WO2005106275A1

WO2005106275A1 - Magnetorheologische kupplung

Info

Publication number: WO2005106275A1
Application number: PCT/AT2005/000150
Authority: WO
Inventors: Herbert Steinwender
Original assignee: Magna Drivetrain Ag & Co Kg
Priority date: 2004-04-30
Filing date: 2005-04-29
Publication date: 2005-11-10
Also published as: US20080236976A1; JP2007535644A; US7588131B2; DE112005000976A5

Abstract

Eine magnetorheologische Kupplung, besteht aus einem Stationärteil (1), einem rotierenden Primärteil (2) mit Primärlamellen (7) und einem koachsial rotierenden Sekundärteil (3) mit Sekundärlamellen (20), wobei auf das magnetorheologische Fluid ein regelbares Magnetfeld einwirkt. Um auf kleinstem Raum bei minimalem Stromverbrauch ein möglichst hohes Drehmoment übertragen zu können, ist zumindest eine Magnetspule (25) mit einem ersten Joch (24a, 24b) so angeordnet, dass sich beiderseits Primärlamellen (7, 7') und Sekundärlamellen (20, 20') befinden. Die Lamellen bestehen aus einem Material mäßiger magnetischer Permeabilität, das be-grenzten Kurzschlussfluss erlaubt. Ein zweites Joch (27, 27') mit einer zu den Lamellen parallelen Stirnfläche (32, 32') schließt beiderseits an die in axialer Richtung äusserste Lamelle an.

Description

MAGNETORHEOLOGISCHE KUPPLUNG

Die Erfindung betrifft eine magnetorheologische Kupplung, bestehend aus einem Stationärteil, einem rotierenden Primärteil mit Primärlamellen und einem koachsial rotierenden Sekundärteil mit Sekundärlamellen, wobei zwischen Primär- und Sekundärteil eine ein magnetorheologisches Fluid enthaltender Raum gebildet ist, in dem sich Primärlamellen und Sekundär- lamellen in Achsrichtung aufeinanderfolgend abwechseln, und wobei auf das magnetorheologische Fluid ein regelbares Magnetfeld einwirkt. Unter einem magnetorheologischen Fluid sind in einer Flüssigkeit oder in einem Gas (insbesondere Luft) suspendierte magnetisierbare Teilchen zu verstehen. Die Primärlamellen sind mit dem Primärteil und die Sekundärlamellen mit dem Sekundärteil drehfest verbunden.

Für die Verwendung einer gattungsgemäßen Kupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges sind Stromverbrauch und Baugröße kritisch und daher zu minimieren. Dazu kommen noch weitere Anforderungen: Ein so breiter Regelbereich des übertragenen Momentes, dass einerseits schlupf loses Anfahren aus dem Stand und andererseits (auch) aus Geräuschgründen völliges Trennen möglich ist; und schließlich schnelles Ansprechen, um mit elektronischen Fahrdynamikregelungen (ESB, ABS, etc.) kompatibel zu sein. Eine gattungsgemäße Kupplung ist aus der EP 940 286 A2 bekannt. Bei dieser wird das Magnetfeld von einer gehäusefesten Spule erzeugt. Dadurch besteht zwischen deren Joch und den rotierenden Teilen, insbesondere den Lamellen, ein Luftspalt, der aus Toleranzgründen eine erhebliche Breite aufweisen muss. Dadurch sind die magnetischen Feldlinien unterbrochen und das auf das magnetorheologische Fluid einwirkende Magnetfeld ist erheblich geschwächt. Weiters sind durch die Bauweise der Magnetspule mit ihrem Joch die Feldlinien relativ lang, was den aktiven Teil des Magnetfeldes, das ist dessen auf das magnetorheologische Fluid ein- wirkende Teil, weiter verkleinert.

Weiters ist es aus der EP 940 286 A2 (Fig. 5 und 6) bekannt, dass zwei Joche, von denen eines mit einer Magnetspule versehen ist, beiderseits der Kupplung eine zu den Lamellen parallele Stirnfläche bilden. Das Magnet- feld durchsetzt die Lamellen, und zwar im äusseren Bereich in einer magnetischen Flussrichtung und im inneren Bereich in der entgegengesetzten. Dem entsprechend sind die Lamellen durch in Umfangsrichtung verlaufende Zonen kleiner magnetischer Permeabilität voneinander getrennt, um magnetischen Kurzschluss zu verhindern. Diese Zonen können durch auf- wändige und daher teure metallurgische Maßnahmen geschaffen werden. In der Praxis sind sie aber Schlitze, die die Lamellen in Umfangsrichtung und in Zentrifugalrichtung schwächen. Das ist für eine Kupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges unerwünscht.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine gattungsgemäße Kupplung dahingehend zu verbessern, dass auf kleinstem Raum und bei minimalem Stromverbrauch ein möglichst hohes Drehmoment übertragbar ist. Erfindungsgemäß wird das durch die kennzeichnenden Merkmale des 1. Anspruches erreicht. Die zumindest eine Magnetspule und das erste Joch bildet mit seinen zu den Lamellen parallelen Stirnflächen in dem ein magnetorheologisches Fluid enthaltenden Raum zwischen den gewöhnlichen Lamellen eine weitere, verdickte Lamelle, die entweder als Primärla- melle mit dem Primärteil oder als Sekundärlamelle mit dem Sekundärteil drehfest verbunden ist. Durch diese Doppelfunktion wird insgesamt in axialer Richtung weniger Bauraum beansprucht, werden die magnetischen Feldlinien kurz gehalten und der kupplungsaktive Teil des Magnetfeldes maximiert.

Auch die weiteren Merkmale bewirken insgesamt eine Verkürzung und Homogenisierung der magnetischen Feldlinien und eine Maximierung deren aktiven Teiles. Die Feldlinien laufen im äusseren Teil der Lamellen und des ersten Joches in weitgehend gleichem Abstand in einer Richtung, wer- den an den beiden äusseren zweiten Jochen gewendet und verlaufen im inneren Teil in entgegengesetzter Richtung. Die Flussdichte ist somit gleichmäßig verteilt.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Primärlamellen und die Sekundärlamellen aus einem Material massiger magnetischer Permeabilität bestehende Platten (Anspruch 2). Dadurch besteht in den einzelnen Lamellen zwischen dem radial äusseren und dem radial inneren Teil (in dem die magnetischen Feldlinien in entgegengesetzter Richtung verlaufen) ein begrenzter magnetischer Fluss. Dieser Fluss ist aber durch Sättigung der einzelnen Lamellen begrenzt, sodass in der ersten Lamelle nur ein ganz schwacher magnetischer Fluss kurzgeschlossen ist und der Großteil des magnetischen Flusses sich zur nächsten und übernächsten, und so weiter, Lamelle verlauft. So wird auf einfache und natür- liehe Weise der magnetische Fluss durch optimale Wahl der magnetischen Permeabilität und durch das Phänomen der Sättigung gleichmäßig über sämtliche Lamellen verteilt. Die Lamellen bestehen aus einem einheitlichen, geeignet gewählten Werkstoff und können Scheiben ohne deren Festigkeit vermindernde Öffnungen sein. Der Werkstoff der Lamellen wird dazu so gewählt, dass dessen magnetische Permeabilität in dem Bereich zwischen 0,6 und 1.2 Teszla liegt (Anspruch 3). In diesem Bereich liegt auch die magnetische Permeabilität des magnetorheologischen Fluides.

Zur weiteren Minimierung der Verluste durch Wirbelströme sind die Joche und deren Teile aus Blechen zusammengesetzt, oder sie bestehen aus einem Werkstoff hoher magnetischer Permeabilität (Anspruch 4) und geringer elektrischer Leitfähigkeit, etwa aus einem Sinterwerkstoff. Da Wirbelströme den Abbau des Magnetfeldes beim Lösen der Kupplung verzögern, werden dadurch wesentlich kürzere Abschaltzeiten erreicht. Bei einer gro- ßen Anzahl von Primär- und Sekundärlamellen empfiehlt es sich, in dem das magnetorheologische Fluid enthaltenden Raum mehrere, vorzugsweise zwei, erste Joche mit zumindest einer Magnetspule anzuordnen (Anspruch 5). Da die einzelnen, in Serie geschalteten, Spulen weniger Breite als eine einzige mit derselben Feldstärke in Anspruch nehmen, erhöht sich dadurch die axiale Erstreckung der Kupplung nur sehr wenig.

Das mindestens eine erste Joch kann entweder mit dem Primärteil oder mit dem Sekundärteil drehfest verbunden sein. Der Zusammenbau, der Einbau der Kupplung und die Stromzufuhr sind aber einfacher, wenn das mindes- tens eine erste Joch drehfest mit dem Primärteil verbunden ist und im Primärteil Leitungen für die Stromzufuhr von gehäusefesten Schleifkontakten zu den Magnetspulen vorgesehen sind (Anspruch 6). In einer ersten vorteilhaften und besonders einfachen Ausführungsform enthält das erste Joch eine einzige Magnetspule, deren Wickelachse die Drehachse der Kupplung ist (Anspruch 7).

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform besteht das erste Joch aus einer Anzahl von Wickelkernen mit jeweils einer Magnetspule, deren Wickelachse parallel zur Drehachse der Kupplung ist, und sind die Magnetspulen in einer äusseren und in einer inneren Reihe mit entgegengesetzter Polung über den jeweiligen Umfang gleichmäßig verteilt (Anspruch 8).

In einer dritten vorteilhaften Ausführungsform besteht das erste Joch aus einer Anzahl von Wickelkernen mit jeweils einer Magnetspule, deren Wickelachse parallel zur Drehachse der Kupplung ist, die in einer Reihe über den jeweiligen Umfang gleichmäßig verteilt sind, und deren Polung abwechselnd entgegengesetzt ist, wobei die Zonen kleiner magnetischer Per- meabilität der Primärlamellen und der Sekundärlamellen im wesentlichen radial ausgerichtet sind (Anspruch 9). Bei dieser Ausfuhrungsform werden die Feldlinien in den beiden äusseren zweiten Jochen nicht in radialer Richtung, sondern in Umfangsrichtung umgelenkt.

Schließlich liegt es noch im Rahmen der Erfindung, dass im Inneren des Primärteiles ein mit dem das magnetorheologische Fluid enthaltenden Raum in Verbindung stehender Hohlraum ausgebildet ist, der von einem federbelasteten Kolben verschlossen ist (Anspruch 10), wodurch Druckschwankungen durch Wärmeausdehnung in dem Raum aufgefangen wer- den. In einer weiteren Ausfuhrungsform besteht das erste Joch aus einer Anzahl von Wickelkernen mit jeweils einer Magnetspule, deren Wickelachse parallel zur Drehachse der Kupplung ist, die in einer Reihe über den Umfang gleichmäßig verteilt sind, und deren Polung abwechselnd entgegengesetzt ist, wobei Primärlamellen und Sekundärlamellen aus einem Material hoher magnetischer Permeabilität bestehende Platten sind, die von über den Umfang verteilten im wesentlichen radial ausgerichteten Zonen geringer magnetischer Permeabilität zumindest teilweise durchsetzt sind (Anspruch 11). Die Zonen geringer magnetischer Permeabilität unterbinden einen magnetischen Kurzschluss, der hier wegen der alternierenden Anordnung der ent- gegengesetzt gepolten Magnetspulen in Umfangsrichtung verlaufen würde.

In einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Variante sind die Zonen kleiner magnetischer Permeabilität der Primärlamellen und/oder der Sekundärlamellen Schlitze, die vorzugsweise von der radialen Richtung abweichen und deren Verlauf für die Primärlamellen und die Sekundärlamellen verschieden ist (Anspruch 12). Der spiralförmige Verlauf der Schlitze entspricht etwa der Schaufel einer Radialpumpe. Der damit erzielte Pumpeffekt wirkt einer Entmischung des magnetorheologischen Fluides entgegen. Wenn deren Verlauf verschieden ist, entstehen bei verschiedenen Drehzahlen benachbarter Lamellen schleifende Schnitte, was Drehmomentschwankungen entgegenwirkt. Die Schlitze könnten auch durch eine Reihe aufeinanderfolgender vorzugsweise kreisrunder Löcher ersetzt sein (Anspruch 13). So wären die Lamellen hinsichtlich ihrer Festigkeit weniger geschwächt, aber die magnetische Permeabilität der Zone wäre etwas grö- ßer.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen beschrieben und erläutert. Es stellen dar: Fig. 1 : Einen Längsschnitt der erfindungsgemäßen Kupplung in einer ersten Ausführungsform, Fig. 2: eine Variante zu Fig. 1, Fig 3: eine axonometrische Ansicht zu Fig. 1, ohne Sekundärteil, Fig 4: wie Fig. 1, aber in einer zweiten Ausfuhrungsform, Fig 5: eine axonometrische Ansicht zu Fig. 4, Fig 6: eine Variante zu Fig. 5, Fig 7: wie Fig. 1, aber in einer dritten Ausfuhrungsform, Fig 8: wie Fig. 1, aber in einer vierten Ausfuhrungsform, Fig 9: ein Detail zu Fig. 8.

In Fig. 1 ist der Stationärteil 1 nur durch eine strichlierte Linie angedeutet. An ihm sind die Schleifkontakte 2 für die Stromzufuhr befestigt. Im Inneren des Stationärteiles 1 befindet sich ein Primärteil 3 und ein Sekundärteil 4, wovon jeweils einer treibend und der andere in dem durch die Stromzu- fuhr über die Schleifkontakte 2 bestimmten Ausmaß getrieben ist. Die Lagerungen von Primärteil 3 und Sekundärteil 4 im Stationärteil 1 sind nicht dargestellt. Der Primärteil 3 wird gebildet von einer Primärwelle 5, mit deren Kuppelzähnen 6 Primärlamellen 7, T mit ihren entsprechenden Kuppelzähnen 6" drehfest verbunden sind. Zwischen den Primärlamellen 7,7' sind ringförmige Abstandshalter 8 vorgesehen. Die dem Primärteil 3 und dem Sekundärteil 4 gemeinsame Rotationsachse ist mit 9 bezeichnet.

Der Sekundärteil 4 umgreift den Primärteil 3. Er besteht aus einem zylindrischen Mantel 14, dessen Deckflächen 15,16 als Lagerschilde ausgebildet sind und die Lager 17,18 enthalten, die die Zentrierung zwischen dem Primärteil 3 und dem Sekundärteil 4 sicherstellen. Der zylindrische Mantel 14 des Sekundärteiles 4 hat an seiner Innenseite eine Kuppelverzahnung 19, die eine drehfeste Verbindung zu Sekundärlamellen 20 herstellt, die ihrer- seits entsprechende Kuppelzähne 19" haben. Der Raum 21 zwischen dem Sekundärteil 4 und der Primärwelle 5 ist mittels Dichtungen 13 abgedichtet und enthält ein magnetorheologisches Fluid. Dieses besteht aus in einer Flüssigkeit oder in einem Gas (insbesondere Luft) suspendierten magneti- sierbaren Teilchen. Der Primärteil 3 und der Sekundärteil 4 bestehen aus einem Werkstoff kleiner magnetischer Permeabilität.

Sowohl die Primärlamellen 7 als auch die Sekundärlamellen 20 bestehen aus einem Werkstoff mit einer maximalen magnetischen Permeabilität, die zwischen 06, und 1,2 Teszla liegt. Dabei entspricht die maximale magneti- sehe Permeabilität der magnetischen Sättigung eines Werkstoffes (man spricht auch von „Sättigungsinduktion"). Geeignete Werkstoffe sind beispielsweise Eisen-Nickel-Sinter oder Nickel-Eisen-Legierungen, wie sie unter dem Namen „Mumetall"^® oder „Permenorm" ^® von der Firma Vakuumschmelze in Verkehr gebracht werden. „Mumetall"^® erreicht den Sätti- gungszustand bei 0,75 bis 0,8 Teszla, „Permenorm" ^® bei 1,2 Teszla. Zum Vergleich: ein üblicherweise für derartige Lamellen verwendeter Stahl hat einen magnetischen Sättigungsbereich von über 2 Teszla, ein gewöhnlicher Baustahl eine von rund 1,7 Teszla, Aluminium oder Kunststoff eine von nahezu Null und ein magnetorheologisches Fluid eine von 0,8 bis 1 Teszla.

Ungefähr in der Mitte zwischen den Primärlamellen 7, 7' und den Sekundärlamellen 20,20' befindet sich ein erstes Joch 24. Es besteht aus einem äußeren Teil 24a und einem inneren Teil 24b, beide aus einem Werkstoff hoher Permeabilität und dazwischen einer Zone 24c sehr kleiner Permeabilität (nahezu Null). Das erste Joch 24 ist hier mit dem Primärteil 3 über eine Kuppelverzahnung 6 drehfest verbunden. Im Inneren der beiden Jochteile 24a, 24b ist eine Magnetspule 25, die hier die gemeinsame Drehachse 9 als Wickelachse hat. Hier ist unter der Wickelachse die Mittellinie des Zylinders zu verstehen, auf dem die Windungen der Magnetspule liegen. Die Stromzufuhr zu der Magnetspule 25 erfolgt von den Schleifkontakten 2 über Leitungen 26 im Inneren des Primärteiles 3.

Das Joch 24 hat auf beiden Seiten eine Stirnfläche 31, die parallel zu den Lamellen 20, 20' ist. In den Deckflächen 15, 16 des Sekundärteiles 4 sind zweite Joche 27 (im Bild links) und 27' (im Bild rechts) aus einem Werkstoffhoher magnetischer Permeabilität vorgesehen, die in die Lagerschilde 15,16 eingelassen sind. Das bei Bestromung der Magnetspule 25 aufgebau- te Feld ist durch die Feldlinien 28, 29 versinnbildlicht. Die äußeren Feldlinien 28 verlaufen in einer Richtung parallel zur Drehachse 9, werden im zweiten Joch 27 nach innen umgelenkt und verlaufen als Feldlinien 29 in der entgegengesetzten Richtung. Im Joch selbst herrscht kein magnetischer Kurzschluss. Dadurch werden die magnetischen Feldlinien 23 äquidistant und parallel in das Lamellenpaket eingeleitet und im zweiten Joch 27,27' umgeleitet. Es ist zu erkennen, dass diese Feldlinien ohne irgendeinen Luftspalt den größten Teil ihres Weges durch den die Lamellen 7, 20 und das magnetorheologische Fluid enthaltenden Raum 21 zurücklegen. In den einzelnen Lamellen und in den mit magnetorheologischem Fluid gefüllten Zwischenräumen zweigen von den Feldlinien Kurzschluss - Feldlinien 30 ab. Der magnetische Fluss entlang der Kurzschluss - Feldlinien 30 ist durch Sättigung begrenzt, sodass sich die schwachen magnetischen Kurzschlussflüsse über alle Lamellen gleichmäßig verteilen.

Zum Ausgleich temperaturbedingter Volumensänderungen des magne- torheologischen Fluids ist der Raum 21 über Radialbohrungen 35 mit einem Ausgleichsraum 36 verbunden. Dieser ist eine Sackbohrung in der Primärwelle 5, die an ihrer offenen Seite in einem Ausgleichzylinder 37 endet, in dem ein Ausgleichskolben 38 von einer Druckfeder 39 beaufschlagt wird, die sich ihrerseits an einem Sprengring 40 abstützt. Bei Ausdehnung des Fluides wird der Kolben 38 gegen die Kraft der Feder 39 nach aussen verschoben.

Die Variante der Fig. 2 unterscheidet sich davon nur dadurch, dass zwei erste Joche 24', 24" anstelle eines einzigen vorhanden sind. Von links nach rechts betrachtet folgen so auf das zweite Joch 27 Primärlamellen 7 und Sekundärlamellen 20, dann ein erstes Joch 24, dann Primärlamellen 7' und Sekundärlamellen 20', dann ein weiteres erstes Joch 24", Primärlamellen 7" und Sekundärlamellen 20" und schließlich das rechte zweite Joch 27'.

Fig. 3 zeigt die Ausführungsform der Fig. 1 wobei jedoch die Primärwelle weggelassen und vom Sekundärteil nur die Sekundärlamellen 20 zu erkennen sind. Die Feldlinien 28,29 sind wieder sinnbildlich eingezeichnet, die von ihnen durchstoßenen Kegel sind deren Richtungspfeile.

Die zweite Ausführungsform der Fig. 4 unterscheidet sich von der Fig. 1 durch die andere Anordnung von Teilen des ersten Joches und der entsprechenden Spule, was in der axonometrischen Ansicht der Fig. 5 besser zum Ausdruck kommt. Die Bezugszeichen sind hier die der Fig. 1, aber um 100 erhöht. Das erste Joch 124 besteht hier aus einer Anzahl von in zwei Reihen über den Umfang verteilten Wickelkernen 124a (äußere Reihe) und 124b (innere Reihe) mit dazwischen einer Zone kleiner magnetischer Permeabilität 124c. Jeder der Wickelkerne ist hier einzeln umwickelt und wird so von seiner eigenen Magnetspule umfasst, deren Wickelachse parallel zur Drehachse 9 und in den Wickelkernen 124a und 124b ist. Die Wickelachsen liegen in Fig. 6 in den schlauchartig eingezeichneten Feldlinien 128, 129. Wesentlich ist, dass die Magnetspulen 125 a (äußere Reihe) und 125b (innere Reihe) entgegengesetzt gepolt sind. In Fig. 6 sind nur die Wickelkerne zu sehen, die Magnetspulen selbst sind weggelassen. Sämtliche Wickelkerne mit ihren Magnetspulen sind hier mit einer Kunststoffmaße umspritzt, wodurch sich auch die Zonen 124c kleiner magnetischer Permeabilität von selbst ergeben.

Die Variante der zweiten Ausführungsform (Fig. 6) unterscheidet sich von Fig. 5 nur dadurch, dass die Wickelkerne 124a, 124b des ersten Joches 124 von Blechpaketen gebildet sind, um das Entstehen von Wirbelströmen zu verringern. Wirbelströme verhindern den schnellen Abbau eines Magnet- feldes, der aber zum schnellen Ausrücken einer magnetorheologischen Kupplung notwendig ist. Die Schichten der „geblechten" Wickelkerne sind so gelegt, dass sie von den Feldlinien nicht geschnitten werden, die Feldlinien sich somit entlang ihrer Ebenen bewegen.

Die dritte Ausführungsform (Fig. 7) unterscheidet sich baulich nur in der Gestaltung des ersten Joches 224 von den vorhergehenden Ausführungsformen. Die Bezugszeichen sind hier um 200 erhöht. Das erste Joch 224 besteht aus einer Reihe über den Umfang gleichmäßig verteilter Wickelkerne 224a, 224b. Diese sind hier nur in einer Umfangsreihe angeordnet, jedoch sind die Wicklungen benachbarter Wickelkerne 224a, 224b jeweils entgegengesetzt gepolt. Die Wicklungen selbst sind der Anschaulichkeit wegen wieder weggelassen. Anhand der Feldlinien 228, 229 ist aber zu erkennen, dass der Wickelkern 224a in einer Richtung und der benachbarte Wickelkern 224b von den Feldlinien 229, 228 in umgekehrter Richtung durchflössen wird. Die Umkehrung findet in den beiderseits vorgesehen Jochen 227, 227' statt; mit dem Unterschied, dass die Umlenkung hier nicht in radialer sondern in Umfangsrichtung erfolgt. Die einzelnen Wickelkerne 224a, 224b mit den sie umgebenden Magnetspulen sind wieder mit einem Kunststoff kleiner magnetischer Permeabilität umspritzt, wodurch sich auch die Trennungszonen 224c ergeben. Die Lamellen 207, 220 bestehen hier aus einem Werkstoff mäßiger magnetischer Permeabilität und sind nicht durchbrochene Scheiben, die einen begrenzten magnetischen Kurzschluss erlauben.

Die vierte Ausführungsform (Fig. 8) unterscheidet sich von der der Fig. 7 nur dadurch, dass die Lamellen aus einem Werkstoff hoher magnetischer

Permeabilität bestehen und im Wesentlichen radial ausgerichtete Zonen 71 sehr kleiner magnetischer Permeabilität haben, die zum Beispiel wie in Fig. 9 ausgebildet sein können.

Fig. 9 schließlich zeigt links (a) eine Sekundärlamelle 220 mit im Wesentlichen radial verlaufenden Schlitzen 71 als Zonen kleiner magnetischer Permeabilität und rechts eine Primärlamelle 207 mit radial verlaufenden Schlitzen 78 als Zonen kleiner magnetischer Permeabilität. Der spiralförmige Verlauf der Schlitze 71 entspricht etwa den Schaufeln einer Zentrifu- galpumpe. Der damit erzielte Pumpeffekt wirkt einer Entmischung des magnetorheologischen Fluides entgegen. Bei verschiedenen Drehzahlen benachbarter Lamellen entstehen schleifende Schnitte, was Drehmoment- Schwankungen entgegenwirkt. Die Schlitze könnten auch durch eine Reihe aufeinanderfolgender vorzugsweise kreisrunder Löcher ersetzt sein. So wären die Lamellen hinsichtlich ihrer Festigkeit weniger geschwächt, aber die magnetische Permeabilität der Zone wäre etwas größer.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Magnetorheologische Kupplung, bestehend aus einem Stationärteil (1), einem rotierenden Primärteil (2) mit Primärlamellen (7) und einem ko- achsial rotierenden Sekundärteil (3) mit Sekundärlamellen (20), wobei zwischen Primär- und Sekundärteil ein ein magnetorheologisches Fluid enthaltender Raum (21) gebildet ist, in dem sich Primärlamellen (7) und Sekun- därlamellen (20) in Richtung der gemeinsamen Achse (9) aufeinanderfolgend abwechseln, und wobei auf das magnetorheologische Fluid ein regelbares Magnetfeld einwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass a) zumindest eine Magnetspule (25; 25,25"; 125a, 125b; 225a,225b) mit einem ersten Joch (24a,24b; 124a, 124b; 224a,224b) in dem ein magne- torheologisches Fluid enthaltenden Raum (21) so angeordnet ist, dass sich beiderseits Primärlamellen (7,7'; 7,7 ',7") und Sekundärlamellen (20,20'; 20,20',20") befinden, b) das erste Joch (24; 124; 224) beiderseits zu den Primärlamellen (7,7'; 7,7',7") und Sekundärlamellen (20,20'; 20,20',20") parallele Stirnflä- chen (31,31 '; 131a, 131b,131a',131b'; 231a) hat, aus denen die magnetischen Feldlinien (28,29; 128, 129; 228,229) im wesentlichen rechtwinkelig aus- bzw in diese eintreten, und aus voneinander durch Zonen (24c; 124c;224c) geringer magnetischer Permeabilität voneinander getrennten Teilen (24a,24b; 124b; 224a,224b) entgegengesetzter Polung besteht, c) beiderseits an die in axialer Richtung ausserste Lamelle ein zweites Joch (27, 27'; 127,127'; 227,227') mit einer zu den Lamellen parallelen Stirnfläche (32, 32'; 132,132')anschließt.

2. Magnetorheologische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass Primärlamellen (7,7'; 7,7',7"; 107,107'; 47; 57; 77) und Se- kundärlamellen (20,20'; 20,20',20"; 120,120'; 40; 50; 70) aus einem Material massiger magnetischer Permeabilität bestehende Platten sind (Fig. 1-7).

3. Magnetorheologische Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass die magnetische Permeabilität des Werkstoffes der Primärlamellen (7,7'; 7,7',7"; 107,107'; 47; 57;77) und Sekundärlamellen (20,20'; 20,20',20"; 120,120'; 40; 50; 70) in dem Bereich zwischen 0,6 und 1.2 Teszla liegt (Fig. 1-7).

4. Magnetorheologische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Joche (24; 124; 224; 27,27'; 127,127'; 227,227') und deren Teile aus Blechen zusammengesetzt sind, oder aus einem Werkstoff hoher magnetischer Permeabilität und geringer elektrischer Leitfähigkeit bestehen (Fig.6).

5. Magnetorheologische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem das magnetorheologisches Fluid enthaltenden Raum (21) mehrere erste Joche (24, 24") mit zumindest einer Magnetspule (25,25") so angeordnet sind, dass sich auf beiden Seiten jedes Joches Pri- märlamellen (7,7',7") und Sekundärlamellen (20,20',20") befinden (Fig.2).

6. Magnetorheologische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine erste Joch (24; 124; 224) drehfest mit dem Primärteil (2) verbunden ist und dass im Primärteil Leitungen (26) für die Stromzufuhr vorgesehen sind (Fig. 1,2,4).

7. Magnetorheologische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Joch (24) eine Magnetspule (25) enthält, deren Wi- ckelachse die Drehachse (9) der Kupplung ist (Fig.l, 2,3).

8. Magnetorheologische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Joch (124) aus einer Anzahl von Wickelkernen (124a,124b) mit jeweils einer Magnetspule (25a,25b) besteht, deren Wickelachse parallel zur Drehachse (9) der Kupplung ist, und die in einer äusseren Reihe (124a) und in einer inneren Reihe (125b) über den jeweiligen Umfang gleichmäßig verteilt und die Magnetspulen (25b) der inneren Reihe bezüglich der Magnetspulen (25a) der äusseren Reihe entgegengesetzt gepolt sind (Fig. 4).

9. Magnetorheologische Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Joch (224) aus einer Anzahl von Wickelkernen (224a,224b) mit jeweils einer Magnetspule (25a,25b) besteht, deren Wickelachse parallel zur Drehachse (9) der Kupplung ist, die in einer Reihe (224a,224b,224a, etc) über den Umfang gleichmäßig verteilt sind, und deren Polung abwechselnd entgegengesetzt ist (Fig. 7,8).

10. Magnetorheologische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Primärteiles (3) ein mit dem das magne- torheologische Fluid enthaltenden Raum (21) in Verbindung stehender Hohlraum (36) ausgebildet ist, den ein von einer Feder (39) belasteten Kolben (38) verschließt.

11. Magnetorheologische Kupplung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Joch (224) aus einer Anzahl von Wickelkernen (224a,224b) mit jeweils einer Magnetspule (225a, 225b) besteht, deren Wickelachse parallel zur Drehachse (9) der Kupplung ist, die in einer Reihe (224a,224b,224a, etc) über den Umfang gleichmäßig verteilt sind, und deren Polung abwechselnd entgegengesetzt ist, wobei Primärlamellen (207) und Sekundärlamellen (220) aus einem Material hoher magnetischer Permeabilität bestehende Platten sind, die von über den Umfang verteilten im wesentlichen radial ausgerichteten Zonen (71,78) geringer magnetischer Permeabilität zumindest teilweise durchsetzt sind (Fig. 8).

12. Magnetorheologische Kupplung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zonen kleiner magnetischer Permeabilität der Primärlamellen (207) und/oder der Sekundärlamellen (220) Schlitze sind, die vorzugsweise von der radialen Richtung abweichen und deren Verlauf für die Primärlamellen und die Sekundärlamellen verschieden ist (Fig. 8,9).

13. Magnetorheologische Kupplung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zonen kleiner magnetischer Permeabilität der Pri- märlamellen (207) und der Sekundärlamellen (220) aus einer Anzahl aufeinanderfolgender Löcher bestehen.