DE19939355A1 - Winkelgetriebe - Google Patents

Abstract

Es wird ein Winkelgetriebe unter Einsatz eines magnetorheologischen Fluids (MR-Fluid) bereitgestellt, um eine Bewegung zwischen zwei Wellen zu übertragen, welche nicht bezüglich ein und derselben Achse zueinander ausgerichtet sind, wodurch man stufenlos regelbare Übertragungsverhältnisse an Stelle von fest vorgegebenen Übertragungsverhältnissen erhält, welche man bei üblichen mit Zahnrädern arbeitenden Winkelgetrieben hat. Bei der Erfindung wird das an das magnetorheologische Fluid (MR-Fluid) unter Einsatz von einer oder mehreren elektrischen Spulen angelegte Magnetfeld gesteuert. Insbesondere umfaßt das Winkelgetriebe unter Einsatz des magnetorheologischen Fluids (MR-Fluid) gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung ein Paar von konisch ausgebildeten, hohlen Köpfen, von denen einer mit einer Eingangswelle und der andere mit einer Ausgangswelle verbunden ist. Die Eingangswelle, die Ausgangswelle und die konisch ausgebildeten, hohlen Köpfe sind im Innern eines Gehäuses angeordnet, in welchem die Eingangswelle und die Ausgangswelle unter einem Winkel zueinander (d. h. nicht axial fluchtend zueinander ausgerichtet) angeordnet sind. Ein Zwischenraum oder ein Spalt zwischen den beiden konisch ausgebildeten, hohlen Köpfen ist mit dem magnetorheologischen Fluid (MR-Fluid) ausgefüllt. Wenigstens eine elektrische Spule und vorzugsweise ein Paar oder eine Mehrzahl von elektrischen Spulen ist im Innern der beiden hohlen Köpfe angeordnet. DOLLAR A Wenn das ...

Description

Die Erfindung befaßt sich allgemein mit einem neuartigen Winkelgetriebe, bei welchem ein magnetorheologisches Fluid (MR-Fluid) zum Einsatz kommt. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einem Winkelgetriebe unter Einsatz eines magnetorheologischen Fluids (MR-Fluid), wobei das magne­ torheologische Fluid (MR-Fluid) genutzt wird, um eine Bewegung zwischen zwei Wellen zu übertragen, welche nicht bezüglich ein und derselben Achse zueinander ausgerichtet sind, um stufenlos regelbare Übertragungsverhält­ nisse an Stelle von festen Übertragungsverhältnissen bereitzustellen, welche bei mit Zahnrädern arbeitenden, an sich bekannten Winkelgetrieben vorhan­ den sind. Bei der Erfindung wird das Magnetfeld gesteuert, welches an das magnetorheologische Fluid (MR-Fluid) unter Einsatz von einer oder mehreren elektrischen Spulen angelegt wird, welche ein Magnetfeld erzeugen.

Bei üblichen mit Zahnrädern arbeitenden Winkelgetrieben wird eine vor­ bestimmte Anzahl von festen Übertragungsverhältnissen in Abhängigkeit von den Übertragungsverhältnissen zwischen der Anzahl von eingesetzten Zahn­ rädern bei derartigen mittels Zahnrädern arbeitenden Winkelgetrieben bereit­ gestellt. Derartige übliche mit Zahnrädern arbeitende Winkelgetriebe können daher nur eine bestimmte Anzahl von unterschiedlichen Übertragungsverhält­ nissen bereitstellen. Um einen größeren Bereich von Übertragungsverhältnis­ sen und/oder eine größere Anzahl von Übertragungsverhältnissen bereitzu­ stellen, müssen im allgemeinen zusätzliche Zahnräder eingesetzt werden, wodurch die Kosten für die Herstellung und die Komplexität derartiger mit Zahnrädern arbeitenden Winkelgetrieben größer werden.

Es ist erwünscht, ein Winkelgetriebe zu haben, welches stufenlos regelbare Übertragungsverhältnisse an Stelle von einer begrenzten Anzahl von unter­ schiedlichen Übertragungsverhältnissen bereitstellen kann, welche bei mit Zahnrädern arbeitenden Winkelgetrieben bisher üblich sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung wird daher ein Winkelgetriebe unter Einsatz eines magnetorheologischen Fluids (MR- Fluid) bereitgestellt, um die Bewegung zwischen zwei Wellen zu übertragen, welche nicht bezüglich ein und derselben Achse zueinander ausgerichtet sind, um ein stufenlos regelbares Übertragungsverhältnis an Stelle von fest vorgegebenen Übertragungsverhältnissen bereitzustellen, welche bei übli­ chen mit Zahnrädern arbeitenden Winkelgetrieben vorhanden sind. Bei der Erfindung wird das an das magnetorheologische Fluid (MR-Fluid) unter Einsatz von einer oder mehreren elektrischen Spulen zur Erzeugung eines Magnetfelds angelegte Magnetfeld gesteuert. Insbesondere umfaßt das Winkelgetriebe unter Einsatz eines magnetorheologischen Fluids (MR-Fluid) gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung ein Paar von konisch ausgebildeten, hohlen Köpfen, von denen einer mit einer Eingangs­ welle und der andere mit einer Ausgangswelle verbunden ist. Die Eingangs­ welle, die Ausgangswelle und die konisch ausgebildeten, hohlen Köpfe sind im Innern eines Gehäuses angeordnet, in welchem die Eingangswelle und die Ausgangswelle in einem Winkel zueinander angeordnet sind (d. h. sie sind nicht axial fluchtend zueinander angeordnet), wobei ein Zwischenraum oder Spalt zwischen den beiden hohlen Köpfen mit einem magnetorheologischen Fluid (MR-Fluid) ausgefüllt ist. Wenigstens eine elektrische Spule und vor­ zugsweise ein Paar oder eine Mehrzahl von elektrischen Spulen ist im Innern der beiden konisch ausgebildeten, hohlen Köpfe angeordnet.

Wenn auf das magnetorheologische Fluid (MR-Fluid) ein Magnetfeld einwirkt, ändert sich die Viskosität des Fluids und liefert einen größeren Scherspan­ nungswiderstand bei dem magnetorheologischen Fluid (MR-Fluid). Diese größer werdende Viskosität wirkt bei der Bewegungsübertragung zwischen den jeweils konisch ausgebildeten, hohlen Köpfen und folglich auch bei der Übertragung sowie den Übertragungsverhältnissen von Eingangswelle und Ausgangswelle, wobei die Rate oder das Übertragungsverhältnis proportional zu dem Magnetfeld ist, welches durch die elektrische Spule(n) erzeugt wird. Die elektrische Spule(n) kann oder können auf eine Vielzahl von unterschied­ lichen Weisen ausgestaltet werden, um ein Magnetfeld zu erzeugen, welches die gewünschten Eigenschaften hat. Die Steuerung der elektrischen Spule(n) erfolgt mittels einer elektronischen Steuereinrichtung, welche in geeigneter Weise mit einer Mehrzahl von Sensoren zusammenarbeitet, welche senso­ risch erfaßte Daten von den verschiedenen Betriebsüberwachungssystemen liefern.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt in einer Seitenansicht mit Teilschnitt­ darstellung ein Winkelgetriebe unter Einsatz eines magnetorheologischen Fluids (MR-Fluid) gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung.

Bei der nachstehenden Beschreibung wird eine bevorzugte Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform eines Winkelgetriebes unter Einsatz eines magnetorheologischen Fluids (MR-Fluid) gezeigt, welches dort insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist und nach der Erfindung ausgelegt ist. Unter Bezugnahme auf Fig. 1, welche eine Seitenansicht in Teilschnittdarstellung und Draufsicht eines Winkelgetriebes 10 unter Einsatz eines magnetorheologischen Fluids (MR-Fluid) gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung zeigt, wird bei dem dort dargestellten Winkelgetriebe 10 unter Einsatz eines magnetorheologischen Fluids (MR- Fluid) im allgemeinen eine Bewegung zwischen zwei Wellen übertragen, wel­ che nicht bezüglich ein und derselben Achse ausgerichtet sind, wobei ein stufenlos regelbares Übertragungsverhältnis an Stelle von fest vorgegebenen Übertragungsverhältnissen bereitgestellt wird, welche bei üblichen mit Zahn­ rädern arbeitenden Winkelgetrieben vorhanden sind. Bei der Erfindung wird an das magnetorheologische Fluid (MR-Fluid) ein unter Einsatz von einer oder mehreren elektrischen Spulen erzeugtes Magnetfeld angelegt.

Insbesondere umfaßt das Winkelgetriebe 10 unter Einsatz eines magne­ torheologischen Fluids (MR-Fluid) nach der Erfindung im allgemeinen ein Paar von konisch ausgebildeten hohlen Köpfen 12 und 14, wobei der konisch ausgebildete, hohle Kopf 12 mit der Eingangswelle 16, und der konisch ausgebildete Kopf 14 mit der Ausgangswelle 18 verbunden ist. Die konisch ausgebildeten, hohlen Köpfe 12 und 14 können integral als ein Teil der Eingangswelle und der Ausgangswelle 18 jeweils ausgebildet sein, oder alternativ können die konisch ausgebildeten, hohlen Köpfe 12 und 14 von gesonderten Bauteilen gebildet werden, welche an der Eingangswelle 16 und der Ausgangswelle 18 jeweils angebracht werden. Der konisch ausgebildete, hohle Kopf 12 der Eingangswelle 16 und der konisch ausgebildete Kopf 14 der Ausgangswelle 18 sind im Innern eines Gehäuses 20 angeordnet, in welchem die Eingangswelle 16 und die Ausgangswelle 18 unter einem Winkel zueinander angeordnet sind (d. h. sie sind nicht axial fluchtend an­ geordnet). Der Zwischenraum oder der Spalt zwischen dem konisch ausge­ bildeten, hohlen Kopf 12 und dem konisch ausgebildeten, hohlen Kopf 14 ist mit magnetorheologischem Fluid (MR-Fluid) 22 ausgefüllt. Eine oder mehrere und vorzugsweise eine Paar oder eine Mehrzahl von elektrischen Spulen 24 und 26 ist im Innern der jeweiligen konisch ausgebildeten, hohlen Köpfe 12 und 14 angeordnet.

Wenn das magnetorheologische Fluid (MR-Fluid) 22 einem Magnetfeld aus­ gesetzt wird, ändert sich die Viskosität desselben und stellt einen größer werdenden Scherspannungswiderstand bei dem magnetorheologischen Fluid (MR-Fluid) 22 bereit. Diese größer werdende Viskosität wirkt bei der Bewe­ gungsübertragung zwischen dem konisch ausgebildeten, hohlen Kopf 12 und dem konisch ausgebildeten, hohlen Kopf 14 und folglich zwischen der Ein­ gangswelle 16 und der Ausgangswelle 18 zur Bereitstellung eines Über­ tragungsverhältnisses, welches proportional zu dem Magnetfeld ist, welches mittels den elektrischen Spulen 24 und 26 erzeugt wird. Die Gestalt der elektrischen Spulen 24 und 26 kann entsprechend den gewünschten Charak­ teristika eines zu erzeugenden Magnetfelds gewählt werden. Die Steuerung der elektrischen Spulen 24 und 26 erfolgt mittels einer elektronischen Steu­ ereinrichtung (nicht gezeigt), welche mit einer Mehrzahl von Sensoren zu­ sammenarbeitet, welche mittels Sensoren erfaßte Daten von unterschiedli­ chen Betriebsüberwachungssystemen liefern.

Obgleich voranstehend bevorzugte Ausführungsformen nach der Erfindung erläutert worden sind, ist die Erfindung natürlich nicht auf die dort beschrie­ benen Einzelheiten beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, die der Fachmann im Bedarfsfall treffen wird, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.

Claims (20)

1. Winkelgetriebe, welches folgendes aufweist:
ein Gehäuse (20), welches ein magnetorheologisches Fluid (MR-Fluid) im Innern enthält;
eine erste Welle (16), welche einen hohlen Kopf (12) hat, wel­ cher im Innern des Gehäuses (20) angeordnet ist;
eine zweite Welle (18), welche einen hohlen Kopf (14) hat,
welcher im Innern des Gehäuses (20) angeordnet ist, wobei die erste Welle (16) unter einem Winkel zur zweiten Welle (18) angeordnet ist; und
wenigstens eine elektrische Spule (24, 26) in wenigstens einem hohlen Kopf (12) der ersten Welle (16) oder dem hohlen Kopf (14) der zweiten Welle (18), wobei wenigstens eine elektrische Spule (24, 26) ein Magnetfeld erzeugen kann, so daß das magnetorheologische Fluid (MR-Fluid) bei der Einwirkung des Magnetfelds seine Viskosität zur Bereitstellung eines größer werdenden Scherspannungswiderstands ändert, und diese Viskositätsänderung des magnetorheologischen Fluids (MR-Fluid) bei der Bewegungsübertragung zwischen dem hohlen Kopf (12) der ersten Welle (16) und dem hohlen Kopf (14) der zweiten Welle (18) zu einem Übertragungsverhältnis führt, welches proportional zu dem magnetischen Feld ist, welches durch die wenig­ stens eine elektrische Spule (24, 26) erzeugt wird.

2. Winkelgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Welle eine Eingangswelle (16) und die zweite Welle eine Aus­ gangswelle (18) ist.

3. Winkelgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der hohle Kopf (12) der ersten Welle (16) eine konische Gestalt hat, und daß der hohle Kopf (14) der zweiten Welle (18) eine konische Gestalt hat.

4. Winkelgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuerung der wenigstens einen elektrischen Spule (24, 26) mittels einer elektronischen Steuereinrichtung erfolgt.

5. Winkelgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinrichtung mittels Sensoren erfaßte Daten von Sensoren der unterschiedlichen Betriebsüberwachungssysteme erhält.

6. Winkelgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die erste Welle (16) im wesentlichen rechtwinklig zur zweiten Welle (18) angeordnet ist.

7. Winkelgetriebe, welches folgendes aufweist:
ein Gehäuse (20), welches ein magnetorheologisches Fluid (MR-Fluid) (22) im Innern enthält;
eine erste Welle (16), welche einen hohlen Kopf (12) hat, wel­ cher im Innern des Gehäuses (20) angeordnet ist, wobei der hohle Kopf (12) eine elektrische Spule (24, 26) darin hat;
eine zweite Welle (18), welche einen hohlen Kopf (14) hat, welcher im Innern des Gehäuses (20) angeordnet ist, wobei der hohle Kopf (14) eine elektrische Spule (26) darin enthält, und die erste Welle (16) unter einem Winkel zu der zweiten Welle (18) angeordnet ist; und
die elektrische Spule (24, 26) in dem hohlen Kopf (12) der ersten Welle (16) und die elektrische Spule (26) in dem hohlen Kopf (14) der zweiten Welle (18) ein Magnetfeld erzeugen können, so daß das magnetorheologische Fluid (MR-Fluid) bei der Einwirkung des Magnetfelds seine Viskosität zur Bereitstellung eines größer werden­ den Scherspannungswiderstandes ändert und diese Viskositätsände­ rung des magnetorheologischen Fluids (MR-Fluid) (22) bei der Bewe­ gungsübertragung zwischen dem hohlen Kopf (12) der ersten Welle (16) und dem hohlen Kopf (14) der zweiten Welle (18) zu einem Übertragungsverhältnis führt, welches proportional zu dem Magnetfeld ist, welches durch die elektrische Spule (24, 26) in dem hohlen Kopf (12) der ersten Welle (16) und der elektrischen Spule (24, 26) in dem hohlen Kopf (14) der zweiten Welle (18) erzeugt wird.

8. Winkelgetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Welle eine Eingangswelle (16) und die zweite Welle eine Aus­ gangswelle (18) ist.

9. Winkelgetriebe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der hohle Kopf (12) der ersten Welle (16) eine konische Gestalt hat, und daß der hohle Kopf (14) der zweiten Welle (18) eine konische Gestalt hat.

10. Winkelgetriebe nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuerung der elektrischen Spule (24, 26) im hoh­ len Kopf (12) der ersten Welle (16) und die elektrische Spule (24, 26) im hohlen Kopf (14) der zweiten Welle (18) mittels einer elektroni­ schen Steuereinrichtung erfolgt.

11. Winkelgetriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinrichtung sensorisch erfaßte Daten von ver­ schiedenen Sensoren von unterschiedlichen Betriebsüberwachungs­ systemen erhält.

12. Winkelgetriebe nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die erste Welle (16) im wesentlichen rechtwinklig zur zweiten Welle (18) angeordnet ist.

13. Winkelgetriebe nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der hohle Kopf (12) der ersten Welle (16) integral als ein Teil der ersten Welle (16) ausgebildet ist, und daß der hohle Kopf (14) der zweiten Welle (18) integral als ein Teil der zweiten Welle (18) ausgebildet ist.

14. Winkelgetriebe nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der hohle Kopf (12) der ersten Welle (16) als ein ge­ sondertes Bauteil ausgebildet ist, welches an der ersten Welle (16) angebracht wird, und daß der hohle Kopf (14) der zweiten Welle (18) als ein gesondertes Bauteil ausgebildet ist, welches an der zweiten Welle (18) angebracht wird.

15. Winkelgetriebe welches folgendes aufweist:
ein Gehäuse (20), welches ein magnetorheologisches Fluid (MR-Fluid) (22) im Innern enthält;
eine erste Welle (16), welche einen hohlen Kopf (12) hat, wel­ cher im Innern des Gehäuses (20) angeordnet ist, wobei der hohle Kopf (12) eine Mehrzahl von elektrischen Spulen (24, 26) darin hat;
eine zweite Welle (18), welche einen hohlen Kopf (14) hat, welcher im Innern des Gehäuses (20) angeordnet ist, wobei der hohle Kopf (14) eine Mehrzahl von elektrischen Spulen (24, 26) besitzt und die erste Welle (16) unter einem Winkel zur zweiten Welle (18) an­ geordnet ist; und
eine Mehrzahl von elektrischen Spulen (24, 26) in dem hohlen Kopf (12) der ersten Welle (16) und eine Mehrzahl von elektrischen Spulen (24, 26) in dem hohlen Kopf (14) der zweiten Welle (18), welche ein Magnetfeld erzeugen können, so daß das magnetorheolo­ gische Fluid (MR-Fluid) (22) bei der Einwirkung des Magnetfelds seine Viskosität zur Bereitstellung eines größer werdenden Scherspan­ nungswiderstands in dem magnetorheologischen Fluid (MR-Fluid) (22) ändert, und diese Viskositätsänderung des magnetorheologischen Fluids (MR-Fluid) (22) auf die Bewegungsübertragung zwischen dem hohlen Kopf (12) der ersten Welle (16) und dem hohlen Kopf (14) der zweiten Welle (18) zu einem Übertragungsverhältnis führt, welches proportional zu dem Magnetfeld ist, welches durch die Mehrzahl von elektrischen Spulen (24, 26) in dem hohlen Kopf (12) der ersten Welle (16) und der Mehrzahl von elektrischen Spulen (24, 26) in dem hohlen Kopf (14) der zweiten Welle (18) erzeugt wird.

16. Winkelgetriebe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Welle eine Eingangswelle (16) und die zweite Welle eine Aus­ gangswelle (18) ist.

17. Winkelgetriebe nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der hohle Kopf (12) der ersten Welle (16) eine konische Gestalt hat, und daß der hohle Kopf (14) der zweiten Welle (18) eine konische Gestalt hat.

18. Winkelgetriebe nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steuerung der Mehrzahl von elektrischen Spulen (24, 26) in dem hohlen Kopf (12) der ersten Welle (16) und die Mehrzahl von elektrischen Spulen (24, 26) in dem hohlen Kopf (14) der zweiten Welle (18) mittels einer elektronischen Steuereinrichtung erfolgt.

19. Winkelgetriebe nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinrichtung sensorisch erfaßte Daten von den verschiedenen Betriebsüberwachungssystemen und den zugeordneten Sensoren derselben erhält.

20. Winkelgetriebe nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die erste Welle (16) im wesentlichen rechtwinklig zur zweiten Welle (18) angeordnet ist.