DE19737766A1

DE19737766A1 - Kupplungsvorrichtung

Info

Publication number: DE19737766A1
Application number: DE19737766A
Authority: DE
Inventors: Peter Kobler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-09-03
Filing date: 1997-08-29
Publication date: 1998-03-05

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1.

Bekannt sind Planetenradgetriebe und hydrodynamische sowie magne tische Kupplungsvorrichtungen. Ferner sind im Stand der Technik so genannte magnetorheologische Fluide (MRF) bekannt, deren Viskosität durch Anlegen eines Magnetfeldes stark erhöht wird.

Der Nachteil des Standes der Technik besteht darin, daß trotz der bekannten Bauformen immer noch ein Bedarf für eine kostengünstige, kompakte und möglichst universell einsetzbare Kupplung besteht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden, und insbesondere eine kompakte Kupplungsvorrichtung zu schaffen, die Drehmomente über einen großen Bereich, und insbesondere hohe Drehmomente mit einer kleinen Bauform übertragen bzw. kuppeln kann.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die erfindungsgemäße Kupplungsvorrichtung im eingekuppelten Zustand nahezu verschleißfrei arbeitet und, z. B. durch Anlegen eines Magnetfeldes, steuerbar ist.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen offenbart.

Die Erfindung sowie weitere Ausgestaltungen und Vorteile derselben wird bzw. werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kupplung;

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kupplung;

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kupplung;

Fig 4 ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kupplung; und

Fig. 5 ein fünftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kupplung.

In der Zeichnung bezeichnen die gleichen oder ähnliche Bezugszeichen gleiche bzw. entsprechende Elemente.

In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kupplung 1 dargestellt. Aufnahmen für eine (nicht dargestellte) An triebs- bzw. Abtriebswelle sind mit 2 bzw. 3 bezeichnet. Die Aufnahme 2 ist in einem Planetenradträger 3 ausgebildet. Der Planetenradträger 3 ist mit Planetenrädern verbunden, von denen zwei 4, 5 in der Zei chnung dargestellt sind. Die Planetenräder 4, 5 stehen mit einem Sonnenrad 6 in Eingriff. Das Sonnenrad 6 weist einen Fortsatz 7 auf, auf dem ein Aufsatz 8 aufgesteckt ist. Der Aufsatz 8 ist drehfest mit dem Fortsatz 7 verbunden. Der Aufsatz 8 besteht aus einem hülsen förmigen Abschnitt und ringförmigen, axial ausgebildeten Lamellen 9. Mit den Lamellen 9 arbeiten entsprechende aber verschränkt bzw. ver setzt und alternierend ausgebildete Lamellen 10 eines Gehäuses 11 zusammen. Um die Kupplung 1 ist eine ringförmige Spule 12 angeordnet. Der Planetenradträger 3 ist in einem Lager 13 im Gehäuse 11 aufge nommen. Der Planetenradträger 3 weist auf der dem Aufsatz 8 zuge wandten Seite Lamellen 14 auf, die mit Lamellen 15 zusammenarbeiten, die auf dem Aufsatz 8, an der dem Planetenradträger zugewandten Seite ausgebildet sind. In dem durch die Lamellen 14, 15 bzw. 9, 10 gebilde ten Zwischenraum befindet sich jeweils ein (nicht dargestelltes) ma gnetorheologisches Fluid bzw. Flüssigkeit (MRF). Um die Spule 12 kann zur Bündelung der Feldlinien auf das Gehäuse ein (nicht darge stellter) magnetischer Rückschluß vorgesehen sein.

Im ausgekuppelten Zustand, wenn das von der Spule 12 erzeugte Ma gnetfeld Null ist, hat die magnetorheologische Flüssigkeit keine Auswirkung auf die Funktionsweise. Der Planetenradträger 3 treibt über die Planetenräder 4, 5 das Sonnenrad 6 an. Eine weitere Über tragung auf den Abtrieb 3 findet im ausgekuppelten Betriebszustand nicht statt.

Im eingekuppelten Betriebszustand, wenn ein Strom durch die Spule 12 fließt, der ein entsprechendes Magnetfeld erzeugt, wird die magneto rheologische Flüssigkeit MRF hochviskos, wodurch die Viskokupplungen 14, 15 und 9, 10 in Eingriff kommen. Die Drehung des Sonnenrads 6 wird In diesem Betriebszustand über den Ansatz 7 auf den Aufsatz 8 über tragen. Durch die Wirkung der Viskokupplung 9, 10 wird die Drehung des Sonnenrads 6 auf das Gehäuse 11 übertragen. Es findet daher in diesem Betriebszustand eine Drehmomentverringerung vom Antrieb 2 bzw. dem Planetenradträger 3 zum Sonnenrad 6 statt, während eine Drehmoment erhöhung vom Sonnenrad 6 zum Gehäuse 11 erreicht wird. Die Drehmo mentverringerung vom Planetenradträger 3 zum Sonnenrad 6 bewirkt da bei, daß die Kupplung durch die Lamellen 9, 10 aufgrund der MRF mit einem geringeren Magnetfeld bzw. kleineren zusammenarbeitenden Flä chen der Lamellen 9, 10 erreicht wird.

In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kupplung 1 dargestellt. Im Unterschied zu Fig. 1 weist das Gehäuse 11 (Gehäuseteile 11a, 11b) eine kompakte scheibenartige Bauform auf, bei der die Lamellen 9, 10 radial ausgebildet sind. Die Spule 12′ die als Scheibenspule ausgebildet ist, ist dabei direkt auf der Abtriebsseite angeordnet. Sämtliche Öffnungen des Gehäuses 11 sind mit Dichtungen versehen, um ein Auslaufen der MRF zu verhindern.

In Fig. 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kupplung 1 dargestellt. Das Gehäuse 11 ist ortsfest gelagert, wie schematisch bei 20 angezeigt ist. Die Vorrichtung weist zwei zuein ander hinweisende Planetenradgetriebe auf, die jeweils wie in Fig. 1 dargestellt aufgebildet sind. Die Sonnenräder 6, 6′ weisen Fortsätze 7 bzw. 7′ auf, an denen scheibenförmige Kopplungselemente 21, 21′ ausge bildet sind. In dem Raum, in dem die Scheiben 21, 21′ angeordnet sind, befindet sich eine MRF. Durch das Erregen der Spule 12 wird die MRF hochviskos und die Scheiben 21, 21′ gekuppelt. In diesem Ausführungs beispiel drehen sich im eingekuppelten Zustand (B ungleich 0) die Zahnräder 4, 5 bzw. 4′, 5′, während das Gehäuse 11′ ortsfest bleibt.

In Fig. 4 ist ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kupplung 1 dargestellt. Es wird keine MRF verwendet. Statt dessen ist um die Sonnenradachse 7′′ eine Vielzahl von radial angeordneten Flü geln 25 aus ferromagnetischem Material ausgebildet. An der Innenwand des Gehäuses 11 ist eine Vielzahl von radial verteilten Permanentma gneten 26 angeordnet. Eine Spule 12′′ ist vorgesehen, um die Wirkung der Permanentmagneten auf die Flügel abzuschwächen. Der Betrieb ent spricht dem der Vorrichtung der Fig. 1, mit dem Unterschied, daß die Kupplung zwischen dem Sonnenrad 6′ und dem Gehäuse 12′′ nicht durch das Hochviskoswerden einer MRF erreicht wird, sondern durch das Aus schalten bzw. Abschwächen der Wirkung des Permanentmagneten durch die Spule 12′. Statt der Permantmagnete kann auch eine in einem Gehäuse eingeschlossene MRF verwendet werden, die dann durch ein externes Magnetfeld magnetisiert werden kann. Durch die geringe Größe der Nanoteilchen der MRF werden Wirbelstromverluste minimiert. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel und der beschriebenen Variante existiert der Nachteil der hohen Grundviskosität der MRF im aus gekuppelten Zustand nicht.

In Fig. 5 ist ein fünftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kupplung dargestellt. Im ausgekuppelten Zustand (B=0) wird ein Kegel 30 von einem in einem Gehäuse 31 gelagerten Bolzen 32 und Feder 33 weggedrückt (Grundstellung). Der Kegel 30 weist eine sinus- oder za ckenförmige Verzahnung bzw. Kronen- oder Königsverzahnung 34 auf und ist in eine entsprechende Verzahnung 35 eines Sonnenrads 36 einge paßt. Im eingekuppelten Zustand (B ungleich 0) erhöht sich die Vis kosität einer magnetorheologischen Flüssigkeit 37, die sich in einem Raum zwischen Gehäuse 31 und Kegel 30 befindet. Aufgrund der höheren Viskosität wird der Kegel 30 gegenüber dem Sonnenrad 36 immer stärker abgebremst. Die Folge ist, daß sich der Kegel 30 gegenüber dem Son nenrad 36 in der Verzahnung 34, 35 verschiebt und der Spalt bzw. Ab stand d zwischen Kegel 30 und Gehäuse 31 verringert wird. Gegenüber den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist bei diesem Aus führungsbeispiel vorteilhaft, daß der Spalt d zwischen den kuppelnden Elementen, der im eingekuppelten Zustand möglichst klein sein soll, um einen optimalen Viskositätskupplungseffekt vorzusehen, im Be triebszustand verändert bzw. verkleinert wird.

Die Erfindung wurde anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele erläu tert. Dem Fachmann sind jedoch zahlreiche Abwandlungen und Ausge staltungen möglich, ohne daß dadurch der der Erfindung zugrundelie gende Gedanke verlassen wird. Insbesondere können alle dargestellten und beschriebenen Elemente auch anders als dargestellt und beschrie ben kombiniert werden. Ferner kann das erfindungsgemäße Prinzip auch bei anderen bekannten Kupplungsarten bzw. -bauformen eingesetzt wer den.

Claims

1. Visko-Kupplung mit zwei zu kuppelnden Elementen, dadurch ge kennzeichnet, daß sich zwischen den Elementen eine magnetorheo logisches Fluid (MRF) befindet, dessen Viskosität im eingekuppelten Zustand durch Anlegen eines Magnetfeldes erhöht wird.

2. Visko-Kupplung mit zwei zu kuppelnden Elementen, dadurch ge kennzeichnet, daß der Abstand der Elemente im eingekuppelten Zustand verkleinerbar ist.

3. Kupplung zwischen einem Antriebsdrehmoment und einem Abtriebs drehmoment, wobei das Antriebsdrehmoment herabtransformiert wird, um einer Kupplung durch Aktoren, die nur bei niedrigeren Drehmomenten kuppeln können, zu ermöglichen.

4. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor ein MRF ist die im eingekuppelten Zustand durch Anlegen eines Magnetfeldes hochviskos wird.

5. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor ein Permanentmagnet ist, dessen Magnetfeld durch ein externes Ma gnetfeld im ausgekuppelten Zustand kompensiert wird.

6. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß zum Herabtransformieren des Antriebsdrehmoments ein Planetenradgetriebe vorgesehen ist.

7. Kupplung mit zwei zu kuppelnden Elementen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elemente Kammern aufweisen, die mit einem magnetorheo logisches Fluid (MRF) gefüllt sind, die im eingekuppelten Zustand magnetisiert wird, um eine Magnetkupplung vorzusehen.