DE19509503A1 - Vorrichtung mit veränderbarem Reibwert - Google Patents
Vorrichtung mit veränderbarem ReibwertInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übertragung
einer Kraft zwischen zwei relativ zueinander bewegbaren
Teilen durch Reibung, bei der zu Steuerungs- und Regelungs
zwecken eine Änderung des Reibungswiderstands erfolgt.
Zu Vorrichtungen dieser Art gehören Reibkupplungen, bei
denen wenigstens eines der die Reibpaarung bildenden Teile
normal zur Reibfläche bewegt und so mit der Reibfläche des
anderen Teils in Kontakt gebracht wird. Dabei müssen in
vielen Fällen für das Ein- oder Auskuppeln Federkräfte
überwunden werden, die die Reibflächen je nach Anwendungs
zweck entweder auf Abstand halten oder gegeneinander pres
sen. Durch Dosieren der Kupplungskraft kann der Reibwert
und damit das übertragbare Moment geändert werden. Wegen
der dabei zu bewegenden Massen und der Überwindung der
Federkräfte sind mit derartigen Kupplungen keine allzu
hohen Schaltfrequenzen für das Ein- und Auskuppeln bzw. für
eine Änderung des Reibwertes möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der hohe
Schaltfrequenzen und kurzzeitige Änderungen des Reibwertes
möglich sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
relativ zueinander bewegbaren Teile durch einen Spalt von
einander getrennt sind, der sich in Richtung der Relativbe
wegung der Teile erstreckt, daß die Teile gegeneinander
elektrisch isoliert und mit den Polen einer Spannungsquelle
verbindbar sind, daß auf der an den Spalt angrenzenden Flä
che von wenigstens einem der Teile eine Vielzahl von kurzen
Haaren, Fäden, Folienstreifen, Geweben oder dergleichen
einzeln oder in Form eines Pelzes angebracht sind und daß
die Haare oder dergleichen mittels eines elektrostatischen
oder elektromagnetischen Feldes aus einer Ruhelage, in der
sie im wesentlichen parallel zur Richtung der Relativbewe
gung der Teile ausgerichtet sind, in eine Eingriffslage
bewegbar sind, in der sie mittelbar oder unmittelbar mit
dem anderen Teil in Reibkontakt treten.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann der Reibungswi
derstand zwischen den beiden relativ zueinander beweglichen
Teilen in weiteren Grenzen geändert werden und die Mitnahme
des angetriebenen Teils durch das antreibende Teil gesteu
ert bzw. geregelt werden. Da die erfindungsgemäß eingesetz
ten Haare oder dergleichen nur eine sehr geringe Masse auf
weisen, erfolgt die Änderung des Reibwertes praktisch träg
heitslos mit der Änderung der Stärke des elektrostatischen
oder elektromagnetischen Feldes bzw. mit der Änderung der
angelegten Spannung. Die relativ zueinander beweglichen
Teile sind zumindest im Bereich der Reibpaarung, d. h. in
dem Bereich mit den elektrostatisch oder elektromagnetisch
auf ladbaren Haaren oder dergleichen als Kondensator oder
als Elektromagnet aufgebaut. An den Oberflächen des Spalts
befinden sich entweder entgegengesetzte Ladungen, wodurch
die Haare von der gegenüberliegenden Fläche angezogen wer
den, oder es wird ein Magnetfeld gebildet, durch das die
Haare aufgerichtet werden. Hierdurch werden die beiden
relativ zueinander beweglichen Teile reibend miteinander
verbunden und durch elektrostatische oder elektromagneti
sche Kräfte in Eingriff gehalten. Durch Änderung der ange
legten Spannung wird die Haltekraft verändert, so daß das
übertragbare Drehmoment proportional mit der elektrischen
Spannung verändert werden kann.
Die Anordnung der Haare wird erfindungsgemäß so gewählt und
kombiniert, daß die elektrostatische oder elektromagneti
sche Anziehung oder Abstoßung zur Wirkung kommt. Die Haare
oder dergleichen bzw. der Haarpelz oder das Haargewebe kön
nen auf Zug, Biegung, Torsion, Druck belastet, d. h. elek
trostatisch oder elektromagnetisch durch Anziehung oder
Abstoßung in den genannten Belastungsarten beansprucht wer
den. Die Haltekräfte der Haare bilden Dipole. Die Halte
kraft ist also hauptsächlich elektrostatischer oder elek
tromagnetischer Art. Da gleichpolige Ladungen einander
abstoßen, können Haare, die zwar als Gesamthaar anziehenden
Kräfte unterliegen, mit Haaren umgehen werden, die gleich
polig aufgeladen sind und sich daher voneinander abstoßen.
Das gilt auch, wenn die Haare oder dergleichen auf beiden
Flächen, die die Reibpaarung bilden, angebracht sind.
Die Vorrichtung ist unempfindlich gegen einen Achsversatz
der beiden relativ zueinander beweglichen Teile. Sind die
Haare oder dergleichen in Ruhelage, können die Teile prak
tisch reibungsfrei relativ zueinander bewegt werden. Zur
Herstellung einer Anfangsreibung kann die Reibpaarung
erforderlichenfalls aber auch unter Hinzufügung einer vis
kosen Flüssigkeit betrieben werden.
Die Haare oder dergleichen sind vorzugsweise durch elasti
sche Kräfte aus der Sperr- in die Ruhelage rückstellbar.
Alternativ können sie auch mittels eines elektrostatischen
oder elektromagnetischen Feldes zurückgestellt werden. In
Richtung der Relativbewegung sind die Haare oder derglei
chen über eine ausreichend lange Strecke und mit ausrei
chender Dichte angeordnet, so daß in Eingriffslage eine
Relativbewegung zwischen den Teilen vollständig gehemmt
werden kann. Dabei ist selbstverständlich, daß die Haare
oder dergleichen durch Änderung der Stärke des elektrosta
tischen oder elektromagnetischen Feldes in jede beliebige
Position zwischen Ruhe- und Eingriffslage einstellbar sind.
Zur Verstärkung des erfindungsgemäßen Effektes kann vorge
sehen werden, daß in den beiden relativ zueinander bewegba
ren Teilen drei oder mehr Oberflächenbereiche ausgebildet
sind, die alternierend mit den beiden Polen einer Span
nungsquelle verbindbar sind und daß dadurch zwei oder mehr
Reibpaarungen erzeugbar sind. Im einfachsten Fall bestehen
die Reibpaarungen aus ebenen Oberflächenbereichen; sie kön
nen aber auch aus zylindrischen oder kugelförmigen Oberflä
chenbereichen gebildet werden. Eine weitere Verstärkung des
erfindungsgemäßen Effektes kann dadurch erreicht werden,
daß die Haare oder dergleichen auf beiden Teilen der Reib
paarung angeordnet sind. Ferner ist es möglich, daß die
Haare oder dergleichen nicht auf den relativ zueinander
beweglichen Teilen sondern beidseitig auf einem zwischen
den Teilen befindlichen gesonderten Träger angeordnet sind.
Für diesen Fall sind der Träger mit dem einen und die rela
tiv zueinander beweglichen Teile mit dem anderen Pol einer
Spannungsquelle verbindbar. Schließlich kann eine Steige
rung der Wirkung dadurch erreicht werden, daß die Haare
oder dergleichen tannenbaumartige Verzweigungen aufweisen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird bevorzugt zur Her
stellung einer Reibkupplung verwendet, bei der die beiden
relativ zueinander beweglichen Kupplungshälften voneinander
elektrisch getrennt und mit den beiden Polen einer Span
nungsquelle verbindbar sind. In einem Spalt zwischen den
beiden Kupplungshälften sind Haare oder dergleichen ange
ordnet und mit einer der beiden Kupplungshälften verbunden,
wobei die Haare oder dergleichen mittels eines elektrosta
tischen oder elektromagnetischen Feldes aus einer Ruhelage,
in der sie im wesentlichen parallel zur Richtung der Rela
tivbewegung ausgerichtet sind, in eine Eingriffslage beweg
bar sind, in der sie mit der anderen Kupplungshälfte in
Reibungsgriff treten.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann vorteilhaft bei einem
pneumatisch oder hydraulisch beaufschlagbaren Katapult ver
wendet werden. Dabei handelt es sich um eine Vorrichtung
mit einem Gehäuse und einem darin abdichtend geführten Kol
ben mit einseitig aus dem Gehäuse herausgeführter Kolben
stange. Kolben und Kolbenstange einerseits sowie das
Gehäuse andererseits sind elektrisch gegeneinander isoliert
und mit den beiden Polen einer Spannungsquelle verbindbar.
In einer Ausnehmung des Kolbens und/oder der Kolbenführung
im Gehäuse sind Haare oder dergleichen angeordnet und mit
dem Kolben bzw. dem Gehäuse verbunden. Bei Anlegen einer
Spannung können die Haare oder dergleichen mittels eines
elektrostatischen oder elektromagnetischen Feldes aus der
Ruhelage, in der sie parallel zur Bewegungsrichtung der
Kolbenstange ausgerichtet sind, in die Eingriffslage aufge
richtet werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch zur Sperrung
eines mechanischen Gelenks benutzt werden. Dieses kann aus
einem ersten und einem darin dreh- oder schwenkbar gelager
ten zweiten Teil bestehen. Die Teile sind gegeneinander
elektrisch isoliert und mit den Polen einer Spannungsquelle
verbindbar. In einer Ausnehmung zwischen erstem und zweitem
Teil sind Haare oder dergleichen angeordnet und mit einem
der beiden Teile verbunden. Bei Anlegen einer Spannung sind
die Haare oder dergleichen mittels eines elektrostatischen
oder elektromagnetischen Feldes aus der Ruhelage in die
Eingriffslage einstellbar.
Eine weitere vorteilhafte Anwendungsmöglichkeit der besteht
bei einem Längsoszillator, der im wesentlichen aus einem
Schwingstab besteht, der über Antriebsrollen und Reibkupp
lungen von je einem Antrieb für die gegenläufigen Bewe
gungsrichtungen translatorisch antreibbar ist. Die
Antriebsrollen und darin drehbar gelagerte Kupplungsschei
ben sind gegeneinander elektrisch isoliert und mit den bei
den Polen einer Spannungsquelle verbindbar. In einem zwi
schen der Antriebsrolle und der Kupplungsscheibe vorgese
henen Spalt sind Haare oder dergleichen angeordnet und mit
der Antriebsrolle und/oder mit der Kupplungsscheibe verbun
den. Bei Anlegen einer Spannung können die Haare mittels
eines elektrostatischen oder elektromagnetischen Feldes aus
der Ruhelage in die Eingriffslage eingestellt werden.
In ähnlicher Weise können Vorrichtungen gemäß der Erfindung
auch bei einem Drehoszillator angewendet werden. Dieser
besitzt eine Schwingwelle, die über Antriebsrollen und
Reibkupplungen von je einem Antrieb für die gegenläufigen
Bewegungsrichtungen drehbar ist. Zwei Kupplungsscheiben
sind mit der Schwingwelle drehfest verbunden und in
Antriebsrollen drehbar gelagert, die die Kupplungsscheiben
umgreifen. Die Kupplungsscheiben sind gegenüber den
Antriebsrollen elektrisch isoliert und mit den beiden Polen
einer Spannungsquelle verbindbar. In einem zwischen den
Kupplungsscheiben und den Antriebsrollen ausgebildeten
Spalt sind Haare oder dergleichen angeordnet und mit den
Kupplungsscheiben und/oder mit den Antriebsrollen verbun
den. Bei Anlegen einer Spannung sind die Haare aus der
Ruhelage in die Eingriffslage einstellbar.
Weiter Einzelheiten der Erfindung werden anhand von in den
Fig. 1 bis 9 dargestellten Ausführungsbeispielen näher
erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine Ansicht einer Wellenkupplung,
Fig. 2 eine Gehäusekupplung in gelöstem Zustand,
Fig. 3 die Gehäusekupplung gemäß Fig. 2 in gekuppeltem
Zustand,
Fig. 4 einen Längsschnitt eines Katapults,
Fig. 5 eine Vorderansicht und
Fig. 6 eine Seitenansicht eines Kreuzgelenks,
Fig. 7 eine Draufsicht und
Fig. 8 eine Seitenansicht eines Längsoszillators und
Fig. 9 eine Seitenansicht eines teilweise geschnittenen
Drehoszillators.
Die in Fig. 1 dargestellte Wellenkupplung besteht aus zwei
Wellenstümpfen 1, 2, die in Lagern 3, 4 drehbar und axial
unverschieblich gehalten sind und die endseitig einander
benachbarte Kupplungsscheiben 5, 6 aufweisen, zwischen
denen ein Spalt 7 vorgesehen ist. Die Kupplungsscheiben 5,
6 sind elektrisch gegeneinander isoliert und mit den Polen
einer Spannungsquelle U verbindbar. In dem Spalt 7 sind auf
beiden Kupplungsscheiben 5, 6 Haare 8 angebracht, die mit
tels eines elektrostatischen oder elektromagnetischen Fel
des, das bei Anlegen einer Spannung zwischen den beiden
Kupplungsscheiben 5, 6 aufgebaut wird, aus ihrer Ruhelage
(obere Bildhälfte) in eine Eingriffslage (untere Bild
hälfte) gebracht werden können. Während der Reibungswider
stand zwischen den Kupplungsscheiben 5, 6 in der Ruhelage
praktisch gleich Null ist, weil die Haare 8 einander nicht
berühren, erreicht er durch den Reibkontakt der Haare 8 in
der Eingriffslage seinen größten Wert, der ausreicht, das
Auslegungsdrehmoment zwischen den Wellenstümpfen 1, 2 zu
übertragen.
Bei der Gehäusekupplung gemäß den Fig. 2 und 3 sind die
beiden Wellenstümpfe 1, 2 wiederum in Lagern 3, 4 gehalten.
An einem der Wellenstümpfe 1 ist endseitig ein rotations
symmetrisches Gehäuse 9 angebracht, während der andere Wel
lenstumpf 2 eine Kupplungsscheibe 6 trägt, die sich inner
halb des Gehäuses 9 befindet, wobei zwischen dem Gehäuse 9
und der Kupplungsscheibe 6 allseits ein Spalt 7 vorhanden
ist. Das Gehäuse 9 und die Kupplungsscheibe 6 sind elek
trisch gegeneinander isoliert und mit den beiden Polen
einer nicht dargestellten Spannungsquelle verbindbar. Im
Spalt 7 sind auf den sich gegenüberliegenden Flächen des
Kupplungsflanschs 6 und des Gehäuses 9 Haare 8 oder der
gleichen aufgebracht, die mittels eines elektrostatischen
oder elektromagnetischen Feldes, das bei Anlegen einer
Spannung zwischen der Kupplungsscheibe 6 und dem Gehäuse 9
aufgebaut wird, aus der Ruhelage in Fig. 2 in die Ein
griffslage gemäß Fig. 3 gebracht werden können. In der
Eingriffslage der Haare 8 bilden Gehäuse 9 und Kupplungs
scheibe 6 eine geschlossene Reibkupplung, über die das von
einem Antrieb 10 in den Wellenstumpf 2 eingebrachte Drehmo
ment auf den Wellenstumpf 1 übertragen werden kann. Bei
abgeschwächtem elektromagnetischen oder elektrostatischen
Feld kann ein definiertes Rutschmoment übertragen werden.
Bei dem in Fig. 4 gezeigten Katapult ist ein Kolben 11 mit
einer Kolbenstange 12 in einem Zylindergehäuse 13 axial
verschieblich angeordnet. Ein Verdrängungsraum 14 auf der
der Kolbenstange 12 abgewandten Seite des Kolbens 11 ist
mit einem Anschluß 15 versehen, durch den ein Druckmedium
eingebracht werden kann. Der Verdrängungsraum 14 ist außer
dem mit einem Druckspeicher 16 verbunden. Ein zweiter Ver
drängungsraum 17 auf der entgegengesetzten Seite des Kol
bens 11 kann über eine Öffnung 18 entlüftet werden. Der
Kolben 11 und die Kolbenstange 12 einerseits und das
Gehäuse 13 andererseits sind elektrisch gegeneinander iso
liert und mit den Polen einer Spannungsquelle U verbindbar.
In der Mantelfläche des Kolbens 11 und in der die Kolben
stange 12 umgebenden Bohrungsfläche des Gehäuses 13 ist je
eine kreiszylindrische Ausnehmung 19 ausgebildet, in der
Haare 8 angeordnet und mit dem Kolben 11 bzw. mit dem
Gehäuse 13 verbunden sind. Wird eine Spannung angelegt, so
werden die Haare 8 mittels eines elektromagnetischen oder
elektrostatischen Feldes aus ihrer Ruhelage (obere Bild
hälfte) in die Eingriffslage (unter Bildhälfte) gebracht.
In der Eingriffslage werden der Kolben 11 und die Kolben
stange 12 in der dargestellten Position entgegen der durch
Beaufschlagung des Verdrängungsraumes 14 mit einem Druck
mittel auf den Kolben 11 einwirkenden Kraft festgehalten.
Wird die Spannung abgeschaltet, fällt die Sperrwirkung der
Haare schlagartig weg und der Kolben 11 wird durch die
gespeicherte Druckkraft katapultartig nach rechts geschleu
dert. Durch geeignete Steuerung der Spannung kann die Feld
wirkung geändert und damit das Beschleunigungs- und Brems
verhalten des Kolbens 11 beeinflußt werden.
Die Fig. 5 und 6 zeigen ein Kreuzgelenk, das mit Hilfe
elektromagnetischer Kräfte sperrbar ist. Das Kreuzgelenk
weist zwei zylindrische Lagerzapfen 20, 21 auf, die einan
der durchdringend rechtwinkelig zu einem Kreuz fest mitein
ander verbunden sind. Auf den beiden Enden des Lagerzapfens
20 sind die beiden als Lagerbüchsen ausgebildeten Schenkel
22 einer Gelenkgabel 23 und auf den beiden Enden des Lager
zapfens 21 die als Lagerbüchsen ausgebildeten Schenkel 24
einer Gelenkgabel 25 schwenkbar gelagert. Jede Gelenkgabel
23, 25 weist einen Gewindezapfen 26 zur Befestigung an
einem Anschlußbauteil auf. In den Lagerbohrungen der Schen
kel 22, 24 sind in ringförmigen Ausnehmungen Haare 8 ange
bracht. Die Oberflächen der Ausnehmungen und die diesen
gegenüberliegenden Oberflächen der Zapfen 20, 21 sind elek
trisch magnetisierbar ausgebildet und die Magnetkräfte sind
mit einer steuerbaren Spannungsquelle U1 bzw. U2 veränder
bar. In Fig. 5 werden die Haare 8 in den Schenkeln 22
durch elektromagnetische Abstoßung in einer Ruhelage gehal
ten, in der sie sich innerhalb der Ausnehmungen befinden.
Die Gelenkgabel 23 kann sich daher frei auf dem Zapfen 20
bewegen. Dagegen sind in Fig. 6 die Haare 8 in den Schen
keln 24 durch die mit Hilfe der angelegten Spannung erzeug
ten Magnetkräfte in ihrer Eingriffslage aufgerichtet,
wodurch sie die Gelenkgabel 25 gegenüber dem Zapfen 21
blockieren. Die Größe der Blockierkraft kann durch die
Stärke der Magnetkraft variiert werden.
Ein Längsoszillator, der im wesentlichen aus einem in sei
ner Längsrichtung beweglich gelagerten Schwenkstab 27
besteht, der zwischen zwei gleichsinnig antreibbaren
Antriebsrollen 28, 29 angeordnet ist, ist in den Fig. 7
und 8 dargestellt. Die Antriebsrollen 28, 29 des Längsos
zillators haben einen zentralen, zylindrischen Hohlraum 30
in dem eine zylindrische Kupplungsscheibe 31 drehbar ange
ordnet ist, die mit einer Antriebswelle eines Antriebsmo
tors 32 fest verbunden ist. Zwischen der Antriebsrolle 28
bzw. 29 und der jeweiligen Kupplungsscheibe 31 ist ein
Spalt 33 vorgesehen, der mit Haaren 8 gefüllt ist. Die den
Spalt 33 begrenzenden Flächen der Antriebsrollen 28, 29 und
der Kupplungsscheiben 31 sind entweder als Magnetplatten
eines Elektromagneten oder als Kondensatorplatten eines
Elektrokondensators ausgebildet und die Haare 8 sind ent
sprechend mit Hilfe von Magnetkräften oder elektrostati
schen Kräften von einer Ruhelage in eine Eingriffslage und
umgekehrt bewegbar. Bilden die den Spalt begrenzenden Flä
chen einen Elektrokondensator, so kann der Spalt mit einer
die elektrische Kraft verstärkenden Flüssigkeit, z. B. Sili
konöl gefüllt sein.
Sind die Haare 8 in Eingriffslage, so wird die Drehbewegung
des Motors 32 von der Kupplungsscheibe 31 auf die Antriebs
rolle 28 bzw. 29 übertragen und der Schwingstab 27 in Bewe
gung versetzt. Werden die beiden Antriebsrollen 28, 29
alternierend ein- und ausgekuppelt, so wird der Schwingstab
26 abwechselnd in der einen oder anderen der beiden gegen
läufigen Bewegungsrichtungen angetrieben und auf diese
Weise in oszillierende Bewegung versetzt. Eine Drehrich
tungsumkehr des Antriebsmotors 32 ist nicht erforderlich,
da die auf gegenüberliegenden Seiten des Schwingstabs 27
angeordneten Antriebsrollen 28, 29 gleichsinnig angetrieben
werden. Dies hat den Vorteil, daß bei einer Änderung der
Bewegungsrichtung des Schwingstabs die Drehrichtung der
Kupplungsscheiben und des Antriebsmotors beibehalten werden
kann und die Drehmasse des Antriebsmotors und der Kupp
lungsscheiben zur Unterstützung der Antriebskraft bei der
Umkehr der Bewegungsrichtung des Schwingstabs herangezogen
werden kann. Da die sehr dünnen Haare im Kiloherzbereich
auf Änderung des Magnetfelds und des elektrostatischen
Felds ansprechen, kann mit der beschriebenen Anordnung ein
hochfrequenter Oszillator geschaffen werden.
Fig. 9 zeigt einen in analoger Weise gestalteten Drehos
zillator, bei dem eine Schwingwelle 42 von zwei Antriebsmo
toren 34, 35 abwechselnd rechts- und linksdrehend angetrie
ben wird. Auf der Schwingwelle 42 sind zwei Antriebsrollen
36, 37 drehbar gelagert, die über einen Riementrieb 38 bzw.
39 von dem Antriebsmotor 34 bzw. 35 angetrieben werden. Die
Drehrichtung der Antriebsrollen 36, 37 ist gegenläufig. In
einem Hohlraum im Innern der Antriebsrollen 36, 37 sind
Kupplungsscheiben 40, 41 angeordnet, die drehfest mit der
Schwingwelle 42 verbunden sind. Zwischen den Kupplungsschei
ben 40, 41 und den diesen benachbarten Flächen der
Antriebsrollen 36, 37 ist ein Spalt vorgesehen, in dem sich
Haare 8 befinden. Die Haare 8 können wie bereits beschrie
ben durch elektrostatische oder elektromagnetische Felder
aus einer Ruhelage in eine Eingriffslage gebracht werden,
in der sie das Antriebsmoment von den Antriebsrollen 36, 37
auf die Kupplungsscheiben 40 bzw. 41 übertragen. Durch ab
wechselndes elektrostatisches oder elektromagnetisches
Erregen der Haare in der Antriebsrolle 36 oder in der
Antriebsrolle 37 wird die Schwingwelle 42 in oszillierende
Drehbewegungen versetzt. Auch diese Anordnung ermöglicht
eine hochfrequente Oszillation der Schwingwelle 42.
Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen gemäß den
Fig. 7 bis 9 kann der Spalt zwischen den Antriebsrollen und
den Kupplungsscheiben statt mir Haaren auch mit einer elek
trorheologischen Flüssigkeit oder Suspension ausgefüllt
sein, deren Viskosität durch den Aufbau eines elektrischen
Feldes derart erhöht werden kann, daß ein geeignetes Dreh
moment zwischen den Antriebsrolle und den Kupplungsscheiben
übertragbar ist. Hierbei dienen die gegeneinander isolier
ten Kupplungsscheiben und Antriebsrollen als Elektroden,
die mit den Entgegengesetzten Polen einer Spannungsquelle
verbindbar sind.
Claims (17)
1. Vorrichtung zur Übertragung einer Kraft zwischen zwei
relativ zueinander bewegbaren Teilen durch Reibung, bei
der zu Steuerungs- und Regelungszwecken eine Änderung
des Reibungswiderstands erfolgt, dadurch gekennzeich
net, daß die relativ zueinander bewegbaren Teile (5, 6)
durch einen Spalt (7) voneinander getrennt sind, der
sich in Richtung der Relativbewegung der Teile (5, 6)
erstreckt, daß die Teile (5, 6) gegeneinander elek
trisch isoliert und mit den Polen einer Spannungsquelle
(U) verbindbar sind, daß auf der an den Spalt (7)
angrenzenden Fläche von wenigstens einem der Teile (5,
6) eine Vielzahl von kurzen Haaren (8), Fäden, Folien
streifen, Geweben oder dergleichen einzeln oder in Form
eines Pelzes angebracht sind und daß die Haare (8) oder
dergleichen mittels eines elektrostatischen oder elek
tromagnetischen Feldes aus einer Ruhelage, in der sie
im wesentlichen parallel zur Richtung der Relativ
bewegung der Teile (5, 6) ausgerichtet sind, in eine
Eingriffslage bewegbar sind, in der sie mittelbar oder
unmittelbar mit dem anderen Teil in Reibkontakt treten.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Haare (8) oder dergleichen mittels elastischer
Kräfte aus der Eingriffslage in die Ruhelage rückstell
bar sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß Haare (8) oder dergleichen mittels eines elektro
statischen oder elektromagnetischen Feldes aus der Ein
griffslage in die Ruhelage rückstellbar sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Haare (8) oder dergleichen in
Richtung der Relativbewegung über eine ausreichend
lange Strecke mit ausreichender Dichte angeordnet sind,
so daß in Eingriffslage eine Relativbewegung zwischen
den Teilen vollständig gehemmt werden kann.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Reibungswiderstand der Haare
(8) oder dergleichen durch Änderung der Stärke des
elektrostatischen oder elektromagnetischen Feldes in
der Eingriffslage einstellbar ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß an den beiden relativ zueinander
bewegbaren Teilen (5, 6) drei oder mehr Oberflächenbe
reiche ausgebildet sind, die alternierend mit den bei
den Polen einer Spannungsquelle (U) verbindbar sind und
daß dadurch zwei oder mehr Reibpaarungen erzeugbar
sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die an den Spalt (7) angrenzenden
Oberflächen der Teile (5, 6) als Platten eines Elektro
magneten oder eines Kondensators ausgebildet sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der Spalt (7) mit einer dielektri
schen oder elektrothreologischen Flüssigkeit gefüllt
ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Haare (8) oder dergleichen auf
beiden Teilen (5, 6) der Reibpaarung angeordnet sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, jedoch
mit der Maßgabe, daß die Haare (8) oder dergleichen
nicht auf den relativ zueinander beweglichen Teilen
sondern beidseitig auf einem zwischen den Teilen
befindlichen gesonderten Träger angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß der Träger mit dem einen und die relativ zueinander
beweglichen Teile mit dem anderen Pol einer Spannungs
quelle (7) verbindbar sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Haare (8) oder dergleichen tan
nenbaumartige Verzweigungen aufweisen.
13. Anwendung einer Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis
12 bei einer Reibkupplung, bei der zwei relativ zuein
ander drehbare in konstantem Abstand voneinander ange
ordnete Kupplungshälften (5, 6, 9) voneinander elek
trisch getrennt und mit den beiden Polen einer Span
nungsquelle (7) verbindbar sind und bei der in einem
Spalt zwischen den beiden Kupplungshälften (5, 6, 9)
Haare (8) oder dergleichen angeordnet und mit einer der
beiden Kupplungshälften (5, 6, 9) verbunden sind, die
mittels eines elektrostatischen oder elektromagneti
schen Feldes aus einer eine Relativbewegung der Kupp
lungshälften (5, 6, 9) ermöglichenden Ruhelage in eine
Eingriffslage einstellbar sind, in der sie ein Drehmo
ment von einer Kupplungshälfte auf die andere übertra
gen.
14. Anwendung einer Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis
12 bei einem pneumatisch oder hydraulisch beaufschlag
baren Katapult, mit einem Gehäuse (13) und einem darin
abdichtend geführten Kolben (11) mit einseitig aus dem
Gehäuse (13) herausgeführter Kolbenstange (12), wobei
der Kolben (11) und die Kolbenstange (12) einerseits
und das Gehäuse (13) andererseits elektrisch gegenein
ander isoliert und mit den beiden Polen einer Span
nungsquelle (7) verbindbar sind und wobei in einer Aus
sparung des Kolbens (11) und/oder der Kolbenführung im
Gehäuse (13) Haare (8) oder dergleichen angeordnet und
mit dem Kolben (11) bzw. dem Gehäuse (13) verbunden
sind, die bei Anlegen einer Spannung mittels eines
elektrostatischen oder elektromagnetischen Feldes aus
einer eine Kolbenbewegung zulassenden Ruhelage in eine
den Kolben (11) festhaltenden Eingriffslage einstellbar
sind.
15. Anwendung einer Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis
12 bei einem mechanischen Gelenk, mit einem ersten
Gelenkteil (23, 25) und einem darin dreh- oder schwenk
bar gelagerten zweiten Gelenkteil (20, 21), wobei die
Gelenkteile (20, 21, 23, 25) gegeneinander elektrisch
isoliert und mit den Polen einer Spannungsquelle (U1,
U2) verbindbar sind und wobei in einer Aussparung zwi
schen dem ersten und dem zweiten Gelenkteil Haare (8)
oder dergleichen angeordnet und mit wenigstens einem
der beiden Gelenkteile verbunden sind, die bei Anlegen
einer Spannung mittels eines elektrostatischen oder
elektromagnetischen Feldes aus einer die Bewegbarkeit
des Gelenks erlaubenden Ruhelage in eine das Gelenk
blockierende Eingriffslage einstellbar sind.
16. Anwendung einer Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis
12 bei einem Längsoszillator mit einem Schwingstab
(27), der über zwei Antriebsrollen (28, 29) und Reib
kupplungen (30, 31) von einem Antrieb (32) wechselnd in
gegenläufigen Bewegungsrichtungen in Längsrichtung
antreibbar ist wobei in den die Antriebsrollen (28, 29)
jeweils eine Kupplungsscheibe (31) drehbar gelagert ist
und in einem Spalt (33) zwischen den Antriebsrollen
(28, 29) und der Kupplungsscheibe Haare (8) oder der
gleichen angeordnet und mit der Antriebsrolle (28, 29)
und/oder mit der Kupplungsscheibe (31) verbunden sind
und wobei die den Spalt (33) begrenzenden Flächen der
Antriebsrollen (28, 29) und der Kupplungsscheiben (31)
als Platten eines Elektromagneten oder eines Kondensa
tors ausgebildet sind derart, daß die Haare (8) bei
Anlegen einer Spannung mittels eines elektrostatischen
oder elektromagnetischen Feldes in eine Ruhelage und in
eine Eingriffslage einstellbar sind.
17. Anwendung einer Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis
12 bei einem Drehoszillator mit einer Schwingwelle
(42), die über Antriebsrollen (36, 37) und Reibkupplun
gen von je einem Antrieb (34, 35) in gegenläufigen
Drehrichtungen drehbar ist, wobei zwei Kupplungsschei
ben (40, 41) mit der Schwingwelle (42) drehfest verbun
den und in den sie umgreifenden Antriebsrollen (36, 37)
drehbar gelagert sind und zwischen den Kupplungsschei
ben (40, 41) und den Antriebsrollen (36, 37) ein Spalt
vorgesehen ist, in dem Haare (8) oder dergleichen ange
ordnet und mit den Kupplungsscheiben (40, 41) und/oder
mit den Antriebsrollen (36, 37) verbunden sind und
wobei die den Spalt begrenzenden Flächen der Antriebs
rollen (36, 37) und der Kupplungsscheiben (40, 41) als
Platten eines Elektromagneten oder eines Kondensators
ausgebildet sind derart, daß die Haare (8) bei Anlegen
einer Spannung mittels eines elektrostatischen oder
elektromagnetischen Feldes in eine Ruhelage und in eine
Eingriffslage einstellbar sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995109503 DE19509503A1 (de) | 1995-03-16 | 1995-03-16 | Vorrichtung mit veränderbarem Reibwert |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995109503 DE19509503A1 (de) | 1995-03-16 | 1995-03-16 | Vorrichtung mit veränderbarem Reibwert |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19509503A1 true DE19509503A1 (de) | 1996-09-19 |
Family
ID=7756819
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1995109503 Withdrawn DE19509503A1 (de) | 1995-03-16 | 1995-03-16 | Vorrichtung mit veränderbarem Reibwert |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19509503A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1085855C (zh) * | 1998-12-25 | 2002-05-29 | 清华大学 | 对金属/陶瓷摩擦副的摩擦系数进行主动控制的方法 |
NL1018877C2 (nl) * | 2001-09-04 | 2003-03-13 | Amc Edam B V | Draaideur. |
RU2538834C1 (ru) * | 2011-01-27 | 2015-01-10 | Фудзикура Касэй Ко., Лтд. | Деталь с переменным коэффициентом трения и структура с переменным коэффициентом трения |
-
1995
- 1995-03-16 DE DE1995109503 patent/DE19509503A1/de not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN1085855C (zh) * | 1998-12-25 | 2002-05-29 | 清华大学 | 对金属/陶瓷摩擦副的摩擦系数进行主动控制的方法 |
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US9463608B2 (en) | 2011-01-27 | 2016-10-11 | Fujikura Kasei Co., Ltd. | Frictional-force variable compact and frictional-force variable structure |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8141 | Disposal/no request for examination |