DE3921854A1 - Verfahren und anordnung zum uebertragen von kraeften - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen von Kräften von einem ersten bewegten Element auf ein zweites bewegbares oder ortsfestes, benachbartes Element, zwischen welchen sich in allen Betriebslagen stets ein Zwischenraum befindet. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens, die auf den unterschiedlichsten Gebieten der Technik einsetzbar ist, beispielsweise in der Antriebstechnik, im Automobilbau und zahlreichen weiteren Gebieten, wo durch bewegte Elemente andere Elemente beschleu­ nigt oder verzögert und schließlich gegebenenfalls stillge­ setzt werden sollen.

Es sind Getriebe bekanntgeworden, bei welchen mit einer An­ triebswelle verbundene Scheiben zwischen mit einer Abtriebs­ welle verbundenen Scheiben angeordnet sind, wobei der Zwischenraum zwischen den beiden Scheibengruppen mit einer Flüssigkeit bestimmter Viskosität ausgefüllt ist. Das Dreh­ moment der Antriebswelle wird von den mit dieser verbundenen Scheiben vermittels der Flüssigkeit auf die Scheiben der Abtriebswelle übertragen, wobei ein gewünschter Schlupf auf­ tritt, der von den Dimensionen der Getriebeelemente und der Viskosität der verwendeten Flüssigkeit abhängig ist. Der­ artige Getriebe werden insbesondere als Ausgleichsgetriebe für angetriebene Räder von Kraftfahrzeugen verwendet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Übertragen von Kräften vorzuschlagen, welches eine nahezu verlustfreie Kraftübertragung ermöglicht und bei welchem die Regelung der Kraftübertragung einfach und problemlos durch­ führbar ist. Weiterhin sollen Anordnungen vorgeschlagen werden, die eine einfache, zweckmäßige Anwendung des vor­ geschlagenen Verfahrens gestatten, um eine breitgestreute Anwendung auf den unterschiedlichsten Gebieten der Technik zu ermöglichen.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren vorgeschlagen, wie dieses im Anspruch 1 angegeben ist. Die erfindungsgemäß aus­ gebildete Anordnung zur Durchführung des Verfahrens soll Merkmale aufweisen, wie diese in den Ansprüchen 12 bis 16 angegeben sind.

Für die Übertragung der Kräfte von einem ersten bewegten Element auf ein zweites bewegbares oder ortsfest angeordnetes und dem ersten benachbartes Element wird der Zwischenraum zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen der beiden Elemente mit magnetisierbaren Partikeln ausgefüllt, die in einer geeigneten Flüssigkeit dispergiert sind, so daß sie sich wie ein Fluid verhalten können. Die zur Dispergierung der Partikel benötigte Menge an Flüssigkeit ist relativ gering, da sie lediglich die Zwischenräume zwischen den Partikeln auszufüllen hat und diese durch Oberflächenspan­ nungskräfte und bzw. oder Kapillarkräfte zusammenhalten soll.

Wird nun ein Magnetfeld in demjenigen Bereich, in welchem sich die fluidisierten, magnetisierbaren Partikel zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen der beiden Elemente befinden, aufgebaut, so erfolgt die Bildung einer Brücke aus einem Material, das in Abhängigkeit von der Feldstärke des Magnetfeldes eine bestimmte, vorzugsweise veränderbare Visko­ sität besitzt. Im Extremfall erlangt die Brücke eine Festig­ keit, die derjenigen eines Festkörpers entspricht. Durch Anwendung dieses Prinzips lassen sich Kräfte in einfacher Weise von einem Element auf ein anderes übertragen, wobei der Koppelfaktor der Übertragung veränderbar ist und letztendlich einen höchstmöglichen Wert erreicht.

Als besonders vorteilhafte Fluidisierungs- bzw. Dispersions­ mittel haben sich thermostabile Öle, insbesondere Silikonöle, erwiesen, wobei je nach den jeweiligen Anwendungsmögiich­ keiten bzw. den konstruktiven Verhältnissen die Viskosität zu wählen ist.

In aller Regel ist es zweckmäßig, den Abstand der Flächen der beiden Elemente, zwischen welchen sich die fluidisierten, magnetisierbaren Partikel befinden und zwischen welchen das Magnetfeld erzeugt wird, stets konstant zu halten. Es ist aber auch möglich, diesen Abstand variabel zu gestalten, um dadurch die Feldstärke des Magnetfeldes während des Betriebs verändern zu können.

Je nach den anwendungsbezogenen Gegebenheiten ist entweder die Stärke des magnetischen Feldes konstant zu halten oder aber gegebenenfalls auch während des Betriebs zu verändern, was einerseits, wie erwähnt, durch Veränderung des Spalts zwischen den sich gegenüberliegenden Flächen und andererseits durch Veränderung der Feldstärke des bzw. der für die Erzeu­ gung des Magnetfeldes eingesetzten Elektromagnete erreicht wird. Um die fluidisierten, magnetisierbaren Partikel stets in demjenigen Bereich zu halten, wo sie durch die Wirkung des Magnetfeldes für die Kraftübertragung herangezogen werden, findet ein schwaches magnetisches Gleichfeld Anwendung, das permanent aufrechterhalten wird, und zwar vorteilhafterweise mittels wenigstens eines Permanentmagneten. Das magnetische Gleichfeld soll in dem gesamten in Betracht kommenden Bereich eine gleichmäßige Feldstärke haben, damit das die Partikel enthaltende Fluid an allen Stellen die gleiche Homogenität aufweist.

Bei einer für die Durchführung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens besonders vorteilhaft ausgebildeten Anordnung ist das eine Element der beiden relativ zueinander bewegbaren Ele­ mente mit wenigstens einem Magneten verbunden, der in seiner Feldstärke veränderbar ist. Vorteilhafterweise werden zu diesem Zweck Elektromagnete eingesetzt, deren Polflächen in der Ebene der einen der einander gegenüberliegenden Flächen der beiden Elemente, zwischen welchen sich das Fluid befin­ det, liegen oder diese selbst bilden. Die andere, den Polen des Magneten gegenüberliegende Fläche enthält ein magne­ tisches Rückflußelement oder wird von diesem selbst gebildet, um einen bestmöglichen Wirkungsgrad des Magneten zu erzielen. Die zum Einsatz gelangenden Elektromagnete können hinsicht­ lich ihrer Leistung steuerbar sein, beispielsweise mittels einer elektronischen Regelschaltung, die gegebenenfalls in Abhängigkeit von durch Sensoren gelieferten Signalen arbei­ tet.

Zweckmäßigerweise ist ein zusätzlicher Permanent- oder Elektromagnet zur Aufrechterhaltung eines schwachen magne­ tischen Gleichfeldes dem steuerbaren Elektromagneten für die Erzeugung des veränderlichen Magnetfeldes zugeordnet.

Werden mehrere Elektromagnete in Serie eingesetzt, so ist darauf zu achten, daß die Pole der hinter- oder nebeneinander angeordneten Magnete in ihrer Polarität stets abwechseln, was in einfacher Weise dadurch zu gewährleisten ist, daß die Spulen der Elektromagnete in entsprechender Weise gewickelt sind.

Um eine besonders gute Wirksamkeit der Anordnung gemäß der Erfindung zu erreichen und den Wirkungsgrad in positivem Sinne zu beeinflussen, sind die einander gegenüberliegenden Flächen der beiden relativ zueinander bewegbaren Elemente, zwischen welchen sich das die magnetisierbaren Partikel ent­ haltende Fluid befindet, aufgerauht, strukturiert oder fein profiliert ausgebildet.

Claims (17)

1. Verfahren zum Übertragen von Kräften von einem ersten bewegten Element auf ein zweites bewegbares oder orts­ festes, benachbartes Element, zwischen welchen sich in allen Betriebslagen stets ein Zwischenraum befindet, dadurch gekennzeichnet, daß man wenigstens ein magne­ tisches Feld erzeugt, dessen Feldlinien den Zwischenraum zwischen einander gegenüberliegenden Flächen der beiden Elemente durchdringen und diesen Zwischenraum wenigstens teilweise mit fluidisierten, magnetisierbaren Partikeln ausfüllt, deren Größe einem Bruchteil des Abstandes der den Zwischenraum begrenzenden Flächen entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Fluidisierungsmittel für die magnetisierbaren Partikel eine Flüssigkeit, insbesondere ein Öl, Verwendung findet, in welcher die magnetisierbaren Partikel dispergiert sind.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluidisierungs- bzw. Dispersionsmittel ein thermostabiles Öl ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Öl ein Silikonöl ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der sich einander gegenüberliegenden Flächen der beiden Elemente stets konstant gehalten wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Abstand der sich einander gegenüberliegenden Flächen der Elemente während des Betriebs verändert.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Stärke des magnetischen Feldes konstant hält.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Stärke des magnetischen Feldes während des Betriebs verändert.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man in demjenigen Bereich, in welchem sich die magnetisierbaren Partikel befinden, permanent ein magnetisches Gleichfeld aufrechterhält.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung der das Magnetfeld erzeugenden Elektromagnete mittels einer elektronischen Regelschaltung erfolgt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung der Elektromagnete in Abhängigkeit von durch Sensoren gelieferten Signalen erfolgt.

12. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem einen und bzw. oder anderen Element wenig­ stens ein hinsichtlich seiner Feldstärke veränderbarer Magnet verbunden ist, dessen Polflächen in der Ebene der einen der einander gegenüberliegenden Flächen der beiden Elemente liegen oder diese selbst bilden, und eine Fläche des den Polen gegenüberliegenden magnetischen Rückfluß­ elements in der Ebene der anderen Fläche liegt oder diese selbst bildet.

13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete aus steuerbaren Elektromagneten bestehen.

14. Anordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeich­ net, daß das magnetisch Rückflußelement aus einem ferro­ magnetischen Werkstoff besteht.

15. Anordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeich­ net, daß das magnetische Rückflußelement ein Permanent­ magnet ist.

16. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein zusätzlicher Perma­ nent- oder Elektromagnet zur Aufrechterhaltung eines kontinuierlich wirksamen Magnetfeldes geringer Stärke in demjenigen Bereich, in welchem sich die magnetisierbaren Partikel befinden, vorgesehen ist.

17. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die sich einander gegen­ überliegenden Flächen der beiden Elemente, zwischen welchen sich die magnetisierbaren Partikel befinden, aufgerauht, strukturiert oder fein profiliert ausgebildet sind.