DE102022210996A1

DE102022210996A1 - Braking device for a vehicle and method for operating a braking device

Info

Publication number: DE102022210996A1
Application number: DE102022210996.1A
Authority: DE
Inventors: Xi Nowak; Simon Trautmann; Holger Wuest; Witold Pieper
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-10-18
Filing date: 2022-10-18
Publication date: 2024-04-18

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft eine Bremseinrichtung (10) für ein Fahrzeug (F), umfassend eine bewegliche Komponente (BK), welche mit einer Antriebskomponente des Fahrzeugs (F) verbunden oder verbindbar ist; eine unbewegliche Komponente (UBK), welche an der beweglichen Komponente zumindest von einer Seite anliegt und welche eine Magneteinrichtung (ME) umfasst, mit welcher ein Magnetfeld (MF) auf die bewegliche Komponente (BK) erzeugbar ist und mit dem Magnetfeld (MF) eine Wirbelstrombremswirkung auf die bewegliche Komponente (BK) erzeugbar ist, wobei der Zwischenspalt (ZS) zumindest teilweise mit einer magnetorheologischen Flüssigkeit (MRF) gefüllt ist, welche vom Magnetfeld (B) durchdringbar ist und mit welcher eine Reibbremswirkung an der beweglichen Komponente (BK) erzeugbar ist.The present invention provides a braking device (10) for a vehicle (F), comprising a movable component (BK) which is or can be connected to a drive component of the vehicle (F); an immovable component (UBK) which rests against the movable component from at least one side and which comprises a magnetic device (ME) with which a magnetic field (MF) can be generated on the movable component (BK) and with the magnetic field (MF) an eddy current braking effect can be generated on the movable component (BK), wherein the intermediate gap (ZS) is at least partially filled with a magnetorheological fluid (MRF) which can be penetrated by the magnetic field (B) and with which a friction braking effect can be generated on the movable component (BK).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremseinrichtung für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben einer Bremseinrichtung.The present invention relates to a braking device for a vehicle and a method for operating a braking device.

Stand der TechnikState of the art

Bei Wirbelstrombremsen kann üblicherweise ein magnetisch und elektrisch gut leitender Rotor in einem inhomogenen Magnetfeld rotiert werden, wobei dieser bei einer Umdrehung eine gewisse Anzahl an Wechseln der Intensität und der Richtung des Magnetfeldes oder des magnetischen Flusses erfahren kann. Durch eine derartige Bewegung kann ein Strom in dem Rotor induziert werden, was aus dem Induktionsgesetz bzw. der Lorentzkraft resultiert. Die erzeugten Ströme können sich kreisförmig in dem Rotor ausbilden, sofern das magnetische Feld nicht über der gesamten Rotorfläche homogen gleich stark ist. Folglich können die kreisförmigen Ströme ein Magnetfeld erzeugen, welches im Zusammenspiel mit dem Erregermagnetfeld den Rotor bremsen kann. Wirbelstrombremsen können normalerweise reibungsfrei ausgelegt sein.With eddy current brakes, a rotor that is magnetically and electrically highly conductive can usually be rotated in an inhomogeneous magnetic field, whereby it can experience a certain number of changes in the intensity and direction of the magnetic field or magnetic flux during one revolution. Such a movement can induce a current in the rotor, which results from the law of induction or the Lorentz force. The currents generated can form in a circle in the rotor if the magnetic field is not homogeneously strong across the entire rotor surface. Consequently, the circular currents can generate a magnetic field that, in conjunction with the excitation magnetic field, can brake the rotor. Eddy current brakes can normally be designed to be friction-free.

Es kann des Weiteren eine Kombination aus Wirbelstrombremse und einer Reibbremse bereitgestellt werdenA combination of an eddy current brake and a friction brake can also be provided

Bei üblichen magnetorheologischen Bremsen kann bei Nichtbetätigung das Fluid immer im Kontakt mit dem Rotor bleiben und dadurch ein viskoses Restmoment bleiben, obwohl kein Bremsmoment gewünscht wird. Es sind Magnetorheologische Bremsen bekannt, bei denen das MR-Fluid durch Verschieben von Rotor- oder Statorelementen vom Rotor getrennt wird, um das unerwünschte viskose Restmoment bei Nichtbetätigung der Bremse zu verringern bzw. entfernen.In conventional magnetorheological brakes, the fluid can always remain in contact with the rotor when not applied, thus leaving a viscous residual torque even though no braking torque is desired. Magnetorheological brakes are known in which the MR fluid is separated from the rotor by moving rotor or stator elements in order to reduce or remove the undesirable viscous residual torque when the brake is not applied.

In der DE 10 2011 112 957 wird eine magnetorheologische Bremse beschrieben.In the EN 10 2011 112 957 A magnetorheological brake is described.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende Erfindung schafft eine Bremseinrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Betreiben einer Bremseinrichtung nach Anspruch 10.The present invention provides a braking device for a vehicle according to claim 1 and a method for operating a braking device according to claim 10.

Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.Preferred further training courses are the subject of the subclaims.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, eine Bremseinrichtung für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben einer Bremseinrichtung anzugeben, wobei eine Reibbremse mit einer Wirbelstrombremse kombinierbar ist und beide Bremseffekte genutzt werden können.The idea underlying the present invention is to provide a braking device for a vehicle and a method for operating a braking device, wherein a friction brake can be combined with an eddy current brake and both braking effects can be used.

Erfindungsgemäß umfasst die Bremseinrichtung für ein Fahrzeug eine bewegliche Komponente, welche mit einer Antriebskomponente des Fahrzeugs verbunden oder verbindbar ist; eine unbewegliche Komponente, welche an der beweglichen Komponente zumindest von einer Seite anliegt und um einen Zwischenspalt von der beweglichen Komponente beabstandet ist und welche eine Magneteinrichtung umfasst, mit welcher ein Magnetfeld auf die bewegliche Komponente erzeugbar ist und mit dem Magnetfeld eine Wirbelstrombremswirkung auf die bewegliche Komponente erzeugbar ist.According to the invention, the braking device for a vehicle comprises a movable component which is connected or connectable to a drive component of the vehicle; an immovable component which rests against the movable component from at least one side and is spaced from the movable component by an intermediate gap and which comprises a magnetic device with which a magnetic field can be generated on the movable component and with the magnetic field an eddy current braking effect can be generated on the movable component.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Bremseinrichtung ist der Zwischenspalt zumindest teilweise mit einer magnetorheologischen Flüssigkeit gefüllt, welche vom Magnetfeld durchdringbar ist und mit welcher eine Reibbremswirkung an der beweglichen Komponente erzeugbar ist.According to a preferred embodiment of the braking device, the intermediate gap is at least partially filled with a magnetorheological fluid which is penetrated by the magnetic field and with which a friction braking effect can be generated on the movable component.

Die bewegliche Komponente kann einen Rotor oder zumindest ein sich mit der Antriebskomponente mitrotierendes oder mitbewegendes Teil umfassen, etwa auch über ein Getriebe oder eine Zwischenmechanik übersetzt. Die unbewegliche Komponente kann einen Stator umfassen oder zumindest ein feststehendes Teil, in welchem die Magneteinrichtung eingebaut oder umfasst ist. Die bewegliche Komponente kann sich relativ zur unbeweglichen Komponente und dadurch zumindest bereichsweise im Magnetfeld der Magneteinrichtung bewegen. Die Magneteinrichtung kann einen oder mehrere Elektromagnete umfassen, vorteilhaft als eine oder mehrere Spulen mit jeweils einem Kern.The movable component can comprise a rotor or at least one part that rotates or moves with the drive component, for example via a gear or an intermediate mechanism. The immovable component can comprise a stator or at least one fixed part in which the magnetic device is installed or included. The movable component can move relative to the immovable component and thus at least partially in the magnetic field of the magnetic device. The magnetic device can comprise one or more electromagnets, advantageously as one or more coils, each with a core.

Mit der Bremseinrichtung kann vorteilhaft eine Kombination aus Wirbelstrombremse und Reibbremse realisiert werden, wenn die magnetorheologische Flüssigkeit mit einem Magnetfeld einen bestimmten Reibkoeffizienten eingestellt bekommt. Es kann die Wirbelstrombremse bei höheren (steigenden) Drehzahlen ein höheres (steigendes) Bremsmoment bewirken, bei Stillstand gibt es kein Bremsmoment, da zur Bremswirkung des Wirbelstroms ein bewegtes Magnetfeld in der beweglichen Komponente notwendig sein kann. Dadurch kann eine Wirbelstrombremse im geringen Drehzahlbereich nur bedingt und bei Stillstand (des Fahrzeugs und damit der Antriebskomponenten und der Bremskomponenten) keine Bremswirkung aufbringen. Dieser Nachteil, der Abwesenheit einer Wirbelstrombremswirkung bei Stillstand der Antriebskomponente, etwa des Antriebsrads und somit der Bremsscheibe, an welcher der Wirbelstrom erzeugt werden soll, kann durch eine Kombination mit einer Reibbremse beseitigt werden. Das Magnetfeld kann sich durch den Zwischenspalt ZS hindurch erstrecken und in die bewegliche Komponente hinein oder sogar durch diese hindurch erstrecken. Wenn die unbewegliche Komponente die bewegliche Komponente von zwei Seiten umgibt, dann kann sich das Magnetfeld durch die bewegliche Komponente hindurch wieder in die (andere Seite) der unbeweglichen Komponente erstrecken.The braking device can advantageously be used to create a combination of eddy current brake and friction brake if the magnetorheological fluid is set to a certain friction coefficient using a magnetic field. The eddy current brake can produce a higher (increasing) braking torque at higher (increasing) speeds, but there is no braking torque when the vehicle is at a standstill, as a moving magnetic field in the moving component may be necessary for the braking effect of the eddy current. As a result, an eddy current brake can only have a limited braking effect in the low speed range and no braking effect when the vehicle is at a standstill (and thus the drive components and the brake components). This disadvantage, the absence of an eddy current braking effect when the drive component is at a standstill, such as the drive wheel and thus the brake disk on which the eddy current is to be generated, can be eliminated by combining it with a friction brake. The magnetic field can pass through the intermediate gap ZS. and extend into or even through the moving component. If the stationary component surrounds the moving component from two sides, then the magnetic field can extend through the moving component back into the (other side) of the stationary component.

Die Hauptherausforderung bei der Wirbelstrombremse ist, dass sie bei niedriger Drehzahl kein Bremsmoment erbringen kann. D.h. eine Wirbelstrombremse alleine kann das Fahrzeug nicht zum Stillstand bringen. Eine MRF-Bremse kann zwar für jede Drehzahl ein ausreichendes Bremsmoment erbringen, aber ohne Sondermechanismus erzeugt sie immer ein zu hohes Restreibungsmoment beim Fahren (Nicht-Betätigen der Bremse), was nicht gewünscht ist. Die vorliegende Erfindung stellt eine Kombination aus Wirbelstrombremse und MRF-Bremse dar, sodass ein höheres Gesamtmoment erzielt wird, als wenn nur eine Wirbelstrombremse oder MRF-Bremse alleine eingesetzt wird. Zum Anderen kann bei einer bevorzugten Ausführung das bei Nichtbetätigung der Bremse unerwünschte Restmoment des Fluids eliminiert werden.The main challenge with the eddy current brake is that it cannot provide braking torque at low speeds. This means that an eddy current brake alone cannot bring the vehicle to a standstill. An MRF brake can provide sufficient braking torque for any speed, but without a special mechanism it always generates too high a residual friction torque when driving (the brake is not applied), which is undesirable. The present invention represents a combination of eddy current brake and MRF brake, so that a higher total torque is achieved than if only an eddy current brake or MRF brake is used alone. On the other hand, in a preferred embodiment, the undesirable residual torque of the fluid when the brake is not applied can be eliminated.

Es ergibt sich ein möglicher Einsatz in Werkzeugmaschinen oder im Automobilbereich.This makes it possible to use it in machine tools or in the automotive sector.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Bremseinrichtung umfasst die Antriebskomponente zumindest ein Rad und die bewegliche Komponente umfasst eine Bremsscheibe, und die unbewegliche Komponente umfasst einen Stator.According to a preferred embodiment of the braking device, the drive component comprises at least one wheel and the movable component comprises a brake disc, and the immovable component comprises a stator.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Bremseinrichtung umfasst die unbewegliche Komponente zumindest ein erstes Magnetsegment und ein zweites Magnetsegment, welche die Bremsscheibe zumindest bereichsweise umschließen und in Draufsicht auf die Bremsscheibe entlang einer Rotationsachse (dies die Draufsicht betreffend) der Bremsscheibe nebeneinander entlang der Bremsscheibe (entlang eines Kreisumfangs der Bremsscheibe) nebeneinander angeordnet sind.According to a preferred embodiment of the braking device, the immovable component comprises at least a first magnet segment and a second magnet segment, which enclose the brake disc at least in regions and, in a plan view of the brake disc, are arranged next to one another along the brake disc (along a circumference of the brake disc) along an axis of rotation (this concerns the plan view) of the brake disc.

Durch die Magnetsegmente, welche als Kreissegmente über einen vorbestimmten Winkel um die Rotationsachse ausgeformt sein können, kann ein Teilbereich einer Oberfläche, etwa einer Oberseite und/oder Unterseite einer Bremsscheibe mit dem Magnetfeld gut abgedeckt werden. Durch die Anwendung zumindest zweier Magnetsegmente können zwei gegenläufige Magnetfelder an die Oberfläche der Bremsscheibe angelegt sein, welche einen Wirbelstrombremseffekt auf die Bremsscheibe erzeugen können. Die Oberseite und/oder Unterseite kann teilweise oder größtenteils, oder ganz, mit Magnetsegmenten abgedeckt sein, vorteilhaft mit einer ganzzahligen Anzahl von Magnetsegmenten.The magnet segments, which can be shaped as circular segments over a predetermined angle around the axis of rotation, can be used to cover a portion of a surface, such as the top and/or bottom of a brake disc, with the magnetic field. By using at least two magnet segments, two opposing magnetic fields can be applied to the surface of the brake disc, which can generate an eddy current braking effect on the brake disc. The top and/or bottom can be partially or mostly, or completely, covered with magnet segments, advantageously with an integer number of magnet segments.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Bremseinrichtung ist zwischen dem ersten Magnetsegment und dem zweiten Magnetsegment ein Zwischenelement vorhanden, welches gegenüber dem ersten Magnetsegment und dem zweiten Magnetsegment eine geringere magnetische Leitfähigkeit aufweist.According to a preferred embodiment of the braking device, an intermediate element is present between the first magnet segment and the second magnet segment, which intermediate element has a lower magnetic conductivity than the first magnet segment and the second magnet segment.

Durch das Zwischenelement kann ein Übergang zwischen dem ersten Magnetfeld und dem zweiten Magnetfeld erzeugt werden, welcher nahezu frei von Magnetfeldern sein kann oder zumindest ein geringeres Magnetfeld aufweisen kann.The intermediate element can create a transition between the first magnetic field and the second magnetic field, which can be almost free of magnetic fields or at least have a lower magnetic field.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Bremseinrichtung umfasst die Magneteinrichtung eine erste Spule und eine zweite Spule, wobei die erste Spule einen Randbereich des ersten Magnetsegments umläuft und dazu eingerichtet ist, ein erstes Magnetfeld in das erste Magnetsegment einzukoppeln und ein Teilbereich der Bremsscheibe und der Zwischenspalt zwischen ersten Magnetsegment und der Bremsscheibe mit dem ersten Magnetfeld durchdringbar ist, und die zweite Spule einen Randbereich des zweiten Magnetsegments umläuft und dazu eingerichtet ist, ein zweites Magnetfeld in das zweite Magnetsegment einzukoppeln und ein weiterer Teilbereich der Bremsscheibe und der Zwischenspalt zwischen dem zweiten Magnetsegment und der Bremsscheibe mit dem zweiten Magnetfeld durchdringbar ist.According to a preferred embodiment of the braking device, the magnetic device comprises a first coil and a second coil, wherein the first coil runs around an edge region of the first magnetic segment and is designed to couple a first magnetic field into the first magnetic segment and a partial region of the brake disc and the intermediate gap between the first magnetic segment and the brake disc can be penetrated by the first magnetic field, and the second coil runs around an edge region of the second magnetic segment and is designed to couple a second magnetic field into the second magnetic segment and a further partial region of the brake disc and the intermediate gap between the second magnetic segment and the brake disc can be penetrated by the second magnetic field.

Mit den Spulen im Randbereich (radial von der Rotationsachse aus gesehen), kann jedes Magnetsegment vorteilhaft flach ausgeformt sein und sich nur mit geringer Höhe von der Bremsscheibe (senkrecht zu deren planarer Ausdehnung) wegerstrecken. Des Weiteren kann eine gute Gleichverteilung des Magnetfeldes im zugehörigen Magnetsegment erreicht werden.With the coils in the edge area (seen radially from the axis of rotation), each magnet segment can advantageously be flat and extend only a small distance away from the brake disc (perpendicular to its planar extension). Furthermore, a good even distribution of the magnetic field in the associated magnet segment can be achieved.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Bremseinrichtung stellt das Zwischenelement gegenüber einer planaren Ausdehnung des anliegenden ersten Magnetsegments und des anliegenden zweiten Magnetsegments eine Vertiefung dar, in welcher bei abgeschalteten Magnetfeld die magnetorheologische Flüssigkeit zumindest teilweise einbringbar ist und aus dem Zwischenspalt zumindest teilweise herausleitbar ist.According to a preferred embodiment of the braking device, the intermediate element represents a recess opposite a planar extension of the adjacent first magnet segment and the adjacent second magnet segment, into which recess the magnetorheological fluid can be at least partially introduced when the magnetic field is switched off and can be at least partially led out of the intermediate gap.

Bei abgeschalteten oder verringerten Magnetfeld kann die magnetorheologische Flüssigkeit vorteilhaft aus dem Zwischenspalt teilweise oder ganz herausgeleitet werden und dadurch ein Reibeffekt der magnetorheologischen Flüssigkeit auf die Bremsscheibe verringert oder sogar vermieden werden, wenn dieser nicht gebraucht wird und das Magnetfeld ausgeschaltet ist.When the magnetic field is switched off or reduced, the magnetorheological fluid can advantageously be partially or completely led out of the intermediate gap, thereby reducing or even avoiding a friction effect of the magnetorheological fluid on the brake disc when it is not needed and the magnetic field is switched off.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Bremseinrichtung umfasst das Zwischenelement an einem Boden der Vertiefung einen Permanentmagnet, mit welchen die magnetorheologische Flüssigkeit bei abgeschalteten Magnetfeld anziehbar ist, wobei das anliegende erste Magnetsegment und das anliegende zweite Magnetsegment anliegend an die Vertiefung und an das Zwischenelement jeweils ein magnetisch isolierendes Element umfassen.According to a preferred embodiment of the braking device, the intermediate element comprises a permanent magnet at a bottom of the recess, with which the magnetorheological fluid can be attracted when the magnetic field is switched off, wherein the adjacent first magnet segment and the adjacent second magnet segment adjacent to the recess and to the intermediate element each comprise a magnetically insulating element.

Mit dem Permanentmagnet kann die magnetorheologische Flüssigkeit besser in der Vertiefung gehalten werden und in diese hineingezogen werden. Dazu kann vorteilhaft das Magnetfeld des Permanentmagneten geringer sein als das erste und/oder zweite Magnetfeld. Es kann zwischen allen Magnetsegmenten ein Zwischenelement vorhanden sein und dieses auch eine Vertiefung und einen Permanentmagnet aufweisen.The permanent magnet can be used to better hold the magnetorheological fluid in the recess and draw it into it. The magnetic field of the permanent magnet can advantageously be lower than the first and/or second magnetic field. There can be an intermediate element between all magnet segments and this can also have a recess and a permanent magnet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Bremseinrichtung sind das erste Magnetfeld und das zweite Magnetfeld zueinander umgekehrt gerichtet.According to a preferred embodiment of the braking device, the first magnetic field and the second magnetic field are directed inversely to each other.

Durch die umgekehrte Ausrichtung kann ein Wirbelstromeffekt erzeugt werden.The reverse orientation can create an eddy current effect.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Bremseinrichtung umgeben das erste Magnetsegment und das zweite Magnetsegment die Bremsscheibe jeweils in einer U-Form von beiden Seiten bereichsweise und stellen in Draufsicht entlang der Rotationsachse der Bremsscheibe jeweils ein Kreissegment dar. According to a preferred embodiment of the braking device, the first magnet segment and the second magnet segment each surround the brake disc in a U-shape from both sides and each represent a circular segment in a plan view along the axis of rotation of the brake disc.

Durch die U-Form kann eine besonders flache Ausführung des Magnetsegments erreicht werden.The U-shape allows a particularly flat design of the magnet segment to be achieved.

Es kann vorteilhaft eine besonders flache Wirbelstrombremse erzielt werden, da die Magnetsegmente gegenüber der Bremsscheibe eine flache Form und geringe Höhe in axialer Richtung aufweisen können. Die Besonderheit der Spulenanordnung ist, dass mehrere Spulen so angeordnet sind, dass sie sich außerhalb der Bremsscheibe befinden. So ergibt sich eine besonders flache Anordnung. Durch abwechselnd gegenläufiges Magnetfeld in den einzelnen Segmenten ergibt sich ein wechselndes Magnetfeld im Rotor bei Rotation, wodurch Wirbelströme ein Bremsmoment erzeugen können.A particularly flat eddy current brake can be achieved advantageously, since the magnet segments can have a flat shape and a low height in the axial direction compared to the brake disc. The special feature of the coil arrangement is that several coils are arranged so that they are outside the brake disc. This results in a particularly flat arrangement. The alternating opposing magnetic field in the individual segments results in an alternating magnetic field in the rotor during rotation, whereby eddy currents can generate a braking torque.

Es kann des Weiteren eine Kombination von MRF-Bremse und Wirbelstrombremse erzielt werden, wobei beide Bremsen (beide Bremseffekte) durch die selben Spulen erzeugt werden können. Es wird also mit den Spulen sowohl ein MRF-Moment als auch ein Wirbelstrommoment erzeugt.Furthermore, a combination of MRF brake and eddy current brake can be achieved, whereby both brakes (both braking effects) can be generated by the same coils. This means that both an MRF torque and an eddy current torque are generated with the coils.

Bei niedriger Drehzahl ist kaum Wirbelstrommoment vorhanden und die Spule kann ein starkes magnetisches Feld erzeugen, wodurch ausreichendes Bremsmoment durch MRF-Bremswirkung erzielbar sein kann.At low speed, there is hardly any eddy current torque and the coil can generate a strong magnetic field, whereby sufficient braking torque can be achieved through MRF braking effect.

Bei hoher Drehzahl kann ein hohes Wirbelstrommoment erzeugt werden. Das Wirbelstrom-Gegenfeld kann dann das Feld im MRF-Spalt abschwächen und das Bremsmoment kann dann hauptsächlich durch Wirbelstrom und weniger durch MRF erzeugt werden.At high speed, a high eddy current torque can be generated. The eddy current counter field can then weaken the field in the MRF gap and the braking torque can then be generated mainly by eddy current and less by MRF.

Ein viskoses Restmoment kann eliminiert oder verringert werden durch teilgefüllten Spalt und Vertiefungen zwischen den Segmenten.A viscous residual moment can be eliminated or reduced by partially filled gaps and recesses between the segments.

Es können daher Spulen und Rotor für beide Prinzipien verwendbar sein, wobei die Spulen das MRF verfestigen können und das Wirbelstrommoment im Rotor erzeugen können. Die Wirbelstrombremse wirkt besser bei hohen Drehzahlen, wogegen die MRF-Bremse auch bis zum Stillstand wirken kann. Eine maximale Temperatur des MR-Fluids kann reduzierbar sein, da ein Teil des Moments durch Wirbelströme erzeugt wird. So wird fast kein zusätzlicher Bauraum benötigt und nur geringfüge erhöhte Bremsenmasse verglichen zur reinen Wirbelstrombremse oder reinen MRF-Bremse. In bevorzugter Ausführung kann das MRF-Restmoment eliminiert oder verringert werden.Coils and rotor can therefore be used for both principles, whereby the coils can solidify the MRF and generate the eddy current torque in the rotor. The eddy current brake works better at high speeds, whereas the MRF brake can also work until the vehicle comes to a standstill. The maximum temperature of the MR fluid can be reduced because part of the torque is generated by eddy currents. This means that almost no additional installation space is required and only a slightly increased brake mass compared to a pure eddy current brake or pure MRF brake. In a preferred design, the MRF residual torque can be eliminated or reduced.

Erfindungsgemäß erfolgt bei dem Verfahren zum Betreiben einer Bremseinrichtung ein Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Bremseinrichtung; ein Erzeugen eines Magnetfelds, welches sich in die bewegliche Komponente hineinerstreckt und dadurch Erzeugen eines Wirbelstroms und einer Wirbelstrombremswirkung an der beweglichen Komponente und Erzeugen einer Reibbremskraft an der beweglichen Komponente mit dem Magnetfeld durch die magnetorheologische Flüssigkeit an der Bremsscheibe, wobei eine Festigkeit oder Viskosität und dadurch eine Reibwirkung der magnetorheologischen Flüssigkeit durch das Magnetfeld gesteuert wird.According to the invention, the method for operating a braking device comprises providing a braking device according to the invention; generating a magnetic field which extends into the movable component and thereby generating an eddy current and an eddy current braking effect on the movable component and generating a friction braking force on the movable component with the magnetic field through the magnetorheological fluid on the brake disk, wherein a strength or viscosity and thereby a friction effect of the magnetorheological fluid is controlled by the magnetic field.

Die Bremseinrichtung kann sich auch durch die in Verbindung mit dem Verfahren genannten Merkmale und dessen Vorteile auszeichnen und umgekehrt.The braking device can also be characterized by the features and advantages mentioned in connection with the method and vice versa.

Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.Further features and advantages of embodiments of the invention will become apparent from the following description with reference to the accompanying drawings.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.The present invention is explained in more detail below with reference to the embodiments shown in the schematic figures of the drawing.

Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Bremseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 eine schematische Darstellung einer Bremseinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3 eine schematische Darstellung einer Bremseinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
4 eine schematische Darstellung einer Bremseinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
5 eine Blockdarstellung von Verfahrensschritten des Verfahrens zum Betreiben einer Bremseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Show it:

1 a schematic representation of a braking device according to an embodiment of the present invention;
2 a schematic representation of a braking device according to a further embodiment of the present invention;
3 a schematic representation of a braking device according to a further embodiment of the present invention;
4 a schematic representation of a braking device according to a further embodiment of the present invention;
5 a block diagram of method steps of the method for operating a braking device according to an embodiment of the present invention.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.In the figures, identical reference symbols designate identical or functionally identical elements.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Bremssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 1 shows a schematic representation of a braking system according to an embodiment of the present invention.

Die 1 weist Teilfiguren a, b, c, d, e und f auf.The 1 has subfigures a, b, c, d, e and f.

In der 1a ist gezeigt, dass die Bremseinrichtung 10 für ein Fahrzeug, eine bewegliche Komponente umfasst, etwa als Bremsscheibe BS, welche mit einer Antriebskomponente des Fahrzeugs verbunden oder verbindbar ist; eine unbewegliche Komponente umfasst, welche an der beweglichen Komponente zumindest von einer Seite anliegt und um einen Zwischenspalt ZS (1d oder 1e) von der beweglichen Komponente beabstandet ist und welche eine Magneteinrichtung ME umfasst, mit welcher ein Magnetfeld MF (1b) auf die bewegliche Komponente BK erzeugbar ist und mit dem Magnetfeld eine Wirbelstrombremswirkung auf die bewegliche Komponente erzeugbar ist, wobei der Zwischenspalt ZS zwischen einer oder beiden flachen Platten der Magnetsegmente MS1 und MS2 ausgeformt sein kann. Die 1a zeigt eine schematische Ansicht der beiden flachen Platten der Magnetsegmente, welche eine Bremsscheibe BS der beweglichen Komponente als Kreissegmente umgeben können. Für eine besonders flache Ausführung kann die Magneteinrichtung ME für jedes Magnetsegment MS1, MS2, oder mehrere Magnetsegmente, dieses an einem radialen Außenbereich umlaufen, und das entsprechende Magnetfeld in dieses Magnetsegment einspeisen. Dies ist in einem Querschnitt in der 1e (entlang der Rotationsachse B der Bremsscheibe) gezeigt. Die Bremsscheibe BS wird von dem zugehörigen Magnetsegment (MS1) in einer U-Form umgeben und bildet einen Zwischenspalt ZS zwischen dem Magnetsegment und der Bremsscheibe BS an jeder Seite aus. An der radialen Außenseite ist das Magnetsegment mit der Magneteinrichtung ME, vorteilhaft mit einer Spule (SP1, SP2) umgeben (die Spule kann den Außenbereich mit deren Wicklungen bereichsweise umlaufen), wodurch das entstehende Magnetfeld in das Magnetsegment eingekoppelt werden kann und sich durch die flächige Platte des Magnetsegments durch die Bremsscheibe BS erstreckt. Bei Bewegung der Bremsscheibe BS kann dann ein Wirbelstrom und eine Wirbelstrombremswirkung erzeugt werden. Die 1b zeigt eine schematische Ansicht der unteren Bereiche (im Schnitt) der nebeneinander angeordneten Magnetsegment MS1 und MS2. Dazu kann die unbewegliche Komponente zumindest ein erstes Magnetsegment MS1 und ein zweites Magnetsegment MS2 umfassen, welche die Bremsscheibe BS zumindest bereichsweise umschließen und in Draufsicht auf die Bremsscheibe BS entlang einer Rotationsachse der Bremsscheibe BS nebeneinander entlang der Bremsscheibe BS angeordnet sein können. Es kann zwischen dem ersten Magnetsegment MS1 und dem zweiten Magnetsegment MS2 ein Zwischenelement ZE vorhanden sein, welches gegenüber dem ersten Magnetsegment MS1 und dem zweiten Magnetsegment MS2 eine geringere magnetische Leitfähigkeit aufweisen kann. Die Magneteinrichtung ME kann folglich eine erste Spule SP1 und eine zweite Spule SP2 umfassen, wobei die erste Spule SP1 einen radialen Randbereich des ersten Magnetsegments MS1 umläuft und dazu eingerichtet ist, ein erstes Magnetfeld B1 in das erste Magnetsegment MS1 einzukoppeln und ein Teilbereich der Bremsscheibe BS und der Zwischenspalt ZS zwischen ersten Magnetsegment MS1 und der Bremsscheibe BS mit dem ersten Magnetfeld B1 durchdringbar ist, und die zweite Spule SP2 einen Randbereich des zweiten Magnetsegments MS2 umläuft und dazu eingerichtet ist, ein zweites Magnetfeld B2 in das zweite Magnetsegment MS2 einzukoppeln und ein weiterer Teilbereich der Bremsscheibe BS und der Zwischenspalt ZS zwischen dem zweiten Magnetsegment MS2 und der Bremsscheibe BS mit dem zweiten Magnetfeld B2 durchdringbar ist.In the 1a it is shown that the braking device 10 for a vehicle comprises a movable component, such as a brake disc BS, which is connected or connectable to a drive component of the vehicle; a stationary component which rests against the movable component at least from one side and is arranged around an intermediate gap ZS ( 1d or 1e) is spaced from the movable component and which comprises a magnetic device ME with which a magnetic field MF ( 1b) on the moving component BK and an eddy current braking effect on the moving component can be generated with the magnetic field, whereby the intermediate gap ZS can be formed between one or both flat plates of the magnet segments MS1 and MS2. The 1a shows a schematic view of the two flat plates of the magnet segments, which can surround a brake disk BS of the moving component as circular segments. For a particularly flat design, the magnet device ME can encircle each magnet segment MS1, MS2, or several magnet segments at a radial outer area and feed the corresponding magnetic field into this magnet segment. This is shown in a cross section in the 1e (along the rotation axis B of the brake disc). The brake disc BS is surrounded by the associated magnet segment (MS1) in a U-shape and forms an intermediate gap ZS between the magnet segment and the brake disc BS on each side. On the radial outside, the magnet segment with the magnet device ME is surrounded, advantageously with a coil (SP1, SP2) (the coil can partially encircle the outside area with its windings), whereby the resulting magnetic field can be coupled into the magnet segment and extends through the flat plate of the magnet segment through the brake disc BS. When the brake disc BS moves, an eddy current and an eddy current braking effect can be generated. The 1b shows a schematic view of the lower areas (in section) of the magnet segments MS1 and MS2 arranged next to one another. For this purpose, the immovable component can comprise at least a first magnet segment MS1 and a second magnet segment MS2, which enclose the brake disc BS at least in regions and can be arranged next to one another along the brake disc BS along a rotation axis of the brake disc BS in a plan view of the brake disc BS. There can be an intermediate element ZE between the first magnet segment MS1 and the second magnet segment MS2, which can have a lower magnetic conductivity than the first magnet segment MS1 and the second magnet segment MS2. The magnetic device ME can consequently comprise a first coil SP1 and a second coil SP2, wherein the first coil SP1 runs around a radial edge region of the first magnetic segment MS1 and is designed to couple a first magnetic field B1 into the first magnetic segment MS1 and a partial region of the brake disc BS and the intermediate gap ZS between the first magnetic segment MS1 and the brake disc BS can be penetrated by the first magnetic field B1, and the second coil SP2 runs around an edge region of the second magnetic segment MS2 and is designed to couple a second magnetic field B2 into the second magnetic segment MS2 and a further partial region of the brake disc BS and the intermediate gap ZS between the second magnetic segment MS2 and the brake disc BS can be penetrated by the second magnetic field B2.

In der 1c ist eine Draufsicht aus Richtung entlang der Rotationsachse B der Bremsscheibe BS gezeigt, wobei die gegenläufigen Magnetfelder der beiden anliegenden Magnetsegmente gezeigt sind. Bei mehreren Magnetsegmenten können diese zueinander vorteilhaft eine alterierende Richtung der Magnetfelder aufweisen. Die erste Spule SP1 kann mit einem ersten Strom ia durchlaufen sein und die zweite Spule SP2 kann dabei mit einem zweiten und entgegengesetzten Strom ib durchlaufen sein (1c).In the 1c is a top view from the direction along the rotation axis B of the brake disc BS, showing the opposing magnetic fields of the two adjacent magnet segments. If there are several magnet segments, these can advantageously have an alternating direction of the magnetic fields. The first coil SP1 can be traversed by a first current ia and the second coil SP2 can be traversed by a second and opposite current ib ( 1c ).

Wenn sich die Bremsscheibe BS durch die umgekehrt gerichteten Magnetfelder bewegt, können dabei vorteilhaft beim Durchlaufen unterschiedlicher Magnetflussrichtungen Wirbelstrombremseffekte entstehen. Das Durchlaufen der Bremsscheibe BS durch Magnetfelder zweier benachbarter Magnetsegmente mit unterschiedlich gerichteten Magnetfeldern ist im Querschnitt in der 1d gezeigt.When the brake disc BS moves through the oppositely directed magnetic fields, eddy current braking effects can advantageously occur when passing through different magnetic flux directions. The passage of the brake disc BS through magnetic fields of two adjacent magnet segments with differently directed magnetic fields is shown in the cross section in the 1d shown.

Jede Lasche hat eine Spulenwicklung, das dadurch erzeugte Magnetfeld verläuft durch den Kern der Spule zu einer Lasche und von dort durch einen Luftspalt in die Bremsscheibe und durch den zweiten Luftspalt in die andere Seite der Lasche. Die einzelnen Spulen werden in unterschiedliche Richtung bestromt, so dass abwechselnd ein gegenläufiges Feld entsteht bei Rotation, siehe mittlere Bilder. In der Bremsscheibe entstehen Wirbelströme, welche ein Gegenfeld erzeugen, wodurch eine Bremswirkung auf den Rotor erzeugt wird.Each tab has a coil winding, the magnetic field generated by this runs through the core of the coil to a tab and from there through an air gap into the brake disc and through the second air gap into the other side of the tab. The individual coils are energized in different directions so that an alternating opposing field is created during rotation, see middle images. Eddy currents are created in the brake disc, which generate an opposing field, which creates a braking effect on the rotor.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer Bremseinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 2 shows a schematic representation of a braking device according to a further embodiment of the present invention.

Die 2a zeigt einen Querschnitt durch die Bremseinrichtung 10 entlang der Rotationsachse B der Bremsscheibe BS. Die 2b zeigt einen Querschnitt durch die Bremseinrichtung 10 durch die Magnetsegmente und durch die Bremsscheibe.The 2a shows a cross section through the braking device 10 along the rotation axis B of the brake disc BS. The 2 B shows a cross section through the braking device 10 through the magnet segments and through the brake disc.

Die 2a und 2b betreffen ein weiteres Ausführungsbeispiel, welches sich gegenüber dem Ausführungsbeispiel der 1 dadurch unterscheidet, dass der gesamte Zwischenspalt ZS zwischen den Magnetsegmenten und der Bremsscheibe BS mit einer magnetorheoloischen Flüsigkeit MRF gefüllt sein kann. Es kann zwar der entsprechende Zwischenraum ZS der 1 auch eine magnetorheoloische Flüsigkeit MRF aufweisen, füllt dort allerdings nicht notwendigerweise den Zwischenspalt ZS auf. Die 2a zeigt den Zwischenspalt ZS mit einer magnetorheologischen Flüssigkeit MRF gefüllt, welche vom Magnetfeld MF durchdringbar ist und mit welcher eine Reibbremswirkung an der beweglichen Komponente erzeugbar ist, wenn die Viskosität oder der Reibkoeffizient durch das Magnetfeld derart verändert wird, dass eine Reibung zwischen Bremsscheibe BS und Magnetsegment entstehen kann. An dem radialen Außenbereich radial außerhalb (von der Rotationsachse B aus gesehen) kann das U-förmige Magnetsegment die Spule (SP1, SP2) mit deren Wicklungen aufweisen und das Magnetfeld somit entlang der planaren Ausdehnung des Magnetsegments geführt werden, und dann in einem radialen Innenbereich der Bremsscheibe BS die magnetorheologische Flüssigkeit MRF beiderseiten der Bremsscheibe BS und die Bremsscheibe BS selbst durchdringen, wodurch sowohl eine Reibwirkung und eine Wirbelstrombremswirkung auf die Bremsscheibe BS ausgelöst werden kann. Es kann des Weiteren radial außerhalb der Bremsscheibe BS innerhalb des Zwischenspalts ZS ein Dichtelement DE vorhanden sein, ebenso an einer radialen Innenseite zur Rotationsachse B hin der obere Zwischenspalt ZS und der untere Zwischenspalt ZS mit einem Dichtelement DE abgeschlossen sein, um dadurch die magnetorheologische Flüssigkeit MRF im Zwischenspalt ZS einschließen zu können.The 2a and 2 B relate to a further embodiment, which differs from the embodiment of the 1 differs in that the entire gap ZS between the magnet segments and the brake disc BS can be filled with a magnetorheological fluid MRF. The corresponding gap ZS of the 1 also have a magnetorheological fluid MRF, but does not necessarily fill the gap ZS. The 2a shows the intermediate gap ZS filled with a magnetorheological fluid MRF, which can be penetrated by the magnetic field MF and with which a friction braking effect can be generated on the moving component if the viscosity or the coefficient of friction is changed by the magnetic field in such a way that friction can arise between the brake disk BS and the magnet segment. On the radial outer region radially outside (seen from the axis of rotation B), the U-shaped magnet segment can have the coil (SP1, SP2) with its windings and the magnetic field can thus be guided along the planar extension of the magnet segment, and then in a radial inner region of the brake disk BS, the magnetorheological fluid MRF penetrates both sides of the brake disk BS and the brake disk BS itself, whereby both a friction effect and an eddy current braking effect can be triggered on the brake disk BS. Furthermore, a sealing element DE can be present radially outside the brake disc BS within the intermediate gap ZS, and the upper intermediate gap ZS and the lower intermediate gap ZS can be closed with a sealing element DE on a radial inner side towards the axis of rotation B in order to be able to enclose the magnetorheological fluid MRF in the intermediate gap ZS.

Nach der 2b kann sich am Übergang von ersten Magnetsegment MS1 zum zweiten Magnetsegment MS2 ein Zwischenelement ZE befinden, welches magnetisch schlechter leitend sein kann als die beiden Magnetsegmente MS1 und MS2. Beiderseiten können die beiden Magnetfelder B1 und B2 zueinander umgekehrt ausgerichtet sein, wobei das Zwischenelement ZE einen nahezu feldfreien Übergang darstellen kann. In der Ausführung nach der 2b kann der Zwischenspalt ZS sich geradlinig und in gleicher Höhe entlang der Bremsscheibe BS vom ersten Magnetsegment MS1 zum zweiten Magnetsegment MS2 erstrecken und auch die magnetorheologische Flüssigkeit MRF kann sich entlang beider (oder mehrerer) Magnetsegmente erstrecken und in diese im Zwischenspalt übergehen.After 2 B At the transition from the first magnet segment MS1 to the second magnet segment MS2, there may be an intermediate element ZE, which may be less magnetically conductive than the two magnet segments MS1 and MS2. On both sides, the two magnetic fields B1 and B2 may be aligned in reverse to each other, whereby the intermediate element ZE may represent an almost field-free transition. In the design according to the 2 B the intermediate gap ZS can extend in a straight line and at the same height along the brake disc BS from the first magnet segment MS1 to the second magnet segment MS2 and the magnetorheological fluid MRF can also extend along both (or several) magnet segments and merge into them in the intermediate gap.

Der Zwischenspalt zwischen Rotor und Laschen wird mit MR-Fluid vollständig oder größtenteils gefüllt werden. Hierfür wird zwischen den Laschen (Segmenten) magnetisch nichtleitende Elemente eingefügt zur Abdichtung, außerdem wird zwischen Scheibe und spulen ein zylindrisches Abdichtelement eingefügt. Durch Bestromung der Spulen wird ein Wirbelstrommoment in der Scheibe erzeugt und zusätzlich verfestigt das MR-Fluid durch das Magnetfeld im Scherspalt, dadurch entsteht durch die erhöhte Viskosität (Scherung) bzw. durch Kettenbildung im Fluid ein bremsendes Moment welches den Rotor ebenfalls abbremst.The gap between the rotor and the tabs will be completely or largely filled with MR fluid. For this purpose, magnetically non-conductive elements are inserted between the tabs (segments) to seal, and a cylindrical sealing element is inserted between the disk and the coils. By energizing the coils, an eddy current moment is generated in the disk and the MR fluid is also solidified by the magnetic field in the shear gap, which creates a braking moment due to the increased viscosity (shear) or chain formation in the fluid, which also slows down the rotor.

3 zeigt eine schematische Darstellung einer Bremseinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 3 shows a schematic representation of a braking device according to a further embodiment of the present invention.

Die 3a und 3b entsprechen im Wesentlichen den 1b und 1d, mit dem Unterschied, dass bei der Füllung des Zwischenspalts ZS mit der magnetorheologischen Flüssigkeit MRF der Zwischenspalt ZS nur teilweise gefüllt ist und das Zwischenelement ZE gegenüber einer planaren Ausdehnung des anliegenden ersten Magnetsegments MS1 und des anliegenden zweiten Magnetsegments MS2 eine Vertiefung H darstellt (etwa im oberen Bereich eine Ausnehmung aufweist), in welcher bei abgeschalteten Magnetfeld die magnetorheologische Flüssigkeit MRF zumindest teilweise einbringbar ist und aus dem Zwischenspalt ZS zumindest teilweise in diese Ausnehmung H leitbar sein kann. Wenn die anliegenden Magnetfelder BS1 und BS2 eingeschaltet sind, kann die magnetorheologische Flüssigkeit MRF in den Zwischenspalt ZS gezogen werden und eine Reibwirkung mit der Bremsscheibe BS erzeugt werden. Die 3a zeigt die Vertiefung H zwischen den beiden Kreissegmenten MS1 und MS2 im Bereich des Zwischenelements ZE in einer drei dimensionalen Ansicht und die 3b die gleiche Anordnung in einem Querschnitt in einer Ebene durch die Rotationsachse der Bremsscheibe BS.The 3a and 3b essentially correspond to the 1b and 1d , with the difference that when the intermediate gap ZS is filled with the magnetorheological fluid MRF, the intermediate gap ZS is only partially filled and the intermediate element ZE represents a depression H relative to a planar extension of the adjacent first magnet segment MS1 and the adjacent second magnet segment MS2 (approximately in the upper area a recess) in which the magnetorheological fluid MRF can be at least partially introduced when the magnetic field is switched off and can be at least partially conducted from the intermediate gap ZS into this recess H. When the applied magnetic fields BS1 and BS2 are switched on, the magnetorheological fluid MRF can be drawn into the intermediate gap ZS and a friction effect can be generated with the brake disc BS. The 3a shows the depression H between the two circular segments MS1 and MS2 in the area of the intermediate element ZE in a three-dimensional view and the 3b the same arrangement in a cross-section in a plane through the axis of rotation of the brake disc BS.

Das Funktionsprinzip ist identisch mit 2, allerdings werden die magnetisch nicht leitenden Elemente zwischen den Laschen (Segmenten) nach außen versetzt, sodass vergrößerte Hohlräume zwischen Bremsscheibe und diesen Elementen entstehen. Der Spalt zwischen Stator und Rotor wird nicht vollständig mit MRF gefüllt, es bleibt auch Luft im Spalt. Bei Nicht-betätigung der Bremse schiebt sich ein Teil des Fluids in die Hohlräume, sodass das Viskose Restmoment der Bremse reduziert wird. Durch Anschalten der Spulen wird ein starkes Magnetfeld im Spalt bei den Laschen erzeugt, dadurch wird das Fluid in diesem Bereich gezogen, da die Permeabilität des Fluid geringer ist als die von Luft. Das Fluid wird also aus den Hohlräumen in den Arbeitsspalt gezogen und kann eine Bremswirkung erzielen.The operating principle is identical to 2 , however, the magnetically non-conductive elements between the tabs (segments) are moved outwards, so that larger cavities are created between the brake disc and these elements. The gap between the stator and rotor is not completely filled with MRF, air also remains in the gap. When the brake is not applied, part of the fluid pushes into the cavities, so that the viscous residual torque of the brake is reduced. By switching on the coils, a strong magnetic field is generated in the gap near the tabs, which draws the fluid into this area because the permeability of the fluid is lower than that of air. The fluid is therefore drawn from the cavities into the working gap and can achieve a braking effect.

4 zeigt eine schematische Darstellung einer Bremseinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 4 shows a schematic representation of a braking device according to a further embodiment of the present invention.

Die 4a und 4c entsprechen im Wesentlichen den 3a und 3b, jedoch umfasst hierbei das Zwischenelement ZE an einem Boden der Vertiefung H einen Permanentmagnet PM mit einem Nord- und Südpol (N und S), mit welchen die magnetorheologische Flüssigkeit MRF bei abgeschalteten Magnetfeld anziehbar ist, wobei das anliegende erste Magnetsegment MS1 und das anliegende zweite Magnetsegment MS2 anliegend an die Vertiefung und an das Zwischenelement ZE jeweils eine magnetisch isolierendes Element SE als senkrechte Barriere umfassen können.The 4a and 4c essentially correspond to the 3a and 3b , however, the intermediate element ZE comprises at a bottom of the recess H a permanent magnet PM with a north and south pole (N and S), with which the magnetorheological fluid MRF can be attracted when the magnetic field is switched off, wherein the adjacent first magnet segment MS1 and the adjacent second magnet segment MS2 adjacent to the recess and to the intermediate element ZE can each comprise a magnetically insulating element SE as a vertical barrier.

Die 4c zeigt das Magnetfeld BM des Permanentmagneten PM, welches sich vorteilhaft über die Vertiefung H wölben kann und die magnetorheologische Flüssigkeit MRF dabei in der Vertiefung H bis zum Einschalten der anliegenden Magnetfelder der Magnetsegmente zumindest teilweise in der Vertiefung festhalten kann. Dadurch kann der Zwischenspalt ZS vorteilhaft zumindest teilweise von der magnetorheologischen Flüssigkeit MRF geleert werden und eine Reibwirkung zur Bremsscheibe BS hin bei abgeschalteten Magnetfeldern der Magnetsegmente verringert werden. In der 4a ist die 3 dimensionale Darstellung des Permanentmagneten PM in der Vertiefung zu sehen. Die 4b zeigt den Zustand mit ausgeschalteten Spulen, sodass das MR-Fluid zumindest teilweise durch den Permanentmagnet PM in der Vertiefung ZS gehalten wird. In der 4c ist zu sehen, dass die magnetorheologische Flüssigkeit MRF im Zwischenspalt ZS mit der Bewegung der Bremsscheibe BS durch die erzeugte (eingestellte) Viskosität teilweise entlang des Zwischenspalts ZS mitgezogen werden kann, um eine mechanische Bremswirkung zu erzielen.The 4c shows the magnetic field BM of the permanent magnet PM, which can advantageously arch over the recess H and can hold the magnetorheological fluid MRF in the recess H at least partially until the adjacent magnetic fields of the magnet segments are switched on. This allows the intermediate gap ZS to be advantageously at least partially emptied of the magnetorheological fluid MRF and a friction effect towards the brake disk BS can be reduced when the magnetic fields of the magnet segments are switched off. In the 4a The 3 dimensional representation of the permanent magnet PM can be seen in the recess. The 4b shows the state with the coils switched off, so that the MR fluid is at least partially held in the recess ZS by the permanent magnet PM. In the 4c It can be seen that the magnetorheological fluid MRF in the intermediate gap ZS can be partially pulled along the intermediate gap ZS with the movement of the brake disc BS due to the generated (set) viscosity in order to achieve a mechanical braking effect.

Es können also zusätzlich in den magnetisch nichtleitenden Elementen Permanentmagnete vorgesehen werden, diese bewirken, dass das MRF in den Vertiefungen besser festgehalten wird, da sich ein Feld die Permanentmagnete bildet. Dadurch wird das viskose Restmoment weiter verringert. Dieses Feld muss von der Stärke so abgestimmt sein, dass bei Bestromung der Spulen das Magnetfeld der Laschen stärker ist und das Fluid aus den Vertiefungen herausziehen kann. Um einen magnetischen Kurzschluss zwischen den Laschen zu verhindern muss seitlich der Magnete ein magnetisch nichtleitendes Element sein.Permanent magnets can also be provided in the magnetically non-conductive elements. These ensure that the MRF is held better in the recesses because a field is formed around the permanent magnets. This further reduces the viscous residual torque. The strength of this field must be adjusted so that when the coils are energized, the magnetic field of the tabs is stronger and can pull the fluid out of the recesses. To prevent a magnetic short circuit between the tabs, there must be a magnetically non-conductive element on the side of the magnets.

5 zeigt eine Blockdarstellung von Verfahrensschritten des Verfahrens zum Betreiben einer Bremseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 5 shows a block diagram of method steps of the method for operating a braking device according to an embodiment of the present invention.

Bei dem Verfahren zum Betreiben einer Bremseinrichtung erfolgt ein Bereitstellen S1 einer erfindungsgemäßen Bremseinrichtung; ein Erzeugen S2 eines Magnetfelds, welches sich in die bewegliche Komponente hineinerstreckt und dadurch Erzeugen S3 eines Wirbelstroms und einer Wirbelstrombremswirkung an der beweglichen Komponente und Erzeugen S4 einer Reibbremskraft an der beweglichen Komponente mit dem Magnetfeld durch die magnetorheologische Flüssigkeit an der Bremsscheibe, wobei eine Festigkeit oder Viskosität und dadurch eine Reibwirkung der magnetorheologischen Flüssigkeit durch das Magnetfeld gesteuert wird.In the method for operating a braking device, a braking device according to the invention is provided S1; a magnetic field is generated S2 which extends into the movable component and thereby an eddy current and an eddy current braking effect are generated S3 on the movable component and a friction braking force is generated S4 on the movable component with the magnetic field through the magnetorheological fluid on the brake disk, wherein a strength or viscosity and thereby a friction effect of the magnetorheological fluid is controlled by the magnetic field.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand des bevorzugten Ausführungsbeispiels vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.Although the present invention has been fully described above using the preferred embodiment, it is not limited thereto but can be modified in many ways.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EN 102011112957 [0005]

Claims

Braking device (10) for a vehicle (F), comprising: - a movable component (BK) which is or can be connected to a drive component of the vehicle (F); - an immovable component (UBK) which rests against the movable component from at least one side and is spaced from the movable component (BK) by an intermediate gap (ZS) and which comprises a magnetic device (ME) with which a magnetic field (MF) can be generated on the movable component (BK) and with the magnetic field (MF) an eddy current braking effect can be generated on the movable component (BK).

Braking device (10) according to Claim 1 in which the intermediate gap (ZS) is at least partially filled with a magnetorheological fluid (MRF) which is penetrated by the magnetic field (MF) and with which a friction braking effect on the movable component (BK) can be generated.

Braking device (10) according to Claim 1 or 2 , in which the drive component comprises at least one wheel and the movable component (BK) comprises a brake disc (BS), and the immovable component (UBK) comprises a stator.

Braking device (10) according to Claim 3 , in which the immovable component (UBK) comprises at least a first magnet segment (MS1) and a second magnet segment (MS2), which enclose the brake disc (BS) at least in regions and are arranged next to one another along the brake disc (BS) in a plan view of the brake disc (BS) along an axis of rotation (B) of the brake disc (BS).

Braking device (10) according to Claim 4 , in which an intermediate element (ZE) is present between the first magnet segment (MS1) and the second magnet segment (MS2), which intermediate element has a lower magnetic conductivity than the first magnet segment (MS1) and the second magnet segment (MS2).

Braking device (10) according to Claim 4 or 5 , in which the magnetic device (ME) comprises a first coil (SP1) and a second coil (SP2), wherein the first coil (SP1) rotates around an edge region of the first magnetic segment (MS1) and is designed to couple a first magnetic field (B1) into the first magnetic segment (MS1), and a partial region of the brake disc (BS) and the intermediate gap (ZS) between the first magnetic segment (MS1) and the brake disc (BS) can be penetrated by the first magnetic field (B1), and the second coil (SP2) rotates around an edge region of the second magnetic segment (MS2) and is designed to couple a second magnetic field (B2) into the second magnetic segment (MS2), and a further partial region of the brake disc (BS) and the intermediate gap (ZS) between the second magnetic segment (MS2) and the brake disc (BS) can be penetrated by the second magnetic field (B2).

Braking device (10) according to Claim 5 or 6 , as far as related to Claim 4 ,in which the intermediate element (ZE) represents a recess (H) opposite a planar extension of the adjacent first magnet segment (MS1) and the adjacent second magnet segment (MS2), into which recess the magnetorheological fluid (MRF) can be at least partially introduced when the magnetic field (MF) is switched off and can be at least partially led out of the intermediate gap (ZS).

Braking device (10) according to Claim 7 , in which the intermediate element (ZE) comprises a permanent magnet (PM) at a bottom of the recess (H), with which the magnetorheological fluid (MRF) can be attracted when the magnetic field (MF, B1, B2) is switched off, wherein the adjacent first magnet segment (MS1) and the adjacent second magnet segment (MS2) adjacent to the recess and to the intermediate element (ZE) each comprise a magnetically insulating element.

Braking device (10) according to one of the Claims 4 until 8th in which the first magnetic field (B1) and the second magnetic field (B2) are oppositely directed to each other.

Braking device (10) according to one of the Claims 4 until 9 , in which the first magnet segment (MS1) and the second magnet segment (MS2) each surround the brake disc (BS) in a U-shape from both sides and each represent a circular segment in a plan view along the axis of rotation (B) of the brake disc (BS).

Method for operating a braking device (10), comprising the steps: - providing (S1) a braking device (10) according to one of the Claims 2 until 10 ; - generating (S2) a magnetic field (MF) which extends into the movable component (BK) and thereby generating (S3) an eddy current and an eddy current braking effect on the movable component (BK) and generating (S4) a friction braking force on the movable component (BK) with the magnetic field (MF) through the magnetorheological fluid (MRF) on the brake disc (BS), whereby a strength or viscosity and thereby a friction effect of the magnetorheological magnetic fluid (MRF) is controlled by the magnetic field (MF).