WO2004070224A1 - Aktuator, insbesondere für eine reibungskupplung mit verstellung durch magneto-rheologisches fluid - Google Patents

Aktuator, insbesondere für eine reibungskupplung mit verstellung durch magneto-rheologisches fluid Download PDF

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WO2004070224A1
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clutch
friction clutch
parts
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PCT/EP2004/000914
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Theodor Gassmann
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Gkn Driveline International Gmbh
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D37/00—Clutches in which the drive is transmitted through a medium consisting of small particles, e.g. centrifugally speed-responsive
    • F16D37/02—Clutches in which the drive is transmitted through a medium consisting of small particles, e.g. centrifugally speed-responsive the particles being magnetisable
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D37/00—Clutches in which the drive is transmitted through a medium consisting of small particles, e.g. centrifugally speed-responsive
    • F16D2037/007—Clutches in which the drive is transmitted through a medium consisting of small particles, e.g. centrifugally speed-responsive characterised by multiple substantially radial gaps in which the fluid or medium consisting of small particles is arranged

Definitions

  • the invention relates to an actuator for axial adjustment, comprising two parts which can be rotated relative to one another.
  • the invention further relates to a friction clutch for coupling and decoupling two parts which can be rotated relative to one another.
  • a friction clutch comprises a clutch basket which carries the outer plates of a plate set and can be connected to the first of the parts, a clutch hub which carries the inner plates of the plate set and can be connected to the second of the parts, and an axially displaceable piston which is attached to the clutch basket or to can support or relieve the clutch pack supported to close or open the friction clutch.
  • the piston delimits an annular cylindrical chamber which rotates with one of the clutch parts - in particular the clutch basket, and in which a rotor disk which rotates with the other of the clutch parts - in particular the clutch basket with several displacement wings.
  • the displacement wings take up the cross section of the chamber.
  • the chamber is largely filled with highly viscous liquid.
  • a rotary movement of the rotor disk in the chamber creates a pressure build-up in the liquid through the displacement vanes, which is proportional to the kinematic viscosity of the liquid.
  • the present invention has for its object to provide an actuator, in particular for a friction clutch and a friction clutch with a simple structure, which shows improved control options.
  • a piston delimits an annular cylindrical chamber on one side with one of the parts, in particular with the clutch basket, in one with the other of the parts, in particular with the clutch hub, rotates with at least one displacement vane, that the annular cylindrical chamber is at least to a large extent filled with magneto-rheological fluid and sealed to the outside, and a controllable magnetic coil is provided, which can generate a magnetic flux through the chamber.
  • the magnet coil is arranged in a standing housing part. This simplifies the power supply, which therefore does not need sliding contacts. It is also proposed that the piston be made of ferromagnetic material and that the magnet coil be arranged opposite the piston on the other side of the ring-cylindrical chamber. The magnetic flux is hereby guided over the piston.
  • the clutch basket is connected to the input shaft and the clutch hub is connected to the output shaft, the magnetic coil in particular being arranged on the output side with respect to the disk set.
  • the chamber is delimited opposite the piston on the other side by a cover inserted into the clutch basket.
  • the chamber can contain a small amount of a gas volume, the compressibility of which creates the volume balance.
  • the chamber can be completely filled with magneto-rheological fluid and connected to a volume-changing compensation chamber, which is also filled with magneto-rheological fluid.
  • the at least one displacement wing When viewed in the circumferential direction, the at least one displacement wing essentially takes up half of the cross-section of the chamber from the periphery to the central axis.
  • the configuration of the magnetic coil, chamber and piston must be coordinated so that when the magnetic coil is excited, a magnetic field that is as uniform as possible is generated in the area of the chamber, so that a uniform viscosity of the liquid can be set.
  • Figure 1 shows a clutch according to the invention a) in longitudinal section b) in half section through the rotor disc;
  • Figure 2 shows a schematic diagram of the clutch of Figure 1 a) with the clutch open b) with the clutch closed;
  • Figure 3 shows a coupling according to the invention in half section in a second embodiment
  • Figure 4 shows a schematic diagram for generating pressure in the chamber.
  • FIG. 1a shows a clutch according to the invention, the input side of which comprises a clutch basket 11 and the output side of which comprises a clutch hub 12.
  • the clutch basket is rotatably mounted in a fixed housing 13 by means of two ball bearings 14, 15.
  • the clutch basket 11 ends on the left in a shaft journal 16, on which a drive flange 17 is placed.
  • the coupling hub 12 has a plug-in sleeve 18 into which an output shaft 19 is inserted.
  • a cover 21 is inserted, secured against rotation, which sits on the sleeve 12 in a sealed manner.
  • Clutch basket 11 and clutch hub 12 are supported one inside the other via a further ball bearing 22.
  • the cover 21 is mounted directly above the ball bearing 15 in a housing insert 23 which carries an annular magnet coil 24. Between the clutch basket 11 and clutch hub 12 sits a piston 25 at an axial distance from the cover 21, which is sealed against the clutch basket 11 and clutch hub 12 and is axially displaceable. Cover 21 and piston 25 form an annular cylindrical chamber 26 which is essentially completely filled with magneto-rheological fluid. In the ring-cylindrical chamber 26 there is a rotor disk 27 with two radial displacement vanes 29, which is connected to the coupling hub 12 in a rotationally fixed manner via a shaft toothing 28. The piston 25 and the magneto-rheological fluid can be magnetized in the ring-cylindrical chamber 26 by means of the magnet coil 24.
  • 1b shows a cross section through the chamber 26, which is delimited on the inside by the sleeve 18 and on the outside by the clutch basket 11, the rotor disk 27 with the shaft teeth 28 and two radial displacement vanes 29.
  • the piston 25 does not exert any forces on the disk set 29.
  • the magnet coil 24 is excited.
  • the magneto-rheological liquid in the chamber 26 has a significantly increased viscosity. If the speed difference between the clutch basket 11 as the input side and the clutch hub 12 as the output side is assumed, the rotor disk 27 in the chamber 26 generates a pressure which displaces the piston 25 against the disk set 29, which thus couples the clutch hub 12 to the clutch basket 11. As indicated by arrows 33, 34, 35, there is a torque flow from the input side to the output side, i. H. from the clutch basket 11 via the disk pack 29 to the clutch hub 12.
  • FIG. 3 shows the same details with the same reference numbers as in FIG. 1. To this extent, reference is made to the description there. Deviating from this, however, a compensation reservoir 36 is formed in the piston 25, which with the Chamber 26 is openly connected and is limited to its minimum volume in the present case.
  • the compensating reservoir 36 is delimited by a compensating piston 37, which is axially elastically supported on the piston 25 via a plate spring 38 and a disk 39.
  • FIG. 4 The principle of pressure generation in the chamber is illustrated in FIG. 4, the rotary movement of the displacement vanes in the chamber being modified to a linear movement of two wing ends 29 ′, 29 ′′ in a chamber 26 ′.
  • the chamber is otherwise a fixed housing 21 'and a displaceable piston 25', each of which is only shown as a section.
  • a pressure builds up in front of the wing 29 'in the direction of movement indicated, while behind the wing 29 "the lowest pressure is applied in the direction of movement, so that this occurs Gas volume 40 collects.
  • the profile of the pressure in the direction of the chamber length L is plotted over the piston 25 ', the highest pressure p1 prevailing directly in front of the displacer wing 29' and the lowest constant pressure p2 within the volume in the gas volume 40.

Abstract

Reibungskupplung zur Kopplung und Entkopplung zweier relativ zueinander drehba­rer Teile, mit einem Kupplungskorb (11), der Aussenlamellen (31) eines Lamellenpakets (29) trägt und mit dem ersten der Teile verbindbar ist, mit einer Kupplungsnabe (12), die Innenlamellen (32) des Lamellenpakets (29) trägt und mit dem zweiten der Teile ver­bindbar ist, sowie mit einem axial verschiebbaren Kolben (25), der das axial am Kupp­lungskorb (11) oder an der Kupplungsnabe (12) abgestützte Lamellenpaket (29) beauf­schlagen oder entlasten kann. Der Kolben (25) begrenzt auf einer Seite eine mit dem einen der Kupplungsteile, insbesondere mit dem Kupplungskorb (11), umlaufende ringzylindrische Kammer (26), in der eine mit dem anderen der Kupplungsteile, insbe­sondere mit der Kupplungsnabe (12), verbundene Rotorscheibe (27) mit zumindest ei­nem Verdrängerflügel (29) umläuft. Hierbei ist die ringzylindrische Kammer (26) zumin­dest zu einem grossen Anteil mit magneto-rheologischer Flüssigkeit gefüllt und nach aussen abgedichtet. Der Kolben (25) besteht aus ferromagnetischem Material, und gegenüberliegend zum Kolben (25) ist auf der anderen Seite der ringzylindrischen Kammer (26) eine ansteuerbare Magnetspule (24) angeordnet, die einen magnetischen Fluss über die Kammer (26) und den Kolben (25) erzeugen kann.

Description

Aktuator, insbesondere für eine Reibungskupplung mit Verstellung durch magneto-rheologisches Fluid
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Aktuator zur Axialverstellung, umfassend zwei relativ zueinander drehbare Teile. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Reibungskupplung zur Kopplung und Entkopplung zweier relativ zueinander drehbarer Teile. Eine solche Reibungskupplung umfaßt einen Kupplungskorb, der Außenlamellen eines Lamellenpaketes trägt und mit dem ersten der Teile verbindbar ist, eine Kupplungsnabe, die Innenlamellen des Lamellenpakets trägt und mit dem zweiten der Teile verbindbar ist, sowie einen axial verschiebbaren Kolben, der das am Kupplungskorb oder an der Kupplungsnabe abgestützte Lamellenpaket beaufschlagen oder entlasten kann, um die Reibungskupplung zu schließen oder zu öffnen.
In mehrachsgetriebenen Kraftfahrzeugen sind solche Kupplungen häufig im Antriebsstrang zu einer nur bedarfsweise angetriebenen Antriebsachse im Einsatz. Auf- grund zunehmend komplizierterer Regelstrategien für den Antrieb von mehrachsgetriebenen Fahrzeugen sind zur Betätigung solcher Reibungskupplungen und damit zur Verstellung des genannten Kolbens unterschiedlichste Lösung vorgeschlagen worden. In vielen Fällen erfolgt die Verstellung über elektromotorisch angetriebene Rampenscheibenpaare, bei der zwei stehende Rampenscheiben gegensinnig verlau- fende Kugelrillen variabler Tiefe aufweisen, in denen Kugeln laufen, die die Rampenscheiben gegeneinander abstützen. Hierbei ist eine der Scheiben axial abgestützt und die andere axial verschiebbar. Bei Verdrehung einer der Scheiben relativ zur anderen kann die eine der Scheiben gegenüber der axial abgestützten anderen verschoben werden und damit den Kolben beaufschlagen. Die Bauweise, für die sich Beispiele in der Veröffentlichung DE 38 15 225 C2 der Anmelderin finden, ist relativ aufwendig.
Anstelle der elektromotorischen Verdrehung der einen der Rampenscheiben in Vor- richtungen der genannten Art sind auch Rückhaltemechanismen oder Bremsmechanismen für die eine der Scheiben von zwei miteinander umlaufenden Rampenscheiben vorgeschlagen worden, die ebenfalls eine relative Verdrehung der beiden Scheiben bewirken und somit ebenfalls die andere der Scheiben axial verschiebt und einen Kolben zur Betätigung der Kupplungslamellen beaufschlagt. Hierbei ist es be- reits bekannt, die drehbare der beiden Rampenscheiben von einer Viskokupplung von ringzylindrischer Bauweise abbremsen zu lassen, die mit magneto-rheologischer Flüssigkeit gefüllt ist. Durch Veränderung des magnetischen Flusses durch die Flüssigkeit läßt sich die Viskosität der Flüssigkeit und damit das Ausmaß der Auswirkung einer Drehzahldifferenz zwischen Kupplungskorb und Kupplungsnabe auf die Verstellung der Reibungskupplung beeinflussen. Eine derartige Kupplung ist in der US 5 915 513 beschrieben.
Gemäß einer anderen einfacher aufbauenden Kupplungsanordnung ist es bekannt, daß in einer Reibungskupplung der genannten Art der Kolben eine mit dem einen der Kupplungsteile - insbesondere dem Kupplungskorb - umlaufende ringzylindrische Kammer begrenzt, in der eine mit dem anderen der Kupplungsteile - insbesondere dem Kupplungskorb - umlaufende Rotorscheibe mit mehreren Verdrängerflügeln umläuft. Die Verdrängerflügel nehmen den Querschnitt der Kammer ein. Hierbei ist die Kammer weitestgehend mit hochviskoser Flüssigkeit gefüllt. Eine Drehbewegung der Rotorscheibe in der Kammer erzeugt durch die Verdrängerflügel in der Flüssigkeit einen Druckaufbau, der proportional zur kinematischen Viskosität der Flüssigkeit ist. Eine derartige Kupplung ist in der US 5 056 640 beschrieben.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Aktuator, insbesonde- re für eine Reibungskupplung sowie eine Reibungskupplung mit einem einfachen Aufbau bereitzustellen, die verbesserte Regelmöglichkeiten zeigt. Die Lösung hierfür besteht darin, daß ein Kolben auf einer Seite eine mit dem einen der Teile, insbesondere mit dem Kupplungskorb umlaufende ringzylindrische Kammer begrenzt, in der eine mit dem anderen der Teile, insbesondere mit der Kupplungsnabe verbundene Rotorscheibe mit zumindest einem Verdrängerflügel umläuft, daß die ringzylindrische Kammer zumindest zu einem erheblichen Teil mit magneto-rheologischer Flüssigkeit gefüllt und nach außen abgedichtet ist, und eine steuerbare Magnetspule vor- gesehen ist, die einen magnetischen Fluß durch die Kammer erzeugen kann. Mit der hiermit beschriebenen Kupplung sind stark erweiterte Regelstrategien möglich. Während bisher das Schließen der Kupplung gemäß einer festen Kennlinie an die Dreh- zahldifferenz zwischen Eingangsseite und Ausgangsseite angebunden war und beispielsweise eine gesonderte Schaltkupplung zum Entkoppeln von Eingangsseite und Ausgangsseite bei bestimmten Fahrzuständen erforderlich war, ist es mit einer Reibungskupplung nach der vorliegenden Erfindung möglich, die entsprechenden Regelstrategien alleine mit einer Steuerung der Kupplung darzustellen. Bei nicht ma- gnetisierter magneto-rheologischer Flüssigkeit kann die Viskosität so gering sein, daß selbst bei nennenswerten Drehzahldifferenzen kein Druckaufbau in der Kammer erfolgt, damit die Kupplung offenbleibt und kein Drehmoment übertragen wird, das den Fahrzustand beeinflußt. Das bedeutet, daß die Reibungskupplung durch Schalten des Modus „nicht-magnetisiert" die Funktion einer Freischaltkupplung mit übernehmen kann. Bei magnetisierter magneto-rheologischer Flüssigkeit kann jedoch wahlweise durch Veränderung der Viskosität und damit frei wählbarem Druckaufbau in der Kammer auch schon bei geringen Drehzahldifferenzen bei Bedarf die Kupplung geschlossen werden kann und Drehmoment wirksam übertragen werden kann. Auf diese Weise sind im Modus „magnetisiert" Sperrwirkungen der Reibungskupplung bereits bei sehr geringen Drehzahldifferenzen zwischen Eingangsseite und Ausgangsseite zu erzielen, die bisher nicht mit einfachen Mitteln darzustellen waren.
Nach einer bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, daß die Magnetspule in einem stehenden Gehäuseteil angeordnet ist. Die erleichtert die Stromzuführung, die damit keine schleifenden Kontakte braucht. Weiterhin wird vorgeschlagen, daß der Kolben aus ferromagnetischem Material besteht und die Magnetspule gegenüberliegend zum Kolben auf der anderen Seite der ringzylindrischen Kammer angeordnet ist. Hiermit wird der magnetische Fluß über den Kolben geführt. In der später beschriebenen bevorzugten Ausgestaltungsform einer ausgeführten Reibungskupplung ist der Kupplungskorb mit der Eingangswelle und die Kupplungsnabe mit der Ausgangswelle verbunden, wobei insbesondere die Magnetspule aus- gangsseitig in Bezug auf das Lamellenpaket angeordnet ist. Die Kammer ist gegenüberliegend zum Kolben auf der anderen Seite von einem in den Kupplungskorb eingesetzten Deckel begrenzt.
Zum Ausgleich der Volumenänderung in der Kammer infolge von Wärmedehnung in der magneto-rheologischen Flüssigkeit und zum Ausgleich der Volumenänderung in der Kammer infolge einer Verschiebung des Kolbens sind besondere Maßnahmen vorzunehmen. Nach einem ersten Ansatz kann die Kammer außer der magneto- rheologischen Flüssigkeit zu einem geringen Anteil ein Gasvolumen enthalten, dessen Kompressibilität den Volumenausgleich herstellt. Nach einem anderen Ansatz kann die Kammer vollständig mit magneto-rheologischer Flüssigkeit gefüllt sein und mit einer volumenveränderlichen Ausgleichskammer verbunden sein, die ebenfalls mit magneto-rheologischer Flüssigkeit gefüllt ist.
Der zumindest eine Verdrängerflügel nimmt den Querschnitt der Kammer in Um- fangsrichtung betrachtet zur Hälfte von der Peripherie bis zur Mittelachse im wesentlichen ganz ein.
Die Konfiguration von Magnetspule, Kammer und Kolben ist so aufeinander abzustimmen, daß bei Erregung der Magnetspule ein möglichst gleichförmiges Magnet- feld im Bereich der Kammer erzeugt wird, so daß eine gleichmäßige Viskosität der Flüssigkeit eingestellt werden kann.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert.
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Kupplung a) im Längsschnitt b) im Halbschnitt durch die Rotorscheibe; Figur 2 zeigt ein Prinzipbild der Kupplung nach Figur 1 a) bei offener Kupplung b) bei geschlossener Kupplung;
Figur 3 zeigt eine erfindungsgemäße Kupplung im Halbschnitt in einer zweiten Ausführung;
Figur 4 zeigt ein Prinzipbild zur Druckerzeugung in der Kammer.
In Figur 1a ist eine erfindungsgemäße Kupplung gezeigt, deren Eingangsseite einen Kupplungskorb 11 umfaßt und deren Ausgangsseite eine Kupplungsnabe 12 umfaßt. Der Kupplungskorb ist in einem feststehenden Gehäuse 13 mittels zweier Kugellager 14, 15 drehbar gelagert. Der Kupplungskorb 11 endet links in einem Wellenzapfen 16, auf den ein Antriebsflansch 17 aufgesetzt ist. Die Kupplungsnabe 12 hat eine Steckhülse 18, in die eine Abtriebswelle 19 eingesteckt ist. In den Kupplungskorb 11 ist ein Deckel 21 verdrehgesichert eingesetzt, der abgedichtet an der Hülse 12 aufsitzt. Kupplungskorb 11 und Kupplungsnabe 12 sind über ein weiteres Kugellager 22 ineinander gelagert. Der Deckel 21 ist unmittelbar über das Kugellager 15 in einem Gehäuseeinsatz 23 gelagert, der eine ringförmige Magnetspule 24 trägt. Zwischen Kupplungskorb 11 und Kupplungsnabe 12 sitzt in axialem Abstand zum Deckel 21 ein Kolben 25, der gegenüber Kupplungskorb 11 und Kupplungsnabe 12 abgedichtet ist und axial verschiebbar ist. Deckel 21 und Kolben 25 bilden eine ringzylindrische Kammer 26, die im wesentlichen ganz mit magneto-rheologischer Flüssigkeit gefüllt ist. In der ringzylindrischen Kammer 26 liegt eine Rotorscheibe 27 mit zwei radialen Verdrängerflügeln 29, die über eine Wellenverzahnung 28 drehfest mit der Kupplungsnabe 12 verbunden ist. Mittels der Magnetspule 24 können der Kolben 25 und die magneto-rheologische Flüssigkeit in der ringzylindrischen Kammer 26 magneti- siert werden. Hierdurch ändert sich die Viskosität der magneto-rheologischen Flüs- sigkeit. Bei einer relativen Drehung zwischen Rotorscheibe 27 und Gehäuse 21 kommt es in der Kammer 26 zu einem Druckaufbau, der zu einer Verschiebung des Kolbens 25 führt. Der Kolben 25 ist bei Vergrößerung der ringzylindrischen Kammer 26 imstande, ein Lamellenpaket 30 axial zu belasten, das sich am Kupplungskorb 11 axial abstützt und sich aus mit dem Kupplungskorb 11 verbundenen Außenlamellen 31 und mit der Kupplungsnabe 12 verbundenen Innenlamellen 32 zusammensetzt. Durch Belasten des Lamellenpaketes 30 wird die Kupplungsnabe 12 an den Kupplungskorb 11 und damit die Abtriebswelle 19 an den Wellenzapfen 16 angekoppelt.
In Figur 1b ist in einem Querschnitt durch die Kammer 26, die innen von der Hülse 18 und außen vom Kupplungskorb 11 begrenzt wird, die Rotorscheibe 27 mit der Wellenverzahnung 28 und zwei radialen Verdrängerflügeln 29 erkennbar.
In Figur 2 sind die wesentlichen funktionellen Teile der Kupplung nach Figur 1 prinzipiell dargestellt, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern belegt sind. Insoweit wird auf die vorangehende Beschreibung Bezug genommen. Es sind im wesentlichen der Korb 11, die Nabe 12, das Lamellenpaket 30 mit Außenlamellen 31 und Innenlamellen 32, der Kolben 25, die ringzylindrische Kammer 26, die Rotorscheibe 27, der Deckel 21 , der Gehäuseeinsatz 23 sowie die Magnetspule 24 dargestellt. In der Darstellung a ist die Magnetspule 24 nicht erregt, somit hat die magneto- rheologische Flüssigkeit in der Kammer 26 eine geringere Viskosität. Bei einer unterstellten Drehzahldifferenz zwischen Kupplungskorb 11 als Eingangsseite und Kupplungsnabe 12 als Ausgangsseite erfolgt kein wesentlicher Druckaufbau in der ringzy- lindrischen Kammer 26. Der Kolben 25 übt keine Kräfte auf das Lamellenpaket 29 aus. In der Darstellung b ist die Magnetspule 24 erregt. Die magneto-rheologische Flüssigkeit in der Kammer 26 ist in ihrer Viskosität wesentlich gesteigert. Bei einer angenommenen Drehzahldifferenz zwischen Kuppiungskorb 11 als Eingangsseite und Kupplungsnabe 12 als Ausgangsseite erzeugt die Rotorscheibe 27 in der Kam- mer 26 einen Druck, der den Kolben 25 gegen das Lamellenpaket 29 verschiebt, das damit die Kupplungsnabe 12 an den Kupplungskorb 11 ankoppelt. Wie durch Pfeile 33, 34, 35 angedeutet, kommt es zu einem Drehmomentfluß von der Eingangsseite zur Ausgangsseite, d. h. vom Kupplungskorb 11 über das Lamellenpaket 29 zur Kupplungsnabe 12.
In Figur 3 sind gleiche Einzelheiten mit gleichen Bezugsziffern wie in Figur 1 dargestellt. Auf die dortige Beschreibung wird insoweit Bezug genommen. Abweichend davon ist jedoch im Kolben 25 ein Ausgleichsreservoir 36 ausgebildet, das mit der Kammer 26 offen verbunden ist und im vorliegenden Fall auf sein Minimalvolumen begrenzt ist. Das Ausgleichsreservoir 36 wird von einem Ausgleichskolben 37 begrenzt, der sich über eine Tellerfeder 38 und eine Scheibe 39 axialelastisch am Kolben 25 abstützt.
In Figur 4 ist das Prinzip der Druckerzeugung in der Kammer verdeutlicht, wobei die Drehbewegung der Verdrängerflügel in der Kammer zu einer Linearbewegung von zwei Flügelenden 29', 29" in einer Kammer 26' abgewandelt ist. Die Kammer wird im übrigen von einem feststehenden Gehäuse 21' und einem verschiebbaren Kolben 25' gebildet, die jeweils nur als Abschnitte gezeigt sind. Vor dem Flügel 29' baut sich in der angezeigten Bewegungsrichtung ein Druck auf, während hinter dem Flügel 29" in Bewegungsrichtung der geringste Druck ansteht, so daß sich hier ein Gasvolumen 40 sammelt. Über dem Kolben 25' ist das Profil des Druckes in Richtung der Kammerlänge L aufgetragen, wobei unmittelbar vor dem Verdrängerflügel 29' des höch- ste Druck p1 herrscht und im Gasvolumen 40 der innerhalb des Volumens geringste konstante Druck p2. Der örtliche Druck in der Kammer ist jeweils angegeben mit p = 12μL / h • U + p2, wobei L und h die Abmessungen der Kammer, U die Umfangsgeschwindigkeit der Verdrängerflügel 29', 29" und μ die kinematische Viskosität der magneto-rheologischen Flüssigkeit darstellen, letztere läßt sich variieren. Die Kol- benkraft ist hierbei angegeben mit F = JA PdA, wobei A die Gesamtkolbenfläche des Kolbens 25' ist.
Aktuator, insbesondere für eine Reibungskupplung mit Verstellung durch magneto-rheologisches Fluid
Bezugszeichenliste
11 Kupplungskorb
12 Kupplungsnabe
13 Gehäuse
14 Kugellager
15 Kugellager
16 Wellenzapfen
17 Flansch
18 Steckhülse
19 Antriebswelle
20 Kugellager
21 Deckel
22 Kugellager
23 Gehäuseeinsatz
24 Magnetspule
25 Kolben
26 Kammer
27 Rotorscheibe
28 Wellenverzahnung
29 Verdrängerflügel Lamellenpaket
Außenlamellen
Innenlamellen
Pfeil
Pfeil
Pfeil
Ausgleichsresen/oir
Ausgleichskolben
Tellerfeder
Scheibe
Gasvolumen

Claims

Aktuator, insbesondere für eine Reibungskupplung mit Verstellung durch magneto-rheologisches FluidPatentansprüche
1. Aktuator zur Axialverstellung umfassend zwei relativ zueinander drehbare Teile, mit einem Kolben (25), der auf einer Seite eine mit dem einen der Teile umlaufende ringzylindrische Kammer (26) begrenzt, in der eine mit dem anderen der Teile verbundene Rotorscheibe (27) mit zumindest einem Verdrängerflügel (29) umläuft; hierbei ist die ringzylindrische Kammer (26) zumindest zu einem Teil mit magneto-rheologischer Flüssigkeit gefüllt und nach außen abgedichtet, und es ist eine steuerbare Magnetspule (24) vorgesehen, die einen magnetischen Fluß durch die Kammer (26) erzeugen kann.
2. Aktuator nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Magnetspule (24) in einem stehenden Gehäuseteil (23) angeordnet ist.
3. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (25) aus ferromagnetischem Material besteht und die Magnetspule (24) gegenüberliegend zum Kolben (25) auf der anderen Seite der ringzyindrischen Kammer (26) angeordnet ist.
4. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß eines der Teile (11) mit einer Eingangswelle und das andere der Teile (12) mit einer Ausgangswelle verbunden ist.
5. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kammer (26) außer der magneto-rheologischen Flüssigkeit zu einem geringen Anteil ein Gasvolumen enthält.
6. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kammer (26) vollständig mit magneto-rheologischer Flüssigkeit gefüllt ist und mit einer ebenfalls mit magneto-rheologischer Flüssigkeit gefüllten volumenveränderlichen Ausgleichskammer verbunden ist.
7. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der zumindest eine Verdrängerflügel (29) der Rotorscheibe (27) im wesentlichen die Kammer (26) im Halbschnitt ausfüllt.
8. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Magnetspule (24), die Kammer (26) und der Kolben (25) so gestaltet sind, daß bei Erregung der Magnetspule (24) die Kammer (26) im wesentlichen gleichmäßig von einem Magnetfeld durchflutet ist.
9. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein in das eine der Teile (11) eingesetzter Deckel (21) die Kammer (26) gegenüberliegend zum Kolben (25) auf der anderen Seite begrenzt.
10. Reibungskupplung zur Kopplung und Entkopplung zweier relativ zueinander drehbarer Teile, mit einem Kupplungskorb (11), der Außenlamellen (31) eines Lamellenpakets (29) trägt und mit dem ersten der Teile verbindbar ist, mit einer Kupplungsnabe (12), die Innenlamellen (32) des Lamellenpakets (29) trägt und mit dem zweiten der Teile verbindbar ist, sowie mit einem axial verschiebbaren Kolben (25), der das axial am Kupplungskorb (11) oder an der Kupplungsnabe (12) abgestützte Lamellenpaket (29) beaufschlagen oder entlasten kann, der Kolben (25) begrenzt auf einer Seite eine mit dem einen der Kupplungsteile, insbesondere mit dem Kupplungskorb (11), umlaufende ringzylindrische Kammer (26), in der eine mit dem anderen der Kupplungsteile, insbesondere mit der Kupplungsnabe (12), verbundene Rotorscheibe (27) mit zumindest einem Verdrängerflügel (29) umläuft, hierbei ist die ringzylindrische Kammer (26) zumindest zu einem Teil mit magneto-rheologischer Flüssigkeit gefüllt und nach außen abgedichtet, und es ist eine steuerbare Magnetspule (24) vorgesehen, die einen magnetischen Fluß durch die Kammer (26) erzeugen kann.
11. Reibungskupplung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Magnetspule (24) in einem stehenden Gehäuseteil (23) angeordnet ist.
12. Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 10 oder 11 ,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kolben (25) aus ferromagnetischem Material besteht und die Magnetspule (24) gegenüberliegend zum Kolben (25) auf der anderen Seite der ringzylindrischen Kammer angeordnet ist.
13. Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kupplungskorb (11) mit der Eingangswelle und die Kupplungsnabe (12) mit der Ausgangswelle verbunden ist.
14. Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 10 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kammer (26) außer der magneto-rheologischen Flüssigkeit zu einem geringen Anteil ein Gasvolumen enthält.
15. Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 10 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (26) vollständig mit magneto-rheologischer Flüssigkeit gefüllt ist und mit einer ebenfalls mit magneto-rheologischer Flüssigkeit gefüllten volumenveränderlichen Ausgleichskammer verbunden ist.
16. Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 10 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß der zumindest eine Verdrängerflügel (29) der Rotorscheibe (27) im wesentlichen die Kammer (26) im Halbschnitt ausfüllt.
17. Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 10 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Magnetspule (24), die Kammer (26) und der Kolben (25) so gestaltet sind, daß bei Erregung der Magnetspule (24) die Kammer (26) im wesentlichen gleichmäßig von einem Magnetfeld durchflutet ist.
18. Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 10 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein in den Kuppiungskorb (11) eingesetzter Deckel (21) die Kammer (26) gegenüberliegend zum Kolben (25) auf der anderen Seite begrenzt.
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