WO2014037105A2

WO2014037105A2 - Magnetorheologische übertragungsvorrichtung

Info

Publication number: WO2014037105A2
Application number: PCT/EP2013/002659
Authority: WO
Inventors: Stefan Battlogg; Gernot Elsensohn
Original assignee: Inventus Engineering Gmbh
Priority date: 2012-09-04
Filing date: 2013-09-04
Publication date: 2014-03-13
Also published as: EP2893213A2; US20150247548A1; DE102012017423B4; WO2014037105A3; DE102012017423A1; US10054186B2

Abstract

Übertragungsvorrichtung mit wenigstens zwei koppelbaren Komponenten, die sich zueinander translatorisch bewegen, wobei sich zwischen den Komponenten ein Kopplungsspalt zwischen einem ersten und einem zweiten Ende erstreckt. Der Kopplungsspalt ist mit einem magnetorheologischen Medium versehen. Es ist eine Magnetfelderzeugungseinrichtung zur Erzeugung wenigstens eines Magnetfeldes in wenigstens einem Teil des Kopplungsspalts vorgesehen ist, um eine Kopplung zwischen den koppelbaren Komponenten zu beeinflussen. Der Kopplungsspalt ist derart ausgestaltet und in translatorischer Richtung an dem ersten Ende und an dem zweiten Ende nach außen abgedichtet, dass das magnetorheologische Medium unabhängig von einer Kopplung zwischen den koppelbaren Komponenten als eine Art steuerbarer Reibbelag in dem Kopplungsspalt verbleibt, um entsprechend dem in dem Kopplungsspalt anliegenden Magnetfeld die Kopplung über Scherkräfte zwischen den koppelbaren Komponenten zu beeinflussen. Es ist eine Mehrzahl an radial verlaufenden Armen an einer der Komponenten vorgesehen, die jeweils mit einer Magnetfelderzeugungseinrichtung ausgerüstet sind. Jede Magnetfelderzeugungseinrichtung umfasst eine elektrische Spule mit wenigstens einer Wicklung. Die Wicklung erstreckt sich jeweils vollständig neben der zentralen Achse und beabstandet von der zentralen Achse. An den benachbarten Enden benachbarter Arme einer Komponente sind unterschiedliche Pole der Magnetfelderzeugungseinrichtungen vorgesehen. Der Kopplungsspalt ist mit einem Reservoir an magnetorheologischen Medium verbunden.

Description

Magnetorheologische Übertragungsvorrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine magnetorheologische Übertragungsvorrichtung. Mit einer solchen magnetorheologischen Übertragungsvorrichtung können zwei koppelbare Komponenten, die gegeneinander linear bewegbar angeordnet sind, miteinander gekoppelt werden. Die Kopplung erfolgt über ein magnetorheologisches Medium, welches über eine Magnetfelderzeugungseinrichtung mit einem Magnetfeld beaufschlagt wird.

Im Stand der Technik sind verschiedene Übertragungsvorrichtungen wie beispielsweise Dämpfer bekannt geworden, bei denen die Bewegung zweier Komponenten gegeneinander gedämpft wird. Dazu wird oftmals ein Kolben-Zylinder-System verwendet, bei dem Kolben in einer mit einer magnetorheologischen Flüssigkeit gefüllten Dämpferkammer hin- und her bewegt wird, wodurch die magnetorheologische Flüssigkeit von einer Kammerseite auf die andere strömt und dabei in einem zentralen Dämpfungsspalt des Kolbens oder in einem Dämpfungsspalt entlang des Umfangs des Kolbens gedämpft wird. Zur Dämpfung wird der Dämpfungsspalt mit einem Magnetfeld der gewünschten Stärke beaufschlagt, sodass sich die magnetorheologischen Partikel in der magnetorheologischen Flüssigkeit entsprechend verketten. Dadurch steigt - in Abhängigkeit von dem angelegten Magnetfeld - der

Durchflusswiderstand der magnetorheologischen Flüssigkeit durch den Dämpfungsspalt an.

Aus der US 2002/0084157 AI ist ein magnetorheologischer Dämpfer mit einem Kolben und einem Gehäuse bekannt geworden, welches den Kolben umgibt. Der Kolben trennt das Gehäuse in zwei Dämpferkammern, die über einen ringförmigen und steuerbaren

Strömungskanal zwischen dem Kolben und dem Gehäuse miteinander verbunden sind. Der Kolben wirkt zusammen mit dem Strömungskanal und dem Gehäuse als Ventil, welches in Abhängigkeit von dem wirkenden Magnetfeld die Durchströmung des magnetorheologischen Fluids durch den Strömungskanal steuert. Der Kern des Kolbens weist radial nach außen stehende Arme auf, um die jeweils eine Spule gewickelt ist. Das erzeugte Magnetfeld tritt durch den Strömungskanal nach außen und wird über ein mit dem Kolben verbundenes Gehäuse und sich mit dem Kolben mitbewegendes Gehäuse_geschlossen, sodass der

Durchfluss des magnetorheologischen Fluids durch ein entsprechendes Magnetfeld steuerbar ist. Der Dämpfer beinhaltet ein großes Volumen des magnetorheologischen Fluids. Das Volumen bestimmt sich über den vorgesehenen Hub multipliziert mit der Querschnittsfläche des Kolbens. Sowohl die Menge des magnetorheologischen Fluids als auch die dafür anfallenden Kosten sind somit hoch. Das Volumen kann nicht beliebig verkleinert werden, da das magnetorheologische Fluid die Dämpfungsenergie aufnehmen muss. Für Anwendungen bei denen kostengünstige, kleine und leichte Dämpfer benötigt werden, ist ein solcher Dämpfer deshalb nicht geeignet.

Derartige magnetorheologische Dämpfer funktionieren zufriedenstellend. Sie ermöglichen hohe Dämpfungsraten und dabei eine fein abgestufte Dämpfung. Nachteilig ist allerdings, dass die gesamte Dämpfungskammer mit der relativ teuren magnetorheologischen Flüssigkeit gefüllt werden muss. Dadurch werden hohe Herstellkosten verursacht, die in vielen

Anwendungsfällen die Preisvorgabe überschreiten. Ein weiterer Nachteil derartiger

Dämpfersysteme ist, dass der Durchflusswiderstand des hydraulischen Systems an sich schon stark abhängig von der Relativgeschwindigkeit der sich gegeneinander bewegenden

Komponenten ist. Mit steigender Relativgeschwindigkeit wird die Grunddämpfung des Systems erheblich größer. Die Grunddämpfung des Systems wird durch die mechanischen Eigenschaften des Dämpfers ohne angelegtes Magnetfeld bestimmt. Je größer die

Geschwindigkeit, desto größer ist der hydraulische Widerstand der magnetorheologischen Flüssigkeit beim Durchfluss durch den Dämpfungsspalt. Dadurch bedingt können bei höheren Strömungsgeschwindigkeiten nur Dämpfungsraten eingestellt werden, die oberhalb der Grunddämpfung liegen, was das Einsatzgebiet verkleinert.

Mit der EP 1 025 373 Bl ist ein Dämpfer bekannt geworden, der eine erheblich geringere Menge an magnetorheologischem Fluid benötigt. Der Dämpfer weist kein Ventil auf, durch welches ein magnetorheologisches Fluid strömt, sondern arbeitet als Scherdämpfer, bei dem in einem an den Enden abgedichtetem Ringspalt ein ortsfestes magnetorheologisches Fluid als steuerbares Medium vorgesehen ist. Eine elektrische Spule ist ringförmig um die

Kolbenstange gewickelt, um ein steuerbares Magnetfeld zu erzeugen. Das Magnetfeld tritt an den Enden des Kolbens radial durch den mit dem magnetorheologischen Fluid versehenen Ringspalt durch. Die ferromagnetischen Partikel in dem magnetorheologischen Fluid werden dort entsprechend vernetzt und erzeugen somit eine bestimmte und signifikante Scherkraft. Dadurch wird eine Relativbewegung des Kolbens zu dem Dämpfergehäuse gedämpft. Der Kolben teilt aber nicht eine mit einem magnetorheologischen Fluid gefüllte Dämpferkammer in zwei Teilkammern, sondern kann an beiden Seiten zur Umgebung offen ausgebildet sein. Die benötigte Menge an magnetorheologischem Fluid ist durch das geringe Volumen des Ringspalts bedingt sehr viel kleiner als bei einem Dämpfer, der eine Strömung eines magnetorheologischen Fluids durch einen Strömungskanal beeinflusst. Damit sind auch die Kosten für den Dämpfer gering, da magnetorheologische Fluide relativ teuer sind. Nachteilig an diesem Dämpfer ist aber, dass die erzeugbare Scherkraft relativ gering ist. Dadurch, dass nur die Bereiche an den Enden des Ringspalts zur Erhöhung der Scherkraft beitragen, muss der Durchmesser vergrößert werden oder es müssen mehrere Spulen axial voneinander beabstandet vorgesehen werden, damit das Magnetfeld an mehreren Stellen den Ringspalt durchdringt und zu einer lokalen Verkettung der Partikel in dem MRF führt. Aber auch mit solchen Maßnahmen wird nur ein geringer Teil des Ringspaltes genutzt, sodass die erzeugbare Scherkraft sehr begrenzt ist.

Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine magnetorheologische

Übertragungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche kostengünstig aufgebaut werden kann und höhere Dämpfungskräfte ermöglicht und bei der insbesondere die

Geschwindigkeitsabhängigkeit der Grunddämpfung geringer ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Übertragungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , durch eine Übertragungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 24 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 26. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der allgemeinen Beschreibung und der Beschreibung der

Ausführungsbeispiele.

Eine erfindungsgemäße Übertragungsvorrichtung umfasst wenigstens zwei koppelbare Komponenten, die sich zueinander translatorisch bewegen. Zwischen den Komponenten erstreckt sich wenigstens ein Kopplungsspalt zwischen einem ersten und einem zweiten Ende. Der Kopplungsspalt ist mit einem magnetorheologischen Medium versehen. Es ist wenigstens eine Magnetfelderzeugungseinrichtung zur Erzeugung wenigstens eines

Magnetfeldes in wenigstens einem Teil des Kopplungsspalts vorgesehen, um eine Kopplung zwischen den koppelbaren Komponenten zu beeinflussen. Der Kopplungsspalt ist derart ausgestaltet und in translatorischer Richtung an dem ersten Ende und an dem zweiten Ende nach außen abgedichtet, dass das magnetorheologische Medium unabhängig von einer Kopplung zwischen den koppelbaren Komponenten als eine Art steuerbarer Reibbelag in dem Kopplungsspalt verbleibt, um entsprechend dem in dem Kopplungsspalt anliegenden

Magnetfeld die Kopplung über Scherkräfte zwischen den koppelbaren Komponenten zu beeinflussen. Es ist eine Mehrzahl an wenigstens teilweise radial verlaufenden Armen an wenigstens einer der Komponenten vorgesehen, von denen wenigstens ein Teil der Arme mit jeweils wenigstens einer Magnetfelderzeugungseinrichtung ausgerüstet ist, wobei jede Magnetfelderzeugungseinrichtung wenigstens eine elektrische Spule mit wenigstens einer Wicklung umfasst, und wobei sich die Wicklung jeweils vollständig neben der zentralen Achse und beabstandet von der zentralen Achse erstreckt. An den benachbarten Enden benachbarter Arme wenigstens einer Komponente sind unterschiedliche Pole der

Magnetfelderzeugungseinrichtungen vorgesehen. Der Kopplungsspalt ist insbesondere mit wenigstens einem Reservoir an magnetorheologischen Medium verbunden.

Die erfindungsgemäße Übertragungsvorrichtung hat viele Vorteile. Ein erheblicher Vorteil der erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung liegt darin, dass nur wenig magneto- rheologisches Medium benötigt wird. Im Unterschied zum Stand der Technik wird bei der erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung gegebenenfalls nur innerhalb des Kopplungsspalts ein magnetorheologisches Medium benötigt. Es ist nicht nötig, dass ein Zylinder vollständig mit einem magnetorheologischen Medium gefüllt ist, innerhalb dessen sich beispielsweise ein Kolben in Längsrichtung bewegt. Erfindungsgemäß wird gegebenenfalls nur der Kopplungsspalt mit einem magnetorheologischen Medium gefüllt. Das magnetorheologische Medium bildet eine Art Reibbelag innerhalb des Kopplungsspalts, der durch ein Magnetfeld wenigstens einer Magnetfelderzeugungseinrichtung steuerbar ist. Gemäß der Stärke des Magnetfeldes wird der Reibbelag entsprechend aktiviert. Zur Steuerung der Kopplungsintensität muss kein Bauteil bewegt werden. Es reicht die Einstellung einer gewünschten Magnetfeldstärke.

Dadurch wird ein schnell wirkendes System erreicht, bei dem eine Kopplung zwischen den koppelbaren Komponenten innerhalb von Millisekunden erzielbar ist. Die Stärke der

Kopplung hängt dabei praktisch nicht von der Relativgeschwindigkeit der beiden koppelbaren Komponenten in translatorischer Richtung zueinander ab, sondern von der Stärke des wirkenden magnetischen Felds. Da das magnetorheologische Medium nicht durch einen Spalt gedrückt werden muss, ist die Stärke der Kopplung nicht so abhängig von der Relativgeschwindigkeit wie im Stand der Technik. Eine Grunddämpfung, die sich durch den hydraulischen Widerstand eines durch einen Dämpfungsspalt gedrückten Dämpfungsmediums ergibt, liegt bei der vorliegenden Erfindung nicht vor. Die Kopplung der beiden koppelbaren Komponenten bzw. der wenigstens zwei koppelbaren Komponenten in translatorischer Richtung oder in Längsrichtung entlang der zentralen Achse erfolgt über Scherkräfte innerhalb des wenigstens einen Kopplungsspalts.

Dabei verbleibt das magnetorheologische Medium innerhalb des Kopplungsspalts vorzugsweise im Wesentlichen bewegungslos. Das magnetorheologische Medium ist in dem

Kopplungsspalt im Wesentlichen ruhend vorgesehen und bildet dort den Reibbelag. Das magnetorheologische Medium wirkt verdrängungslos innerhalb des Kopplungsspalts über Scherkräfte. Dadurch, dass das magnetorheologische Medium keine oder doch wenigstens im Wesentlichen fast keine Relativgeschwindigkeit zu wenigstens einer koppelbaren Komponente aufweist, wird eine Geschwindigkeitsabhängigkeit der Kopplungsintensität stark gemindert.

Durch die Anordnung der elektrischen Spulen derart, dass sich die Wicklung jeweils quer zu der Längsachse des Kopplungsspalts erstreckt, kann der magnetisch wirksame Bereich des Kopplungsspalts erheblich vergrößert werden im Vergleich zu einer elektrischen Spule eines Dämpfers gemäß der EP 1 025 373 Bl, bei dem sich die Wicklung der elektrischen Spule um die Kolbenstange herum erstreckt. Dort wird der ringförmige Kopplungsspalt nur lokal begrenzt von Magnetfeldlinien nennenswerter Stärke durchsetzt. Mit der Erfindung kann hingegen praktisch die gesamte Fläche des Kopplungsspalts zur Erzeugung einer erheblichen Scherkraft verwendet werden. Mit kleinem Bauvolumen und nur wenig MRF kann

erfindungsgemäß eine hohe Dämpfungskraft erzeugt werden.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung ist, dass im Gegensatz zum Stand der Technik kein Ausgleichsvolumen für das von der Kolbenstange beim Einfahren verdrängte Medium vorhanden sein muss.

Durch das geringe Gesamtvolumen des magnetorheologischen Mediums gestaltet sich der Temperaturausgleich, womit alle Maßnahmen zur Kompensation von Volumenänderungen durch Temperaturschwankungen gemeint sind, wesentlich einfacher.

Ein Reservoir an magnetorheologischen Medium bietet erhebliche Vorteile. In dem

Kopplungsspalt ist nur eine sehr geringe Menge an MRF enthalten. Die Toleranzen sind vorzugsweise gering und auch die Spaltabmessungen sind möglichst klein. Im Laufe der Lebensdauer kann es zu einem Verlust an MRF führen. Das ist bei Dämpfer, die im Ventilmodus arbeiten, also durch die MRF hindurchströmt, in der Regel kein Problem, da dort insgesamt schon eine große Menge an magnetorheologischem Fluid (MRF) vorhanden ist. Bei der erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung, die auch als Scherdämpfer bezeichnet oder definiert werden kann, bewirken hingegen schon kleine Verluste von 0,2 oder 0,5 ml MRF einen erheblichen relativen Verlust von 5%, 10% oder sogar 20%. Es hat sich deshalb herausgestellt, dass überraschender Weise ein Reservoir die Funktionalität und Lebensdauer erheblich erhöhen kann.

Die Anmelderin behält sich vor, separaten Schutz für eine weitere erfindungsgemäße Übertragungsvorrichtung zu beantragen, wobei eine solche Übertragungsvorrichtung wenigstens zwei koppelbare Komponenten umfasst, die translatorisch zueinander bewegbar sind und sich zueinander translatorisch bewegen. Insbesondere bewegen sich die Komponenten entlang einer zentralen Achse. Wenigstens teilweise ist zwischen den Komponenten wenigstens ein Kopplungsspalt mit wenigstens einem magnetorheologischen Medium vorgesehen. Der Kopplungsspalt erstreckt sich insbesondere in translatorischer Richtung zwischen einem ersten und einem zweiten Ende. Wenigstens eine Magnetfelderzeugungseinrichtung ist zur Erzeugung wenigstens eines Magnetfeldes in in wenigstens einem Teil des Kopplungsspalts vorgesehen, um eine Kopplung zwischen den koppelbaren Komponenten zu beeinflussen. Der Kopplungsspalt ist derart ausgestaltet und und in translatorischer Richtung an dem ersten Ende und an dem zweiten Ende nach außen abgedichtet, dass das magnetorheologische Medium unabhängig von einer Kopplung zwischen den koppelbaren Komponenten als eine Art steuerbarer Reibbelag in dem Kopplungsspalt verbleibt, um entsprechend dem in dem Kopplungsspalt anliegenden bzw. wirkenden Magnetfeld die Kopplung über Scherkräfte zwischen den koppelbaren Komponenten zu beeinflussen. In allen Ausgestaltungen der Erfindung kann es es in einfachen Ausfuhrungen ausreichen, den Dichtungen in Bewegungsrichtung etwas Spiel zu lassen, um die Volumenänderung des magnetorheologischen Mediums über einen großen Temperaturbereich kompensieren zu können. Dabei wirkt sich dieses Spiel in Bewegungsrichtung nicht bzw. nur unwesentlich auf das Übertragungsverhalten der Übertragungsvorrichtung aus, da die Kraft durch das Medium im Kopplungsspalt übertragen wird. Das durch ein solches Spiel zur Verfügung gestellte Volumen kann kleiner als 5 % und insbesondere kleiner als 1 % und vorzugsweise kleiner als 0,5 % des Volumens des Kopplungsspalts betragen.

Sinngemäß wirken sich Lufteinschlüsse im magnetorheologischen Medium, die beispielsweise durch den Fertigungsprozess oder durch die Alterung über kleine Leckagen praktisch nicht vermeidbar sind, im Vergleich zum Stand der Technik nur unwesentlich aus.

Eine Magnetfelderzeugungseinrichtung ist insbesondere als Magnetfeldquelle ausgebildet oder umfasst wenigstens eine solche. Eine Magnetfelderzeugungseinrichtung kann auch als Magneteinrichtung bezeichnet werden.

Vorzugsweise ist eine Mehrzahl an wenigstens teilweise radial verlaufenden Armen an wenigstens einer der Komponenten vorgesehen. Wenigstens ein Teil der Arme ist mit jeweils wenigstens einer Magnetfelderzeugungseinrichtung ausgerüstet, wobei jede Magnetfelderzeugungseinrichtung jeweils wenigstens eine elektrische Spule mit wenigstens einer Wicklung umfasst, und sich die Wicklung jeweils vollständig neben der zentralen Achse und beabstandet von der zentralen Achse erstreckt, wobei an den benachbarten Enden

benachbarter Arme wenigstens einer Komponente unterschiedliche Pole der Magnetfelderzeugungseinrichtungen vorgesehen sind, und dass der Kopplungsspalt mit wenigstens einem Reservoir an magnetorheologischen Medium verbunden ist.

Die Wärmeabfuhr kann bei der erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung über das Gehäuse nach außen erfolgen.

Das vorzugsweise verdrängungsfrei und besonders bevorzugt wälzkörperfrei in dem

Kopplungsspalt vorgesehene magnetorheologische Medium verkettet sich bei Anlage eines Magnetfeldes praktisch sofort und wirkt über Scherkräfte auf die koppelbaren Komponenten ein. Dadurch wird eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit erreicht. Die Kopplung wirkt über praktisch die gesamte Fläche des Koppelspalts direkt nach Anlegen oder Erzeugen eines Magnetfeldes. Das magnetorheologische Medium muss sich im Unterschied zum Stand der Technik nicht erst beim Einlaufen in einen Spalt ausrichten, um die Kopplungskraft zu übertragen. Dadurch wird eine besonders schnelle und effektive Wirksamkeit erzielt.

Außerdem wird eine Abschaltung eines Magnetfeldes sofort wirksam, da die Verkettung der einzelnen Partikel innerhalb des magnetorheologischen Mediums sofort aufgehoben wird. Dadurch können besonders schnelle Schaltreaktionen erzielt werden.

Vorzugsweise umgibt wenigstens eine koppelbare Komponente wenigstens eine andere koppelbare Komponente wenigstens teilweise. Dazu sind vorzugsweise eine Komponente als äußere Komponente und eine andere Komponente als innere Komponente ausgebildet. Der Kopplungsspalt ist vorzugsweise ringförmig ausgebildet und erstreckt sich insbesondere zylinderschalenförmig zwischen dem ersten axialen Ende und dem zweiten axialen Ende.

Es ist möglich, dass der Kopplungsspalt um eine Komponente umlaufend ausgebildet ist. Dabei ist es möglich, dass der Kopplungsspalt beispielsweise die innere Komponente umlaufend umgibt. Möglich ist es auch, dass der Kopplungsspalt in der äußeren Komponente umlaufend ausgebildet ist. Möglich ist es auch, dass mehrere Kopplungsspalte insgesamt die äußere und/oder innere Komponente umlaufend oder fast umlaufend umgeben.

In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass die Komponenten gegeneinander axial verschiebbar angeordnet sind. Beispielsweise ist es möglich, dass die äußere Komponente als eine Art Gleitschuh oder dergleichen auf einer zylinderartigen inneren Komponente gleitet. Möglich ist es auch, dass eine Komponente kolbenartig innerhalb einer Zylinderkonstruktion angeordnet ist. Die zueinander gleitenden Oberflächen können feingedreht, geschliffen, gehont, poliert oder/und mit reibungsmindemden Beschichtungen versehen sein, wie z.B. mit Teflon, Molybdän, Plasmaschichten usw.

Die Übertragungsvorrichtung kann praktisch als Scherdämpfer verwendet werden. Das wie ein schaltbarer Reibbelag wirkende magnetorheologische Medium an dem Kopplungsspalt ermöglicht die Verwendung als Dämpfer. Die adaptive Kraftänderung beruht dabei nicht auf der Erzeugung von Druck oder von Druckunterschieden auf beiden Seiten eines Kolbens, sondern die adaptive Kraftänderung beruht auf der gesteuerten Wirkung des Reibbelages über Scherkräfte. Dadurch wird praktisch auch bei höherer Last bzw. Kraft kein besonderer Druck auf die Dichtungen oder Dichtlippen erzeugt, was die Reibung reduziert.

Das für die Kraftvariation zuständige magnetorheologische Medium verursacht bei der translatorischen Bewegung der beiden Komponenten gegeneinander nur eine nicht relevante geschwindigkeitsabhängige Kraftveränderung. Dem gegenüber weisen magnetorheologische Dämpfer, bei denen das magnetorheologische Fluid durch einen Kolben durchströmt, hydraulisch bedingte erhebliche Kraftänderungen bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten auf, da aufgrund der Strömung eines magnetorheologischen Fluides durch eine Engstelle geschwindigkeitsabhängige Druckunterschiede aufgrund der Flüssigkeitsreibung aufgebaut werden. Das magnetorheologische Medium kann beispielsweise als ein magnetorheologisches Fluid ausgebildet sein oder wenigstens ein solches umfassen, bei dem in z. B. einem Öl oder dergleichen kleine ferromagnetische Partikel verteilt angeordnet sind. Möglich ist es aber auch, dass als magnetorheologisches Medium beispielsweise fein verteilte ferromagnetische Partikel in einem Fett gemischt werden. Beispielsweise können Carbonyleisenpulverpartikel mit Fett gemischt werden. Glykol, Fett, dickflüssige Stoffe können auch als Trägermedium verwendet werden, ohne darauf beschränkt zu sein. Das Trägermedium kann auch gasförmig sein bzw. es kann auf das Trägermedium verzichtet werden. In diesem Fall werden lediglich durch das Magnetfeld beeinflussbare Partikel in den Kanal gefüllt.

Möglich sind auch magnetorheologische Elastomere (MRE), d. h. Kompositmaterial von magnetisch polarisierbaren Partikeln in weicher Elastomermatrix. Solche magnetorheologische Elastomere können einen festen Belag bilden, der auch ohne Dichtungen oder dergleichen an dem Kopplungsspalt verbleibt.

Die ferromagnetischen Partikel bestehen vorzugsweise wenigstens teilweise und insbesondere wenigstens nahezu vollständig aus Carbonyleisenpulver, wobei die Größenverteilurig der Partikel vom konkreten Einsatzfall abhängt. Konkret bevorzugt ist eine Verteilung der Partikelgröße zwischen ein und zehn Mikrometern, wobei aber auch größere Partikel von zwanzig, dreißig, vierzig und fünfzig Mikrometer möglich sind. Je nach Anwendungsfall kann die Partikelgröße aus deutlich größer werden und sogar in den Millimeterbereich vordringen (Partikelkugeln). Die Partikel können auch eine spezielle Beschichtung/Mantel (Titan- beschichtung, Keramik-, Karbonmantel etc.) aufweisen. Die Partikel können für diesen Anwendungsfall nicht nur aus Carbonyleisenpulver (Reineisen), sondern z.B. auch aus speziellen ferromagnetischen Legierungen hergestellt werden. Die Partikel können jeweils Beschichtungen aufweisen.

In bevorzugten Ausgestaltungen ist wenigstens eine Federeinrichtung vorgesehen, um eine Gegenkraft aufzubauen, wenn eine Auslenkuiig der beiden Komponenten in wenigstens eine Richtung erfolgt. Dabei kann die Federeinrichtung Teil der Übertragungsvorrichtung sein. Möglich ist es aber auch, dass die Federeinrichtung separat außerhalb der Übertragungsvorrichtung vorgesehen und insgesamt Teil einer übergeordneten Vorrichtung ist.

Besonders bevorzugt weist die Magnetfelderzeugungseinrichtung wenigstens eine elektrische Spule mit wenigstens einer Wicklung auf. Dabei ist es besonders bevorzugt, dass sich die Wicklung vollständig neben der zentralen Achse und beabstandet von der zentralen Achse erstreckt. Besonders bevorzugt schneidet die Wicklung bzw. die von der Wicklung definierte Fläche die zentrale Achse nicht. Insbesondere erzeugt die elektrische Spule der

Magnetfelderzeugungseinrichtung ein Magnetfeld quer zu der Bewegung der beiden

Komponenten zueinander. Bevorzugt wird die elektrische Spule mit Kleinspannungen betrieben. Bei einer Vielzahl von elektrischen Spulen gilt vorzugsweise für jede einzelne Spule das Gleiche.

Die Magnetfelderzeugungseinrichtung kann mindestens einen Permanentmagneten oder mindestens eine elektrische Spule oder eine beliebige Kombination von Permanentmagneten und elektrischen Spulen umfassen. Dabei ist die gegenseitige Beeinflussung der erzeugten magnetischen Felder zu einem gemeinsamen, im Kopplungsspalt auf das magnetorheolo- gische Medium wirkende Magnetfeld möglieh und ausdrücklich erwünscht. Eine mögliche Anwendung eines solchen Aufbaus erzeugt durch das statische Magnetfeld der Permanentmagneten bei einer Relativbewegung der Komponenten zueinander eine Grundkraft, welche durch das in Echtzeit veränderbare Magnetfeld der elektrischen Spule abgeschwächt oder verstärkt werden kann.

Besondere Ausfuhrungsformen sehen vor, dass die Magnetisierung des Permanentmagneten durch einzelne magnetische Pulse der elektrischen Spule dauerhaft verändert werden kann. Ein derartiger Aufbau benötigt nur zum Verstellen Energie und kann den jeweils eingestellten Zustand dauerhaft stromlos halten, was den Bau von sehr sparsamen Systemen ermöglicht.

Als veränderbare Magneten eignen sich besonders hartmagnetische Materialien wie verschiedene Eisenlegierungen oder seltene Erden, beispielsweise AlNiCo, SmCo, Ferrite und ähnliche.

In einer bevorzugten und einfach ausgestalteten Weiterbildung ist die elektrische Spule in einer Ebene parallel zu der zentralen Achse ausgerichtet und erzeugt ein Magnetfeld, welches die zentrale Achse schneidet. Eine solche Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Größe der elektrischen Spule und damit die Fläche des auf den Kopplungsspalt wirkenden Magnetfeldes unabhängig von einem Durchmesser der koppelbaren Komponenten ist.

Umgibt eine beispielsweise zylindrisch, oval oder elliptisch ausgebildete äußere Komponente eine entsprechend ausgebildete innere Komponente und sind beide Komponenten in Längsrichtung gegeneinander bewegbar vorgesehen, so kann eine derartige elektrische Spule effektiv auf einen Kopplungsspalt einwirken. Durch die Auswahl einer geeigneten Länge des Kopplungsspalts in Bewegungsrichtung kann die Größe der Einwirkung und damit die Kopplungsintensität beeinflusst werden. Wenn beispielsweise die Stärke der Kopplungsintensität konstruktiv bedingt nicht ausreicht, so kann auf einfache Art und Weise die wirksame Fläche des Kopplungsspalts vergrößert werden. Von derartigen elektrischen Spulen und/oder Kopplungsspalten können in Umfangsrichtung mehrere vorgesehen werden.

In bevorzugten Weiterbildungen ist eine Vielzahl von Magnetfelderzeugungseinrichtungen vorgesehen. Vorzugsweise weist wenigstens eine Komponente eine Mehrzahl an wenigstens teilweise radial verlaufenden Armen auf. Wenigstens ein Teil der Arme ist jeweils mit wenigstens einer Magnetfelderzeugungseinrichtung ausgerüstet. Möglich und bevorzugt ist es, dass die radial verlaufenden Arme auf dem Umfang einer der Komponenten verteilt vorgesehen sind.

Besonders bevorzugt ist die Anzahl der mit jeweils einer Magnetfelderzeugungseinrichtung ausgerüsteten Arme eine gerade Zahl. Besonders bevorzugt sind an den benachbarten Enden benachbarter Arme wenigstens einer Komponente unterschiedliche magnetische Pole an den Magnetfelderzeugungseinrichtungen vorgesehen.

Möglich ist es aber auch, dass jeweils zwei benachbarte Arme an ihrem radial benachbarten Ende die gleichen Pole aufweisen. Es ist aber besonders bevorzugt, dass die zu diesen Armen benachbarten Arme eine unterschiedliche Polausrichtung aufweisen.

Durch eine solche Ausgestaltung wird sichergestellt, dass sich in Umfangsrichtung die Polausrichtung periodisch ändert. Dadurch wird ein an beispielsweise einer inneren oder einer äußeren Komponente vorgesehener Umfangsspalt in verschiedene Teilspalte aufgeteilt, durch die jeweils das Magnetfeld der Magnetfelderzeugungseinrichtungen durchtritt.

Bei dieser Ausgestaltung wird das Magnetfeld vorzugsweise durch die äußere Komponente wieder geschlossen. Dazu weist die äußere Komponente eine magnetisch leitende Einheit oder dergleichen auf.

Möglich und bevorzugt ist es auch, dass die Magnetfelderzeugungseinrichtungen an der äußeren Komponente vorgesehen sind und sich eine magnetisch leitende Einheit an der inneren Komponente befindet, die den magnetischen Widerstand innerhalb des

Magnetkreislaufes reduziert.

Bei solchen Ausgestaltungen liegt jeweils ein etwa sternförmiger Aufbau vor, bei dem sternförmige Arme radial von der inneren Komponente nach außen abstehen und/oder bei der radiale Arme von der äußeren Komponente radial nach innen abstehen. Die Magnetfeldlinien durchtreten dabei den Kopplungsspalt zwischen der inneren und der äußeren Komponente und wirken effektiv auf den Kopplungsspalt ein. Durch entsprechende mechanische Trennmittel kann der insgesamt z. B. umlaufende Kopplungsspalt in mehrere Kopplungsspalte aufgeteilt werden, die jeweils getrennt von unterschiedlichen Magnetfelderzeugungseinrichtungen mit einem Magnetfeld beaufschlagt werden können.

In allen bisherigen Ausgestaltungen ist der Kopplungsspalt an beiden axialen Enden gegenüber der Umgebung abgedichtet. Insbesondere grenzt der Kopplungsspalt an beiden axialen Enden an die Umgebung an. Es ist möglich, dass an den beiden axialen Enden des Kopplungsspalts separate Dichtungen vorgesehen sind, um einen Austritt von magnetorheologischen Medium aus dem Kopplungsspalt wirksam zu verhindern. Das ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eine solche Übertragungsvorrichtung selten gewartet wird oder wartungsfrei ausgeführt werden soll. Durch eine Dichtung des Kopplungsspalts wird der ungewünschte Austritt von magnetorheologischem Medium verhindert, wodurch die Bevorratung an magnetorheologischem Medium innerhalb des Kopplungsspalts reduziert werden kann.

Besonders bevorzugt unterliegt das magnetorheologische Medium in dem Kopplungsspalt in einem Ruhezustand im Wesentlichen Umgebungsdruck. Es ist möglich, dass das

magnetorheologische Medium in dem Kopplungsspalt auch in einem Ruhezustand einem leichten Überdruck unterliegt. Besonders bevorzugt wird aber ein druckloser Zustand, da dabei der Austritt von magnetorheologischem Medium aufgrund von Druckunterschieden nach außen zuverlässig verhindert wird.

Es ist möglich, dass dem Kopplungsspalt wenigstens ein Reservoir oder ein Vorratsvolumen an magnetorheologischem Medium zugeordnet ist. Beispielsweise kann das Reservoir mit dem Kopplungsspalt verbunden sein. Insbesondere stellt das Reservoir zwischen 25 und 500 % des Volumens des Kopplungsspalts zur Verfügung. Ein solches Vorratsvolumen erlaubt es, im Läufe des Betriebs ausgetretenes magnetorheo logisches Medium zu ersetzen, ohne dass eine separate Wartung nötig ist. In besonders bevorzugten Fällen beträgt das Volumen des Reservoirs zwischen 10 % und 200 % und insbesondere zwischen 50 und 100 % des Volumens des Kopplungsspalts. Auch wenn ein Vorratsvolumen dem Kopplungsspalt zugeordnet ist, kann insgesamt eine besonders geringe Menge an magnetorheologischen Medium eingesetzt werden. Auch unter Berücksichtigung des Vorratsvolumens ist das insgesamt benötigte Volumen erheblich geringer als z. B. bei einem magnetorheologischen Dämpfer, bei dem ein Zylinder vollständig mit einem magnetorheologischen Medium gefüllt ist. Das Reservoir kann auch so ausgelegt sein, dass beim Einschalten der Magnetfelderzeugungseinrichtung das magnetorheologische Fluid aufgrund des Magnetfeldes in den aufgrund von Leckage oder andern Umständen nicht ganz gefüllten Kopplungsspalt gezogen wird. Das Reservoir ist vorzugsweise so ausgelegt sein, dass durch die Einbaulage und Schwerkraft die das magnetorheologische Fluid in den aufgrund von Leckage oder andern Umständen nicht ganz gefüllten Kopplungsspalt fließt.

In einer konkreten Ausführungsform wurden nur etwa 1 ,5 ml eines magnetorheologischen Fluides benötigt. Dadurch wird auch der Einsatz bei Anwendungen ermöglicht, die preiskritisch sind.

Möglich und bevorzugt ist es auch, dass der Kopplungsspalt wenigstens eine

Druckausgleichseinrichtung aufweist. Eine solche Druckausgleichseinrichtung kann beispielsweise durch wenigstens eine Nut entlang des Kopplungsspalts gebildet werden. Bei Aktivierung eines Magnetfeldes wird der Reibbelag und damit das magnetorheologische Medium durch die Scherkräfte in Bewegungsrichtung gedrängt, sodass sich an diesem Ende des Kopplungsspalts ein erhöhter Druck des magnetorheologischen Mediums aufbauen kann, der zu einer entsprechenden Belastung der dort vorgesehenen Dichtung führt (Schleppdruck). Zur Druckreduktion kann beispielsweise eine Nut an dem Kopplungsspalt vorgesehen sein, die zu einem Druckausgleich mit dem anderen Ende des Kopplungsspalts führen kann.

Möglich ist es auch, dass die Druckausgleichseinrichtung wenigstens einen Kanal aufweist, der am Ende des Kopplungsspalts mit dem anderen Ende des Kupplungsspalts oder einem Bereich mit geringerem Druck verbindet. Beispielsweise kann eine Bohrung oder sonstige Durchgangsöffnung an einer der Komponenten vorgesehen sein, die ein Ende des nach außen abgeschlossenen Kopplungsspalts mit dem anderen Ende des nach außen abgeschlossenen Kopplungsspalts verbindet. Auch durch einen solchen Kanal kann ein Druckausgleich erfolgen. Dabei ist es auch möglich, dass der Druckausgleich nicht zwischen den axialen Enden vorgesehen ist, sondern jeweils von einem axialen Ende zu einem mittleren Bereich des Kopplungsspalts erfolgt.

In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass wenigstens eine Magnetfelderzeugungseinrichtung wenigstens einen Dauermagneten aufweist. Ein Dauermagnet ermöglicht eine dauerhafte Beaufschlagung des Kopplungsspalts mit einem Magnetfeld, um den Reibbelag dauerhaft aktiv zu schalten. Dabei wird durch den Einsatz des Dauermagneten kein elektrischer Strom benötigt. Ein solcher Dauermagnet ermöglicht beispielsweise auch eine Mindestkopplung zwischen den koppelbaren Komponenten. Vorzugsweise sind wenigstens einer Magnetfelderzeugungseinrichtung ein Dauermagnet und wenigstens eine elektrische Spule zugeordnet. Durch die elektrische Spule kann das Magnetfeld der Magnetfelderzeugungseinrichtung moduliert werden, sodass es bei Bedarf verstärkt oder abgeschwächt werden kann. Bei Abschalten des magnetischen Feldes der elektrischen Spule liegt dann immer noch ein Magnetfeld des Dauermagneten an, während bei Betrieb der elektrischen Spule ein größeres und ein kleineres Magnetfeld und somit wahlweise eine intensivere oder eine schwächere Kopplung der koppelbaren Komponenten möglich ist. Ein Dauermagnet besteht insbesondere wenigstens teilweise und vorzugsweise vollständig aus wenigstens einem hartmagnetischen Material.

In bevorzugten Weiterbildungen ist es möglich, dass das Magnetfeld des Dauermagneten über die zugeordnete elektrische Spule beeinflusst wird. Dabei ist es insbesondere möglich, dass das Magnetfeld kontinuierlich variiert und/oder über kurze Impulse der elektrischen Spule dauerhaft verändert wird. Wird das Magnetfeld des Dauermagneten dauerhaft über kurze Impulse der elektrischen Spule verändert, kann eine effektive Kopplung der koppelbaren Komponenten durchgeführt werden. Eine solche Ausgestaltung ist vorteilhaft, da über kurzzeitige Impulse jeweils für längere Zeiträume das wirkende Magnetfeld des Dauer- magneten beeinflusst werden kann, ohne während dieser längeren Zeiträume elektrischen Strom zu benötigen.

In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass die Länge der inneren Komponente größer als ihr Durchmesser ist. Insbesondere ist die axiale Länge des Kopplungsspalts größer als der Durchmesser eines insgesamt umlaufend ausgebildeten Kopplungsspalts. Werden mehrere Kopplungsspalte auf dem Umfang der inneren und/oder äußeren Komponente vorgesehen, so ist die axiale Länge vorzugsweise wenigstens eines Kopplungsspalts größer als der radiale Durchmesser oder der radiale Abstand zweier Kopplungsspalte. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht eine flexible Auslegung der Größe des wirksamen Kopplungsspalts insbesondere, wenn die Wicklung einer elektrischen Spule parallel oder etwa parallel zu der zentralen Achse der koppelbaren Komponente ausgerichtet ist. Die axiale Länge des Koppelungsspalts beeinflusst so die mögliche Kopplungskraft zwischen den koppelbaren Komponenten.

Besonders bevorzugt ist die axiale Länge wenigstens doppelt so groß wie der Durchmesser der inneren Komponente.

Eine weitere erfindungsgemäße Übertragungsvorrichtung umfasst wenigstens zwei koppelbare Komponenten, die sich zueinander translatorisch bewegen, wobei sich wenigstens teilweise zwischen den Komponenten wenigstens ein Kopplungsspalt zwischen einem ersten und einem zweiten Ende erstreckt. Der Kopplungsspalt ist mit wenigstens einem magnetorheologischen Medium versehen. Es ist wenigstens eine Magnetfelderzeugungseinrichtung zur Erzeugung wenigstens eines Magnetfeldes in wenigstens einem Teil des Kopplungsspalts vorgesehen, um eine Kopplung zwischen den koppelbaren Komponenten zu beeinflussen. Der Kopplungsspalt ist dabei derart ausgestaltet und das magnetörheologische Medium derart ausgebildet, dass unabhängig von einer Kopplung zwischen den koppelbaren Komponenten das magnetörheologische Medium als eine Art steuerbarer Reibbelag in dem Kopplungsspalt verbleibt, und entsprechend dem in dem Kopplungsspalt anliegenden Magnetfeld die Kopplung zwischen den koppelbaren Komponenten über Scherkräfte beeinflusst.

Auch diese erfindungsgemäße Übertragungsvorrichtung hat viele Vorteile. Die Übertragungsvorrichtung erlaubt einen einfachen und kostengünstigen Aufbau.

Das magnetörheologische Medium wird durch die Konsistenz des magnetorheologischen Mediums und/oder durch die Konstruktion und den Aufbau des Kopplungsspalts im

Wesentlichen innerhalb des Kopplungsspalts gehalten.

Beispielsweise kann das magnetörheologische Medium ein Elastomer oder dergleichen umfassen, um das magnetörheologische Medium innerhalb des vorgesehenen Volumens zu halten. Beispielsweise kann der Kopplungsspalt mit einem im Wesentlichen festen Reibbelag aus oder mit dem magnetorheologischen Medium gebildet sein, wobei die„reibende

Wirkung" durch Anlegen oder Erzeugen eines Magnetfeldes gesteuert wird.

Möglich sind auch konstruktive Maßnahmen in Form von Dichtungen und dergleichen.

Vorzugsweise weist die Übertragungsvorrichtung einzelne oder mehrere oder alle Merkmale einer zuvor beschriebenen Übertragungsvorrichtung auf.

Besonders bevorzugt wird eine der zuvor beschriebenen Übertragungsvorrichtung in einem Dämpfer oder in einer Waschmaschine eingesetzt. Hierbei werden bevorzugt Koppelkräfte im Bereich von 10 N (ohne Magnetfeld) bis 100 N (mit Magnetfeld), aber auch 200 N (mit Magnetfeld), erzielt. Möglich ist auch der Einsatz in einem Wäschetrockner, als Dämpfer bei Fahrzeugen z. B. an der Heckklappe oder im Motorraum etc., bei Möbeln und an einer Prothese, einem Exoskelett, einem Roboter oder einem motor- oder muskelgetriebenen Zweirad oder dergleichen.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere als Waschmaschine oder dergleichen ausgeführt und umfasst wenigstens eine Übertragungsvorrichtung, wie sie zuvor beschrieben wurde.

In allen Ausgestaltungen ist es auch möglich, dass das magnetorheologische Medium statt Öl oder Fett in flüssiger Form sogenannte Microspheres aufweist. Solche Microspheres sind Schmierstoffe mit z. B. 1 bis 10 Mikrometer großen Kugeln aus einem schmierenden Medium. Ein Vorteil solcher Medien ist, dass sie auch aufgrund Ihrer Größe schlecht bis gar nicht durch den Dichtspalt der Dichtungen durchtreten können. Die ferromagnetischen Partikel können ebenfalls als Microspheres ausgeführt werden. Denkbar ist auch die

Umhüllung der ferromagnetischen Partikel mit einem z. B. reibungsmindernden Material.

Diese Microspheres können je nach Einsatzzweck auch wesentlich größer als 1 bis 10 Mikrometer sein, denkbar sind Durchmesser von einem bis mehreren Zehntelmillimeter, oder auch darüber. Möglich und bevorzugt ist es auch, dass der Kern aus laminierten Schichten besteht. Insgesamt ist es möglich, dass der Kopplungsspalt eine Art Ringspalt bildet, der jedoch aus mehreren Kanalsegmenten besteht. Es ist möglich, dass die beiden Komponenten außerhalb des Kopplungsspalts über Stützringe, Lager und insbesondere Wälzlager gegeneinander gelagert sind.

Eine weitere erfindungsgemäße Übertragungsvorrichtung umfasst wenigstens zwei koppelbaren Komponenten, die sich zueinander translätorisch bewegen, wobei sich zwischen den Komponenten wenigstens ein mit einem magnetorheologischen Medium versehener

Kopplungsspalt erstreckt. Wenigstens eine Magnetfelderzeugungseinrichtung ist zur

Erzeugung wenigstens eines Magnetfeldes in wenigstens einem Teil des Kopplungsspalts vorgesehen, um eine Kopplung zwischen den koppelbaren Komponenten zu beeinflussen. Wenigstens eine der beiden Komponenten ist mit einem Freihub an einem Koppelungsteil in Form von z. B. einer Stange aufgenommen. Eine solche Ausgestaltung ist ebenfalls sehr vorteilhaft und die Anmelderin behält sich vor, darauf separaten Schutz zu beantragen.

Das Koppelungsteil kann gegenüber der entsprechenden Komponente, die auch Aufnahmekomponente genannt werden kann, um den Freihub mit einem nur relativ geringem oder fast gar keinem Kraftaufwand bewegt werden. Das Koppelungsteil kann bewegbar an der

Aufnahmekomponente aufgenommen sein und beidseitig von einer Feder oder einem Feder- /Dämpfungselement gegen die Aufnahmekomponente gedrückt werden, sodass sich im unbelasteten Zustand eine neutrale Mittelposition ergibt. Schon bei geringen Belastungen lenkt die Aufnahmekomponente bzw. das Das Koppelungsteil bis zu dem Freihub aus. Über entsprechende Sensoren kann die Bewegung erfasst und ausgewertet werden. In einfachen Ausgestaltungen kann das Kopplungsteil als Stange oder Kolbenstange ausgebildet sein.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der

Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert werden.

In den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung;

Fig. 2 eine weitere erfindungsgemäße Kopplungseinrichtung;

Fig. 3 A eine weitere perspektivisch im Halbschnitt dargestellte Kopplungseinrichtung;

Fig. 3B eine Variante der erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung nach Fig. 3B im Schnitt;

Fig. 3C einen schematischen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Kopplungseinrichtung nach Fig. 3B oder 3C;

Fig. 4 die innere Komponente der Kopplungseinrichtung gemäß Fig. 3C in einer

perspektivischen Darstellung;

Fig. 5 schematisch eingezeichnete Magnetfeldlinien in die Kopplungseinrichtung gemäß

Fig. 3C;

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer mit einer erfindungsgemäßen

Kopplungseinrichtung ausgerüsteten Waschmaschine; und

Fig. 7 eine Prothese mit einer erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung. Fig. 1 zeigt eine stark schematisch dargestellte Übertragungsvorrichtung 1 mit einer zentralen Achse 4 und zwei koppelbaren Komponenten 2 und 3, die in Richtung des durchgezogenen Pfeils 10 bzw. des gestrichelt gezeichneten Pfeils relativ zueinander bewegbar angeordnet sind.

Zwischen den Komponenten 2 und 3 ist ein Koppelungsspalt 6 vorgesehen, der mit einem magnetorheologischen Medium 5 gefüllt ist. Die Komponenten 2 und 3 sind hier platten- förmig ausgebildet und in Richtung der zentralen Achse 4 gegeneinander translatorisch bewegbar. Die hier linear gegeneinander beweglichen Komponenten 2 und 3 können über den steuerbaren Reibbelag 9 miteinander gekoppelt werden, um eine Relativbewegung zu dämpfen.

In dem magnetorheologischen Medium 5, welches beispielsweise wenigstens ein

magnetorheologisches Fluid (MRF) umfasst, sind homogen verteilt magnetorheologische Partikel enthalten, die sich bei einem einwirkenden Magnetfeld entlang der Magnetfeldlinien verketten. Bevorzugt können die Oberflächen, mit welchen die Kettenenden des magnetorheologischen Mediums Kontakt haben, rau ausgebildet sein, Zick-Zack- oder Sägezahn- Muster aufweisen oder eine andere kontakt- bzw. koppelkrafterhöhende Strukturen haben. Besonders bevorzugt werden derartige Oberflächen nur in Teilbereichen verwendet, über die im Betrieb keine Dichtung gleitet. Das magnetorheologische Medium 5 kann aber

beispielsweise auch als Trägermedium Fett aufweisen, in dem verteilt angeordnet

magnetorheologische Partikel enthalten sind.

Das magnetorheologische Medium 5 in dem Kopplungsspalt 6 dient insgesamt als steuerbarer Reibbelag 9, der durch Anlegen bzw. durch Erzeugen eines Magnetfeldes 8 einschaltbar bzw. steuerbar ist.

Nach Einwirken eines Magnetfeldes 8 bewirken die in Feldrichtung verketteten magnetorheologischen Partikel eine Kopplung der beiden Komponenten 2 und 3. Um beispielsweise die Komponente 2 oder 3 gegenüber der anderen Komponente zu verschieben, muss eine Scherkraft aufgewendet werden, die die wirkende Kraft der magnetorheologischen Partikel überwindet. Das magnetorheologische Medium 5 bleibt dabei innerhalb des Kopplungsspalts 6 im Wesentlichen ruhend und wird nicht durch einen Spalt gedrückt, um eine Bewegung zu dämpfen. Das magnetorheologische Medium bleibt während der Relativbewegung der beiden Komponenten zueinander verdrängungsfrei in dem nach außen abgedichteten Kopplungsspalt 6. Dadurch wird ein besonders schnelles Reaktionsvermögen des magnetorheologischen Fluids sichergestellt, da nach einem erstmaligen Verketten der magnetorheologischen Partikel miteinander keine weitere Reaktionszeit benötigt wird, um die Scherkraft auf die beiden Komponenten 2, 3 aufzubringen.

Bei konventionellen magnetorheologischen Dämpfern wird hingegen ein magnetorheolo- gisches Fluid durch einen Dämpfungsspalt gedrückt. Bei der Fließbewegung der magnetorheologischen Partikel müssen diese jeweils beim Eintreten in den Dämpfungsspalt zueinander ausgerichtet und miteinander verkettet werden. Vor allem bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten können die Partikel einen Bereich oder den gesamten Dämpfungsspalt durchqueren bevor die Kettenbildung und somit die volle Kraftentfaltung abgeschlossen ist. Im Unterschied dazu wirkt der Kopplungsspalt gemäß der vorliegenden Erfindung praktisch sofort und auf seiner gesamten Länge. Der Kopplungsspalt 6 bleibt insgesamt frei von Störkörpern und insbesondere frei von Wälzkörpern, auch um ein schnelles Ansprechen und Lösen der koppelbaren Komponenten miteinander zu gewährleisten.

Ein Querschnitt 1 1 des Kopplungsspalts 6 bleibt in Bewegungsrichtung im Wesentlichen konstant, kann aber auch anders ausgeformt sein.

Der Kopplungsspalt 6 erstreckt sich von einem ersten axialen Ende 22 zu einem zweiten axialen Ende 23 und ist nach außen über Dichtungen 33 abgedichtet. Mögliche

Dichtungstypen sind, ohne darauf beschränkt zu sein: O-Ringe, Quadringdichtungen, Waveseal, Abstreifer oder Dichtungen mit einem reibungsoptimierten Dichtlippen-Design. Diese können auch mit reibungsmindernden Beschichtungen versehen sein, wie z. B. mit PTFE oder Füllstoffe aus Graphit, Glasfaser usw. aufweisen. Dichtungen aus einem

Permanentmagnetwerkstoff sind ebenfalls möglich.

Zusätzlich kann ein Abstreif- oder Filterelement der eigentlichen Dichtung 33 vorgeschaltet sein, um die ferromagnetischen Partikel des magnetorheologischen Mediums 5 zumindest zu einem Großteil vor der Dichtung fernzuhalten.

Zur Erzeugung eines Magnetfeldes 8 dient wenigstens eine Magnetfelderzeugungseinrichtung 7. Die Magnetfelderzeugungseinrichtung 7 kann beispielsweise einen Dauermagneten 27 umfassen, kann aber auch ein Magnetfeld über eine elektrische Spule 17 erzeugen.

Die Kopplungskraft zwischen den beiden Komponenten 2 und 3 wird durch die Fläche des Kopplungsspalts 6, das Medium 5 und durch das angelegte Magnetfeld 8 beeinflusst. Zur Vergrößerung der Kopplungskraft kann deshalb die Fläche des Kopplungsspalts 6, auf die ein Magnetfeld einwirkt, vergrößert werden.

Außerhalb des Kopplungsspalts 6 ist hier Umgebung 26 vorgesehen, sodass die Abdichtung der Dichtungen 33 des Kopplungsspalts 6 gegenüber der Umgebung 26 erfolgt. Eine

Druckdifferenz zwischen beiden Seiten der Komponente 3 muss nicht vorliegen. Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Übertragungseinrichtung 1, die hier im Wesentlichen rotationssymmetrisch aufgebaut ist.

Die innere Komponente 3 ist innerhalb der äußeren Komponente 2 translatorisch und hier axial in translatorische Richtung 30 verschiebbar angeordnet. Hier ist an der inneren

Komponente 3 der Kopplungsspalt 6 vorgesehen, der an die innere Umfangsoberfläche der äußeren Komponente 2 grenzt.

Durch Anlegen oder Erzeugen eines Magnetfeldes 8 in dem Kopplungsspalt 6 wird der Reibbelag 9 aktiviert und koppelt die beiden Komponenten 2 und 3 aneinander.

Dadurch, dass das magnetorheologische Medium 5 in dem Kopplungsspalt 6 verdrängungsfrei und hier im Wesentlichen bewegungsfrei relativ zur inneren Komponente 3 angeordnet ist, wirkt das magnetorheologisches Medium als Reibbelag 9, wenn ein Magnetfeld 8 angelegt ist. Dabei ist Kopplungsstärke der beiden Komponenten 2 und 3 abhängig von der Magnetfeldstärke und von der Fläche des Kopplungsspalts 6, auf den das Magnetfeld 8 einwirkt. Die Kopplungsstärke ist im Vergleich zu einem Aufbau nach dem Stand der Technik praktisch unabhängig von einer Geschwindigkeit, mit der die Komponenten 2 und 3 sich zueinander bewegen. Eine zunehmende Kopplung oder Dämpfung, dadurch, dass ein Hydrauliköl durch einen Spalt durchtreten muss, findet bei der Übertragungsvorrichtung 1 nicht statt.

Ein weiterer erheblicher Vorteil ist, dass das Volumen des Kopplungsspalts 6 insgesamt gering im Vergleich zu dem Volumen der Komponente 2 oder der Komponente 3 ist. Dadurch wird nur wenig magnetorheologisches Medium benötigt, was die Herstellungskosten senkt.

Falls magnetorheologisches Medium 5 im Betrieb durch die Dichtungen 33 austreten sollte, kann über ein Reservoir 24 ein Volumenausgleieh des magnetorheologischen Mediums 5 erfolgen. Ein solcher Volumenausgleich 24 kann für die Lebensdauer der Übertragungsvorrichtung 1 vorgesehen sein. Beispielsweise kann der Volumenausgleich 24 so bemessen sein, dass für eine Lebensdauer von einem oder zwei oder fünf, zehn oder zwanzig Jahren ausreichend magnetorheologisches Medium zur Verfügung steht. Damit eine Nachschmierung jederzeit gewährleistet wird, kann das Reservoir 24 federbeaufschlagt oder mit einem leichten Überdruck beaufschlagt werden, sodass nach einem Austritt von magnetorheologischem Medium 5 aus dem Kopplungsspalt 6 nach außen direkt eine entsprechende Menge an magnetorheologischem Medium 5 in den Kopplungsspalt 6 befördert wird.

Hier ist eine Stange 36 entlang der zentralen Achse 4 vorgesehen und mit der inneren

Komponente 3 verbunden. Gemäß einem Aufbau nach dem Stand der Technik entsprechen die zueinander bewegbaren Komponenten 2 und 3 dem Zylinder bzw. Kolben und die Stange 36 der Kolbenstange. Das Magnetfeld 8 wird durch die Magnetfelderzeugungseinrichtung 7 erzeugt, die

beispielsweise über Permanentmagneten 37 verfügt: Das durch den Kopplungsspalt 6 durchtretende Magnetfeld wird durch die magnetisch leitende Komponente 2 geleitet, tritt durch den Kopplungsspalt 6 erneut hindurch und wird im Inneren der Komponente 3 durch einen ferromagnetischen Kern 38 zurückgeführt und geschlossen. Die Komponente 2 kann insgesamt magnetisch leitend ausgebildet sein oder weist einen magnetisch leitenden Ring 39 zur Schließung des Feldes auf.

Anstatt des dargestellten Permanentmagneten 37 kann das Magnetfeld auch durch zumindest eine elektrische Spule 17 erzeugt werden. Vorteilhaft ist, wenn die Spule um die zentrale Rotationsachse 4 auf den Kern 38 gewickelt wird, wobei in diesem Schnitt seitlich von der Spule ferromagnetische Polstücke das erzeugte Magnetfeld 8 radial nach außen zum

Kopplungsspalt 6 leiten.

Die Übertragungseinrichtung 1 kann über einen Freihub 45 verfügen, wenn die eingezeichneten Anschläge 41 und 42 vorgesehen sind und die Achse 36 nicht fest mit der Komponente 3 verbunden ist, sondern über die Federeinrichtungen 43 und 44 um den Freihub 45 bzw. maximal den doppelten Freihub 45 entkoppelt von der Komponente 3 ist. Dadurch wird eine niedere Grundkraft ermöglicht, die z. B. bei der Ladungserkennung von

Waschmaschinen von erheblichem Vorteil ist. Es ergibt sich weiterhin ein großer schaltbarer Arbeitsbereich und geringe Kosten. Durch solch einen Freihub wird im stromlosen Zustand die Kolbenstange 36 von der Komponente 3 entkoppelt und kann gegen die einstellbare Federkraft der Federeinrichtung 43 bzw. 44 auch bei geringen einwirkenden Kräften ausgelenkt werden. Somit kann die Dämpfung von einer Ladungserkennung entkoppelt werden. Im normalen Betriebszustand wiederum wird zur Dämpfung die Spule bestromt, sodass durch das wirkende Magnetfeld bedingt die Kolbenstange 36 mit der Komponente 3 reib- oder formschlüssig gekoppelt wird. Dann werden Relativbewegungen zwischen den Komponenten 2 und 3 gedämpft.Fig. 3A, 3B und 3C zeigen bevorzugte Ausführungsformen einer Übertragungsvorrichtung 1 jeweils in einem Schnitt. Die Übertragungsvorrichtung 1 weist hier jeweils zylindrisch ausgebildete äußere und innere Komponenten 2 und 3 auf. Die innere Komponente 3 ist um die zentrale Achse 4 vorgesehen und weist etwa sternförmig nach außen abstehen Arme 14, 15 und 16 auf. An dem Ende 19 der Arme 14 bis 16 sind im Querschnitt jeweils etwa T-förmige Verbreiterungen vorgesehen, die als Pole einer

Magnetfelderzeugungseinrichtung 7 insgesamt bzw. als Vielzahl von Polen verschiedener Magnetfelderzeugungseinrichtungen 7 dienen.

Während in Fig. 3A eine perspektivische teilgeschnittene Darstellung einer Übertragungsvorrichtung 1 wiedergegeben ist, zeigt Fig. 3B einen Querschnitt. Grundsätzlich sind die Ausgestaltungen gemäß Fig. 3A und Fig. 3B identisch aufgebaut. Ein Unterschied besteht aber darin, dass die Übertragungsvorrichtung 1 in Fig. 3B einen Freihub 45 aufweist, so wie es mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben wurde. Ein solcher Freihub ermöglicht eine zuverlässige Funktion, insbesondere, wenn eine geringe Grundreibung gefordert wird.

In Fig. 3B ist außerdem auch ein Reservoir 24 eingezeichnet, um magnetorheologisches Medium 5 auszugleichen, welches im Betrieb auf Dauer durch die Dichtungen 33 austreten sollte.

Für die Verwendung an Vorrichtungen, die eine Belastungserkennung durchführen, wie z. B. eine Beladungserkennung bei einer Waschmaschine, wird eine sehr geringe Grundkraft benötigt, um die Beladungserkennung realisieren zu können. Für die Beladungserkennung muss sich bei einer Waschmaschine die mittels Federn aufgehängte Trommel - abhängig von der Beladungsmasse - bewegen, wobei ein Sensor den Verfahrweg misst. Zuviel Reibung in den Dämpfern verhindert ein Verfahren der Trommel und damit die Messung. Es ist gelungen, die Grundkraft durch einen Freihub gering zu halten. Dabei wird die Kolbenstange relativ zum Kolben mittels relativ schwacher Feder-/Dämpferelements 42, 43 in der Mitte gehalten. Die Kraft zum Bewegen der Stange 36 ist gering und beträgt kleiner 20N, wenn beide

Komponenten 2 und 3 relativ zueinander stehen. Beim Einschalten eines Magnetfeldes zieht das Magnetfeld die Stange 36 an und fixiert diese, wodurch anschließend die Dämpfung über den MRF Scherspalt adaptiv erzeugt wird.

Ebenfalls kann die Fixierung der Kolbenstange relativ zum Kolben durch einen mechanischen Bolzen, Raste, Tauchspule etc. erfolgen, welche durch die vorhandene Magneteinheit betätigt wird oder über eine eigene Stelleinheit/Magneteinheit verfügt.

Die Kolbenstange 36b besteht vorzugsweise aus einem magnetisch nicht leitendem Material.

Der Teil 36a der Kolbenstange 36 besteht vorzugsweise aus einem magnetisch leitenden Material, kann aber auch aus abwechselnd magnetisch leitendem und magnetisch nicht leitendem Material sein.

Als Feder/Dämpferelement kann eine Feder, eine Gummiteil oder auch ein MRE

(Magnetorheologische Elastomere) eingesetzt werden. Das Feder/Dämpfelement kann auch um einen Sensor erweitert werden (Kraftsensor, Wegsensor).

Die einzelnen Arme 14 bis 16 werden jeweils von Wicklungen 18 elektrischer Spulen 17 umgeben. Dabei sind die elektrischen Spulen 17 derart gewickelt und werden derart angesteuert, dass die Enden 19 benachbarter Arme 14, 15, 16 jeweils alternierend als Nordoder Südpol wirken. Hier im Ausführungsbeispiel ist an dem Ende 19 des Arms 14 ein Nordpol 20 vorgesehen, während an dem benachbarten Arm 15 das Ende als Südpol 21 dient. Zwischen den Enden 19 der Arme 14 und 15 ist hier eine Trenneinheit 35 vorgesehen, die beispielsweise magnetisch nicht oder nur schlecht leitfähig ist, um einen magnetischen Kurzschluss zwischen den Armen 14 und 15 zu verhindern.

Der Kopplungsspalt 6 kann über seinen Umfang durch Trennelemente 34 in mehrere

Segmente aufgeteilt werden. Das Segment zwischen dem Arm 15 und dem Arm 16 weist hier ebenfalls einen etwa T-förmigen Querschnitt auf, denn eine Nut 28 erstreckt sich in einem zentralen Bereich nach innen hin. Die Nut 28 kann als Druckausgleichseinrichtung 25 dienen. Wenn die beiden Komponenten 2 und 3 relativ zueinander axial gegeneinander bewegt werden, während das Magnetfeld 8 die beiden Komponenten 2 und 3 miteinander koppelt, so wird der Reibbelag 9 bzw. das in dem Kopplungsspalt 6 vorgesehene magnetorheologische Medium 5 insgesamt in Richtung der Relativbewegung mit einer Kraft belastet, die sich auch auf die Dichtung 33 an diesem axialen Ende auswirken kann.

Zur Entlastung kann eine Druckausgleichseinrichtung 25 wie beispielsweise die Nut 28 vorgesehen sein. Möglich ist aber auch eine Druckausgleichseinrichtung 25 in Form eines Kanals 29, der beispielsweise als Bohrung ausgeführt ist und sich parallel zu dem

Kopplungsspalt 6 erstreckt. Der Kanal 29 verbindet ein axiales Ende des Kopplungsspalts 6 mit einem davon beabstandeten Bereich, um somit einen Druckausgleich zu ermöglichen. Die Druckausgleichseinrichtungen 25 führen aber nicht zu einem tatsächlichen Fließen des magnetorheologischen Mediums, sondern im Wesentlichen nur zu einem Druckausgleich, um die Belastung der Dichtungen an den Enden zu verringern oder zu verhindern.

Auf dem Umfang des Kopplungsspalts 6 können verschiedene Trennelemente 34 zur

Unterteilung in verschiedene Umfangssegmente vorgesehen sein. Vorzugsweise werden solche Trennelemente 34 zentral über den Polen eingesetzt, um dort in den Bereichen eines schwachen Magnetfeldes die Kopplung nicht negativ zu beeinflussen.

Der Aufbau ist auch ohne vergossene Spule und somit ohne Nuten 28 oder Kanäle 29 und insbesondere ohne Trennelemente 34 möglich. Das dadurch freiwerdende Volumen kann zumindest zum Teil mit dem magnetorheologischen Medium 5 gefüllt werden.

Fig. 4 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung der inneren Komponente 3 der Kopplungseinrichtung 1 gemäß Fig. 3B oder Fig. 3C. Die Arme 14, 15 und 16 der

Komponente 3 erstrecken sich hier über der vollständigen Länge der Komponente 3. Die Länge 31 der Arme ist bevorzugt größer als ein Durchmesser 32 der Komponente 3.

Insbesondere kann die Länge 31 auch mehr als das Doppelte des Durchmessers 32 der Komponente 3 betragen. Hier sind insgesamt achte Arme 14, 15 und 16 regelmäßig über dem Umfang verteilt angeordnet, wobei die Enden jeweils T-förmig geformt sind. Der Abstand zwischen den seitlichen Enden benachbarter Arme 14, 15 und 16 ist vorzugsweise so bemessen, dass ein Draht einer Wicklung 18 durch den Spalt nach innen einführbar ist. Möglich ist es, dass die elektrischen Spulen 17 jeweils einzeln angesteuert werden. Möglich ist es auch, dass die Wicklungen 18 an den Armen 14, 15 und 16insgesamt zu einer einzigen elektrischen Spule 17 verschaltet werden. Dabei werden die Pole so miteinander verbunden, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, wodurch sich eine alternierende Polarität ergibt. Das hat den Vorteil, dass die aus einem Pol austretenden Feldlinien nicht über die Hälfte des Umfangs der äußeren Komponente 2 geleitet werden müssen, sondern eng benachbart wieder durch den Kopplungsspalt nach innen in den nächsten Pol des benachbarten Arms eintreten.

Durch eine solche Gestaltung wird bewerkstelligt, dass der insgesamt sich über den Umfang erstreckende Kopplungsspalt über die Mehrzahl der elektrischen Spulen 17 in verschiedene Segmente aufgeteilt wird.

Fig. 5 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die Kopplungseinrichtung 1 gemäß Fig. 3B oder Fig. 3C, wobei Magnetfeldlinien beispielhaft eingezeichnet sind.

Deutlich erkennbar ist, dass die Magnetfeldlinien des Magnetfeldes 8 an den einzelnen Armen 14, 15 jeweils radial austreten. Die Feldlinien auf einer Seite eines T-förmigen Pols werden zu dem benachbarten Arm geleitet, während die Feldlinie auf der anderen Seite des T-förmigen Pols zu dem Arm auf der anderen Seite weitergeleitet werden. Dadurch, dass an den Enden benachbarter Arme 14, 15 jeweils alternierend ein Nord- oder ein Südpol 20, 21 vorgesehen ist, verlaufen die Feldlinien immer nur ein relativ kurzes Stück durch den Ring 39 der äußeren Komponente 2. Dadurch kann abhängig von der Polzahl eine relativ dünne Wandstärke der äußeren Komponente 2 ermöglicht werden, da der maximale Magnetfluss relativ gering bleibt. Es ist beispielsweise nicht nötig, das Magnetfeld um die halbe innere Komponente 3 herumzuleiten. In den Bereichen mit geringer Magnetfelddichte können Trennelemente 34 vorgesehen sein.

Fig. 6 zeigt eine stark schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Waschmaschine 50, die über eine Steuerungseinrichtung 51 verfügt und mit einer Bedieneinheit 52 bedient wird.

Die Waschtrommel 53 ist so aufgehängt, dass sie Schwingungen ausüben kann. Zur

Dämpfung der Schwingungen sind hier zwei Übertragungsvorrichtungen 1 und zwei

Federeinrichtungen 12 vorgesehen, ohne auf diese Anzahlen beschränkt zu sein. Durch die erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtungen 1 ist eine einfache, effektive und kostengünstige Dämpfung von Schwingungen der Waschtrommel 53 möglich.

In ähnlicher Weise kann auch eine Prothese 60 mit einer Übertragungseinrichtung 1 versehen sein, die als Dämpfer 40 wirkt, wie in Figur 7 dargestellt. Dabei ist es möglich, dass sowohl das Kniegelenk mit einer Übertragungsvorrichtung 1 als auch das Fußgelenk mit einer als Dämpfer 40 wirkenden Übertragungsvorrichtung 1 ausgerüstet ist. Ein weiterer Anwendungsbereich einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung liegt in der Robotik, wo die Erweiterung von bewegten Systemen durch ein steuerbares dämpfendes Element besonders vorteilhaft ist. Beispielsweise erlaubt eine Übertragungsvorrichtung 1 seriell oder parallel zum Antrieb eine höhere Geschwindigkeit, da auftretende Lastspitzen verringert werden und der Antriebsstrang leichter ausgelegt werden kann. So kann zum Beispiel die Kraft auf ein Bein eines Laufroboters beim Auftreten deutlich reduziert werden und die Dämpfung gezielt auf die jeweilige Situation (Geschwindigkeit, Untergrund ...) ange- passt werden. Gegenüber klassischen Feder-Dämpfer Systemen wird aber nicht mehr „Weichheit" und Instabilität in den Antrieb gebracht als die jeweilige Situation erfordert.

In allen Fällen ist es möglich, dass wenigstens ein Sensor vorgesehen ist, um die

Übertragungsvorrichtung mit Sensorsignalen einer Sensoreinrichtung über eine

Steuereinrichtung zu steuern oder zu regeln. Mögliche Sensoren sind, ohne darauf beschränkt zu sein: Wegsensor, Kraftsensor, Beschleunigungssensor, 3D Sensor.

Wenigstens ein Kern kann mehrlagig ausgeführt sein oder als laminierter Schichtenaufbau ausgeführt sein, um Wirbelstromeffekte in dem Kern zu reduzieren.

Insbesondere bei einer Übertragungsvorrichtung 1 mit einem Aufbau wie in Fig. 3A, 3B oder 3C wird eine vorteilhafte Ausgestaltung erzielt. Der Magnetfluss, der dort an einem Pol austritt, wird über den Außenring 39 in beide Richtungen weitergeleitet und tritt an den benachbarten Polen der benachbarten Arme wieder ein. Ein erheblicher Vorteil bei diesen Ausgestaltungen ist, dass der Pol praktisch beliebig lang ausgeführt sein kann. Die Länge eines Pols ist nicht auf die Länge 31 der abgebildeten Arme 14, 15 beschränkt, sondern kann mit den Armen 14, 15 zusammen grundsätzlich beliebig lang ausgeführt sein.

Dadurch, dass der gesamte magnetische Fluss nicht durch einen zentralen Bereich

durchgeleitet werden muss, kann die Fläche eines Kopplungsspalts 6 über dessen Länge beliebig skaliert werden.

Der magnetische Kreis wird vorzugsweise in der Querschnittsfläche geschlossen und damit senkrecht zu der Bewegungsrichtung der beiden Komponenten zueinander. Durch den Einsatz von mehreren Armen mit alternierend ausgerichteten Polen kann jeweils ein kurzer magnetischer Kreis realisiert werden. Dadurch wird das System besser skalierbar und kann auch miniaturisiert werden.

Zentral kann der Kern eine Bohrung haben, um beispielsweise eine Stange oder Kolbenstange anzuschließen. Da das Magnetfeld vorzugsweise in radial äußeren Bereichen wirkt, stört die Stange das Magnetfeld wenig.

Es ist ein einfacher Aufbau aus Stanzblechen oder dergleichen möglich, bei denen immer gleiche Teile verwendet werden. Dadurch können Wirbelströme bei schnellen Feldänderungen verringert werden, was zu schnelleren Schaltzeiten und geringeren Verlusten fuhrt. Es ist möglich, bei bestimmten Polen Sonderfunktionen vorzusehen. So kann beispielsweise bei jedem zweiten Pol ein Dauermagnet vorgesehen sein, um eine gewisse Grundkopplung zur Verfügung zu stellen. Möglich ist es auch, mehrere kleinere magnetische Abschnitte entlang der Bewegungsrichtung hintereinander anzuordnen. In allen Ausgestaltungen kann

beispielsweise bei zylindrischen Ausbildungen das Äußenrohr dünner ausgestaltet werden, als das im Stand der Technik der Fall war. Möglich ist es aber auch, dass beispielsweise die Magnetfelderzeugungseinrichtungen 7 an der äußeren Komponente 2 vorgesehen sind. Dann ist es beispielsweise möglich, dass einzelne elektrische Spulen 17 an radial nach innen stehenden Armen 14, 15 vorgesehen sind.

Eine magnetorheologische Übertragungsvorrichtung kann auch für den Einsatz einer magnetorheologischen Flüssigkeit vorgesehen sein, wie beispielsweise das Produkt „Basonetic" der Firma BASF.

Die rheologische Flüssigkeit kann aus verschiedensten Bestandteilen bestehen, welche einzeln oder in Kombination sein können: Fe, Kohlenstoffstahl, NdFeB (Neodymium), Alnico, Samarium, Cobalt, Silizium, Kohlefaser, rostfreier Stahl, Polymere, Sodalime glass,

Kalknatronglas, Keramic und nicht magnetische Metalle und dergleichen mehr. Dimorphische magnetorheologische Flüssigkeiten mit Nanotubes oder/und Nanowires sind auch möglich.

Die Trägerflüssigkeit kann insbesondere aus den folgenden Bestandteilen oder einer

Kombination daraus bestehen: Öle und vorzugsweise synthetische oder nicht synthetische Öle, Hydrauliköl, Glycol, Wasser, Fette und dergleichen mehr.

Bezugszeichenliste:

1 Übertragungsvorrichtung 36a magnetisch leitender Teil

2 Komponente 36b magnetisch nicht leitender Teil

3 Komponente 37 Permanentmagnet

4 zentrale Achse 38 Kern

5 magnetorheologisches Medium 39 Ring

6 Kopplungsspalt 40 Dämpfer

7 Magnetfelderzeugungseinrichtung 41 Anschlag

8 Magnetfeld 42 Anschlag

9 Reibbelag 43 Federelement

10 Bewegungsrichtung 44 Federelement

1 1 Querschnitt 45 Freihub

12 Federeinrichtung 46 Sensor

13 Auslenkung 50 Waschmaschine

14 Arm 51 Steuerung

15 Arm 52 Bedieneinheit

16 Arm 53 Waschtrommel

17 elektrische Spule 60 Beinprothese

18 Wicklung

19 Ende

20 Pol

21 Pol

22 axiales Ende

23 axiales Ende

24 Reservoir

25 Druckausgleichseinrichtung

26 Umgebung

27 Dauermagnet

28 Nut

29 Kanal

30 translatorische Richtung

31 Länge

32 Durchmesser

33 Dichtung

34 Trennelement

35 Trenneinheit

36 Stange

Claims

Ansprüche:

1. Übertragungsvorrichtung (1) mit wenigstens zwei koppelbaren Komponenten (2, 3), die sich zueinander translatorisch bewegen, wobei sich zwischen den Komponenten (2, 3) wenigstens ein Kopplungsspalt (5) zwischen einem ersten und einem zweiten Ende (22, 23) erstreckt, wobei der Kopplungsspalt (6) mit einem magnetorheologischen Medium

(5) versehen ist, wobei wenigstens eine Magnetfelderzeugungseinrichtung (7) zur Erzeugung wenigstens eines Magnetfeldes (8) in wenigstens einem Teil des

Kopplungsspalts (6) vorgesehen ist, um eine Kopplung zwischen den koppelbaren Komponenten (2, 3) zu beeinflussen, wobei der Kopplungsspalt (6) derart ausgestaltet und in translatorischer Richtung (30) an dem ersten Ende und an dem zweiten Ende (22, 23) nach außen abgedichtet ist, dass das magnetorheologische Medium (5) unabhängig von einer Kopplung zwischen den koppelbaren Komponenten (2, 3) als eine Art steuerbarer Reibbelag (9) in dem Kopplungsspalt (6) verbleibt, um entsprechend dem in dem Kopplungsspalt (6) anliegenden Magnetfeld (8) die Kopplung über Scherkräfte zwischen den koppelbaren Komponenten (2, 3) zu beeinflussen,

dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl an wenigstens teilweise radial

verlaufenden Armen (14, 15, 16) an wenigstens einer der Komponenten (2, 3) vorgesehen ist, von denen wenigstens ein Teil der Arme (14, 15) mit jeweils wenigstens einer Magnetfelderzeugungseinrichtung (7) ausgerüstet ist, wobei jede

Magnetfelderzeugungseinrichtung (7) wenigstens eine elektrische Spule (17) mit wenigstens einer Wicklung (18) umfasst, und sich die Wicklung (18) jeweils vollständig neben der zentralen Achse (4) und beabstandet von der zentralen Achse (4) erstreckt, wobei an den benachbarten Enden (19) benachbarter Arme (14, 15) wenigstens einer Komponente (2, 3) unterschiedliche Pole (20, 21) der

Magnetfelderzeugungseinrichtungen (7) vorgesehen sind, und dass der Kopplungsspalt

(6) mit wenigstens einem Reservoir (24) an magnetorheologischen Medium (5) verbunden ist.

2. Übertragungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei von den koppelbaren

Komponenten (2, 3) wenigstens eine Komponente (3) als äußere Komponente (3) und eine andere Komponente (2) als innere Komponente (2) wenigstens teilweise umgibt.

3. Übertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Federeinrichtung (12) vorgesehen ist, um eine Gegenkraft aufzubauen, wenn eine Auslenkung (13) der beiden Komponenten in wenigstens eine Richtung erfolgt.

4. Übertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine

Komponente (3) an einem Koppelungsteil (36) aufgenommen ist und mit einem Freihub (45) gegenüber dem Koppelungsteil (36) bewegbar ist.

5. Übertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine

Mehrzahl an Kopplungsspalten (6) vorgesehen ist, welche über dem Umfang der Komponente verteilt angeordnet sind.

6. Übertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das

magnetorheologische Medium (5) in dem Kopplungsspalt (6) in einem Ruhezustand im Wesentlichen unter Umgebungsdruck oder leichtem Überdruck steht.

7. Übertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der

Kopplungsspalt (6) wenigstens eine Druckausgleichseinrichtung (25) aufweist.

8. Übertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die

Druckausgleichseinrichtung (25) wenigstens eine Nut (28) entlang des Kopplungsspalts (6) aufweist.

9. Übertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die

Druckausgleichseinrichtung (25) wenigstens einen Kanal (29) aufweist, der eine Ende (22) des Kopplungsspalts (6) mit dem anderen Ende (23) des Kopplungsspalts (6) verbindet.

10. Übertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine Magnetfelderzeugungseinrichtung (7) einen Dauermagneten (27) aufweist.

11. Übertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das

Magnetfeld des Dauermagneten (27) über die zugeordnete elektrische Spule (1) beeinflusst wird und insbesondere kontinuierlich variiert und/oder über kurze Impulse der elektrischen Spule (17) dauerhaft verändert wird.

12. Übertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Länge (31) der inneren Komponente größer als ihr Durchmesser (32) ist.

13. Übertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zusätzliche Dichtungen, Abstreifringe und Führungen die lineare Relativbewegung zweier

Komponenten (2, 3) ermöglichen.

14. Übertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das

magnetorheologische Medium (6) eine Suspension von ferromagnetischen Partikeln in einem Medium (6) wie beispielsweise Öl, Glykol oder Fett ist und/oder wobei das Medium (6) Stabilisatoren beinhaltet.

15. Übertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche für einen

Dämpfer (40) für eine Waschmaschine (50), einen Wäschetrockner, eine Prothese (60), ein Exoskelett, einen Robotor, ein motorbetriebenes Zweirad.

16. Vorrichtung und insbesondere Waschmaschine (50) mit wenigstens einer

Übertragungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.