WO2019068286A1 - Magnetorheologischer aktor mit lageranordnung - Google Patents

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WO2019068286A1
WO2019068286A1 PCT/DE2018/100818 DE2018100818W WO2019068286A1 WO 2019068286 A1 WO2019068286 A1 WO 2019068286A1 DE 2018100818 W DE2018100818 W DE 2018100818W WO 2019068286 A1 WO2019068286 A1 WO 2019068286A1
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bearing
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magnetorheological
actuator
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PCT/DE2018/100818
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English (en)
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Uwe Reddmann
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Kiekert Ag
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D37/00—Clutches in which the drive is transmitted through a medium consisting of small particles, e.g. centrifugally speed-responsive
    • F16D37/02—Clutches in which the drive is transmitted through a medium consisting of small particles, e.g. centrifugally speed-responsive the particles being magnetisable
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/72—Sealings
    • F16C33/74—Sealings of sliding-contact bearings
    • 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
    • F16D27/00—Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/32—Details
    • F16F9/53—Means for adjusting damping characteristics by varying fluid viscosity, e.g. electromagnetically
    • F16F9/535—Magnetorheological [MR] fluid dampers
    • 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
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2326/00—Articles relating to transporting
    • F16C2326/01—Parts of vehicles in general

Definitions

  • the invention relates to a magnetorheological actuator, in particular a magnetorheological clutch or a magnetorheological brake, for a locking system of a door or flap of a motor vehicle with a shaft and a bearing arrangement for the shaft.
  • the invention also relates to a bearing assembly for the magnetorheological actuator.
  • a first body may be coupled to a second body through a magnetorheological fluid therebetween.
  • the degree of coupling can be changed by changing a magnetic field which acts on the magnetorheological fluid of the MRF coupling. The smaller the strength of the magnetic field, the lower the degree of coupling.
  • the first body of the MRF coupling can be moved relative to the second body at least when the degree of coupling is low.
  • a first body may be rotatably mounted relative to the second body, so that in the coupled state, a rotational movement of one body can be transmitted to the other body by the magnetorheological fluid therebetween and by means of acting on the magnetorheological fluid magnetic field.
  • the one body can also serve to brake by coupling the rotation of the other body.
  • the magnetorheological fluid is located in a liquid-tight housing.
  • this housing In the interior of this housing is at least one body or part thereof.
  • the other body may be the housing or comprise the housing.
  • a body In order to rotatably support at least one of the two bodies in an MRF actuator according to the invention, a body comprises a shaft or is connected to a shaft.
  • the shaft can be rotated relative to the other body.
  • the shaft may be rotatably supported by the housing.
  • the shaft can be passed through the housing, ie lead out of the housing to drive the shaft from the outside or to serve as an output can.
  • the shaft is then liquid-tight to connect to the housing so that no magnetorheological fluid can escape from the housing.
  • magnetorheological fluid magnetically polarizable particles are distributed in a carrier liquid, so that the viscosity of the magnetorheological fluid is magnetic field dependent. If the magnetorheological fluid between the two bodies is subjected to a magnetic field, their viscosity increases. As the viscosity increases, the degree of coupling increases.
  • the document WO 2015/197718 A1 discloses a bearing element for the longitudinally displaceable mounting of a rack of a rack and pinion steering gear.
  • the publication WO 2017/067759 A1 discloses a plain bearing bush with integrated sealing lip.
  • the sliding bearing bushing comprises a base layer and a sliding layer, wherein at both ends forming sealing lips, which are an integral part of the sliding layer.
  • the bearing arrangement should be reliably and permanently connected in a fluid-tight manner to the shaft of the MRF actuator.
  • the object of the invention is achieved by a magnetorheological actuator, in particular a magnetorheological clutch or brake with the features of the first claim.
  • the additional claim relates to a bearing arrangement for the magnetorheological actuator.
  • the shaft is rotatably supported by a bearing assembly.
  • the bearing assembly comprises at least one bearing for rotatably supporting the shaft and at least one sealing element.
  • the sealing element By the sealing element, the shaft is mounted liquid-tight, so connected liquid-tight with the camp. It can then flow through a liquid not through the camp.
  • the sealing element is arranged in a recess of the bearing. Due to the rotatably mounted shaft, the first body can be rotated relative to the second body.
  • the recess is preferably an annular recess in which an annular sealing element is in a state pressed against the shaft.
  • a recess can be understood as meaning a material recess which is formed on or in the bearing.
  • the sealing element is integrated in the bearing, in particular pressed into a recess of the bearing.
  • the seal according to the invention thus enables a liquid-tight and concentric mounting of the shaft.
  • the recess is advantageously formed by two legs, wherein the one leg with the other leg an angle between 20 ° and 160 °, preferably at an angle of 90 °, includes.
  • the recess is L-shaped.
  • the long leg of the L-shape is parallel to the shaft and the short leg forms a right angle with the shaft.
  • the recess is open toward the shaft and toward the space, in that the magnetorheological fluid is located.
  • the recess is separated from the space in which the magnetorheological fluid is located by a wall.
  • the bearing is preferably located in a cup-shaped recess of a housing, in particular a housing cover.
  • the bottom of the cup-shaped recess is preferably the wall separating the recess from the space containing the magnetorheological fluid therein.
  • the bearing is preferably a plain bearing.
  • the sealing element is preferably annular and cross-shaped in cross-section, preferably x-shaped. If the sealing element is X-shaped, then it has two legs of equal length crossed.
  • the bearing is secured in a preferred embodiment by a retaining ring or a spacer, by a permanent magnet and / or by a drive or an output component against loosening.
  • a permanent magnet By providing a permanent magnet, a particularly powerful MRF actuator is provided when the permanent magnet is at the same time the core of an electromagnet.
  • the drive or output component is preferably a worm wheel or a pinion.
  • the first rigid body comprises in one embodiment a housing for the magnetorheological fluid and / or an outer friction disc.
  • the housing advantageously comprises an outer cover, an inner cover and / or a sleeve.
  • the second rigid body preferably comprises the shaft, a drive plate attached to the shaft, and / or an inner friction plate.
  • the invention further relates to a bearing arrangement for a magnetorheological actuator, in particular for an MRF coupling or an MRF brake, which comprises a bearing for rotatably supporting the shaft of the MRF actuator and a sealing element, so that the shaft is mounted in a liquid-tight manner.
  • the sealing element is arranged in a recess of the bearing.
  • the sealing body or the sealing element is integrated in the bearing or sliding bearing. It is preferably x-shaped to ensure concentricity.
  • the sliding bearing may comprise a sliding plastic. The sliding bearing supports the sealing element in the radial direction and preferably on only one side also axially and thus reliable and easy.
  • the sealing element is mounted on the other side by components in a technically simple manner in the axial direction, which are already present in an MRF actuator. There is very little variation in the coaxiality of the sealing element with the shaft. As a result, the service life and sealing effect of the sealing element is increased. At the same time, a very compact design can be achieved.
  • the shaft in a MRF actuator is permanently and well-suited to be liquid-tight and rotatably mounted in a technically simple manner.
  • the mentioned advantageous embodiments contribute to achieving these goals improved as well as to provide a powerful, yet simply built MRF actuator.
  • the MRF actuator can in particular be used to hold a door or flap of a motor vehicle in a desired position or to move it to a desired position.
  • the first or second body may therefore be fixedly coupled to a flap or door of a motor vehicle to hold the door or flap in a desired position or to bring it into a desired position.
  • FIG. 1 shows a section through an MRF actuator according to the invention in the form of an MRF coupling.
  • FIG. 2 shows in section a bearing arrangement from FIG. 1.
  • FIG. 1 shows a MRF coupling 1 in a sectional representation.
  • a first rigid body comprising an outer cover 2, an outer friction disc 3, an inner lid 4 and a sleeve 5.
  • Outer cover 2, outer friction disc 3, inner cover 4 and sleeve 5 are rotatably connected to each other and thus behave like a rigid body.
  • This first body is rotatably connected to the shaft 6.
  • the shaft 6 can thus be rotated relative to the first body.
  • Outer cover 2, inner cover 4 and sleeve 5 form a liquid-tight housing.
  • the shaft 6 is passed through the housing and at the same time liquid-tightly connected to the housing. Therefore, a magnetorheological fluid within the housing can not escape from the housing.
  • a cylindrical outer wall 7 is rotatably connected to the housing.
  • the housing and / or the cylindrical outer wall 7 preferably consist predominantly or completely of a magnetizable material, preferably of a magnetizable steel.
  • a preferably made of non-magnetizable material base plate 8 is adjacent to an end face of the cylindrical outer wall 7.
  • the base plate 8 may for example be attached to a motor vehicle.
  • a disc 9 is mounted, which preferably consists of a magnetizable material and in particular of a magnetizable steel.
  • the outer edge of the disc 9 adjoins the inner wall of the cylindrical outer wall 7. It is thereby achieved that a cage can be provided which consists entirely of a magnetizable material in order to create a particularly powerful MRF coupling.
  • a cage can be provided which consists entirely of a magnetizable material in order to create a particularly powerful MRF coupling.
  • Between the cylindrical outer wall 7 and the disc 9 remains a gap when the first body is to be rotatable relative to the base plate 8. It is then possible to transmit a rotational movement of the second body comprising the shaft 6 to the first body and vice versa. Otherwise, the first body may serve as a brake for the second body.
  • a coil 10 is connected.
  • An alterable magnetic field which may alter the viscosity of the magnetorheological fluid, may be generated by the coil 10.
  • the coil 10 is located in the cage.
  • the cage is split in two and includes an upper interior and a lower interior.
  • the upper inner space is enclosed by the outer cover 2, the sleeve 5 and the inner lid 4.
  • the lower interior is enclosed by the inner lid 4, the disc 9 and the outer wall 7.
  • the inner lid 4 thus separates the upper interior from the lower interior.
  • In the lower interior is u. a. the coil 10.
  • In the upper interior is u. a. the magnetorheological fluid.
  • the shaft 6 is passed through both interior spaces and extends on both sides out of the MRF coupling.
  • a permanent magnet 1 within the coil 10 is a permanent magnet 1 1, which may consist of AINiCo. If a current flows through the coil 10, the magnetic field of the permanent magnet 11 can be amplified or weakened as a function of the current direction.
  • the sleeve 5 or an inner coating of the sleeve 5 made of non-magnetizable material.
  • the sleeve 5 or an inner coating of the sleeve 5 can surround or grasp the outer friction disc 3 with the aid of inwardly projecting projections in a U-shape, so as to non-rotatably connect the outer friction disc 3 to the sleeve 5.
  • the outer friction disc 3 is a disc with a central bore for the passage of the shaft 6.
  • the central bore has a larger inner diameter than the diameter
  • the sleeve 5 or an inner coating of the sleeve 5 is for example made of plastic and thus protects against deposits.
  • the upper interior, in which the magnetorheological fluid is located, is sealed in a liquid-tight manner to the outside.
  • the shaft 6 has in the upper interior a cylindrical widening 12.
  • An assembled, for example, two halves drive plate 13 is held against rotation by the cylindrical widening 12.
  • the drive plate 13 also encloses laterally the outer edge of the cylindrical widening 12, so as to support the drive plate 13 and thus the shaft 12 stationary relative to the upper interior and thus ensure trouble-free operation.
  • the drive plate 13 is preferably made of plastic and thus of a non-magnetizable material.
  • the drive plate 13 comprises two recesses into which two inner friction plates 14 extend.
  • the inner friction plates 14 are rotatably connected to the drive plate 13.
  • the second rigid body comprises the shaft 6, the drive plate 13 and the two inner friction plates 14.
  • the two inner friction plates 14 extend radially outward in such a way that the outer friction disc 3 is located between the two inner friction plates 14. There remains a small gap-shaped distance between the inner friction plates 14 and all inner walls of the upper interior. Also remains a small gap-shaped gap between the sleeve 5 and the inner friction plates 14. In addition, a gap-shaped gap between the outer friction disc 3 and the inner friction plates 14. Furthermore, the outer friction plate 3 extends only so far in the direction of drive plate 13 that a gap-shaped distance between the outer friction disc 3 and the drive plate 13 remains. This leaves a filled with the magnetorheological fluid space 15, which is meandering in cross-section.
  • the shaft 6 is rotatably supported by two plain bearings 16 of a bearing assembly. On the upper interior side facing the two bearings 16 an annular inner recess 17. Each annular, inner recess are
  • Recess 17 may be L-shaped in section. However, two such angularly interconnected legs of the inner recess 17 of the annular inner recess 17 may also be the same length or at least as shown in Figure 1 approximately the same length.
  • the two bearings 16 are located in a cup-shaped recess 18 of the outer lid 2 and the inner lid 4, in each case adjacent to the associated cup base. Through the bottom of each cup-shaped recess 18, the shaft 6 is passed.
  • the annular, inner recesses 17 are covered on the side facing the upper interior by the respective bottom of the associated cup-shaped recesses 18.
  • the annular, inner recesses 17 are covered on the shaft 6 side facing by the shaft 6.
  • a sealing element 19, which is x-shaped in section, is held pressed.
  • the two slide bearings 16 can frictionally in their cup-shaped depressions
  • the worm wheel 21 can be firmly connected to the outer cover 2 and be part of a drive. By the drive then the outer lid can be rotated around the shaft 6 and thus the first body.
  • the other slide bearing 16, which is disposed within the cage in the lower interior in the cup-shaped recess 18 of the inner lid 4 is protected by the permanent magnet 1 1 against an unplanned moving out.
  • the permanent magnet 1 1 extends into an example L-shaped outer recess 22 of the corresponding sliding bearing 16 into it.
  • the permanent magnet 1 1 also fills almost the entire height of the lower interior, so that is why therefore located in the lower interior sliding bearing 16 is well protected against moving out of its cup-shaped recess 18.
  • the shaft 6 On the outside of the MRF coupling 1 opposite the worm wheel 21, the shaft 6 has a pinion 23, which is connected in a rotationally fixed manner to the shaft 6.
  • the pinion 23 may serve as an output when the first body is coupled to the second body to transmit rotational movement of the first body to the second body.
  • tubular openings 24 In order to be able to fill the upper inner space with a magnetorheological fluid, there are two tubular openings 24 in the outer lid 2, which are closed by sealing plugs.
  • the tubular openings 24 lead into the upper interior.
  • the tubular openings 24 extend adjacent to the outer edge of the outer lid 2, since there is sufficient space available and the openings 24 are therefore easily accessible for a filling process.
  • a further bearing 25 may be present, which is held by the base plate 8 and / or the disc 9 and / or the permanent magnet 1 1.
  • the further bearing 25 may, for. B. be a sliding bearing or a rolling bearing. Also, this bearing 25 may be frictionally secured and / or by means of the pinion 23 and an interposed retaining ring or an intermediate spacer 20th
  • the bearing assembly 26 is shown in Figure 1 enlarged in section.
  • the two legs 27 and 28 of the recess 17 enclose a right angle.
  • the horizontally extending leg 27 is slightly longer than the vertically extending leg 28. This ensures that the seal 19 with the x-shaped cross section, in which the height and width of the "x" are the same size, only on the shaft 6 and the horizontally extending legs may rest slightly biased. Nevertheless, this seal 19 is well secured against displacement along the shaft 6.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen magnetorheologischen Aktor (1) für ein Schließsystem einer Tür oder Klappe eines Kraftfahrzeugs umfasst einen ersten starren Körper und einen zweiten starren Körper, der eine Welle (6) umfasst. Die Welle (6) ist durch eine Lageranordnung (26) drehbar gelagert. Die Lageranordnung (26) umfasst ein Lager zur drehbaren Lagerung der Welle (6) und ein Dichtungselement (19). Durch das Dichtungselement (19) ist die Welle (6) flüssigkeitsdicht gelagert, also mit dem Lager flüssigkeitsdicht verbunden. Es kann dann eine Flüssigkeit nicht durch das Lager hindurch fließen. Das Dichtungselement (19) ist in einer Ausnehmung (17) des Lagers angeordnet. Aufgrund der drehbar gelagerten Welle (6) kann der erste Körper relativ zum zweiten Körper gedreht werden.

Description

Magnetorheologischer Aktor mit Lageranordnung Beschreibung Die Erfindung betrifft einen magnetorheologischen Aktor, insbesondere eine magnetorheologische Kupplung oder eine magnetorheologische Bremse, für ein Schließsystem einer Tür oder Klappe eines Kraftfahrzeugs mit einer Welle und einer Lageranordnung für die Welle. Die Erfindung betrifft außerdem eine Lageranordnung für den magnetorheologischen Aktor.
Bei einer magnetorheologischen Kupplung, auch abgekürzt MRF - Kupplung genannt, kann ein erster Körper mit einem zweiten Körper durch eine dazwischen befindliche magnetorheologische Flüssigkeit gekoppelt werden. Der Grad der Kopplung kann verändert werden und zwar durch Veränderung eines magnetischen Feldes, welches auf die magnetorheologische Flüssigkeit der MRF - Kupplung einwirkt. Je kleiner die Stärke des Magnetfeldes ist, umso geringer ist der Grad der Kopplung.
Der erste Körper der MRF - Kupplung kann relativ zu dem zweiten Körper bewegt werden und zwar zumindest dann, wenn der Grad der Kopplung gering ist. Ein erster Körper kann relativ zum zweiten Körper drehbar gelagert sein, sodass im gekoppelten Zustand eine Drehbewegung des einen Körpers auf den anderen Körper durch die dazwischen befindliche magnetorheologische Flüssigkeit sowie mithilfe des auf die magnetorheologische Flüssigkeit einwirkenden Magnetfeldes übertragen werden kann. Der eine Körper kann aber auch dazu dienen, durch Kopplung die Drehung des anderen Körpers zu bremsen.
Die magnetorheologische Flüssigkeit befindet sich in einem flüssigkeitsdichten Gehäuse. Im Innenraum dieses Gehäuses befindet sich zumindest der eine Körper oder ein Teil davon. Der andere Körper kann das Gehäuse sein oder das Gehäuse umfassen.
Um zumindest einen der beiden Körper bei einem erfindungsgemäßen MRF - Aktor drehbar zu lagern, umfasst ein Körper eine Welle oder ist mit einer Welle verbunden. Die Welle kann relativ zu dem anderen Körper gedreht werden. Die Welle kann durch das Gehäuse drehbar gelagert sein.
Die Welle kann durch das Gehäuse hindurchgeführt sein, also aus dem Gehäuse herausführen, um die Welle von außen antreiben oder um als Abtrieb dienen zu können. Die Welle ist dann flüssigkeitsdicht mit dem Gehäuse zu verbinden, damit aus dem Gehäuse keine magnetorheologische Flüssigkeit entweichen kann.
In der magnetorheologischen Flüssigkeit sind magnetisch polarisierbare Partikel in einer Trägerflüssigkeit verteilt, sodass die Viskosität der magnetorheologischen Flüssigkeit magnetfeldabhängig ist. Wird die magnetorheologische Flüssigkeit zwischen den beiden Körpern mit einem Magnetfeld beaufschlagt, nimmt ihre Viskosität zu. Mit zunehmender Viskosität steigt der Grad der Kopplung. Die Druckschrift WO 2015/197718 A1 offenbart ein Lagerelement zur längsverschieblichen Lagerung einer Zahnstange eines Zahnstangenlenkgetriebes.
Die Druckschrift EP 0 664 409 A1 offenbart ein Gleitlager mit jeweils in den Stirnbereichen integrierten Lippendichtungen.
Die Druckschrift WO 2017/067759 A1 offenbart eine Gleitlagerbuchse mit integrierter Dichtlippe. Die Gleitlagerbuchse umfasst eine Tragschicht und eine Gleitschicht, wobei sich an beiden Ende Dichtlippen ausbilden, die integraler Bestandteil der Gleitschicht sind.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen MRF - Aktor mit geeigneter Lageranordnung für ein Schließsystem einer Tür oder Klappe eines Kraftfahrzeugs zu schaffen. Insbesondere soll die Lageranordnung zuverlässig und dauerhaft flüssigkeitsdicht mit der Welle des MRF - Aktors verbunden sein.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen magnetorheologischen Aktor, insbesondere eine magnetorheologische Kupplung oder Bremse mit den Merkmalen des ersten Anspruchs gelöst. Der Nebenanspruch betrifft eine Lageranordnung für den magnetorheologischen Aktor. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Der erfindungsgemäße magnetorheologische Aktor, insbesondere magnetorheologische Kupplung oder Bremse, für ein Schließsystem einer Tür oder Klappe eines Kraftfahrzeugs umfasst einen ersten starren Körper und einen zweiten starren Körper, der eine Welle umfasst. Die Welle ist durch eine Lageranordnung drehbar gelagert. Die Lageranordnung umfasst zumindest ein Lager zur drehbaren Lagerung der Welle und zumindest ein Dichtungselement. Durch das Dichtungselement ist die Welle flüssigkeitsdicht gelagert, also mit dem Lager flüssigkeitsdicht verbunden. Es kann dann eine Flüssigkeit nicht durch das Lager hindurch fließen. Das Dichtungselement ist in einer Ausnehmung des Lagers angeordnet. Aufgrund der drehbar gelagerten Welle kann der erste Körper relativ zum zweiten Körper gedreht werden.
Die Ausnehmung ist vorzugsweise eine ringförmige Ausnehmung, in der sich ein ringförmiges Dichtungselement in einem an die Welle angepressten Zustand befindet. Unter einer Ausnehmung kann im Sinne der Erfindung eine Materialaussparung verstanden werden, die an bzw. in dem Lager ausgebildet ist.
Vorzugsweise ist das Dichtungselement in dem Lager integriert, insbesondere in eine Ausnehmung des Lagers eingepresst. Die erfindungsgemäße Dichtung ermöglicht somit eine flüssigkeitsdichte und konzentrische Lagerung der Welle. Die Ausnehmung ist vorteilhaft durch zwei Schenkel gebildet, wobei der eine Schenkel mit dem anderen Schenkel einen Winkel zwischen 20° und 160°, vorzugsweise einen Winkel von 90°, einschließt.
Insbesondere ist die Ausnehmung L-förmig. Der lange Schenkel der L-Form verläuft parallel zur Welle und der kurze Schenkel schließt mit der Welle einen rechten Winkel ein. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Ausnehmung zur Welle hin sowie zu dem Raum hin offen, indem sich die magnetorheologische Flüssigkeit befindet. Die Ausnehmung ist von dem Raum, indem sich die magnetorheologische Flüssigkeit befindet, durch eine Wand getrennt.
Das Lager befindet sich vorzugsweise in einer becherförmigen Vertiefung eines Gehäuses, insbesondere eines Gehäusedeckels.
Der Grund der becherförmigen Vertiefung ist vorzugsweise die Wand, die die Ausnehmung von dem Raum mit der darin befindlichen magnetorheologische Flüssigkeit trennt.
Das Lager ist vorzugsweise ein Gleitlager. Das Dichtungselement ist vorzugsweise ringförmig und im Querschnitt kreuzförmig, vorzugsweise x-förmig. Ist das Dichtungselement x-förmig, so weist es zwei gleich lange gekreuzte Schenkel auf.
Das Lager wird in einer bevorzugten Ausgestaltung durch einen Haltering oder eine Distanzscheibe, durch einen Permanentmagneten und/oder durch eine Antriebs- oder eine Abtriebskomponente gegen ein Lösen gesichert. Durch das Vorsehen eines Permanentmagneten wird ein besonders leistungsfähiger MRF Aktor bereitgestellt, wenn der Permanentmagnet zugleich der Kern eines Elektromagneten ist. Die Antriebs- oder Abtriebskomponente ist vorzugsweise ein Schneckenrad oder ein Ritzel.
Der erste starre Körper umfasst in einer Ausgestaltung ein Gehäuse für die magnetorheologische Flüssigkeit und/oder eine äußere Reibscheibe.
Das Gehäuse umfasst vorteilhaft einen äußeren Deckel, einen inneren Deckel und/oder eine Hülse. Der zweite starre Körper umfasst vorzugsweise die Welle, eine an der Welle angebrachte Mitnehmerscheibe und/oder eine innere Reibscheibe.
Die Erfindung betrifft ferner eine Lageranordnung für einen magnetorheologischen Aktor, insbesondere für eine MRF - Kupplung oder eine MRF-Bremse, die ein Lager zur drehbaren Lagerung der Welle des MRF - Aktors und ein Dichtungselement umfasst, sodass die Welle flüssigkeitsdicht gelagert ist. Das Dichtungselement ist in einer Ausnehmung des Lagers angeordnet. Vorteilhaft ist der Dichtkörper bzw. das Dichtungselement in das Lager bzw. Gleitlager integriert. Es ist vorzugsweise x-förmig, um die Konzentrizität zu sichern. Das Gleitlager kann einen Gleitkunststoff umfassen. Das Gleitlager lagert das Dichtungselement in radialer Richtung und vorzugsweise an nur einer Seite auch axial und damit zuverlässig und einfach. Das Dichtungselement wird an der anderen Seite durch Bauelemente auf technisch einfache Weise in axiale Richtung gelagert, die ohnehin bei einem MRF - Aktor vorhanden sind. Es gibt nur sehr geringe Abweichungen bei der Koaxialität von Dichtungselement zur Welle. Dadurch wird die Lebensdauer und Dichtwirkung des Dichtelements erhöht. Zugleich kann eine sehr kompakte Bauweise erreicht werden.
Durch den Gegenstand der Erfindung wird die Welle bei einem MRF - Aktor dauerhaft und gut geeignet auf technisch einfache Weise flüssigkeitsdicht sowie drehbar gelagert. Die genannten vorteilhaften Ausgestaltungen tragen dazu bei, diese Ziele verbessert zu erreichen sowie einen leistungsfähigen und dennoch einfach gebauten MRF - Aktor bereitzustellen. Der MRF - Aktor kann insbesondere dafür eingesetzt werden, um eine Tür oder Klappe eines Kraftfahrzeugs in einer gewünschten Position zu halten oder in eine gewünschte Position zu bewegen. Der erste oder der zweite Körper können daher fest mit einer Klappe oder einer Tür eines Kraftfahrzeugs gekoppelt sein, um die Tür oder Klappe in einer gewünschten Position zu halten oder in eine gewünschte Position zu bringen.
Die Figur 1 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen MRF - Aktors in Form einer MRF-Kupplung. Die Figur 2 zeigt im Schnitt eine Lageranordnung aus Figur 1 .
Figur 1 zeigt eine MRF - Kupplung 1 in einer Schnittdarstellung. Es gibt einen ersten starren Körper, der einen äußeren Deckel 2, eine äußere Reibscheibe 3, einen inneren Deckel 4 und eine Hülse 5 umfasst. Äußerer Deckel 2, äußere Reibscheibe 3, innerer Deckel 4 und Hülse 5 sind drehfest miteinander verbunden und verhalten sich folglich wie ein starrer Körper. Dieser erste Körper ist drehbar mit der Welle 6 verbunden. Die Welle 6 kann also relativ zum ersten Körper gedreht werden. Äußerer Deckel 2, innerer Deckel 4 und Hülse 5 bilden ein flüssigkeitsdichtes Gehäuse. Die Welle 6 ist durch das Gehäuse hindurchgeführt und zugleich flüssigkeitsdicht mit dem Gehäuse verbunden. Daher kann eine innerhalb des Gehäuses befindliche magnetorheologische Flüssigkeit nicht aus dem Gehäuse entweichen.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine zylinderförmige Außenwand 7 mit dem Gehäuse drehfest verbunden.
Das Gehäuse und/ oder die zylinderförmige Außenwand 7 bestehen vorzugsweise überwiegend oder vollständig aus einem magnetisierbaren Material und zwar vorzugsweise aus einem magnetisierbaren Stahl.
Eine vorzugsweise aus nicht magnetisierbarem Material bestehende Grundplatte 8 grenzt an eine Stirnseite der zylinderförmigen Außenwand 7. Die Grundplatte 8 kann beispielsweise an einem Kraftfahrzeug angebracht sein.
Auf der Grundplatte 8 ist eine Scheibe 9 angebracht, die vorzugsweise aus einem magnetisierbaren Material und zwar insbesondere aus einem magnetisierbaren Stahl besteht. Der äußere Rand der Scheibe 9 grenzt an die Innenwand der zylinderförmigen Außenwand 7 an. Hierdurch wird erreicht, dass ein Käfig bereitgestellt werden kann, der vollständig aus einem magnetisierbaren Material besteht, um eine besonders leistungsfähige MRF - Kupplung zu schaffen. Zwischen der zylinderförmigen Außenwand 7 und der Scheibe 9 verbleibt ein Spalt, wenn der erste Körper relativ zur Grundplatte 8 drehbar sein soll. Es kann dann eine Rotationsbewegung des die Welle 6 umfassenden zweiten Körpers auf den ersten Körper übertragen werden und umgekehrt. Andernfalls kann der erste Körper als Bremse für den zweiten Körper dienen.
Mit der Scheibe 9 ist eine Spule 10 verbunden. Ein änderbares Magnetfeld, welches die Viskosität der magnetorheologischen Flüssigkeit verändern kann, kann durch die Spule 10 erzeugt werden. Die Spule 10 befindet sich im Käfig. Der Käfig ist zweigeteilt und umfasst einen oberen Innenraum und einen unteren Innenraum. Der obere Innenraum wird durch den äußeren Deckel 2, die Hülse 5 und den inneren Deckel 4 umschlossen. Der untere Innenraum wird von dem inneren Deckel 4, der Scheibe 9 und der Außenwand 7 umschlossen. Der innere Deckel 4 trennt folglich den oberen Innenraum vom unteren Innenraum. Im unteren Innenraum befindet sich u. a. die Spule 10. Im oberen Innenraum befindet sich u. a. die magnetorheologische Flüssigkeit. Die Welle 6 ist durch beide Innenräume hindurchgeführt und reicht zu beiden Seiten aus der MRF - Kupplung heraus.
Ein nicht gezeigter elektrischer Anschluss, über den die Spule 10 während des Betriebs mit Strom versorgt werden kann, führt von der Außenseite durch die Grundplatte 8 sowie durch die Scheibe 9 hindurch zur Spule 10 und ist mit den Spulenenden elektrisch leitend verbunden. Innerhalb der Spule 10 befindet sich ein Permanentmagnet 1 1 , der aus AINiCo bestehen kann. Fließt durch die Spule 10 ein Strom, so kann in Abhängigkeit von der Stromrichtung das magnetische Feld des Permanentmagneten 1 1 verstärkt oder geschwächt werden.
Um einen magnetischen Kurzschluss geeignet zu vermeiden, besteht die Hülse 5 oder eine Innenbeschichtung der Hülse 5 aus nicht magnetisierbarem Material. Die Hülse 5 oder eine Innenbeschichtung der Hülse 5 kann mit Hilfe von nach innen abstehenden Vorsprüngen U-förmig die äußere Reibscheibe 3 umgreifen oder erfassen, umso die äußere Reibscheibe 3 mit der Hülse 5 drehfest zu verbinden. Die äußere Reibscheibe 3 ist eine Scheibe mit einer zentralen Bohrung für die Durchführung der Welle 6. Die zentrale Bohrung weist einen größeren Innendurchmesser auf als der Durchmesser des daran angrenzenden Bereiches der Welle 6. Die Hülse 5 oder eine Innenbeschichtung der Hülse 5 besteht beispielsweise aus Kunststoff und schützt dadurch vor Ablagerungen. Der obere Innenraum, in dem sich die magnetorheologische Flüssigkeit befindet, ist flüssigkeitsdicht nach außen abgedichtet.
Die Welle 6 weist im oberen Innenraum eine zylinderförmige Verbreiterung 12 auf. Eine beispielsweise aus zwei Hälften zusammengefügte Mitnehmerscheibe 13 wird durch die zylinderförmige Verbreiterung 12 drehfest gehalten. Die Mitnehmerscheibe 13 umschließt auch seitlich den äußeren Rand der zylinderförmigen Verbreiterung 12, um so die Mitnehmerscheibe 13 und damit auch die Welle 12 ortsfest relativ zum oberen Innenraum zu lagern und so einen störungsfreien Betrieb sicherzustellen. Die Mitnehmerscheibe 13 besteht vorzugsweise aus Kunststoff und somit aus einem nicht magnetisierbaren Material. Die Mitnehmerscheibe 13 umfasst zwei Vertiefungen, in die zwei inneren Reibscheiben 14 hineinreichen. Die inneren Reibscheiben 14 sind drehfest mit der Mitnehmerscheibe 13 verbunden. Der zweite starre Körper umfasst die Welle 6, die Mitnehmerscheibe 13 sowie die beiden inneren Reibscheiben 14.
Ausgehend von der Welle 6 erstrecken sich die beiden inneren Reibscheiben 14 radial nach außen und zwar derart, dass sich die äußere Reibscheibe 3 zwischen den beiden inneren Reibscheiben 14 befindet. Es verbleibt ein kleiner spaltförmiger Abstand zwischen den inneren Reibscheiben 14 und sämtlichen Innenwänden des oberen Innenraums. Auch verbleibt ein kleiner spaltförmiger Zwischenraum zwischen der Hülse 5 und den inneren Reibscheiben 14. Außerdem verbleibt ein spaltförmiger Abstand zwischen der äußeren Reibscheibe 3 und den inneren Reibscheiben 14. Ferner reicht die äußere Reibscheibe 3 nur so weit in Richtung Mitnehmerscheibe 13, dass ein spaltförmiger Abstand zwischen der äußeren Reibscheibe 3 und der Mitnehmerscheibe 13 verbleibt. Es verbleibt so ein mit der magnetorheologischen Flüssigkeit gefüllter Raum 15, der im Querschnitt mäanderförmig ist. Die Welle 6 wird durch zwei Gleitlager 16 einer Lageranordnung drehbar gelagert. Auf der dem oberen Innenraum zugewandten Seite weisen die beiden Lager 16 eine ringförmige, innere Ausnehmung 17 auf. Eine jede ringförmige, innere Ausnehmung
17 ist zur Welle hin sowie zum oberen Innenraum hin, in dem sich die magnetorheologische Flüssigkeit befindet, offen. Eine jede ringförmige, innere
Ausnehmung 17 kann im Schnitt L-förmig sein. Zwei solcher winkelig miteinander verbundene Schenkel der inneren Ausnehmung 17 der ringförmigen, inneren Ausnehmung 17 können allerdings auch gleich lang oder zumindest wie in der Figur 1 gezeigt näherungsweise gleich lang sein. Die beiden Lager 16 befinden sich in einer becherförmigen Vertiefung 18 des äußeren Deckels 2 bzw. des inneren Deckels 4 und zwar jeweils angrenzend an den zugehörigen Bechergrund. Durch den Grund einer jeden becherförmigen Vertiefung 18 ist die Welle 6 hindurchgeführt. Die ringförmigen, inneren Ausnehmungen 17 werden auf der dem oberen Innenraum zugewandten Seite durch den jeweiligen Grund der zugehörigen becherförmigen Vertiefungen 18 abgedeckt. Die ringförmigen, inneren Ausnehmungen 17 werden auf der der Welle 6 zugewandten Seite durch die Welle 6 abgedeckt. Innerhalb einer jeden ringförmigen, inneren Ausnehmung 17 wird ein im Schnitt x-förmiges Dichtungselement 19 gepresst gehalten. Die beiden Gleitlager 16 können reibschlüssig in ihren becherförmigen Vertiefungen
18 gehalten sein.
Das eine Gleitlager 16, welches innerhalb der becherförmigen Vertiefungen 18 des äußeren Deckels 2 angeordnet ist und zwar außerhalb des Käfigs, wird durch einen Haltering oder eine Distanzscheibe 20 und ein daran angrenzendes Schneckenrad 21 zuverlässig gegen ein unplanmäßiges Herausbewegen aus ihrer becherförmigen Vertiefungen geschützt. Das Schneckenrad 21 kann mit dem äußeren Deckel 2 fest verbunden und Teil eines Antriebs sein. Durch den Antrieb kann dann der äußere Deckel um die Welle 6 herum gedreht werden und damit der erste Körper.
Das andere Gleitlager 16, welches innerhalb des Käfigs in dem unteren Innenraum in der becherförmigen Vertiefung 18 des inneren Deckels 4 angeordnet ist, wird durch den Permanentmagneten 1 1 gegen ein unplanmäßiges Herausbewegen geschützt. Um dies zu erreichen, reicht der Permanentmagnet 1 1 in eine beispielsweise L-förmige äußere Aussparung 22 des entsprechenden Gleitlagers 16 hinein. Der Permanentmagnet 1 1 füllt außerdem nahezu die gesamte Höhe des unteren Innenraums aus, sodass auch deshalb das im unteren Innenraum befindliche Gleitlager 16 gegen ein Herausbewegen aus ihrer becherförmigen Vertiefung 18 gut geschützt ist.
An der dem Schneckenrad 21 gegenüberliegenden Außenseite der MRF - Kupplung 1 weist die Welle 6 ein Ritzel 23 auf, welches mit der Welle 6 drehfest verbunden ist. Das Ritzel 23 kann als Abtrieb dienen, wenn der erste Körper mit dem zweiten Körper gekoppelt ist, um eine Drehbewegung des ersten Körpers auf den zweiten Körper zu übertragen.
Um den oberen Innenraum mit einer magnetorheologischen Flüssigkeit füllen zu können, gibt es zwei röhrenförmige Öffnungen 24 im äußeren Deckel 2, die durch Verschlussstopfen verschlossen werden. Die röhrenförmigen Öffnungen 24 führen in den oberen Innenraum hinein. Die röhrenförmigen Öffnungen 24 verlaufen angrenzend an den äußeren Rand des äußeren Deckels 2, da hier genügend Bauraum zur Verfügung steht und die Öffnungen 24 daher für einen Füllvorgang gut zugänglich sind.
Für eine Lagerung der Welle 6 kann ein weiteres Lager 25 vorhanden sein, welches durch die Grundplatte 8 und/oder die Scheibe 9 und/oder den Permanentmagneten 1 1 gehalten ist. Das weitere Lager 25 kann z. B. ein Gleitlager oder ein Wälzlager sein. Auch dieses Lager 25 kann reibschlüssig befestigt sein und/oder mittels des Ritzels 23 und einem dazwischen angeordneten Haltering oder einer dazwischen angeordneten Distanzscheibe 20.
In der Figur 2 wird die Lageranordnung 26 aus Figur 1 im Schnitt vergrößert dargestellt. Die zwei Schenkel 27 und 28 der Ausnehmung 17 schließen einen rechten Winkel ein. Der sich horizontal ersteckende Schenkel 27 ist geringfügig länger als der senkrecht verlaufende Schenkel 28. Hierdurch wird erreicht, dass die Dichtung 19 mit dem x- förmigen Querschnitt, bei der die Höhe und die Breite des„x" gleich groß sind, nur an der Welle 6 und dem horizontal verlaufenden Schenkel leicht vorgespannt anliegen kann. Dennoch ist diese Dichtung 19 gegen ein Verschieben entlang der Welle 6 gut gesichert. Bezugszeichenliste
1 : MRF - Kupplung
2: äußerer Deckel
3: äußere Reibscheibe
4: innerer Deckel
5: Hülse
6: Welle
7: Außenwand
8: Grundplatte
9: Scheibe
10: Elektromagnet
1 1 : Permanentmagnet
12: Verbreiterung der Welle
13: Mitnehmer
14: innere Reibscheibe
15: Raum für magnetorheologische Flüssigkeit
16: Gleitlager
17: Ausnehmung im Lager
18: becherförmige Vertiefung
19: Dichtung mit x-förmigem Querschnitt
20: Distanzring
21 : Schneckenantrieb
22: L-förmige Aussparung im Gleitlager
23: Ritzel
24: röhrenförmige Öffnung
25: Lager
26: Lageranordnung
27: langer Schenkel
28: kurzer Schenkel

Claims

Patentansprüche
1 . Magnetorheologischer Aktor (1 ), insbesondere magnetorheologische Kupplung oder magnetorheologische Bremse,für ein Schließsystem einer Tür oder Klappe eines Kraftfahrzeugs, mit einem ersten starren Körper und einem zweiten starren Körper, der eine Welle (6) umfasst, mit einer Lageranordnung (26), die zumindest ein Lager (16) zur drehbaren Lagerung der Welle (6) und zumindest ein Dichtungselement (19) umfasst, sodass die Welle (6) flüssigkeitsdicht gelagert ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Dichtungselement (19) in einer Ausnehmung (17) des Lagers (16) angeordnet ist.
2. Magnetorheologischer Aktor (1 )nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (17) eine ringförmige, innere Ausnehmung (17) ist, in der sich ein ringförmiges Dichtungselement (19) in einem an die Welle (6) angepressten Zustand befindet.
3. Magnetorheologischer Aktor (1 ) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (17) durch zwei Schenkel (27, 28) gebildet ist, wobei der eine Schenkel (27) mit dem anderen Schenkel (28) einen Winkel zwischen ungefähr 20° und ungefähr 160°, vorzugsweise einen Winkel von 90°, einschließt.
4. Magnetorheologischer Aktor (1 ) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (17) L-förmig ist und der lange Schenkel (27) der L-Form parallel zur Welle (6) verläuft und der kurze Schenkel (28) mit der Welle (6) einen rechten Winkel einschließt.
5. Magnetorheologischer Aktor (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (17) zur Welle (6) hin sowie zu dem Raum (15) hin, indem sich die magnetorheologische Flüssigkeit befindet, offen ist, wobei die Ausnehmung (17) von dem Raum (15) durch eine Wand getrennt ist.
6. Magnetorheologischer Aktor (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Lager (16) in einer becherförmigen Vertiefung (18) eines Gehäuses, insbesondere eines Gehäusedeckels (2, 4) befindet.
7. Magnetorheologischer Aktor (1 ) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Grund der becherförmigen Vertiefung (18) die Wand ist, die die Ausnehmung (17) von dem Raum (15) mit der darin befindlichen magnetorheologischen Flüssigkeit trennt.
8. Magnetorheologischer Aktor (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager ein Gleitlager (16) ist.
9. Magnetorheologischer Aktor (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (16) durch einen Haltering oder eine Distanzscheibe (20), durch einen Permanentmagneten und/oder durch eine Antriebs- oder eine Abtriebskomponente gegen ein Lösen gesichert ist.
10. Magnetorheologischer Aktor (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite starre Körper die Welle (6), eine an der Welle (6) angebrachte Mitnehmerscheibe (13) und/oder eine innere Reibscheibe (14) umfasst.
1 1. Lageranordnung (26) für einen magnetorheologischen Aktor (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ein Lager (16) zur drehbaren Lagerung einer Welle (6) des magnetorheologischen Aktors (1 ) und ein Dichtungselement (19) umfasst, sodass die Welle (6) flüssigkeitsdicht gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (19) in einer Ausnehmung (17) des Lagers (16) angeordnet ist.
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