 according to the fifteenth embodiment is particularly suitable for low-speed applications. At the coil 12 this is preferably a fixed coil 12 with the above-mentioned advantages in the power supply of the same.
Die 25 zeigt eine achtzehnte Ausführungsform mit als Spirale 9 gebildeter Förderkontur 8. Die Spirale 9 ist in einer zu der sechsten Ausführungsform vergleichbaren Weise aus einem scheibenringförmigen Grundkörper 54 mit spiralfederförmigen Blechstanzteilen 55 zum Bilden der Spirale 9 verbunden. Das spiralfederförmige Blechstanzteil 55 ist vorzugsweise aus dem Werkstoff mit einer geringen Permeabilität hergestellt. The 25 shows an eighteenth embodiment with as a spiral 9 formed conveying contour 8th , The spiral 9 is in a manner comparable to the sixth embodiment of a disc-annular base body 54 with spiral spring-shaped sheet metal stamped parts 55 to make the spiral 9 connected. The spiral spring-shaped sheet metal stamping 55 is preferably made of the material having a low permeability.
Die 26 zeigt eine als Mehrscheibenkupplung 53 ausgeführte Kupplung gemäß einer neunzehnten Ausführungsform der Erfindung. Im Vergleich zur sechzehnten Ausführungsform aus 23 sind die Scheiben 56, welche auf einer gemeinsamen Nabe 57 angeordnet sind, und zusammen das erste Kupplungsglied 3 bilden, nicht nur aus dem Werkstoff 44 mit geringer Permeabilität gebildet, sondern in den Kompressionsbereichen 7, welche zu den Kompressionsräumen 23 benachbart sind, weisen die Scheiben 56 jeweils einen Abschnitt 79 aus dem Werkstoff 43 mit hoher Permeabilität auf. Dies führt wegen des im Folgenden beschriebenen Quetschverstärkungseffekts nochmals zu einem deutlich erhöhten übertragbaren Drehmoment.The 26 shows one as a multi-plate clutch 53 executed clutch according to a nineteenth embodiment of the invention. Compared to the sixteenth embodiment 23 are the discs 56 , which are on a common hub 57 are arranged, and together the first coupling member 3 form, not just from the material 44 formed with low permeability, but in the compression areas 7 leading to the compression chambers 23 are adjacent, have the discs 56 one section each 79 from the material 43 with high permeability. This again leads to a significantly increased transmittable torque due to the crush enhancement effect described below.
Eine zwanzigste Ausführungsform der Erfindung wird nun anhand der 27 geschildert. Dabei verfügt die erfindungsgemäße Kupplung 1 über drei Kupplungsglieder 2, nämlich das erste Kupplungsglied 3, das zweite Kupplungsglied 4 und ein drittes Kupplungsglied 58. Die Kammern 14, welche eine hohlzylindrische Form haben, werden durch das erste Kupplungsglied 3 und das zweite Kupplungsglied 4, welche jeweils ebenfalls eine im Wesentlichen hohlzylindrische Form haben, definiert, gebildet oder begrenzt. Das zweite Kupplungsglied 4 ist dreigeteilt und umfasst eine radial außen liegende Hülse 59, eine radial innen liegende Hülse 60 und, diese dicht und drehfest verbindend, den Isolierungskörper 13. Dabei ist das erste Kupplungsglied 3 mit dem Anschlussabschnitt 5 versehen, um drehfest mit einer ersten Welle (nicht gezeigt) verbunden zu werden. Das dritte Kupplungsglied 58 ist mit einem Anschlussabschnitt 61 versehen, um mit einer zweiten Welle (nicht dargestellt) oder mit einem Gehäuse (nicht dargestellt) verbunden zu werden. A twentieth embodiment of the invention will now be described with reference to FIGS 27 portrayed. In this case, the coupling according to the invention has 1 via three coupling links 2 namely, the first coupling member 3 , the second coupling member 4 and a third coupling member 58 , The chambers 14 , which have a hollow cylindrical shape are through the first coupling member 3 and the second coupling member 4 , which also each have a substantially hollow cylindrical shape defined, formed or limited. The second coupling member 4 is divided into three parts and includes a radially outer sleeve 59 , a radially inner sleeve 60 and, connecting these tight and non-rotatably, the insulating body 13 , Here is the first coupling member 3 with the connection section 5 provided to be rotatably connected to a first shaft (not shown). The third coupling member 58 is with a connection section 61 to be connected to a second shaft (not shown) or to a housing (not shown).
Die Kupplung 1 gemäß der zwanzigsten Ausführungsform hat den Vorteil, dass sogar die geringen Strömungsverluste der magnetorheologischen Flüssigkeit 18, welche durch die Förderkonturen 8 während eines Nicht-Anliegens des Magnetfelds 78, also bei geöffneter Kupplung 1, durchmischt wird, sich nicht als Schleppmoment auf die Energieeffizienz der Kupplung 1 auswirken. Die Kupplung 1 ist daher für besonders kraftstoffsparende Anwendungsszenarien vorsehbar.The coupling 1 according to the twentieth embodiment has the advantage that even the low flow losses of the magnetorheological fluid 18 , which through the conveyor contours 8th during a non-concern of the magnetic field 78 So with the clutch open 1 being mixed is not a drag torque on the energy efficiency of the clutch 1 impact. The coupling 1 is therefore foreseeable for particularly fuel-efficient application scenarios.
Das zweite Kupplungsglied 4 und das dritte Kupplungsglied 58 habe jeweils zumindest eine Kupplungsgliedverbindungseinrichtung 62. Die Kupplungsgliedverbindungseinrichtungen 62 sind zum Übertragen eines Drehmoments zwischen diesen beiden Kupplungsgliedern 2 vorbereitet und angeordnet. Insbesondere können die Kupplungsgliedverbindungseinrichtungen 62 zum kraftschlüssigen, etwa reibschlüssigen, oder formschlüssigen, etwa verzahnungsformschlüssigen, Übertragen eines Drehmoments vorbereitet sein.The second coupling member 4 and the third coupling member 58 each have at least one coupling member connection device 62 , The coupling member connection devices 62 are for transmitting a torque between these two coupling members 2 prepared and arranged. In particular, the coupling member connection means 62 be prepared for non-positive, approximately frictional, or positive, about verzahnungsformschlüssigen, transmitting torque.
Die radial äußerer Hülse 59 und die radial innere Hülse 60 sind jeweils aus dem Werkstoff 43 mit einer hohen Permeabilität gefertigt. Das dritte Kupplungsglied 58 ist axial verlagerbar. Da die Spule 12 fest mit dem dritten Kupplungsglied 58 verbunden ist, wirkt bei einem Einschalten der Spule 12 eine magnetische Anziehungskraft zwischen dem dritten Kupplungsglied 58 und den Hülsen 59 und 60. Diese magnetische Anziehungskraft bewirkt eine Verlagerung des dritten Kupplungsgliedes 58 hin zu dem zweiten Kupplungsglied 4, um die Kupplungsgliedverbindungseinrichtungen 62 miteinander in einen Eingriff oder eine Drehmoment übertragende Wirkbeziehung zu bringen. Ein externer Aktor zum axialen Verlagern des dritten Kupplungsglieds 58 ist also nicht notwendig. The radially outer sleeve 59 and the radially inner sleeve 60 are each made of the material 43 manufactured with a high permeability. The third coupling member 58 is axially displaceable. Because the coil 12 fixed to the third coupling member 58 is connected, acts when switching on the coil 12 a magnetic attraction between the third coupling member 58 and the pods 59 and 60 , This magnetic attraction causes a displacement of the third coupling member 58 towards the second coupling member 4 to the coupling member connection means 62 engage each other in an engagement or torque transmitting engagement. An external actuator for axially displacing the third coupling member 58 is not necessary.
Zum Trennen der Kupplungsgliedverbindungseinrichtungen 62 zum Nicht-Übertagen eines Drehmoments zwischen den Kupplungsgliedern 2 zweites Kupplungsglied 4 und drittes Kupplungsglied 58 kann das dritte Kupplungsglied 58 beispielsweise mittels einer Feder (nicht dargestellt) zum Beenden des Eingriffs oder der ein Drehmoment übertragenden Wirkbeziehung zwischen den Kupplungsgliedverbindungseinrichtungen 62 versehen sein.For separating the coupling member connection means 62 for not transferring a torque between the coupling members 2 second coupling member 4 and third coupling member 58 can the third coupling member 58 for example by means of a spring (not shown) for terminating the engagement or torque transmitting engagement between the coupling member connection means 62 be provided.
Eine einundzwanzigste Ausführungsform wird nachfolgend anhand der 28 beschrieben. Bei dieser erfindungsgemäßen Kupplung 1 sind das erste Kupplungsglied 3 und die Kammern 14 scheibenringartig gebildet. Das zweite Kupplungsglied 4 wird durch zwei Kupplungsgliedplatten 63 gebildet, welche die jeweilige Kammer 14 axial begrenzen bzw. definieren. Radial außen an die Kammern 14 schließt sich der Isolierungskörper 13 an, und radial außen des Isolierungskörpers 13 ist ein Plattenverbindungsbauteil 64 angeordnet, welches die Kupplungsgliedplatten 63 fest, das heißt in diesem Fall drehfest und axialfest, miteinander verbindet bzw. koppelt. Das Plattenverbindungsbauteil 64 sowie der Isolierungskörper 13 sind aus einem Werkstoff mit einer geringen Permeabilität hergestellt. Die Kupplungsgliedplatten 63 sind aus einem Werkstoff 43 mit einer hohen Permeabilität gefertigt. Die Spule 12 ist in dem dritten Kupplungsglied 58 ebenfalls fest gelagert. Das Kupplungsglied 58 und die Kupplungsgliedplatten 63 des zweiten Kupplungsgliedes 4 weisen jeweils die Kupplungsgliedverbindungseinrichtungen 62 auf. Zum Kuppeln des zweiten Kupplungsgliedes 4 mit dem dritten Kupplungsglied 58, zum Entkuppeln oder Entkoppeln derselben und zu den erreichbaren technischen Effekten und den Vorteilen daraus wird auf die zwanzigste Ausführungsform der Erfindung verwiesen. A twenty-first embodiment will be described below with reference to FIGS 28 described. In this coupling according to the invention 1 are the first coupling member 3 and the chambers 14 formed like a disc ring. The second coupling member 4 is through two coupling link plates 63 formed, which the respective chamber 14 limit or define axially. Radially outside to the chambers 14 closes the insulation body 13 on, and radially outside of the insulating body 13 is a plate connection component 64 arranged, which the coupling link plates 63 fixed, that is in this case rotationally fixed and axially fixed, connects or coupled together. The plate connection component 64 as well as the insulation body 13 are made of a material with a low permeability. The coupling link plates 63 are made of one material 43 manufactured with a high permeability. The sink 12 is in the third coupling member 58 also firmly stored. The coupling member 58 and the coupling link plates 63 of the second coupling member 4 each have the coupling member connection means 62 on. For coupling the second coupling member 4 with the third coupling member 58 , for decoupling or decoupling thereof and the achievable technical effects and the advantages thereof, reference is made to the twentieth embodiment of the invention.
Es wird also, mit anderen Worten, bei der zwanzigsten und der einundzwanzigsten Ausführungsform vorgeschlagen, einen Antrieb und einen Abtrieb mechanisch zu trennen, wobei die mechanische Trennung mittels einer magnetischen Kupplung 65 erfolgt. Die magnetische Kupplung 65, die auch als eine magnetische Vorkupplung bezeichnet wird, umfasst beispielsweise die Kupplungsgliedverbindungseinrichtungen 62, die Spule 12, sowie die axiale Verlagerbarkeit des dritten Kupplungsgliedes 58. In other words, in the twentieth and twenty-first embodiments, it is proposed to mechanically separate a drive and an output, wherein the mechanical separation by means of a magnetic coupling 65 he follows. The magnetic coupling 65 Also referred to as a magnetic pre-coupling, for example, includes the coupling member connection means 62 , the sink 12 , as well as the axial displaceability of the third coupling member 58 ,
Wenn nun ein Strom auf die Spule 12 aufgebracht wird, schließt sich zuerst die magnetische Kupplung 65, was auch als ein Greifen einer durch die Hülsen 59, 60 oder durch die Kupplungsgliedplatten 63 gebildeten sogenannten Eisenführung und der durch das dritte Kupplungsglied 58 gebildeten Eisenführung bezeichnet sein kann. Nach dem Schließen der magnetischen Kupplung 65 wird dann in den Kammern 14 entsprechend der zu den 5a bis 7 gegebenen Beschreibung das durch die Kupplung 1 zu übertragende Drehmoment aufbaut, während bei geöffneter magnetischer Kupplung 65 Verluste, insbesondere Schleppmomente, vermieden werden.If now a current on the coil 12 is applied, first closes the magnetic coupling 65 What's more, as a gripping one through the pods 59 . 60 or through the coupling link plates 63 formed so-called iron guide and by the third coupling member 58 formed iron guide may be designated. After closing the magnetic coupling 65 will then be in the chambers 14 according to the to the 5a to 7 given description that through the clutch 1 builds up torque to be transmitted, while with open magnetic clutch 65 Losses, especially drag torques, are avoided.
Die 29 zeigt eine zweiundzwanzigste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplung 1, wobei die Führungskonturen 8 nicht an dem ersten Kupplungsglied 3, sondern an dem zweiten Kupplungsglied 4 ausgebildet sind. Das erste Kupplungsglied 3, das zweite Kupplungsglied 4, sowie die Kammern 14 weisen jeweils eine scheibenringartige Form auf. Die Führungskonturen 8 sind jeweils als Spiralen 9 ausgebildet. The 29 shows a twenty-second embodiment of the coupling according to the invention 1 where the guide contours 8th not on the first coupling member 3 but on the second coupling member 4 are formed. The first coupling member 3 , the second coupling member 4 , as well as the chambers 14 each have a disc-ring-like shape. The guide contours 8th are each as spirals 9 educated.
Auch bei feststehendem zweitem Kupplungsglied 4 kann durch eine Drehung des ersten Kupplungsgliedes 3 wegen einer Flüssigkeitsreibung zwischen den Seitenwänden 17 und der magnetorheologischen Flüssigkeit 18 eine Vermischung oder Durchmischung der magnetorheologischen Flüssigkeit 18 zum Abbau einer Kompression in den Kompressionsräumen 23 erreicht werden.Even with a fixed second coupling member 4 can by a rotation of the first coupling member 3 due to fluid friction between the side walls 17 and the magnetorheological fluid 18 a mixing or mixing of the magnetorheological fluid 18 to reduce compression in the compression chambers 23 be achieved.
Gemäß einer dreiundzwanzigsten, nicht figürlich dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist als erfindungsgemäßer Magnet anstelle der Spule 12 ein Permanentmagnet angeordnet. Eine solche erfindungsgemäße Kupplung 1 kann beispielsweise bevorzugt als Sicherungskupplung verwandt werden. Eine solche Kupplung 1 kann aus einem Stillstand der Kupplungsglieder 2 heraus ein Drehmoment erst mit einem gewissen zeitlichen Versatz, nämlich nach Aufbau der Kompression in den jeweiligen Kompressionsräumen 23 übertragen, so dass beispielsweise ein Antrieb einer Maschine bei Anlaufen derselben von einem Abtrieb der Maschine getrennt sein kann.According to a twenty-third, not figuratively illustrated embodiment of the invention is as inventive magnet instead of the coil 12 arranged a permanent magnet. Such a coupling according to the invention 1 For example, it can preferably be used as a safety clutch. Such a clutch 1 may be from a standstill of the coupling members 2 out a torque only with a certain time lag, namely after building the compression in the respective compression spaces 23 transferred so that, for example, a drive of a machine at start-up of the same can be separated from an output of the machine.
Eine weitere Anwendung einer Sicherheitskupplung stellt die Verwendung der Kupplung 1 mit Permanentmagnet als Rutschkupplung dar, indem das durch die Kompression erreichbare maximale Drehmoment als ein Rutschgrenzdrehmoment dimensioniert wird.Another application of a safety clutch is the use of the clutch 1 with permanent magnet as a slip clutch by the maximum torque achievable by the compression is dimensioned as a slip limit torque.
Anhand der 30a bis 30g wird im Folgenden der sogenannte Quetschungsverstärkungseffekt näher beschrieben, welcher auch als „Squeeze-strengthen-Effekt“ bezeichnet werden kann. Den „Squeeze-strengthen-Effekt“ kann man zusätzlich zu einer herkömmlichen Kompressionswirkung erreichen, wenn das von magnetorheologischer Flüssigkeit umgebene Kupplungsglied magnetisch oder wenigstens magnetisierbar ausgestaltet ist. Andernfalls, wenn das Kupplungsglied nicht-magnetisch ausgestaltet ist, fehlt dieser „Squeeze-strengthen-Effekt“ und es kann nur herkömmliche Kompression genutzt werden. Bei Ausnutzen des „Squeeze-strengthen-Effekts“ kommt bevorzugt eine Kombination aus einer Kompression und einer magnetischen Scherung zum Tragen.Based on 30a to 30g In the following, the so-called crushing amplification effect will be described in more detail, which may also be referred to as a "squeeze-strengthen effect". The "squeeze-strengthen effect" can be achieved in addition to a conventional compression effect, when the magneto-rheological fluid surrounded coupling member is designed magnetic or at least magnetizable. Otherwise, if the coupling member is non-magnetic, this "squeeze-strengthen effect" is absent and only conventional compression can be used. By taking advantage of the "squeeze-strengthen effect", it is preferable to use a combination of compression and magnetic shear.
Dabei zeigen die 30a und 30b eine feststehende Wanne 66, welche mit einer magnetorheologischen Flüssigkeit 67 gefüllt ist. Wird unter Einwirkung eines Magnetfelds 68 nun ein Stempel 69 unter Wirkung einer Druckkraft 70 und eines Drehmoments 71 in die magnetorheologische Flüssigkeit 67 gedrückt bzw. eingeführt, kommt es zu einer weiteren Kompression der Partikelketten 72 dadurch, dass eine Trägerflüssigkeit der magnetorheologischen Flüssigkeit 67 aus einem Wirkungsbereich 73 des Stempels 69 heraus verdrängt wird. Zur Verdeutlichung dieser Verdrängung ist in den 30a bis 30b ein Anfangspegel 74 der magnetorheologischen Flüssigkeit 67 angezeigt. The show 30a and 30b a fixed tub 66 , which with a magnetorheological fluid 67 is filled. Is under the action of a magnetic field 68 now a stamp 69 under the effect of a compressive force 70 and a torque 71 into the magnetorheological fluid 67 pressed or introduced, there is a further compression of the particle chains 72 in that a carrier fluid of the magnetorheological fluid 67 from a sphere of influence 73 of the stamp 69 is displaced out. To clarify this repression is in the 30a to 30b an initial level 74 the magnetorheological fluid 67 displayed.
Dabei zeigen die 30e bis 30g die Kompression der Partikelketten 72 bei verschiedenen Druckkräften 70. Ferner zeigt die 30c in einem Schubspannungs-Druckkraft-Diagramm diesen Verstärkungseffekt. An der Abszisse der 30c ist die Druckkraft 70, die hierbei als Druckkraft Fd bezeichnet ist, angetragen, während entlang der Ordinate die Schubspannung τ angetragen ist. Aus einem Drehmoment-Zeit-Diagramm der 30d wird der Unterschied zwischen einem Magnetfeld 75 ohne Kompression und einem Magnetfeld 76 mit Kompression nochmals verdeutlicht. The show 30e to 30g the compression of the particle chains 72 at different pressure forces 70 , Furthermore, the shows 30c in a shear stress-force diagram this reinforcing effect. At the abscissa of 30c is the pressure force 70 , which is referred to herein as compressive force Fd, plotted while along the Ordinate the shear stress τ is plotted. From a torque-time diagram of 30d becomes the difference between a magnetic field 75 without compression and a magnetic field 76 with compression again clarified.
Mit anderen Worten beschrieben, der Quetschungsverstärkungseffekt der magnetorheologischen Flüssigkeit bedeutet eine deutliche Scherspannungserhöhung der zwischen zwei magnetischen Flächen komprimierten Partikelketten 72 bzw. Eisenketten.In other words, the crushing enhancement effect of the magnetorheological fluid means a significant increase in the shear stress of the particle chains compressed between two magnetic surfaces 72 or iron chains.
Der Quetschungsverstärkungseffekt bewirkt erstens eine Verbesserung der maximalen Scherspannung τ der magnetorheologischen Flüssigkeit 67 um aktuell bis zu einem Faktor 50, und zweitens ist diese Kompressionswirkung vorteilhafterweise reversibel.First, the crushing amplification effect causes an improvement in the maximum shear stress τ of the magnetorheological fluid 67 currently up to a factor of 50, and secondly, this compression effect is advantageously reversible.
Schlaglichtartig kann die vorgestellte erfindungsgemäße Kupplung 1 mit den folgenden Stichworten beschrieben werden: Sie ist eine selbstverstärkende Visko-Kupplung, sie ist eine Visko-Kupplung mit Einsatz eines magnetorheologischen Mediums. Insbesondere stellt die erfindungsgemäße Kupplung 1 eine Kombination eines magnetorheologischen Mediums mit einer Förderkontur 8, wie einer Spirale 9 oder einem Gewinde 19, in einer Anwendung zum Kuppeln und/oder Bremsen zumindest eines rotatorisch angetriebenen Körpers dar. Das magnetorheologische Medium, genauer gesagt eine feste Phase des magnetorheologischen Mediums, wird durch einen durch die Förderkontur 8 gebildeten Fördermechanismus, welcher auf die Partikel 21 und/oder Partikelketten 22 wirkt, unter Einwirkung eines Magnetfelds komprimiert. Die erfindungsgemäße Kupplung 1 benötigt keine externe mechanische Betätigung. Die erfindungsgemäße Kupplung 1 ist auch wegen der Nutzung der Antriebsenergie zur Betätigung besonders effizient.Spotlight can the proposed inventive coupling 1 It is a self-reinforcing viscous coupling, it is a viscous coupling with the use of a magnetorheological medium. In particular, the coupling according to the invention 1 a combination of a magnetorheological medium with a conveying contour 8th like a spiral 9 or a thread 19 , in an application for coupling and / or braking at least one rotationally driven body. The magnetorheological medium, more precisely a solid phase of the magnetorheological medium, is replaced by a through the conveying contour 8th formed conveying mechanism, which on the particles 21 and / or particle chains 22 acts compressed under the action of a magnetic field. The coupling according to the invention 1 does not require external mechanical actuation. The coupling according to the invention 1 is also particularly efficient because of the use of the drive energy for actuation.
Die vorgestellte Kupplung 1 nutzt wie beschrieben die Kompression der MRF in festem Zustand. Die Kompression kann mit dem Fördermechanismus sichergestellt werden, um dadurch die Reibkraft zwischen den Kupplungsgliedern zu erhöhen. Eine symmetrische Förderwirkung durch unterschiedliche Gewindewicklungsrichtungen, Spiralwicklungsrichtungen oder dergleichen erlaubt, die Kompressionskräfte auszugleichen.The presented coupling 1 as described uses the compression of the MRF in a solid state. The compression can be ensured with the conveying mechanism, thereby increasing the frictional force between the coupling members. A symmetrical conveying effect by different thread winding directions, spiral winding directions or the like allows to compensate the compression forces.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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11
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Kupplung clutch
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22
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Kupplungsglied coupling member
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33
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erstes Kupplungsglied first coupling member
-
44
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zweites Kupplungsglied second coupling member
-
55
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Anschlussabschnitt connecting section
-
66
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Förderkonturbereich Conveying contour area
-
77
-
Kompressionsbereich compression region
-
88th
-
Förderkontur transport contour
-
99
-
Spirale spiral
-
1010
-
Spiralensteigung spiral pitch
-
1111
-
Förderkontursteigung Transport contour gradient
-
1212
-
Spule Kitchen sink
-
1313
-
Isolierungskörper insulation body
-
1414
-
Kammer chamber
-
1515
-
Dichtung poetry
-
1616
-
Innenwand inner wall
-
1717
-
Seitenwand Side wall
-
1818
-
magnetorheologische Flüssigkeit magnetorheological fluid
-
1919
-
Gewinde thread
-
2020
-
Gewindesteigung Thread
-
2121
-
Partikel particle
-
2222
-
Partikelketten particle chains
-
2323
-
Kompressionsraum compression chamber
-
2424
-
Gewindeflanke thread flank
-
2525
-
mehrgängiges Gewinde multi-start thread
-
2626
-
Gewinde mit zunehmender Steigung Thread with increasing pitch
-
2727
-
Förderkonturgrund Conveying contour floor
-
2828
-
Gewindegrund thread base
-
2929
-
Förderkonturgrunddurchmesser Transport contour base diameter
-
3030
-
Gewindegrunddurchmesser Thread root diameter
-
3131
-
Kompressionsraumabschnitt Compression chamber section
-
3232
-
Kompressionsraumabschnitt Compression chamber section
-
3333
-
Innendurchmesser Inner diameter
-
3434
-
Innendurchmesser Inner diameter
-
3535
-
Eisenstruktur iron structure
-
3636
-
zylindrischer Grundkörper cylindrical body
-
3737
-
Blechstanzteil Sheet metal stamping
-
3838
-
Spindelgrund spindle base
-
3939
-
Förderkonturgrunddicke Conveying contour floor thickness
-
4040
-
Kompressionsbereichsdicke Compression applications Thickness
-
4141
-
Kammerförderkonturdicke Chamber conveyor contour thickness
-
4242
-
Kompressionsraumdicke Compression chamber thickness
-
4343
-
Werkstoff mit einer hohen Permeabilität Material with a high permeability
-
4444
-
Werkstoff mit einer geringen Permeabilität Material with a low permeability
-
4545
-
Weg path
-
4646
-
Weg path
-
4747
-
Weg path
-
4848
-
Weg path
-
4949
-
Aussparung recess
-
50 50
-
Durchbruchbreakthrough
-
5151
-
mehrgängige Spirale multi-start spiral
-
5252
-
Anschlussabschnitt connecting section
-
5353
-
Mehrscheibenkupplung Multi-plate clutch
-
5454
-
scheibenringförmiger Grundkörper disc-annular body
-
5555
-
spiralfederförmiges Blechstanzteil spiral spring-shaped sheet metal stamping
-
5656
-
Scheibe disc
-
5757
-
Nabe hub
-
5858
-
drittes Kupplungsglied third coupling member
-
5959
-
radial äußere Hülse radially outer sleeve
-
6060
-
radial innere Hülse radially inner sleeve
-
6161
-
Anschlussabschnitt connecting section
-
6262
-
Kupplungsgliedverbindungseinrichtung Coupling member connecting device
-
63 63
-
Kupplungsgliedplatte Coupling member board
-
6464
-
Hülsenverbindungsbauteil Sleeve connecting member
-
6565
-
magnetische Kupplung magnetic coupling
-
6666
-
Wanne tub
-
6767
-
magnetorheologische Flüssigkeit magnetorheological fluid
-
6868
-
Magnetfeld magnetic field
-
6969
-
Stempel stamp
-
7070
-
Druckkraft thrust
-
7171
-
Drehmoment torque
-
7272
-
Partikelkette particles chain
-
7373
-
Wirkungsbereich des Stempels Effective area of the stamp
-
7474
-
Anfangspegel initial level
-
7575
-
Magnetfeld ohne Kompression Magnetic field without compression
-
7676
-
Magnetfeld mit Kompression Magnetic field with compression
-
7777
-
Förderrichtung conveying direction
-
7878
-
Magnetfeld magnetic field
-
7979
-
Abschnitt aus einem Werkstoff mit einer hohen Permeabilität Section made of a material with a high permeability
-
tt
-
Zeit Time
-
t0t0
-
Zeitpunkt time
-
t1t1
-
Zeitpunkt time
-
t2t2
-
Phase phase
-
t3t3
-
Phase phase
-
t4t4
-
Zeitpunkt time
-
t5t5
-
Zeitpunkt time
-
t6t6
-
Phase phase
-
t7t7
-
Zeitpunkt time
-
t8t8
-
Zeitpunkt time
-
t9t9
-
Zeitpunkt time
-
g1g1
-
Gang corridor
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g2g2
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Gang corridor
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g3g3
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Gang corridor
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g4g4
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Gang corridor
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g5g5
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Gang corridor
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g6g6
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Gang corridor
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lmax l max
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radiale Dicke der Reibfläche radial thickness of the friction surface
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Fdfd
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Druckkraft thrust
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MM
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Drehmoment torque
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Mmax stat M max stat
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maximal übertragbares Drehmoment maximum transferable torque
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Ri R i
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Innenradius der Reibfläche Inner radius of the friction surface
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XX
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Rotationsachse axis of rotation
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τ τ
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Schubmodul bzw. -spannungShear modulus or tension
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π π
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KreiszahlKreiszahl
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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US 2009/0026033 A1 [0005, 0006] US 2009/0026033 A1 [0005, 0006]
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US 2009/0205917 A1 [0005, 0007] US 2009/0205917 A1 [0005, 0007]
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US 2008/135367 A1 [0005] US 2008/135367 A1 [0005]
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US 2008/0236976 A1 [0005, 0009] US 2008/0236976 A1 [0005, 0009]
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US 2005/0252744 A1 [0005, 0010] US 2005/0252744 A1 [0005, 0010]
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WO 2004/018889 [0005, 0011] WO 2004/018889 [0005, 0011]
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US 2008/0135367 A1 [0008] US 2008/0135367 A1 [0008]
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DE 19737766 A1 [0013, 0014] DE 19737766 A1 [0013, 0014]
