WO2005111454A1 - Magnetorheologische kupplung mit lamellenbändern - Google Patents

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WO2005111454A1
WO2005111454A1 PCT/AT2005/000165 AT2005000165W WO2005111454A1 WO 2005111454 A1 WO2005111454 A1 WO 2005111454A1 AT 2005000165 W AT2005000165 W AT 2005000165W WO 2005111454 A1 WO2005111454 A1 WO 2005111454A1
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yokes
primary
magnetorheological
lamellar
yoke
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PCT/AT2005/000165
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Herbert Steinwender
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Magna Drivetrain Ag & Co Kg
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E05Y2201/21—Brakes
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E05Y2201/252—Brakes; Disengaging means, e.g. clutches; Holders, e.g. locks; Stops; Accessories therefore characterised by type of friction
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    • E05Y2400/20—Electronic control of brakes, disengaging means, holders or stops
    • E05Y2400/202—Force or torque control
    • E05Y2400/21—Force or torque control by controlling the viscosity
    • 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
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    • F16D2037/004—Clutches in which the drive is transmitted through a medium consisting of small particles, e.g. centrifugally speed-responsive characterised by multiple substantially axial gaps in which the fluid or medium consisting of small particles is arranged

Definitions

  • the invention relates to a magnetorheological clutch, consisting of a stationary part, a rotating primary part with primary lamellar belts and a coaxially rotating secondary part with secondary lamellar belts, a working space containing a magnetorheological fluid being formed in the primary lamella belts between the primary and secondary parts and alternate secondary lamellar belts in succession in the radial direction, and wherein a controllable magnetic field acts on the magnetorheological fluid.
  • a magnetorheological clutch consisting of a stationary part, a rotating primary part with primary lamellar belts and a coaxially rotating secondary part with secondary lamellar belts, a working space containing a magnetorheological fluid being formed in the primary lamella belts between the primary and secondary parts and alternate secondary lamellar belts in succession in the radial direction, and wherein a controllable magnetic field acts on the magnetorheological fluid.
  • a generic coupling is known from EP 940 286 A2.
  • the magnetic field is generated by a coil fixed to the housing. Due to the construction of the magnetic coil with its yoke, the field lines are relatively long, which reduces the active part of the magnetic field, that is, the part that acts on the magnetorheological fluid.
  • the object of the invention is to improve a generic coupling in such a way that the highest possible torque can be transmitted in the smallest work space and with minimal power consumption.
  • the other features also bring about a shortening and homogenization of the magnetic field lines, a maximization of their active part and a minimization of magnetic short circuit.
  • the field lines run radially in one direction, are turned on the two second yokes and then run radially in the opposite direction.
  • the flux density of the self-contained field lines is therefore largely constant.
  • first yokes In order to summarize the first yokes in a compact manner and to enable quick assembly, they are combined with their magnetic coils to form a first yoke ring (claim 2). In order to further keep the eddy currents from forming in the yokes, they are composed of sheet metal or they consist of a sintered material of high magnetic permeability. This allows the magnetic field to be quickly built up and then dismantled again, which enables the rapid regulation required for electronic driving and braking aids.
  • the first yokes can be non-rotatably connected to the primary part or alternatively to the secondary part and the second yoke to the secondary part or alternatively to the primary part. Because the cylindrical lamellar strips are connected to the primary or secondary part at one of their two edges, both arrangements are equally favorable.
  • primary lamellar belts and secondary lamellar belts are arranged outside and inside the first yokes, and the second yokes have parallel and coaxial cylindrical surfaces facing the lamellar belts (claim 6).
  • the first yoke ring is thus arranged approximately in the radial center between the lamellar bands, whereby the number of lamellar bands close to the generator of the magnetic field is doubled and the magnetic field is thus optimally utilized.
  • the primary lamellar belts and secondary lamellar belts are arranged outside the first yokes and the inner second yoke is connected to the first yokes (claim 7). This arrangement is more favorable at very high speeds because the centrifugal force acting on the first yokes is smaller.
  • the lamellar strips are made of a material of high magnetic permeability and have zones of low magnetic permeability which extend in the axial direction and are distributed over their circumference. These zones reduce the magnetic short circuit within the slat bands. These zones can consist of rows of successive holes (claim 9), which are preferably arranged such that the rows of successive holes are steep helical lines (claim 9). The rows are thus inclined at an acute angle to a generatrix of the cylinder jacket (which the lamellar strips form). This reduces torque irregularities.
  • the first yokes and the inner second yoke are firmly connected to the housing, and the outer second yoke is connected to the secondary part and has on its inner side facing the lamellar belts parallel and coaxial cylindrical surfaces to the lamellar belts (claim 12) , Thanks to the first yokes fixed to the housing, no sliding contacts are required for the energy supply to the magnetic coils, but at the price of an air gap which, however, can be kept very small due to the arrangement according to the invention.
  • the clutch has a very distant resemblance to an electric motor.
  • FIG. 1 a longitudinal section of the coupling according to the invention in a first embodiment
  • FIG. 2 a section according to II-II in FIG. 1
  • FIG. 3 an axonometric view of FIG. 1
  • FIG. 4 one Longitudinal section of the clutch according to the invention in a second embodiment
  • Fig. 5 a section according to VV in Fig. 4
  • Fig. 6 a longitudinal section of the clutch according to the invention in a third embodiment
  • Fig. 7 a first embodiment of the multi-plate belts
  • Fig. 8 a second embodiment of the slat belts.
  • the clutch itself enables the controllable transmission of a torque from a primary part 3 with a primary shaft 5 to a secondary part 4.
  • the primary part 3 is supported by a disk 6, which is connected to the primary shaft 5 in a rotationally fixed manner, from a material of low magnetic permeability, from a number of primary lamellar belts 7 and the generator of the controllable magnetic field to be described below.
  • the primary lamellar belts 7 are each the jacket of a cylinder with the geometric axis 9, one edge 8 of which is firmly connected to the disk 6.
  • the secondary part 4 can also be rotated about the axis 9, that is to say coaxially, it consists of a jacket 14 and end shields 15, 16 which encompass the primary part 3 and are sealed off from it by means of seals 13.
  • the end shields 15, 16 also carry the bearings 17 in which the primary part 3 is guided with respect to the secondary part 4.
  • the bearings of the secondary part in the housing 1 are not shown.
  • the end shield 16 of the secondary part 4 consists at least partially of a material of low magnetic permeability, on which the cylindrical secondary lamellar strips 20 with their edges 18 are fixedly mounted.
  • a working space 21 is formed between the primary part 3 and the secondary part 4, which contains a magnetorheological fluid and, in alternating order, primary lamellar bands 7 and secondary lamellar bands 20 of decreasing radii.
  • a snap ring 22 or the like can be provided for the detachable connection of the other end plate 15 to the casing 14. 5
  • first yokes 24 with magnetic coils 25 the winding axis of which is radial and which are reversed in the circumferential direction in succession.
  • first yoke 24 with magnetic coil 10 25 in the circumferential direction is followed by a further first yoke 24 'with reversely polarized magnetic coil 25', and so on, which is why there is an even number of first yokes distributed over the circumference (see FIG . 2,3).
  • the first yokes 24, 24 ' have outer cylindrical end faces 26, 15 of which the axis of rotation 9 is also the geometric axis of the cylinder.
  • the space between the individual first yokes can be poured out with a material of low magnetic permeability or be combined in another way to form a closed ring 28, which is firmly connected to the disk 6 by its one-sided foot part 29.
  • the power supply 33 from the sliding contact 2 to the magnet coils 25, 25 ' also takes place through this connection.
  • the first yokes 24 also have inner cylindrical end faces 31, likewise with the axis of rotation 9 as the cylinder axis.
  • two second yokes are provided, namely an outer second yoke 34 and an inner second yoke 37, both made of a material with high magnetic permeability.
  • the outer second yoke 34 is a ring, which is preferably also the jacket of the secondary part and has an inner coaxial cylindrical surface 35 which is equidistant from the outermost plate band 7, 20 and limits the working space 21 to the outside.
  • the inner second yoke 37 is non-rotatably connected to the bearing plate 16 of the secondary part 4 and has an outer coaxial cylindrical surface 38. Between the first yokes 24 and the inner second yoke 37 there are further pairs of lamellar belts 7 *, 20 *.
  • the arrangement of magnetic coils and yokes described generates a magnetic field that is represented by the field lines 40, 40 ', 41, 42. 2 that magnetic coil 25 in the first yoke 24 generates radially outwardly leading field lines 40 which, after crossing the working space 21 and the lamellar belts 7, 20 in the outer second yoke 34, are deflected in such a way that they radially inwards pass leading field lines 40 '.
  • both the first yokes 24 and the second yokes 34, 37 consist of plates which lie against one another and in whose plane the field lines run; or they consist of a material with high magnetic permeability and poor electrical conductivity.
  • the difference differs in that the yoke ring 128 forms the inner boundary of the working space 121, that is, all primary and secondary lamellar belts 107, 120 outside.
  • the first yokes 124 form one piece with the 5 inner second yoke 137 can be executed.
  • the yoke ring 128 is connected in a rotationally fixed manner to the secondary part 104, which is why the power supply 133 also leads from the sliding contact 102 via the plates 115, 116 and the jacket 134 to the magnetic coils 125.
  • the polarity of adjacent magnet coils 125, 10 125 ' is opposite.
  • the inner second yoke 237 is again made in one piece with the first yokes 224.
  • the transmissible torque in relation to the magnetic field strength is greater because the lamellar bands 207, 220 are at a greater distance from the axis of rotation 209.
  • FIG. 7 shows two different embodiments of the zones of low magnetic permeability on a primary lamella band 7.
  • the holes 50 are arranged along a line 52, which is a generatrix of the lamella belt 7 and parallel to the axis of rotation 9.
  • Row 51 is a helix.
  • FIG. 8 shows a primary lamellar band 107 and a secondary lamellar band 120, on which slots 150, 151 are provided instead of 30 of the rows of holes.
  • the slot 150 is inclined at an acute angle 152 to the generatrix of the slat band 120.
  • the slot 151 follows a helix, its course differs from that of the slot 150. In this way results at a differential speed between the primary part and the secondary part, an intersection moving in the direction of the axis 109.
  • the zones of low magnetic permeability reduce or eliminate magnetic short circuits within the lamella bands.
  • the moving intersection avoids the "siren effect" that occurs when there is a speed difference.
  • the rows of holes or slots described are each distributed at certain intervals over the entire circumference of the lamellar belts, although only one row or one row is shown in FIGS. 7 and 8 Slot is shown.

Abstract

Eine magnetorheologische Kupplung besteht aus einem Stationärteil (1), einem rotierenden Primärteil (3) mit Primärlamellenbändern (7) und einem Sekundärteil (4) mit Sekundärlamellenbändern (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 eine Anzahl Magnetspulen (25, 25') mit je einem ersten Joch (24, 24';) mit im Wesentlichen radialer Wickelachse alternierend entgegengesetzt gepolt, haben die ersten Joche (24, 24') zylindrische Stirnflächen (26, 31), aus denen die magnetischen Feldlinien (40, 40') radial aus- beziehungsweise in diese eintreten, sind die Primärlamellenbänder (7) und Sekundärlamellenbänder (20) geschlossene Zylindermäntel, und ist radial ausserhalb und radial innerhalb der ersten Joche (24, 24') ein äusseres und ein inneres zweites Joch (34, 37) vorgesehen, wobei die magnetischen Feldlinien (40, 40') radial in die zweiten Joche (24, 24') und in entgegengesetzter Richtung radial wieder aus diesen austreten.

Description

MAGNETORHEOLOGISCHE KUPPLUNG MIT LAMELLENBÄNDERN
Die Erfindung betrifft eine magnetorheologische Kupplung, bestehend aus einem Stationärteil, einem rotierenden Primärteil mit Primärlamel- lenbändern und einem koaxial rotierenden Sekundärteil mit Sekundärla- mellenbändern, wobei zwischen Primär- und Sekundärteil eine ein mag- netorheologisches Fluid enthaltender Arbeitsraum gebildet ist, in dem sich Primärlamellenbänder und Sekundarlamellenbander in Radialrichtung aufeinanderfolgend abwechseln, und wobei auf das magnetorheolo- gisches Fluid ein regelbares Magnetfeld einwirkt. Zur Unterscheidung zwischen Primärteil und Sekundärteil ist angenommen, dass der Sekundärteil den Primärteil und den Arbeitsraum umgreift, soferne nichts ande- res beschrieben ist.
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 schlupfloses Anfahren aus dem Stand und andererseits, auch aus Geräuschgründen, völliges Trennen möglich ist; und schließlich schnelles Ansprechen, um mit elektronischen Fahrdynamikregelungen (ESB, ABS, etc.) kompa- tibel zu sein. Eine gattungsgemäße Kupplung ist aus der EP 940 286 A2 bekannt. Bei dieser wird das Magnetfeld von einer gehäusefesten Spule erzeugt. Durch die Bauweise der Magnetspule mit ihrem Joch sind die Feldlinien relativ lang, was den aktiven Teil des Magnetfeldes, das ist dessen auf die magnetorheologische Flüssigkeit einwirkender Teil, verkleinert. Dadurch auch 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 die magnetorheologische Flüssigkeit einwirkende Magnetfeld ist weiter geschwächt.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine gattungsgemäße Kupplung dahingehend zu verbessern, dass auf kleinstem Arbeitsraum und bei minimalem Stromverbrauch ein möglichst hohes Drehmoment übertragbar ist.
Erfindungsgemäß wird das durch die kennzeichnenden Merkmale des 1. Anspruches erreicht. Die gerade Anzahl der Magnetspulen mit radialer Wickelachse, wobei benachbarte Magnetspulen entgegengesetzt gepolt sind, und deren Anordnung innerhalb des das magnetorheologische Fluid enthaltenden Arbeitsraumes (Merkmale a)) und die im Wesentlichen in radialer Richtung in die ersten Joche aus- beziehungsweise in diese eintreten magnetischen Feldlinien (Merkmale b)) sichern kürzeste und über den größten Teil ihrer Länge im Arbeitsraum wirkende geschlossene Feldlinien. Die Lamellenbänder können sowohl innerhalb, als auch aus- serhalb als auch innerhalb und ausserhalb der Magnetspulen angeordnet sein, was mit zumindest auf einer Seite gemeint ist. Dass die Primärla- mellenbänder und Sekundarlamellenb nder geschlossene Zylindermäntel sind (Merkmal c)) bringt geringe axiale Abmessungen der Kupplung und eine besonders günstige Form des Magnetfeldes. Dieser günstigen Form des Magnetfeldes dienen auch das äussere und das innere zweite Joch (Merkmal d)), die die magnetischen Feldlinien umleiten und den Arbeitsraum aussen und innen begrenzen.
Auch die weiteren Merkmale bewirken insgesamt eine Verkürzung und Homogenisierung der magnetischen Feldlinien, eine Maximierung deren aktiven Teiles und eine Minimierung magnetischen Kurzschlusses. Die Feldlinien laufen radial in einer Richtung, werden an den beiden zweiten Jochen gewendet und verlaufen sodann radial in entgegengesetzter Richtung. Die Flussdichte der in sich geschlossenen Feldlinien ist somit weit- gehend konstant.
Um die ersten Joche kompakt zusammenzufassen und einen raschen Zusammenbau zu ermöglichen, sind sie mit ihren Magnetspulen zu einem ersten Jochring zusammengefasst (Anspruch 2). Um weiters das Entste- hen von Wirbelströmen in den Jochen hintan zu halten, sind sie aus Blechen zusammengesetzt, oder sie bestehen aus einem Sinterwerkstoff hoher magnetischer Permeabilität. Dadurch kann das Magnetfeld schnell auf- und wieder abgebaut werden, was die für elektronische Fahr- und Bremshilfen erforderliche schnelle Regelung ermöglicht.
Die ersten Joche können mit dem Primärteil oder alternativ mit dem Sekundärteil und die zweiten Joch mit dem Sekundärteil oder alternativ mit dem Primärteil drehfest verbunden sein (Ansprüche 4,5). Weil die zylindrischen Lamellenbänder an einem ihrer beiden Ränder mit dem Primär- oder Sekundärteil verbunden sind, sind beide Anordnungen gleich günstig. In einer besonders vorteilhaften Ausfuhrungsform sind ausserhalb und innerhalb der ersten Joche Primärlamellenbänder und Sekundarlamellenbander angeordnet und haben die zweiten Joche den Lamellenbändern zugekehrte parallele und koaxiale Zylinderflächen (Anspruch 6). Der erste Jochring ist somit ungefähr in der radialen Mitte zwischen den Lamel- lenbändern angeordnet, wodurch die Anzahl der dem Erzeuger des Magnetfeldes nahen Lamellenbänder verdoppelt und das Magnetfeld so bestens ausgenützt ist.
In einer anderen Ausführungsform sind die Primärlamellenbänder und Sekundarlamellenbander ausserhalb der ersten Joche angeordnet und das innere zweite Joch ist mit den ersten Jochen verbunden (Anspruch 7). Dieser Anordnung ist bei sehr hohen Drehzahlen günstiger, weil die auf die ersten Joche wirkende Fliehkraft kleiner ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung haben sind die Lamellenbänder aus einem Werkstoff hoher magnetischer Permeabilität und haben über ihren Umfang verteilt sich in axialer Richtung erstreckende Zonen kleiner magnetischer Permeabilität (Anspruch 8). Diese Zonen vermindern den magnetischen Kurzschluss innerhalb der Lamellenbänder. Diese Zonen können aus Reihen aufeinanderfolgender Löcher bestehen (Anspruch 9), die vorzugsweise so angeordnet sind, dass die Reihen aufeinanderfolgender Löcher steile Schraubenlinien sind (Anspruch 9). Die Reihen sind also in einem spitzen Winkel zu einer Erzeugenden des Zylindermantels (den die Lamellenbänder bilden) geneigt. Dadurch werden Drehmoment- ungleichförmigkeiten reduziert.
Es liegt auch im Rahmen dieser Maßnahme, eine Reihe aufeinander folgender Löcher zu Schlitzen zusammenzufassen (Anspruch 11). Wenn sich der Verlauf der Zonen kleiner magnetischer Permeabilität der Primärlamellenbänder von dem der Zonen der Sekundarlamellenbander unterscheidet, wird die Entstehung von Schwingungen beziehungsweise Geräuschen hintan gehalten.
In einer abgewandelten Ausfuhrungsform schließlich sind die ersten Joche und das innere zweite Joch fest mit dem Gehäuse verbunden, und ist das äussere zweite Joch mit dem Sekundärteil verbunden und hat an seiner den Lamellenbändern zugekehrten inneren Seite zu den Lamellenbändern parallele und koaxiale Zylinderflächen (Anspruch 12). Dank der gehäusefesten ersten Joche sind für die Energiezufuhr zu den Magnetspulen keine Schleifkontakte erforderlich, allerdings um den Preis eines Luftspaltes, der auf Grund der erfindungsgemäßen Anordnung aber sehr klein gehalten werden kann. Die Kupplung hat so eine sehr entfernte Ähnlichkeit mit einem Elektromotor.
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: einen Schnitt nach II-II in Fig. 1, Fig. 3: eine axonometrische Ansicht zu Fig. 1, Fig. 4: einen Längsschnitt der erfindungsgemäßen Kupplung in einer zweiten Ausfuhrungsform, Fig. 5: einen Schnitt nach V-V in Fig. 4, Fig. 6: einen Längsschnitt der erfindungsgemäßen Kupplung in einer dritten Ausfuhrungsform, Fig. 7: ein erstes Ausführungsbeispiel der Lamellenbänder, Fig. 8: ein zweites Ausführungsbeispiel der Lamellenbänder. In Fig. 1 ist das Gehäuse weggelassen und nur durch den Stationärteil 1 angedeutet, welcher Schleifkontakte 2 für die Stromzufuhr trägt. Die Kupplung selbst ermöglicht die steuerbare Übertragung eines Drehmomentes von einem Primärteil 3 mit einer Primärwelle 5 auf einen Sekun- därteil 4. Der Primärteil 3 wird von einer mit der Primärwelle 5 drehfest verbundenen Scheibe 6 aus einem Werkstoff kleiner magnetischer Permeabilität, von einer Anzahl primärer Lamellenbänder 7 und dem weiter unten zu beschreibenden Erzeuger des steuerbaren Magnetfeldes gebildet. Die primären Lamellenbänder 7 sind jeweils der Mantel eines Zylin- ders mit der geometrischen Achse 9, dessen ein Rand 8 mit der Scheibe 6 fest verbunden ist.
Der Sekundärteil 4 ist ebenfalls um die Achse 9, also koaxial, drehbar, er besteht aus einem Mantel 14 und Lagerschilden 15, 16, welche den Pri- märteil 3 umgreifen und gegenüber diesem mittels Dichtungen 13 abgedichtet sind. Die Lagerschilde 15,16 tragen ferner die Lager 17, in denen der Primärteil 3 bezüglich des Sekundärteiles 4 geführt ist. Die Lager des Sekundärteiles im Gehäuse 1 sind nicht dargestellt. Der Lagerschild 16 des Sekundärteiles 4 besteht zumindest teilweise aus einem Werkstoff kleiner magnetischer Permeabilität, an ihm sind die zylindrischen Sekundarlamellenbander 20 mit ihren Rändern 18 fest montiert. So ist zwischen dem Primärteil 3 und dem Sekundärteil 4 ein Arbeitsraum 21 gebildet, der ein magnetorheologisches Fluid und in abwechselnder Reihenfolge Primärlamellenbänder 7 und Sekundarlamellenbander 20 abnehmender Radien enthält. Zur zerlegbaren Verbindung des anderen Lagerschildes 15 mit dem Mantel 14 kann ein Sprengring 22 oder dergleichen vorgesehen sein. 5 In der beschriebenen Ausführungsform befindet sich zwischen den Paaren primärer und sekundärer Lamellenbänder 7, 20, ungefähr in der radialen Mitte eine Anzahl erster Joche 24 mit Magnetspulen 25, deren Wickelachse radial ist und die in Umfangrichtung aufeinanderfolgend umgekehrt gepolt sind. Das heißt, dass auf ein erstes Joch 24 mit Magnetspule 10 25 in Umfangsrichtung ein weiteres erstes Joch 24' mit umgekehrt gepol- ter Magnetspule 25' folgt, und so weiter, weshalb über den Umfang verteilt eine gerade Anzahl erster Joche vorhanden ist (siehe Fig. 2,3).
Die ersten Joche 24, 24' haben äußere zylindrische Stirnflächen 26, wo- 15 bei die Drehachse 9 auch die geometrische Achse des Zylinders ist. Der Raum zwischen den einzelnen ersten Jochen kann mit einem Werkstoff kleiner magnetischer Permeabilität ausgegossen oder auf andere Weise zu einem geschlossenen Ring 28 vereinigt sein, der mit seinem einseitigen Fußteil 29 mit der Scheibe 6 fest verbunden ist. Durch diese Verbin- 20 düng erfolgt auch die Stromzufuhr 33 von dem Schleifkontakt 2 zu den Magnetspulen 25, 25'. Die ersten Joche 24 haben auch innere zylindrische Stirnflächen 31, ebenfalls mit der Drehachse 9 als Zylinderachse.
Weiters sind zwei zweite Joche vorgesehen, und zwar ein äußeres zwei- 5 tes Joch 34 und ein inneres zweites Joch 37, beide aus einem Werkstoff hoher magnetischer Permeabilität. Das äußere zweite Joch 34 ist ein Ring, der vorzugsweise gleichzeitig der Mantel des Sekundärteiles ist und hat eine innere koaxiale Zylinderfläche 35, die zum äußersten Lamellenband 7, 20 äquidistant ist und den Arbeitsraum 21 nach außen be- 0 grenzt. Das innere zweite Joch 37 ist drehfest mit dem Lagerschild 16 des Sekundärteiles 4 verbunden und hat eine äußere koaxiale Zylinderfläche 38. Zwischen den ersten Jochen 24 und dem inneren zweiten Joch 37 befinden sich weitere Paare von Lamellenbändern 7*, 20*. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist jeweils nur ein primäres und ein sekundäres Lamellenband 7, 20 außerhalb des Jochringes 28 und ein Paar 7*,20* innerhalb des Jochringes 28 eingezeichnet; in den meisten Fällen aber werden zum Übertragen eines hohen Drehmomentes mehrere solcher Paare nötig sein.
Die beschriebene Anordnung von Magnetspulen und Jochen erzeugt ein Magnetfeld, dass durch die Feldlinien 40, 40', 41, 42 dargestellt ist. In Fig. 2 ist am besten zu erkennen, dass Magnetspule 25 im ersten Joch 24 radial nach außen führende Feldlinien 40 erzeugt, die nach durchkreuzen des Arbeitsraumes 21 und der Lamellenbänder 7, 20 im äußeren zweiten Joch 34 so umgelenkt werden dass sie in radial einwärts führende Feldlinien 40' übergehen. Nach abermaligem Durchstoßen der Lamellenbänder 7, 20 und des dem ersten Joch 40 benachbarten ersten Joches 40', dessen Magnetspule 25' umgekehrt gepolt ist, durchstossen sie wieder den Ar- beitsraum 21 mit den Lamellenbändern 7*, 20* (das sind die radial innerhalb des Jochringes 28). Im Inneren zweiten Joch 37 werden sie dann wieder in Umfangsrichtung umgeleitet und bilden sich im ersten Joch 24 wieder auswärts gerichtete Feldlinien. In allen Ausführungsformen bestehen sowohl die ersten Joche 24 als auch die zweiten Joche 34,37 aus aneinander anliegenden Blechen, in deren Ebene die Feldlinien verlaufen; oder sie bestehen aus einem Werkstoff mit hoher magnetischer Permeabilität und schlechtem elektrischen Leitvermögen.
In der Ausfuhrungsform der Fig. 4,5, in der die Bezugszeichen entspre- chender Teile um 100 erhöht sind, unterscheidet sich davon dadurch, dass der Jochring 128 die innere Begrenzung des Arbeitsraumes 121 bildet, es sind also alle primären und sekundären Lamellenbänder 107, 120 außerhalb. Das bringt mit sich, dass die ersten Joche 124 einstückig mit dem 5 inneren zweiten Joch 137 ausgeführt sein können. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Jochring 128 mit dem Sekundärteil 104 drehfest verbunden, weshalb auch die Stromzufuhr 133 vom Schleifkontakt 102 über die Schilder 115, 116 und den Mantel 134 zu den Magnetspulen 125 fuhrt. Auch hier ist die Polarität benachbarter Magnetspulen 125, 10 125' entgegengesetzt.
Die etwas ferner liegende Ausfuhrungsform der Fig. 6, in der die entsprechenden Bezugszeichen um 200 erhöht sind, unterscheidet sich von den vorhergehenden dadurch, dass die ersten Joche 224 mit ihren Mag-
15 netspulen 225 fest mit dem Stationärteil 201 verbunden sind und somit nicht rotieren. Entsprechend ist das innere zweite Joch 237 wieder einstückig mit den ersten Jochen 224 ausgeführt. Zwischen dem ersten Joch 224 und dem Primärteil 206 besteht hier ein Luftspalt 250. Bedingt durch die Konstruktion lässt sich dieser aber sehr klein halten, außerdem ist das 0 übertragbare Moment bezogen auf die magnetische Feldstärke größer, weil die Lamellenbänder 207, 220 in größerer Entfernung von der Drehachse 209 liegen.
In Fig. 7 sind an einem primären Lamellenband 7 zwei verschiedene 5 Ausführungsformen der Zonen kleiner magnetischer Permeabilität abgebildet. Die Löcher 50 sind längs einer Linie 52 angeordnet, die eine Erzeugende des Lamellenbandes 7 und parallel zur Drehachse 9 ist. Die Reihe 51 ist eine Schraubenlinie. In Fig. 8 ist ein primäres Lamellenband 107 und ein sekundäres Lamellenband 120 dargestellt, auf denen anstelle 30 der Reihen von Löchern Schlitze 150, 151 vorgesehen sind. Der Schlitz 150 ist um einen spitzen Winkel 152 zur Erzeugenden des Lamellenbandes 120 geneigt. Der Schlitz 151 folgt einer Schraubenlinie, sein Verlauf unterscheidet sich von dem des Schlitzes 150. Auf diese Weise ergibt sich bei einer Differenzdrehzahl zwischen Primärteil und Sekundärteil eine in Richtung der Achse 109 wandernder Schnittpunkt. Die Zonen kleiner magnetischer Permeabilität vermindern beziehungsweise eliminieren magnetischen Kurzschluss innerhalb der Lamellenbänder. Der wandernde Schnittpunkt vermeidet den bei Drehzahldifferenz auftreten- den „Sireneneffekt". Die beschriebenen Reihen von Löchern beziehungsweise Schlitzen sind jeweils in gewissen Abständen über den gesamten Umfang der Lamellenbänder verteilt, obwohl in den Fig.7 und 8 immer nur eine einzige Reihe oder ein einziger Schlitz dargestellt ist.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Magnetorheologische Kupplung, bestehend aus einem Stationärteil (1;101;201), einem rotierenden Primärteil (3;103;203) mit Primärlamel- lenbändern (7;107;207) und einem koaxial rotierenden Sekundärteil (4; 104; 204) mit Sekundärlamellenbändern (20;120;220), wobei zwischen Primär- und Sekundärteil ein magnetorheologisches Fluid enthaltender Arbeitsraum (21;121;221) gebildet ist, in dem sich Primärlamellenbänder (7;107;207) und Sekundarlamellenbander (20;120;220) in Radialrichtung aufeinanderfolgend abwechseln, und wobei auf das magnetorheologische Fluid ein regelbares Magnetfeld einwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass
a) eine Anzahl Magnetspulen (25,25'; 125,125'; 225,225') mitje einem ersten Joch (24,24'; 124,124'; 224,224') in dem ein magnetorheologisches Fluid enthaltenden Arbeitsraum (21;121;221) mit im Wesentlichen radialer Wickelachse über den Umfang verteilt so angeordnet ist, dass sich zumindest auf einer der Aussen- und Innenseite der ersten Joche (24,24'; 124,124'; 224, 224') Primärlamellenbänder (7;107; 207) und Sekundarlamellenbander (20;120;220) befinden, wobei benachbarte Magnetspulen (25,25'; 125,125'; 225,225') entgegengesetzt gepolt sind, b) dass die ersten Joche (24,24'; 124,124'; 224, 224') zylindrische Stirnflächen (26,31; 126,131; 226,231) haben, aus denen die magnetischen Feldlinien (40,40', 41,42; 140, 140 ',141,142; 240,240 ',242,242) im Wesentlichen in radialer Richtung aus- beziehungsweise in diese eintreten, wobei die Krümmungsachse der zylindrischen Stirnflächen die Drehachse der Kupplung (9; 109;209) ist, c) Primärlamellenbänder (7;107;207) und Sekundarlamellenbander (20; 120; 220) geschlossene Zylindermäntel sind,
d) radial ausserhalb und radial innerhalb der ersten Joche (24,24'; 124, 124'; 224, 224') ein ausseres und ein inneres zweites Joch (34,37; 134,137; 234,237) den Arbeitsraum (21;121;221) aussen und innen begrenzen, wobei die magnetischen Feldlinien (40,40'; 140,140'; 240,240') radial in die zweiten Joche (24,24'; 124,124'; 224, 224') und in entgegengesetzter Richtung radial wieder aus diesen austreten.
2. Magnetorheologische Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Joche (24,24'; 124,124'; 224, 224') mit ihren Magnetspulen (25,25'; 125,125';225,225') zu einem ersten Joch- ring (28;128;228) zusammengefasst sind.
3. Magnetorheologische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Joche (24,24'; 124,124'; 224, 224') und/ oder die zweiten Joche (34,37; 134,137; 234,237) aus Blechen zusam- mengesetzt sind, oder aus einem Sinterwerkstoff hoher magnetischer Permeabilität bestehen.
4. Magnetorheologische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Joche (24,24') drehfest mit dem Primärteil (3) verbunden und die zweiten Joche (34,37) drehfest mit dem Sekundärteil (4), und dass im Primärteil (3) Leitungen (33) für die Stromzufuhr zu den Magnetspulen (25,25') vorgesehen sind.
5. Magnetorheologische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Joche (124) drehfest mit dem Sekundärteil (4) verbunden sind, die zweiten Joche (134,137) ebenfalls drehfest mit dem Sekundärteil (4), und dass im Sekundärteil (4) Leitungen (133) für die Stromzufuhr zu den Magnetspulen vorgesehen sind.
6. Magnetorheologische Kupplung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass ausserhalb und innerhalb der ersten Joche (24) Primärlamellenbänder (7,7*) und Sekundarlamellenbander (20,20*) an- geordnet sind und dass das äussere zweite Joch (34) eine innere zu den Lamellenbändern (7,20) parallele und koachsiale Zylinderfläche (35) und das innere zweite Joch (37) eine äussere zu den Lamellenbändern (7*, 20*) parallele und koachsiale (38) Zylinderflächen hat.
7. Magnetorheologische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärlamellenbänder (107) und Sekundarlamellenbander (120) ausserhalb der ersten Joche (124,124') angeordnet sind und das innere zweite Joch (137) mit den ersten Jochen (124) verbunden ist.
8. Magnetorheologische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellenbänder aus einem Material hoher magnetischer Permeabilität bestehen und über ihren Umfang verteilt sich in achsialer Richtung erstreckende Zonen kleiner magnetischer Permeabilität haben.
9. Magnetorheologische Kupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zonen kleiner magnetischer Permeabilität aus Reihen (51;52) aufeinanderfolgender Löcher (50) bestehen.
10. Magnetorheologische Kupplung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Reihen (51) aufeinanderfolgender Löcher steile Schraubenlinien sind.
11.Magnetorheologische Kupplung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reihe aufeinander folgender Löcher zu Schlitzen (150; 151) zusammengefasst sind.
12. Magnetorheologische Kupplung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Verlauf der Zonen kleiner magnetischer Permeabilität der Primärlamellenbänder (107) von dem der Zonen kleiner magnetischer Permeabilität der Sekundarlamellenbander (120) unterscheidet.
13. Magnetorheologische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Joche (224) und das innere zweite Joch (237) fest mit dem Gehäuse (201) verbunden sind und das äussere zweite Joch (234) mit dem Sekundärteil (204) verbunden ist und an seiner den Lamellenbändern (207,220) zugekehrten inneren Seite zu den Lamellenbändern parallele und koaxiale Zylinderflächen (235) hat.
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