WO2025003401A1 - Vorrichtung mit einer magnetorheologischen übertragungseinrichtung - Google Patents

Vorrichtung mit einer magnetorheologischen übertragungseinrichtung Download PDF

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WO2025003401A1
WO2025003401A1 PCT/EP2024/068249 EP2024068249W WO2025003401A1 WO 2025003401 A1 WO2025003401 A1 WO 2025003401A1 EP 2024068249 W EP2024068249 W EP 2024068249W WO 2025003401 A1 WO2025003401 A1 WO 2025003401A1
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unit
magnetic
component
rotary
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Philipp Dönz
Johannes Haag
Stefan Battlogg
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Inventus Engineering GmbH
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Inventus Engineering GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T10/00—Control or regulation for continuous braking making use of fluid or powdered medium, e.g. for use when descending a long slope
    • B60T10/02—Control or regulation for continuous braking making use of fluid or powdered medium, e.g. for use when descending a long slope with hydrodynamic brake
    • 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
    • F16D57/00—Liquid-resistance brakes; Brakes using the internal friction of fluids or fluid-like media, e.g. powders
    • F16D57/002—Liquid-resistance brakes; Brakes using the internal friction of fluids or fluid-like media, e.g. powders comprising a medium with electrically or magnetically controlled internal friction, e.g. electrorheological fluid, magnetic powder

Definitions

  • the invention relates to a device with at least one magnetorheological transmission device with at least two rotary components that can move relative to one another. At least one active gap is formed between the rotary components, in which a magnetorheological medium is arranged. A controllable magnetic field can be generated in the active gap by means of at least one electrical coil device in order to influence the rotatability of the rotary components during normal operation.
  • Such devices can be designed as operating devices and can be used to set operating states.
  • the magnetorheological transmission device can then be used to set different moments or forces, stops and grids for the movements. This means that haptic (tangible) feedback can be transmitted during operation, which supports the user and allows very specific settings and reduces the overall complexity of operation.
  • Such operating devices are increasingly being used in a wide variety of devices, for example in motor vehicles or medical technology or even in smart devices, for example to select menus or carry out precise controls.
  • Such devices are also increasingly being used to operate computers and games consoles.
  • the device should therefore be very compact and at the same time reliably designed and have as low a base moment as possible.
  • such devices can also be used as a steering control device to specify a steering movement according to the steer-by-wire concept.
  • High demands are placed on such steering control devices.
  • precise steering feedback and steering behavior that is free of play or jerks, particularly around the center position, as well as overall very smooth, harmonious steering behavior are required.
  • haptically perfect controllability in normal operation active resetting
  • Only very smooth-running steering units preferably ⁇ 0.3 Nm, for example ⁇ 0.1 Nm, basic torque of all steer-by-wire steering components
  • the steering device must be able to provide high torques or counteract the manual steering movement (the torque then corresponds to a braking torque). This is, for example, to represent end stops, for supporting yourself when getting out or as a counter torque for very fast twists or steering movements.
  • a key feature of such devices is safety in the event of a malfunction, for example if the magnetic field of the coil device is lost. Then no more torque is opposed to the rotary movement or steering movement and no more resistance is felt during operation.
  • an additional brake can be used to slow down the rotation of the rotating components in the event of a malfunction.
  • the additional brake often leads to an increase in costs, installation space and weight, as well as an increase in the base torque.
  • the device according to the invention comprises at least one magnetorheological transmission device.
  • the transmission device comprises at least two rotary components that can be moved relative to one another.
  • the rotary components are arranged coaxially to one another at least in sections.
  • At least one active gap (running in the circumferential direction) is formed between the rotary components.
  • At least one magnetorheological medium is arranged in the active gap.
  • the device comprises at least one electrical coil device for generating a controllable magnetic field in the active gap. In particular, the generation of the magnetic field serves to influence the rotatability of the rotary components during normal operation (and preferably to brake or release it).
  • the device comprises at least one additional brake for braking the rotatability of the rotary components when the magnetic field of the coil device is lost and in particular in the event of a malfunction.
  • the additional brake comprises at least one magnetic device that extends at least partially in the circumferential direction of the active gap and/or the rotary components. In particular, the magnetic device extends at least partially along the circumference of the active gap and/or the rotary components.
  • the magnetic device comprises at least one magnet unit.
  • the magnet unit comprises at least one permanent magnet which extends only over a part of a circumference (in particular the effective gap and/or the rotary components). In particular, the at least one permanent magnet extends over less than 360° of a circumference of 360°.
  • the part of the circumference corresponds in particular to a circumferential segment with an angle of less than 360°.
  • the device according to the invention offers many advantages.
  • a significant advantage is the permanent magnet(s) that only run over part of the circumference. This allows the Additional brakes can be manufactured much more cheaply and with less effort.
  • the magnetic device can be installed more easily and quickly and can also be accommodated in a particularly space-saving manner.
  • a further advantage is that no special tolerance requirements have to be met for the integration of the permanent magnets into the transmission device. For example, tight manufacturing tolerances are necessary for the integration of ring magnets in order to achieve the intended braking effect.
  • ring magnets are very sensitive to handling and are very brittle, for example.
  • the at least one magnet unit is preferably arranged (only) on one of the rotary components and preferably fastened.
  • all magnet units of the magnet device are arranged on one (the same) rotary component.
  • the at least one magnet unit is arranged and preferably fastened to the radially outer rotary component.
  • the magnet unit is arranged at least partially on the radial and/or axial outer side of the radially outer rotary component.
  • the at least one magnet unit can also be arranged on the radially inner rotary component. In this case, it is arranged in particular at least partially on its radial inner side and/or on its axial outer side.
  • the at least one magnet unit is preferably arranged and in particular fastened at least partially on a radial or axial outer side of the rotary component facing away from the active gap.
  • the magnet unit can protrude at least partially on the outer side (in the radial and/or axial direction). In particular, the entire magnet unit protrudes on the outer side.
  • the magnet unit can also extend at least partially into the rotary component.
  • the magnet unit can be flush with the outer side of the rotary component.
  • the at least one magnet unit can be mounted from radially outside and/or axially outside the radially outer rotary component. It is also preferred and advantageous that the at least one magnet unit can be mounted when the medium is arranged in the effective gap.
  • the at least one magnet unit can be mounted when the effective gap is already filled with the medium.
  • the magnet unit can be mounted when the rotary components are assembled coaxially as intended. It is also possible that the at least one magnet unit can be mounted from radially inside the radially inner rotary component.
  • the at least one magnet unit is arranged (at least in relation to its at least one permanent magnet) at a distance from a rotation axis of the rotary components.
  • the at least one magnet unit is arranged coaxially to the rotary components and the effective gap. It is possible and advantageous for the at least one magnet unit and the rotary components or the effective gap to be arranged so as to overlap in the radial direction.
  • the at least one magnet unit and the rotary components and/or the effective gap lie at least partially on a common alignment line in the radial direction. It is also possible for the at least one magnet unit to be arranged offset axially outwards so that it is not arranged so as to overlap with the rotary components and/or the effective gap in the radial direction.
  • the at least one magnet unit is arranged axially next to the rotary components and/or the effective gap.
  • the at least one magnet unit is then arranged in particular on an axial outer side of the rotary component.
  • the magnet unit is arranged with one of the rotary components on a common side of the effective gap.
  • the other rotary component on which the magnet unit is not arranged
  • the at least one magnet unit is conductively and preferably magnetically connected to one of the rotary components.
  • the magnet unit is thereby integrated into a magnetic circuit through which the magnetic field of the magnetic device flows.
  • the magnet unit can be conductively connected to the rotary component directly or indirectly (for example by means of a connecting unit).
  • the magnet unit has two magnetic poles (a north pole and a south pole).
  • both magnetic poles are conductively connected to the rotary component.
  • the at least one permanent magnet of the at least one magnet unit is connected directly (in contact) to the rotary component.
  • the rotary component has at least one flattened area at least in a receiving area for the permanent magnet.
  • the flattened area is preferably arranged on a radial outer side. This makes it possible to save on expensive permanent magnets with complex curvatures.
  • the at least one permanent magnet is designed to be planar at least in a contact area for contact with the rotary component.
  • the at least one permanent magnet can be (constantly) curved at least in a contact area for contact with the rotary component.
  • the curvature of the contact area corresponds to a curvature of the rotary component and in particular to a curvature of its radial outside or inside.
  • the permanent magnet it is possible for the permanent magnet to be curved overall (and not just in the contact area).
  • the permanent magnet then has the geometry of a ring segment.
  • the ring segment can also be referred to as a circular segment.
  • the ring segment only extends over part of the circumference.
  • the magnetic device comprises at least one (magnetically) conductive connection unit.
  • the at least one magnetic unit (at least in relation to its at least one permanent magnet) is (magnetically) conductively connected and preferably firmly connected to one of the rotary components by means of the at least one connection unit.
  • the connecting unit forms part of a magnetic circuit in which the magnetic device is also integrated.
  • the connecting unit is connected to a magnetic pole of the permanent magnet and to the rotating component. It is also possible for the connecting unit to be connected to a magnetic pole of the permanent magnet and an (opposite) magnetic pole of at least one other permanent magnet of the magnetic unit.
  • the permanent magnets provided for the magnetic unit are connected either to one another or to the rotating component via at least one connecting unit.
  • connection unit can be curved in a contact area for contact with the rotary component.
  • the connection unit then has in particular the basic geometry of a ring segment.
  • the curvature of the contact area of the connection unit corresponds to a curvature of the rotary component.
  • connection unit it is also possible for the connection unit to be planar in a contact area for contact with the rotary component.
  • the rotary component then has in particular at least one flattened area (in a receiving area for the connection unit).
  • At least one of the rotary components and in particular at least the rotary component on which the at least one magnet unit is arranged has at least one separating gap running in the circumferential direction.
  • the separating gap divides the Rotating component into at least two component sections, which are in particular magnetically decoupled from one another.
  • the separation gap provides a magnetic flux barrier. In particular, this prevents a magnetic short circuit between the rotating component and the at least one magnet unit (arranged thereon).
  • the separation gap is arranged such that a magnetic field emanating from the magnet device cannot bypass the effective gap.
  • the separating gap can extend in the radial direction and/or in the axial direction between the component sections.
  • the separating gap can open at a radial outer side and/or at an axial outer side of the rotating component.
  • the separation gap can be designed as an air gap.
  • the separation gap can be at least partially filled with a material that is not magnetically conductive or at least poorly conductive (plastic, metal (e.g. aluminum), etc.).
  • the component sections are designed to be magnetically conductive.
  • the separation gap is sealed from the active gap and/or from the environment. This prevents the magnetorheological medium from entering or leaving the separation gap.
  • the separation gap it is possible for the separation gap to be continuous. So that the component sections are connected to one another in a rotationally fixed manner despite the continuous separation gap, a solid, non-magnetic or poorly conductive material is preferably arranged in the separation gap, via which the component sections are joined to one another and, for example, glued.
  • a ring made of plastic or the like is used for this purpose.
  • the separation gap is interrupted by connecting sections which extend between the component sections and connect them to one another in a rotationally fixed manner.
  • the connecting sections are formed by web-like bridges between the component sections and/or by (magnetically non-conductive or poorly conductive) connecting means and e.g. screws or the like.
  • the web-like bridges are formed as one piece with the component sections.
  • the connecting sections if magnetically conductive
  • the at least one connecting unit together with the at least one magnet unit provides a conductive connection between the component sections.
  • the magnet unit may comprise at least one horseshoe magnet or to be designed as such. The legs of the horseshoe magnet are then each connected in particular to a component section. This means that the connecting unit can be dispensed with if required.
  • the at least one permanent magnet is arranged on (only) one component section.
  • the connecting unit extends from the permanent magnets to the opposite component section.
  • the magnet unit comprises at least two permanent magnets, of which at least one permanent magnet is arranged on each of the component sections.
  • the permanent magnets are then preferably conductively connected by the connecting unit.
  • the connecting unit extends between the permanent magnets of the at least one magnet unit separated by the separating gap.
  • the connecting unit preferably comprises at least one bridge element or is designed as such.
  • the bridge element spans the separation gap and is connected to the permanent magnet and the rotating component or to the permanent magnet or at least one other permanent magnet.
  • the permanent magnet is then polarized in the radial direction.
  • the permanent magnets of a magnet unit arranged on opposite component sections are then polarized in particular rotated by 180°.
  • the north pole is rotated from radially outside to radially inside.
  • the connecting unit corresponds at least in sections to the radial outside of the permanent magnet.
  • the connecting unit is curved if the permanent magnet is also curved.
  • connection unit comprises at least two holding elements.
  • at least one holding element is arranged on each component section.
  • the holding elements (which belong to a magnet unit) are conductively connected by the at least one permanent magnet of the magnet unit.
  • the permanent magnet is then polarized in particular in the axial direction.
  • the permanent magnet is arranged centered in particular along the separation gap.
  • the holding elements are in particular arranged axially next to the separation gap.
  • the magnet device can have a three-part structure for each magnet unit provided.
  • the three-part structure comprises in particular two permanent magnets and a connecting unit designed as a bridge element. This results in a structure analogous to a horseshoe magnet.
  • the three-part structure can also comprise two connecting units designed as holding elements and a permanent magnet arranged between them.
  • connection unit can have at least one fastening section for (magnetically) conductive fastening to the rotary component.
  • the Fastening section is planar. It is also possible that the fastening section corresponds to a curvature of the rotary component.
  • the rotary component then has at least one flattened area in its receiving area for the connecting unit.
  • the at least one permanent magnet of the magnet unit is polarized in the axial direction.
  • the magnetic poles are then located opposite one another in particular in the axial direction.
  • the axial direction runs in particular transversely to the radial direction and/or parallel to the axis of rotation of the rotary components.
  • An embodiment is also possible in which the at least one permanent magnet of the magnet unit is polarized in the radial direction.
  • the magnetic poles are then located opposite one another in particular in the radial direction (transversely to the axis of rotation of the rotary components).
  • the at least one permanent magnet of the magnet unit has a cuboid basic geometry.
  • the permanent magnet is not curved and/or does not follow a curvature of the rotary component. This enables particularly inexpensive production and is particularly advantageous when several magnet units are provided.
  • Such cuboid permanent magnets can be conductively connected to the rotary component directly or by means of the at least one connecting unit.
  • the permanent magnet is planar at least in the contact area with the rotary component and/or the connecting unit.
  • the at least one permanent magnet of the magnet unit is curved and preferably has the basic geometry of a ring segment. Despite the more complex production, this can be advantageous under certain conditions. For example, installation space can be saved if only one or a few large magnet units are used. are provided. In addition, the risk of the magnet unit breaking due to its brittle material is also reduced.
  • the connection can be made directly or by means of the at least one connecting unit.
  • Such a ring segment can, for example, extend over an angle of at least 30° or at least 45° or at least 65° or at least 90° or more of the circumference.
  • the at least one magnet unit alone or together with the at least one connecting unit provides a magnetic circuit section.
  • the magnetic circuit section is part of a magnetic circuit of the magnetic device.
  • the magnetic circuit extends from the magnetic circuit section through the rotary component (on which the magnet unit is arranged) and through the active gap with the magnetorheological medium located therein and through the opposite rotary component and again through the active gap with the magnetorheological medium located therein and back to the magnetic circuit section.
  • the at least one permanent magnet of the magnet unit is integrated into the magnetic circuit in such a way that its magnetic poles are each connected to one end of the magnetic circuit and thereby close the magnetic circuit.
  • the individual magnet units preferably each form at least one magnetic circuit section alone or with the at least one connecting unit.
  • the magnetic device then comprises a plurality of magnetic circuits.
  • the magnet units are each part of a magnetic circuit.
  • the magnetic circuit section preferably forms a bypass to a magnetic circuit of the transmission device.
  • the transmission device comprises in particular at least one magnetic circuit through which the magnetic flux of the magnetic field of the coil device flows to influence the rotatability of the rotating components in normal operation.
  • the magnetic circuit section (in particular at least the bypass) is in particular at least connected in sections in parallel to the magnetic circuit of the transmission device. If a plurality of magnetic circuits, each with a magnetic circuit section, are provided, each magnetic circuit section forms in particular a bypass for the magnetic circuit of the transmission device.
  • the magnetic circuit section is integrated directly into the magnetic circuit of the transmission device.
  • the magnetic circuit section is then connected in series and in particular not in parallel to the magnetic circuit of the transmission device.
  • the magnetic circuit of the at least one magnet unit is connected in series to the magnetic circuit of the transmission device.
  • the magnetic circuit of the transmission device does not run through the magnetic circuit section.
  • the magnetic circuit of the transmission device runs from the rotary component (on which the magnet unit is not arranged) through the active gap with the magnetorheological medium located therein and through the opposite rotary component (on which the magnet unit is arranged) and through its separating gap and again through the active gap with the magnetorheological medium located therein and back into the rotary component.
  • the magnetic circuit of the transmission device runs through the component sections and the separating gap between them.
  • a field strength or a power of the coil device and the resistance of the separating gap are then coordinated with one another, so that the magnetic flux of the coil device flows at least predominantly through the separating gap and not through the magnetic circuit section.
  • the at least one permanent magnet of the magnet unit has magnetic saturation and therefore represents a correspondingly high resistance for the magnetic circuit of the transmission device.
  • the resistance of the separating gap is determined in particular by the width and/or the filling.
  • the (magnetic) resistance of the separation gap is dimensioned in such a way that it provides a magnetic flux barrier for the magnetic field of the magnet unit, but not for the magnetic field of the coil device.
  • the magnetic circuit of the transmission device it is possible for the magnetic circuit of the transmission device to extend from the rotating component (on which the magnet unit is not arranged) through the active gap with the magnetorheological medium located therein and then from there (bypassing the rotating component with the separating gap) directly back to the rotating component (on which the magnet unit is not arranged).
  • a field strength or a power of the coil device and a resistance of the separating gap are coordinated with one another in such a way that the magnetic flux of the coil device at least predominantly flows not through the separating gap but through the active gap with the magnetorheological medium located therein.
  • the magnetic device comprises a plurality of magnetic units.
  • the magnetic units are preferably distributed at a distance around the circumference (at least in relation to their respective at least one permanent magnet). They can also be arranged in a row without any spacing.
  • the magnet units are distributed symmetrically over the circumference. This means that the braking torque in the event of an accident can be reliably and easily compensated for in normal operation using the magnetic field of the coil device.
  • the magnet units can also be distributed asymmetrically over the circumference. In this case, an additional electrical coil device is provided.
  • the magnet units are arranged coaxially to the active gap.
  • the magnet units are lined up along the separation gap.
  • the magnet units can span the separation gap.
  • the magnet units can also be arranged next to the separation gap on one of the component sections.
  • each magnet unit provides a magnetic circuit section.
  • the individual magnet units are identical or at least analogous and, for example, mirror-symmetrical.
  • the magnetic device comprises in particular at least two magnetic units.
  • the magnetic device can also comprise at least three or at least four or at least five or at least six magnetic units.
  • the magnetic device can comprise at least eight or at least ten or at least twelve magnetic units. For example, up to 24 or up to 36 magnetic units or more can be provided. In particular, the number of magnetic units is matched to the size of the transmission device and the desired emergency braking torque.
  • the magnet units together extend over an angle of at least 45° or at least 65° or at least 75° and preferably at least 80° of the circumference. This enables reliable provision of the emergency braking torque.
  • the individual magnet units have a length of only a few degrees of the circumference.
  • connection unit is assigned to each of the magnet units.
  • connection units are also distributed at a distance around the circumference.
  • the magnet units each form a pre-assembly unit with their at least one associated connection unit. This further simplifies assembly.
  • the common connection unit has the basic geometry of a ring segment and preferably corresponds to the curvature of the rotary component.
  • the common connection unit extends over at least part of the circumference.
  • the common connection unit can also extend over the entire circumference (360°) and be designed, for example, as a closed ring.
  • the common connection unit can form a pre-assembly unit with the magnet units. By assembling the pre-assembly unit, several or all magnet units can then be handled and attached at the same time.
  • each magnet unit alone or with their at least one associated connection unit each provide a magnetic circuit section.
  • each magnet unit is assigned at least one connection unit in order to form a magnetic circuit section. If several magnet units have at least one common connection unit, each magnet unit forms a magnetic circuit section, in particular together with the common connection unit.
  • only one magnet unit is provided.
  • the magnet unit then extends over an angle of at least 45° or at least 75° and preferably at least 80° of the circumference.
  • the magnet unit extends over an angle of at least 88° and preferably at least 90° (at least a quarter) of the circumference.
  • the magnet unit extends over an angle of a maximum of 180° of the circumference.
  • the counter-field generating device is suitable and designed to at least partially weaken or eliminate the at least one magnetic field emanating from the magnetic device.
  • the counter-field generating device generates at least one magnetic field that is opposite to the at least one magnetic field of the magnetic device.
  • the counter-field generating device is preferably provided by the coil device of the transmission device. It is also preferred and advantageous that the counter-field generating device comprises at least one additional electrical coil device. In particular, the additional coil device then provides at least one magnetic field which is opposite to the at least one magnetic field of the magnetic device.
  • the additional coil device prefferably has at least one additional coil for each magnet unit provided.
  • the additional coil is arranged on the magnet unit and/or on the at least one associated connection unit.
  • at least one additional coil is provided for each magnet unit.
  • at least one additional coil is provided for each magnetic circuit of the magnet device. This also allows the magnetic fields of magnet units distributed asymmetrically over the circumference to be reliably eliminated.
  • the at least one magnetic field emanating from the magnet device can be used to amplify the magnetic field emanating from the coil device of the transmission device.
  • the magnetic fields of the individual Magnet units amplify the magnetic field emanating from the transmission device.
  • Such amplification is provided in particular in normal operation.
  • the coil device is suitable and designed to generate a magnetic field which runs in the same direction as the at least one magnetic field of the magnet device. In this way, a stronger braking torque can be generated with the same power consumption of the coil device.
  • the device can be designed as a steering specification device for specifying a steering command according to the steer-by-wire concept.
  • one of the rotary components is then coupled to a steering unit and, for example, a steering wheel.
  • the mobility of the steering unit can thereby be specifically braked.
  • the steering specification device can comprise at least one drive device for generating a torque acting on the steering unit, so that the steering unit can be actively moved.
  • the transmission device is then designed as a coupling device, so that the drive device can be coupled to the steering unit with an adjustable coupling torque.
  • one of the rotary components can be coupled to the drive device and one of the rotary components can be coupled to an output.
  • the steering input device can comprise an actuator device which serves to convert a steering movement carried out with the steering unit into a vehicle movement.
  • the steering unit and the actuator device are only operatively connected according to the steer-by-wire concept.
  • the device can be designed as an operating device for setting operating states by means of rotary movements and/or linear movements (which are converted into rotary movements).
  • the resistance of the rotary movement can be specifically adjusted.
  • Such an operating device is, for example, a rotary knob or a joystick or the like .
  • the transmission device can be used to specifically change the transmission of force or torque.
  • the transmission of force or torque between the rotating components can be adjusted using the coil device and its magnetic field in the effective gap. In particular, this also results in a change in the resistance to movement for the rotation of the rotating components.
  • the transmission device can be used as a clutch device or as a braking device.
  • the rotating components then serve in particular as clutch components or as braking components and can be referred to as such.
  • the torque can also be referred to as braking torque or clutch torque.
  • the at least one magnet unit or the magnet unit when, within the context of the present invention, reference is made to the at least one magnet unit or the magnet unit, this particularly refers to all of the magnet units provided in the magnet device. In particular, the at least one magnet unit only extends over part of the circumference.
  • the at least one magnet unit consists particularly of at least one permanent magnet.
  • the magnet unit can consist of just one permanent magnet.
  • the magnet unit can consist of at least (just) two permanent magnets. It is also possible for the magnet unit to consist of at least three or at least four or more permanent magnets.
  • the at least one permanent magnet this particularly refers to all of the permanent magnets in the magnet unit.
  • the permanent magnets of a magnet unit can be arranged at a distance from one another or in contact with one another. It is possible for the magnet unit to comprise further components in addition to the permanent magnets.
  • the at least one magnet unit provides at least one magnetic field which acts on the magnetorheological medium acts so that the rotatability of the rotating components can be braked by means of the additional brake when the magnetic field of the coil device is removed.
  • the magnetic device of the additional brake acts on the magnetorheological medium arranged in the active gap.
  • the magnetic field of the coil device and the magnetic field of the magnetic device act on the same active gap and preferably also on the same magnetorheological medium.
  • the additional brake and the transmission device use the same active gap and the same magnetorheological medium and preferably also at least partially the same conductive sections of the rotating components.
  • a common effective gap is provided for the transmission device and the additional brake.
  • the effective gap formed between the rotating components also provides the effective gap for the additional brake.
  • the effective gap is formed all the way around one of the rotating components.
  • the effective gap can have at least one or at least two or more gap sections.
  • the magnetic field of the magnetic device can act on the same gap section and/or on another (adjacent) gap section of the effective gap.
  • the gap sections are connected to one another and in particular are fluidly connected.
  • the braking torque of the additional brake is referred to in the context of the present invention as the emergency braking torque.
  • This also includes other possible uses of the braking torque, for example for braking in standby mode or when the transmission device is switched off or for amplifying a transmission torque of the transmission device.
  • the transmission torque of the transmission device can be a braking torque or a clutch torque.
  • the permanent magnet provides the magnetic field independently of a power supply to the additional brake and the coil device. It is possible for the permanent magnet to be provided by a material with suitable remanence properties so that it can be demagnetized and magnetized by a magnetic field (for example by means of the coil device). When a direction of the magnetic field is mentioned in the context of the present invention, this particularly means the direction of the magnetic flux (in particular in a magnetic circuit).
  • the coil device is attached to one of the rotary components.
  • the coil device and the at least one magnet unit are attached to different (opposite) rotary components.
  • the coil device is not attached to the rotary component that has the separating gap.
  • rotary components are at least partially designed to be magnetically conductive.
  • the rotary components are at least partially made of a magnetically conductive material.
  • rotary components are at least partially designed to be magnetically conductive where the magnetic circuit is provided.
  • the magnetorheological medium is designed as a powder.
  • the powder is absorbed in a gas and preferably in air.
  • the magnetorheological medium comprises magnetically responsive (magnetizable) particles and gas as a filling medium.
  • the magnetically responsive particles are absorbed in air.
  • the magnetorheological medium is designed as a powder. With such a magnetorheological medium, the invention presented here enables a particularly low fundamental moment.
  • the magnetorheological medium comprises magnetizable particles and a carrier liquid, such as oil, water or alcohol.
  • the magnetizable particles consist predominantly of carbonyl iron powder or derivatives thereof.
  • Other magnetically responsive particles are also possible.
  • the magnetizable particles can have coatings to protect against abrasion and/or corrosion and/or additional components to make the magnetically responsive particles more durable, abrasion-resistant and/or slippery during operation.
  • the magnetorheological medium can, for example, comprise a graphite additive.
  • Figure 1 is a purely schematic representation of a device according to the invention in a sectional side view
  • Figure 2 shows the device of Fig. 1 in a sectioned
  • Figure 3 shows another device in a sectioned
  • Figure 4 shows the device of Fig. 3 in a sectioned
  • Figure 5 shows another device in a sectioned
  • Figure 6 shows the device of Fig. 5 in a sectioned
  • FIG. 7 and 8 Detailed representations of a device in different operating states in sectioned side views ;
  • Fig. 9 and 10 show another device in different operating states in sectional side views
  • Figure 11 is a detailed view of the device of Figure 3 in a perspective view
  • Figure 12 shows another device in a sectioned
  • Figure 13 shows the device of Fig. 12 in a sectioned
  • Figure 14 shows an embodiment of the device of Fig. 12 in a sectional front view.
  • Figures 1 and 2 show a device 100 according to the invention with a magnetorheological transmission device 1 with two rotary components 2, 3.
  • the device 100 is designed here as a steering input device 300 for controlling a vehicle according to the steer-by-wire concept.
  • one of the rotary components 2, 3 is connected to a steering unit 301 and, for example, a steering wheel.
  • the transmission device 1 can thus generate haptic feedback on the steering unit 301 or engage the torque of a drive device not shown here.
  • the device 100 can also be designed as a different type of operating device and, for example, as a rotary knob or thumb roller.
  • an effective gap 4 is formed in which a magnetorheological medium 5 is arranged.
  • the dimensions of the effective gap 4 are not drawn to scale here and in the other figures for reasons of visibility.
  • a seal 14 is provided to seal the effective gap 4.
  • the inner rotary component 2 is supported by a bearing unit 12 and, for example, one or several plain bearings are rotatably mounted on the outer rotary component 3.
  • the outer rotary component 3 here comprises two transverse walls 63, which close off the effective gap 4 in the axial direction.
  • the bearing unit 12 is arranged here on at least one transverse wall 63.
  • the transverse walls 63 also serve in particular to seal the effective gap 4.
  • a magnetic field is generated via a coil device 6 attached to the inner rotating component 2.
  • the magnetic field influences the medium 5 so that the mobility of the rotating components 2, 3 is subjected to a targeted torque.
  • the magnetically conductive sections of the rotary components 2, 3 that protrude into the effective gap 4 can be equipped with a circumferential contour. This results in a different gap height in the circumferential direction, with the elevations acting as magnetic field concentrators.
  • the inner rotary component 2 is equipped with a star contour 24.
  • An additional brake 7 with a magnetic device 17 serves to brake the rotation of the rotating components 2, 3 if the magnetic field of the coil device 6 is lost and, for example, in the event of a malfunction.
  • the magnetic device 17 here comprises a magnet unit 27 with two permanent magnets 37.
  • the magnetic field of the magnet unit 27 runs in a magnetic circuit 47 shown in dashed lines.
  • the permanent magnets 37 here have an opposite polarization with respect to the radial direction.
  • the magnetic circuit 47 also extends through the effective gap 4 and the medium 5, the rotation of the rotating components 2, 3 is thereby slowed down.
  • the arrows show the flow direction of the magnetic field in the magnetic circuit 47.
  • the dashed line within the permanent magnets 37 symbolically indicates the polarization of the permanent magnets 37.
  • a separating gap 43 is formed in the rotating component 3.
  • the separating gap 43 results in two component sections 53 that are magnetically decoupled from one another.
  • the separating gap 43 extends in the radial direction between the component sections 53.
  • the transverse walls 63 are preferably also designed to be non-magnetically conductive.
  • a permanent magnet 37 of the magnet unit 27 is magnetically connected to each component section 53.
  • the permanent magnets 37 are connected to one another by means of a connecting unit 8, so that the magnetic circuit 47 is closed.
  • the connecting unit 8 is designed here as a bridge element 28.
  • the magnet unit 27 forms here with its connecting unit 8 a magnetic circuit section 87, which provides part of the magnetic circuit 47.
  • the magnetic circuit section 87 represents a bypass.
  • the magnet unit 27 here extends only over a part of the circumference, which corresponds to an angle 37b of slightly less than 90°. This means that permanent magnets 37 can be used, which are considerably cheaper and easier to manufacture than, for example, ring magnets.
  • the magnet unit 27 is attached to a radial outer side 13 of the outer rotary component 3.
  • the magnet unit 27 can be mounted after the rotary components 2, 3 have been assembled and the effective gap 4 has been filled with the medium 5. This enables particularly economical and uncomplicated assembly.
  • the magnet unit 27 and the rotary components 2, 3 as well as the effective gap 4 are arranged here so as to overlap in the radial direction.
  • the permanent magnets 37 are here in direct contact with a receiving area 23 of the outer side 13 of the rotary component 3 For this purpose, they have a contact area 37a which follows the curvature of the receiving area 23 or the entire outer side 13 of the rotary component 3.
  • the magnet unit 27 here has the basic geometry of a ring segment.
  • the permanent magnets 37 are accordingly designed as ring segments.
  • the bridge element 28 also follows the curvature of the permanent magnets 37 and is designed as a ring segment. This results in a very compact design overall, so that the diameter of the transmission device 1 is only increased insignificantly due to the additional brake 7.
  • the additional brake 7 shown here offers a reliable braking torque in the event of a fault.
  • the rotating components 2, 3 cannot be rotated without resistance in the event of a fault. Rotation without resistance could lead to excessive and therefore very dangerous steering movements in the steering control device 300.
  • the magnetic field of the magnet unit 27 is specifically superimposed with a magnetic field of a counter-field generating device 57.
  • the counter-field generating device 57 generates a magnetic field which is directed opposite to the magnetic field of the magnet unit 27.
  • the counter field generating device 57 can be provided by the coil device 6 of the transmission device 1.
  • the individual magnet unit 27 is only arranged on part of the circumference here. If its magnetic field is eliminated by the coil device 6, a braking torque is present. This is because if the magnetic field of the coil device 6 cancels out the magnetic field of the magnet unit 27 in the associated angular range, an effective magnetic field of the coil device 6 still remains in the remaining angular range of the circumference.
  • the device 100 shown here can be equipped with an additional coil device 67, which is shown in more detail in Figures 7 and 8.
  • the additional coil device 67 comprises an additional coil device 67, which is arranged here on the connection unit 8. If several magnet units 27 distributed asymmetrically over the circumference are provided, the additional coil device 67 comprises, for example, at least one additional coil 77 for each magnet unit 27.
  • the additional coil 77 is integrated into the magnetic circuit 47 of the magnet unit 27.
  • the additional coil 77 When the additional coil 77 is not energized (as shown in Figure 7), the course of the magnetic field in the magnetic circuit 47 is not influenced.
  • the coil When the coil is energized (shown in Figure 8), it generates a magnetic field which is aligned opposite to the magnetic field of the magnet unit 27. This results in the magnetic circuit 47a shown in dashed lines in Figure 8 for the magnet unit 27 and the magnetic circuit 77a for the additional coil 77.
  • the magnetic field of the magnet unit 27 is, so to speak, displaced from the magnetic circuit 47.
  • the magnet unit 27 is equipped purely by way of example with only one permanent magnet 37. Accordingly, the bridge element 28 is designed such that it connects the permanent magnet 37 to the opposite component section 53.
  • Such an embodiment can also be provided for the devices 100 of Figures 1 to 4.
  • the device 100 presented in Figures 7 and 8 can also be equipped with a magnet unit 27 or a bridge element 28, as shown in Figures 1 and 2 or 3 and 4.
  • Figures 3 and 4 show a variant of the previously presented device 100, in which a plurality of magnet units 27 distributed symmetrically over the circumference are provided. As a result, the magnetic field of the magnet device 17 can be can be completely eliminated by the magnetic field of the coil device 6. If an asymmetrical distribution of the magnet units 27 is provided, the magnet units 27 are preferably each equipped with an additional coil 77. The additional coil 77 then functions to eliminate the magnetic field of the magnet device 17 in particular as described with reference to Figures 7 and 8.
  • the magnet units 27 each have two cuboid-shaped permanent magnets 37 with planar contact areas 37a.
  • Figures 5 and 6 show a variant of the device 100 in which the magnet units 27 are distributed over the circumference and each have a cuboid-shaped permanent magnet
  • the permanent magnets 37 have an axial polarization here.
  • connection units 8 are provided for each magnet unit 27.
  • the connection units 8 are designed here as holding elements 38, which are each conductively connected to a magnetic pole and each component section 53.
  • holding elements 38 are designed to connect all magnet units 27. The holding elements are then
  • the holding elements 38 each have a Fastening section 18 which is adapted to the curvature of the outer side 13 of the rotary component 3 in the receiving area 23 for the permanent magnets 37.
  • This variant also enables the economical and advantageous use of cuboid-shaped permanent magnets 37.
  • Figure 9 shows the device 100 of Figures 5 and 6 in normal operation.
  • the coil device 6 of the transmission device 1 is active and generates a magnetic field which extends through a magnetic circuit 16 and is directed opposite to the magnetic field of the magnetic device 17.
  • the magnetic field of the coil device 6 displaces the magnetic field of the magnetic device 17 from the effective gap 4. As a result, the accident braking torque can be completely eliminated.
  • the magnetic field of the magnetic device 17 meanwhile flows through a magnetic circuit 47, which here extends at least partially through the component sections 53 and the separating gap 43.
  • the magnetic circuit 47 can also extend at least partially through the air. This would then result in a magnetic circuit 47 which runs through the magnetic circuit section 87 and the air layers located radially further out from the magnetic circuit section 87. In principle, it is important for the elimination of the accident braking torque that the magnetic circuit 47 no longer runs through the effective gap 4. In addition, the magnetic circuit 16 of the coil device 6 should not run through the opposite rotating component 3.
  • the device 100 of Figures 5 and 6 is shown in a normal operation, in which a particularly high Braking torque and/or particularly energy-saving operation are desired.
  • the coil device 6 generates a magnetic field which runs in the same direction as the magnetic field of the magnetic device 17. This results in the magnetic circuit 16 shown here for the magnetic field of the coil device 6 and the magnetic circuit 47 for the magnetic device 17. Since both magnetic circuits 16, 47 run through the effective gap 4, both contribute to generating the braking torque.
  • Figure 12 shows a variant of the device 100 in which the magnet unit 27 is arranged axially next to the rotary components 2, 3 and the active gap 4.
  • the magnet unit 27 is here fastened to an axial outer side of the outer rotary component 3.
  • the magnet unit 27 here has the basic geometry of a ring segment, so that it only extends over part of the circumference.
  • the magnet unit 27 is designed analogously to the embodiment according to Figure 1. In principle, however, other magnet units 27 can also be used here, for example as described with reference to Figures 3 to 11.
  • the separating gap 43 extends here in the axial direction between the component sections 53 and opens out on the axial outer side of the rotating component 3.
  • at least the left transverse wall 63 is not designed to be magnetically conductive.
  • Figure 13 shows the device 100 of Figure 12 in a front view cut along the dot-dash line.
  • the hatching has not been shown for better clarity.
  • the magnet unit 27 of the additional brake 7 is shown for illustration purposes, even if it is not in the cutting plane.
  • the separating gap 43 is here continuous.
  • a ring made of PTFE or another magnetically non-conductive material is arranged in the separation gap 43 and is firmly connected to the component sections 53 and glued, for example.
  • Figure 14 shows a variant of the device 100 of Figure 13, in which the separating gap 43 is interrupted by connecting sections 73.
  • the component sections 53 are connected to one another in a rotationally fixed manner by the connecting sections 73.
  • the connecting sections 73 are web-like bridges which are connected in one piece to the component sections 53.
  • the width or thickness of the bridges is chosen to be correspondingly small so that a reliable connection is guaranteed, but the bridges quickly experience magnetic saturation during operation. The bridges therefore do not have an adverse effect on the magnetic field of the additional brake 7.

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Abstract

Vorrichtung (100) umfassend eine magnetorheologische Übertragungseinrichtung (1) mit zwei relativ zueinander bewegbaren Drehkomponenten (2, 3). Zwischen den Drehkomponenten (2, 3) ist ein Wirkspalt (4) mit einem magnetorheologischen Medium (5) ausgebildet. Eine elektrische Spuleneinrichtung (6) dient zur Erzeugung eines steuerbaren Magnetfelds im Wirkspalt (4). Eine Zusatzbremse (7) dient zum Bremsen der Drehbarkeit der Drehkomponenten (2, 3) bei einem Wegfall des Magnetfelds der Spuleneinrichtung (6). Die Zusatzbremse (7) umfasst eine sich in Umfangsrichtung des Wirkspalts (4) erstreckende Magneteinrichtung (17), welche wenigstens eine Magneteinheit (27) mit wenigstens einem sich nur über einen Teil eines Umfangs erstreckenden Permanentmagneten (37) umfasst.

Description

Vorrichtung mit einer magnetorheologischen
Übertragungseinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit wenigstens einer magnetorheologischen Übertragungseinrichtung mit wenigstens zwei relativ zueinander bewegbaren Drehkomponenten. Zwischen den Drehkomponenten ist wenigstens ein Wirkspalt ausgebildet, in welchem ein magnetorheologisches Medium angeordnet ist. Mittels wenigstens einer elektrischen Spuleneinrichtung ist im Wirkspalt ein steuerbares Magnetfeld erzeugbar, um die Drehbarkeit der Drehkomponenten im Normalbetrieb zu beeinflussen.
Solche Vorrichtungen können z. B. als Bedieneinrichtung ausgebildet sein und zur Einstellung von Bedienzuständen dienen. Dann können mittels der magnetorheologischen Übertragungseinrichtung zum Beispiel unterschiedliche Momente bzw. Kräfte, Anschläge und Rasterungen für die Bewegungen eingestellt werden. So kann bei der Bedienung eine haptische (spürbare) Rückmeldung übermittelt werden, welche den Benutzer unterstützt und sehr gezielte Einstellungen erlaubt und insgesamt die Bedienkomplexität reduziert. Solche Bedieneinrichtungen finden immer häufiger in verschiedensten Geräten und beispielsweise in Kraftfahrzeugen oder der Medizintechnik oder auch bei Smart Devices Verwendung, um beispielsweise Menüs auszuwählen oder präzise Steuerungen vorzunehmen. Zudem werden solche Vorrichtungen immer öfter bei der Bedienung von Computern und Spielekonsolen eingesetzt. Die Vorrichtung soll daher sehr kompakt und zugleich zuverlässig konstruiert sein und ein möglichst geringes Grundmoment aufweisen.
Beispielsweise können solche Vorrichtungen auch als Lenkvorgabeeinrichtung zum Vorgeben einer Lenkbewegung nach dem Steer-by-Wire-Konzept eingesetzt werden. An solche Lenkvorgabeeinrichtungen werden hohe Anforderungen gestellt. So werden beispielsweise präzise Lenkrückmeldungen und ein spielfreies bzw. ruckfreies Lenkverhalten besonders um die Mittellage sowie ein insgesamt sehr leichtgängiges harmonisches Lenkverhalten gefordert. Wenn die Lenkeinheit generell (mechanisch) schwergängig ausgelegt wird (= hohes Grundmoment) ist eine haptisch einwandfreie Regelbarkeit im Normalbetrieb (aktives Rückstellen...) nicht mehr möglich. Nur sehr leichtgängige Lenkeinheiten (bevorzugt < 0,3 Nm, beispielsweise < 0,1 Nm, Grundmoment sämtlicher Steer-by-Wire Lenkkomponenten) ermöglichen haptisch anspruchsvolle und harmonische Lenkbewegungen. Zudem muss die Lenkeinrichtung hohe Drehmomente bereitstellen bzw. der manuellen Lenkbewegung entgegen stellen können (das Drehmoment entspricht dann einem Bremsmoment) . Das ist z. B. zur Darstellung von Endanschlägen, für das Abstützen beim Aussteigen oder als Gegenmoment bei sehr schnellen Verdrehungen bzw. Lenkbewegungen.
Ein entscheidendes Merkmal solcher Vorrichtungen ist die Sicherheit bei einem Störfall und beispielsweise bei einem Wegfall des Magnetfelds der Spuleneinrichtung. Dann wird der Drehbewegung bzw. Lenkbewegung kein Drehmoment mehr entgegengesetzt und es wird bei der Bedienung kein Widerstand mehr verspürt. Um solche mitunter sehr gefährlichen Situationen zu entschärfen, kann eine Zusatzbremse zum Bremsen der Drehbarkeit der Drehkomponenten bei einem Störfall eingesetzt werden. Allerdings führt die Zusatzbremse häufig zu einer Zunahme an Kosten, Bauraum und Gewicht sowie zu einer Erhöhung des Grundmoments .
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung mit einer verbesserten Zusatzbremse zur Verfügung zu stellen, welche die zuvor diskutierten Anforderungen besonders vorteilhaft erfüllt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der allgemeinen Beschreibung und aus der Beschreibung der Ausführungsbeispiele .
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst wenigstens eine magnetorheologische Übertragungseinrichtung. Die Übertragungseinrichtung umfasst wenigstens zwei relativ zueinander bewegbare Drehkomponenten. Insbesondere sind die Drehkomponenten wenigstens abschnittsweise koaxial zueinander angeordnet. Zwischen den Drehkomponenten ist wenigstens ein (ein in Umfangsrichtung umlaufender) Wirkspalt ausgebildet. Im Wirkspalt ist wenigstens ein magnetorheologisches Medium angeordnet. Die Vorrichtung umfasst wenigstens eine elektrische Spuleneinrichtung zur Erzeugung eines steuerbaren Magnetfelds im Wirkspalt. Insbesondere dient die Erzeugung des Magnetfelds dazu, die Drehbarkeit der Drehkomponenten im Normalbetrieb zu beeinflussen (und vorzugsweise zu bremsen oder freizugeben) . Die Vorrichtung umfasst wenigstens eine Zusatzbremse zum Bremsen der Drehbarkeit der Drehkomponenten bei einem Wegfall des Magnetfelds der Spuleneinrichtung und insbesondere bei einem Störfall. Dabei umfasst die Zusatzbremse wenigstens eine Magneteinrichtung, welche sich wenigstens teilweise in Umfangsrichtung des Wirkspalts und/oder der Drehkomponenten erstreckt. Insbesondere erstreckt sich die Magneteinrichtung wenigstens teilweise entlang des Umfangs des Wirkspalts und/oder der Drehkomponenten. Dabei umfasst die Magneteinrichtung wenigstens eine Magneteinheit. Die Magneteinheit umfasst wenigstens einen Permanentmagneten, welcher sich nur über einen Teil eines Umfangs (insbesondere des Wirkspalts und/oder der Drehkomponenten) erstreckt. Insbesondere erstreckt sich der wenigstens eine Permanentmagnet über weniger als 360° eines Umfangs von 360° . Der Teil des Umfangs entspricht insbesondere einem Umgangs segment mit einem Winkel von weniger als 360°.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet viele Vorteile. Einen erheblichen Vorteil bieten der bzw. die nur über einen Teil des Umfangs verlaufenden Permanentmagnete. Dadurch kann die Zusatzbremse erheblich günstiger und mit weniger Aufwand gefertigt werden . Zudem kann die Magneteinrichtung einfacher und zügiger montiert und auch besonders Bauraum sparend untergebracht werden . Ein weiterer Vorteil i st , das s keine speziellen Toleranzanforderungen für die Integration der Permanentmagnete in die Übertragungseinrichtung zu erfüllen sind . Bei spiel swei se sind zur Integration von Ringmagneten enge Fertigungstoleranzen zur Entfaltung der vorgesehenen Bremswirkung nötig . Zudem sind Ringmagnete sehr empfindlich bei der Handhabung und z . B . sehr spröde .
Die wenigstens eine Magneteinheit i st vorzugsweise (nur ) an einer der Drehkomponenten angeordnet und vorzugswei se befestigt . Insbesondere sind alle Magneteinheiten der Magneteinrichtung an einer ( derselben) Drehkomponente angeordnet .
Vorzugswei se i st die wenigstens eine Magneteinheit an der radial äußeren Drehkomponente angeordnet und vorzugsweise befestigt . Insbesondere i st die Magneteinheit wenigstens teilwei se an der radialen und/oder axialen Außenseite der radial äußeren Drehkomponente angeordnet . Das ermöglicht eine besonders zügige und unaufwendige Montage . Die wenigstens eine Magneteinheit kann auch an der radial inneren Drehkomponente angeordnet sein . Dann ist sie insbesondere wenigstens teilwei se an deren radialen Innenseite und/oder an deren axialen Außenseite angeordnet .
Die wenigstens eine Magneteinheit i st vorzugsweise wenigstens teilwei se an einer vom Wirkspalt abgewandten radialen oder axialen Außenseite der Drehkomponente angeordnet und insbesondere befestigt . Die Magneteinheit kann wenigstens teilweise an der Außenseite ( in radialer und/oder axialer Richtung ) hervorstehen . Insbesondere steht die gesamte Magneteinheit an der Außenseite hervor . Die Magneteinheit kann sich auch wenigstens teilwei se in die Drehkomponente hinein erstrecken . Die Magneteinheit kann flächenbündig mit der Außenseite der Drehkomponente sein . In einer besonders bevorzugten und vorteilhaften Ausgestaltung ist die wenigstens eine Magneteinheit von radial außerhalb und/oder axial außerhalb der radial äußeren Drehkomponente montierbar . Bevorzugt und vorteilhaft i st auch, das s die wenigstens eine Magneteinheit montierbar i st , wenn das Medium im Wirkspalt angeordnet i st . Mit anderen Worten, die wenigstens eine Magneteinheit kann montiert werden, wenn der Wirkspalt bereits mit dem Medium befüllt ist . Insbesondere i st die Magneteinheit montierbar , wenn die Drehkomponenten bestimmungsgemäß koaxial zusammengesetzt sind . Möglich i st auch, das s die wenigstens eine Magneteinheit von radial innerhalb der radial inneren Drehkomponente montierbar i st .
Insbesondere i st die wenigstens eine Magneteinheit (wenigstens in Bezug auf ihren wenigstens einen Permanentmagneten ) beabstandet von einer Drehachse der Drehkomponenten angeordnet . Insbesondere ist die wenigstens eine Magneteinheit koaxial zu den Drehkomponenten und dem Wirkspalt angeordnet . Es i st möglich und vorteilhaft , dass die wenigstens eine Magneteinheit und die Drehkomponenten bzw . der Wirkspalt in radialer Richtung überlappend angeordnet sind . Insbesondere liegen die wenigstens eine Magneteinheit und die Drehkomponenten und/oder der Wirkspalt in radialer Richtung wenigstens teilwei se auf einer gemeinsamen Fluchtlinie . Möglich i st auch, das s die wenigstens eine Magneteinheit nach axial außen versetzt angeordnet ist , sodas s sie nicht mit den Drehkomponenten und/oder dem Wirkspalt in radialer Richtung überlappend angeordnet i st . Es i st möglich und vorteilhaft , dass die wenigstens eine Magneteinheit axial neben den Drehkomponenten und/oder dem Wirkspalt angeordnet i st . Dann ist die wenigstens eine Magneteinheit insbesondere an einer axialen Außenseite der Drehkomponente angeordnet . Insbesondere ist die Magneteinheit mit einer der Drehkomponenten auf einer gemeinsamen Seite des Wirkspalts angeordnet . Insbesondere befindet sich die andere Drehkomponente ( an welcher die Magneteinheit nicht angeordnet ist ) auf der gegenüberliegenden Seite des Wirkspalts . Es ist bevorzugt und vorteilhaft, dass die wenigstens eine Magneteinheit (wenigstens in Bezug auf ihren wenigstens einen Permanentmagneten) leitend und vorzugsweise magnetisch leitend mit einer der Drehkomponenten verbunden ist. Insbesondere ist die Magneteinheit dadurch in einen Magnetkreis eingebunden, durch welchen das Magnetfeld der Magneteinrichtung fließt. Dabei kann die Magneteinheit direkt oder mittelbar (beispielsweise mittels einer Verbindungseinheit) mit der Drehkomponente leitend verbunden sein. Insbesondere weist die Magneteinheit zwei Magnetpole (einen Nordpol und einen Südpol) auf. Insbesondere sind beide Magnetpole leitend mit der Drehkomponente verbunden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der wenigstens eine Permanentmagnet der wenigstens einen Magneteinheit direkt (berührend) mit der Drehkomponente verbunden. Insbesondere weist die Drehkomponente dazu wenigstens in einem Aufnahmebereich für den Permanentmagneten wenigstens eine Abflachung auf. Vorzugsweise ist die Abflachung an einer radialen Außenseite angeordnet. Dadurch können teure Permanentmagnete mit aufwendigen Krümmungen eingespart werden. Insbesondere ist der wenigstens eine Permanentmagnet wenigstens in einem Kontaktbereich für den Kontakt mit der Drehkomponente planar ausgebildet.
Möglich ist auch, dass der wenigstens eine Permanentmagnet wenigstens in einem Kontaktbereich für den Kontakt mit der Drehkomponente (konstant) gekrümmt ausgebildet ist. Insbesondere korrespondiert die Krümmung des Kontaktbereichs mit einer Krümmung der Drehkomponente und insbesondere mit einer Krümmung ihrer radialen Außenseite oder Innenseite. Es ist möglich, dass der Permanentmagnet insgesamt (und nicht nur im Kontaktbereich) gekrümmt ausgebildet ist. Insbesondere hat der Permanentmagnet dann die Geometrie eines Ringsegments. Das Ringsegment kann insbesondere auch als Kreissegment bezeichnet werden. Insbesondere erstreckt sich das Ringsegment nur über einen Teil des Umfangs. In einer vorteilhaften und bevorzugten Weiterbildung umfas st die Magneteinrichtung wenigstens eine (magneti sch ) leitende Verbindungseinheit . Insbesondere i st die wenigstens eine Magneteinheit (wenigstens in Bezug auf ihren wenigstens einen Permanentmagneten ) mittel s der wenigstens einen Verbindungseinheit mit einer der Drehkomponenten (magneti sch) leitend verbunden und vorzugsweise fest verbunden .
Insbesondere bildet die Verbindungseinheit einen Teil eines Magnetkrei ses , in welchen auch die Magneteinrichtung eingebunden ist . Insbesondere i st die Verbindungseinheit mit einem Magnetpol des Permanentmagneten und mit der Drehkomponente verbunden . Möglich i st auch, das s die Verbindungseinheit mit einem Magnetpol des Permanentmagneten und einem ( entgegengesetzten ) Magnetpol wenigstens eines weiteren Permanentmagneten der Magneteinheit verbunden i st . Insbesondere sind die für die Magneteinheit vorgesehenen Permanentmagnete über wenigstens eine Verbindungseinheit entweder miteinander oder mit der Drehkomponente verbunden .
Die Verbindungseinheit kann in einem Kontaktbereich für den Kontakt mit der Drehkomponente gekrümmt ausgebildet sein . Dann wei st die Verbindungseinheit insbesondere die Grundgeometrie eines Ringsegments auf . Insbesondere korrespondiert die Krümmung des Kontaktbereichs der Verbindungseinheit mit einer Krümmung der Drehkomponente . Möglich i st auch, das s die Verbindungseinheit in einem Kontaktbereich für den Kontakt mit der Drehkomponente planar ausgebildet ist . Dann weist die Drehkomponente insbesondere wenigstens eine Abflachung auf ( in einem Aufnahmebereich für die Verbindungseinheit ) .
Es ist möglich und vorteilhaft , das s wenigstens eine der Drehkomponenten und insbesondere wenigstens die Drehkomponente , an welcher die wenigstens eine Magneteinheit angeordnet i st , wenigstens einen in Umfangsrichtung verlaufenden Trennspalt aufwei st . Insbesondere unterteilt der Trennspalt die Drehkomponente in wenigstens zwei Komponentenabschnitte, welche insbesondere voneinander magnetisch entkoppelt sind. Insbesondere stellt der Trennspalt eine magnetische Flussbarriere bereit. Insbesondere wird dadurch ein magnetischer Kurzschluss zwischen der Drehkomponente und der wenigstens einen (daran angeordneten) Magneteinheit verhindert. Insbesondere ist der Trennspalt so angeordnet, dass ein von der Magneteinrichtung ausgehendes Magnetfeld nicht unter Umgehung des Wirkspalts verlaufen kann.
Der Trennspalt kann sich in radialer Richtung und/oder in axialer Richtung zwischen den Komponentenabschnitten erstrecken. Der Trennspalt kann an einer radialen Außenseite und/oder an einer axialen Außenseite der Drehkomponente münden.
Der Trennspalt kann als Luftspalt ausgebildet sein. Der Trennspalt kann wenigstens teilweise mit einem Material gefüllt sein, welches magnetisch nicht oder zumindest schlecht leitend ist (Kunststoff, Metall (z. B. Aluminium) etc. ) . Insbesondere sind die Komponentenabschnitte magnetisch leitend ausgebildet. Insbesondere ist der Trennspalt gegenüber dem Wirkspalt und/oder gegenüber der Umgebung abgedichtet. Dadurch wird insbesondere verhindert, dass das magnetorheologische Medium in den Trennspalt eintritt bzw. aus dem Trennspalt austritt.
Es ist möglich, dass der Trennspalt durchgehend ausgebildet ist. Damit die Komponentenabschnitte dann trotz des durchgehenden Trennspalts drehfest miteinander verbunden sind, ist im Trennspalt vorzugsweise ein festes, magnetisch nicht bzw. schlecht leitendes Material angeordnet, über welches die Komponentenabschnitte miteinander gefügt und z. B. verklebt sind. Beispielsweise wird dazu ein Ring aus Kunststoff oder dergleichen eingesetzt .
Möglich ist auch, dass der Trennspalt durch Verbindungsabschnitte unterbrochen ist, welche sich zwischen den Komponentenabschnitten erstrecken und diese drehfest miteinander verbinden. Insbesondere werden die Verbindungsabschnitte durch stegartige Brücken zwischen den Komponentenabschnitten und/oder durch (magnetisch nicht bzw. schlecht leitende) Verbindungsmittel und z. B. Schrauben oder dergleichen ausgebildet. Insbesondere sind die stegartigen Brücken einstückig mit den Komponentenabschnitten ausgebildet. Die Verbindungsabschnitte (sofern magnetisch leitend) sind insbesondere so dimensioniert, dass sie unter den betriebsgemäßen Bedingungen in einem magnetischen Sättigungszustand vorliegen, sodass das zum Bremsen vorgesehene Magnetfeld nur unwesentlich oder gar nicht verringert wird.
Es ist bevorzugt und vorteilhaft, dass die wenigstens eine Verbindungseinheit zusammen mit der wenigstens einen Magneteinheit eine leitfähige Verbindung zwischen den Komponentenabschnitten bereit stellt . Möglich ist auch, dass die Magneteinheit wenigstens einen Hufeisenmagneten umfasst oder als ein solcher ausgebildet ist. Die Schenkel des Hufeisenmagnets sind dann insbesondere jeweils mit einem Komponentenabschnitt verbunden. Dadurch kann bei Bedarf auf die Verbindungseinheit verzichtet werden.
Es ist möglich und vorteilhaft, dass auf (nur) einem Komponentenabschnitt der wenigstens eine Permanentmagnet angeordnet ist. Insbesondere erstreckt sich die Verbindungseinheit von den Permanentmagneten zum gegenüberliegenden Komponentenabschnitt. Möglich und vorteilhaft ist auch, dass die Magneteinheit wenigstens zwei Permanentmagnete umfasst, von denen auf den Komponentenabschnitten jeweils wenigstens ein Permanentmagnet angeordnet ist. Dann sind die Permanentmagnete vorzugsweise durch die Verbindungseinheit leitend verbunden. Insbesondere erstreckt sich die Verbindungseinheit zwischen den durch den Trennspalt getrennten Permanentmagneten der wenigstens einen Magneteinheit.
In solchen Ausgestaltungen umfasst die Verbindungseinheit vorzugsweise wenigstens ein Brückenelement oder ist als ein solches ausgebildet. Insbesondere überspannt das Brückenelement den Trennspalt und ist mit dem Permanentmagneten und der Drehkomponente oder mit dem Permanentmagneten oder wenigstens einem weiteren Permanentmagneten verbunden . Insbesondere i st der Permanentmagnet dann in radialer Richtung polarisiert . Die auf gegenüberliegenden Komponentenabschnitten angeordneten Permanentmagnete einer Magneteinheit sind dann insbesondere um 180 ° gedreht polari siert . Zum Bei spiel ist der Nordpol von radial außen nach radial innen gedreht . Insbesondere korrespondiert die Verbindungseinheit wenigstens abschnittswei se mit der radialen Außenseite des Permanentmagneten . Bei spiel swei se i st die Verbindungseinheit gekrümmt ausgebildet , wenn auch der Permanentmagnet gekrümmt ausgebildet i st .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfas st die Verbindungseinheit wenigstens zwei Halteelemente . Insbesondere ist j eweil s wenigstens ein Halteelement auf einem Komponentenabschnitt angeordnet . Insbesondere sind die Halteelemente (welche zu einer Magneteinheit gehören) durch den wenigstens einen Permanentmagneten der Magneteinheit leitend verbunden . Der Permanentmagnet ist dann insbesondere in axialer Richtung polari siert . Der Permanentmagnet i st insbesondere entlang des Trennspalts zentriert angeordnet . Die Halteelemente sind insbesondere j eweils axial neben dem Trennspalt angeordnet .
Die Magneteinrichtung kann für j ede vorgesehene Magneteinheit einen dreiteiligen Aufbau aufweisen . Der dreiteilige Aufbau umfas st insbesondere zwei Permanentmagnete und eine al s Brückenelement ausgebildete Verbindungseinheit . Dadurch wird ein Aufbau analog zu einem Hufeisenmagneten erreicht . Der dreiteilige Aufbau kann auch zwei als Halteelemente ausgebildete Verbindungseinheiten und einen dazwischen angeordneten Permanentmagneten umfas sen .
Die Verbindungseinheit kann wenigstens einen Befestigungsabschnitt zur (magneti sch ) leitenden Befestigung an der Drehkomponente aufwei sen . Insbesondere ist der Befestigungsabschnitt planar ausgebildet . Möglich i st auch, das s der Befestigungsabschnitt mit einer Krümmung der Drehkomponente korrespondiert . Insbesondere weist die Drehkomponente dann in ihrem Aufnahmebereich für die Verbindungseinheit wenigstens eine Abflachung auf .
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, das s der wenigstens eine Permanentmagnet der Magneteinheit in axialer Richtung polarisiert ist . Die magnetischen Pole liegen sich dann insbesondere in axialer Richtung gegenüber . Die axiale Richtung verläuft insbesondere quer zur radialen Richtung und/oder parallel zur Drehachse der Drehkomponenten . Möglich ist auch eine Ausgestaltung, bei welcher der wenigstens eine Permanentmagnet der Magneteinheit in radialer Richtung polari siert ist . Die magneti schen Pole liegen sich dann insbesondere in radialer Richtung ( quer zur Drehachse der Drehkomponenten) gegenüber .
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist der wenigstens eine Permanentmagnet der Magneteinheit eine quaderförmige Grundgeometrie auf . Insbesondere i st der Permanentmagnet nicht gekrümmt ausgebildet und/oder er folgt nicht einer Krümmung der Drehkomponente . Das ermöglicht eine besonders günstige Herstellung und i st besonders vorteilhaft , wenn mehrere Magneteinheiten vorgesehen sind . Solche quaderförmige Permanentmagnete können direkt oder mittel s der wenigstens einen Verbindungseinheit leitend mit der Drehkomponente verbunden werden . Insbesondere i st der Permanentmagnet wenigstens im Kontaktbereich zur Drehkomponente und/oder zur Verbindungseinheit planar ausgebildet .
Es ist möglich, das s der wenigstens eine Permanentmagnet der Magneteinheit gekrümmt ausgebildet ist und vorzugswei se die Grundgeometrie eines Ringsegments aufweist . Das kann trotz der aufwendigeren Herstellung unter bestimmten Bedingungen vorteilhaft sein . Bei spiel swei se kann dadurch Bauraum eingespart werden, wenn nur eine oder wenige große Magneteinheiten vorgesehen sind. Zudem wird auch die Gefahr verringert, dass die Magneteinheit aufgrund ihres spröden Werkstoffs bricht. Die Anbindung kann dabei direkt oder mittels der wenigstens einen Verbindungseinheit erfolgen. Ein solches Ringsegment kann sich beispielsweise über einen Winkel von wenigstens 30° oder wenigstens 45° oder wenigstens 65° oder auch wenigstens 90° oder mehr des Umfangs erstrecken.
Es ist bevorzugt, dass die wenigstens eine Magneteinheit alleine oder mit der wenigstens einen Verbindungseinheit zusammen eine Magnetkreissektion bereitstellt . Dabei ist die Magnetkreissektion ein Teil eines Magnetkreises der Magneteinrichtung. Insbesondere erstreckt sich der Magnetkreis von der Magnetkreissektion aus durch die Drehkomponente (an welcher die Magneteinheit angeordnet ist) und durch den Wirkspalt mit dem darin befindlichen magnetorheologischen Medium und durch die gegenüberliegende Drehkomponente und wieder durch den Wirkspalt mit dem darin befindlichen magnetorheologischen Medium und zurück zur Magnetkreissektion. Der wenigstens eine Permanentmagnet der Magneteinheit ist dabei so in den Magnetkreis eingebunden, dass seine magnetischen Pole mit jeweils einem Ende des Magnetkreises verbunden sind und den Magnetkreis dadurch schließen. Wenn eine Mehrzahl von Magneteinheiten vorgesehen sind, bilden die einzelnen Magneteinheiten vorzugsweise alleine oder mit der wenigstens einen Verbindungseinheit jeweils wenigstens eine Magnetkreissektion. Insbesondere umfasst die Magneteinrichtung dann eine Mehrzahl von Magnetkreisen. Insbesondere sind die Magneteinheiten jeweils ein Teil jeweils eines Magnetkreises.
Die Magnetkreissektion bildet vorzugsweise einen Bypass zu einem Magnetkreis der Übertragungseinrichtung. Die Übertragungseinrichtung umfasst insbesondere wenigstens einen Magnetkreis, durch welchen der magnetische Fluss des Magnetfelds der Spuleneinrichtung zur Beeinflussung der Drehbarkeit der Drehkomponenten im Normalbetrieb fließt. Die Magnetkreissektion (insbesondere wenigstens der Bypass) ist insbesondere wenigstens abschnittsweise parallel zum Magnetkreis der Übertragungseinrichtung geschaltet. Wenn eine Mehrzahl von Magnetkreisen mit jeweils einer Magnetkreissektion vorgesehen sind, bildet jede Magnetkreissektion insbesondere jeweils einen Bypass für den Magnetkreis der Übertragungseinrichtung.
Es ist möglich, dass die Magnetkreissektion direkt in den Magnetkreis der Übertragungseinrichtung eingebunden ist. Insbesondere ist die Magnetkreissektion dann seriell (bzw. in Reihe) und insbesondere nicht parallel zum Magnetkreis der Übertragungseinrichtung geschaltet. Insbesondere ist der Magnetkreis der wenigstens einen Magneteinheit in Reihe zum Magnetkreis der Übertragungseinrichtung geschaltet.
Es ist möglich und bevorzugt, dass der Magnetkreis der Übertragungseinrichtung nicht durch die Magnetkreissektion verläuft. Insbesondere verläuft der Magnetkreis der Übertragungseinrichtung von der Drehkomponente (an welcher die Magneteinheit nicht angeordnet ist) aus durch den Wirkspalt mit dem darin befindlichen magnetorheologischen Medium und durch die gegenüberliegende Drehkomponente (an welcher die Magneteinheit angeordnet ist) und durch deren Trennspalt und wieder durch den Wirkspalt mit dem darin befindlichen magnetorheologischen Medium und wieder zurück in die Drehkomponente. Insbesondere verläuft der Magnetkreis der Übertragungseinrichtung dabei durch die Komponentenabschnitte und den zwischen ihnen liegenden Trennspalt. Insbesondere sind dann eine Feldstärke bzw. eine Leistung der Spuleneinrichtung und der Widerstand des Trennspalts aufeinander abgestimmt, sodass der magnetische Fluss der Spuleneinrichtung zumindest zu einem überwiegenden Teil durch den Trennspalt und nicht durch die Magnetkreissektion fließt. Für eine solche Abstimmung wird vorzugsweise berücksichtigt, dass der wenigstens eine Permanentmagnet der Magneteinheit eine magnetische Sättigung aufweist und dadurch für den Magnetkreis der Übertragungseinrichtung einen entsprechend hohen Widerstand darstellt. Der Widerstand des Trennspalts wird insbesondere durch die Breite und/oder die Füllung bestimmt . Insbesondere ist der (magnetische ) Widerstand des Trennspalts so dimensioniert , das s er zwar für das Magnetfeld der Magneteinheit , nicht aber für das Magnetfeld der Spuleneinrichtung eine magneti sche Flus sbarriere bereitstellt .
Es ist möglich, das s sich der Magnetkreis der Übertragungseinrichtung von der Drehkomponente aus ( an welcher die Magneteinheit nicht angeordnet ist ) durch den Wirkspalt mit dem darin befindlichen magnetorheologi schen Medium und dann von dort aus ( unter Umgehung der Drehkomponente mit dem Trennspalt ) direkt wieder zurück zu der Drehkomponente ( an welcher die Magneteinheit nicht angeordnet ist ) erstreckt . In einer solchen Ausgestaltung sind eine Feldstärke bzw . eine Leistung der Spuleneinrichtung und ein Widerstand des Trennspalts so aufeinander abgestimmt , das s der magnetische Flus s der Spuleneinrichtung wenigstens zu einem überwiegenden Teil nicht durch den Trennspalt , sondern durch den Wirkspalt mit dem darin befindlichen magnetorheologischen Medium fließt .
In einer bevorzugten und vorteilhaften Ausgestaltung umfas st die Magneteinrichtung eine Mehrzahl von Magneteinheiten . So können starke Störfallbremsmomente mit sehr kompakten und kostengünstigen Permanentmagneten erzeugt werden . Vorzugsweise sind die Magneteinheiten (wenigstens in Bezug auf ihren j eweil s wenigstens einen Permanentmagneten ) beabstandet über den Umfang verteilt . Es kann auch eine Aufreihung ohne Abstand vorgesehen sein .
Vorzugswei se sind die Magneteinheiten symmetri sch über den Umfang verteilt . Dadurch kann das Störfallbremsmoment im Normalbetrieb zuverlässig und unaufwendig mit dem Magnetfeld der Spuleneinrichtung auf gehoben werden . Die Magneteinheiten können auch asymmetri sch über den Umfang verteilt sein . Dann i st insbesondere eine elektri sche Zusatzspuleneinrichtung vorgesehen . Insbesondere sind die Magneteinheiten koaxial zum Wirkspalt angeordnet. Insbesondere sind die Magneteinheiten entlang des Trennspalts auf gereiht. Die Magneteinheiten können den Trennspalt Überspannen. Die Magneteinheiten können auch neben dem Trennspalt auf jeweils einem der Komponentenabschnitte angeordnet sein. Insbesondere stellt jede Magneteinheit eine Magnetkreissektion bereit. Insbesondere sind die einzelnen Magneteinheiten identisch oder zumindest analog und beispielsweise spiegelsymmetrisch ausgebildet .
Die Magneteinrichtung umfasst insbesondere wenigstens zwei Magneteinheiten. Die Magneteinrichtung kann auch wenigstens drei oder wenigstens vier oder wenigstens fünf oder wenigstens sechs Magneteinheiten umfassen. Die Magneteinrichtung kann wenigstens acht oder wenigstens zehn oder wenigstens zwölf Magneteinheiten umfassen. Es können z. B. bis zu 24 oder bis zu 36 Magneteinheiten oder mehr vorgesehen sein. Insbesondere ist die Anzahl der Magneteinheiten auf die Größe der Übertragungseinrichtung und das gewünschte Störfallbremsmoment abgestimmt .
Vorzugsweise erstrecken sich die Magneteinheiten zusammengenommen über einen Winkel von wenigstens 45° oder wenigstens 65° oder wenigstens 75° und vorzugsweise wenigstens 80° des Umfangs. Das ermöglicht eine zuverlässige Bereitstellung der Störfallbremsmoments. Dabei weisen die einzelnen Magneteinheiten insbesondere eine Länge von nur wenigen Grad des Umfangs auf.
Den Magneteinheiten ist insbesondere jeweils wenigstens eine Verbindungseinheit zugeordnet. Insbesondere sind auch die Verbindungseinheiten beabstandet über den Umfang verteilt. Insbesondere bilden die Magneteinheiten jeweils mit ihrer wenigstens einen zugehörigen Verbindungseinheit jeweils eine Vormontageeinheit. Dadurch wird die Montage weiter vereinfacht.
Es ist möglich, dass mehreren Magneteinheiten oder allen Magneteinheiten eine gemeinsame Verbindungseinheit zugeordnet ist. Insbesondere sind dann mehrere oder sogar alle Magneteinheiten mittels der gemeinsamen Verbindungseinheit an der Drehkomponente befestigt. Insbesondere weist die gemeinsame Verbindungseinheit die Grundgeometrie eines Ringsegments auf und korrespondiert vorzugsweise mit der Krümmung der Drehkomponente. Insbesondere erstreckt sich die gemeinsame Verbindungseinheit über wenigstens einen Teil des Umfangs. Die gemeinsame Verbindungseinheit kann sich auch über den gesamten Umfang (360°) erstrecken und beispielsweise als ein geschlossener Ring ausgebildet sein. Die gemeinsame Verbindungseinheit kann mit den Magneteinheiten eine Vormontageeinheit bilden. Durch die Montage der Vormontageeinheit können dann mehrere oder alle Magneteinheiten zugleich gehandhabt und befestigt werden.
Insbesondere stellen die Magneteinheiten alleine oder mit ihrer wenigstens einen zugehörigen Verbindungseinheit jeweils eine Magnetkreissektion bereit. Insbesondere ist jeder Magneteinheit wenigstens eine Verbindungseinheit zugeordnet, um eine Magnetkreissektion zu bilden. Falls mehrere Magneteinheiten wenigstens eine gemeinsame Verbindungseinheit aufweisen, bildet jede Magneteinheit insbesondere zusammen mit der gemeinsamen Verbindungseinheit jeweils eine Magnetkreissektion.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist nur eine Magneteinheit vorgesehen. Insbesondere erstreckt sich die Magneteinheit dann über einen Winkel von wenigstens 45° oder wenigstens 75° und vorzugsweise wenigstens 80° des Umfangs. Insbesondere erstreckt sich die Magneteinheit über einen Winkel von wenigstens 88° und vorzugsweise wenigstens 90° (wenigstens ein Viertel) des Umfangs. Insbesondere erstreckt sich die Magneteinheit über einen Winkel von maximal 180° des Umfangs. Das bietet Vorteile hinsichtlich des Bauraums und ermöglicht zugleich noch eine entsprechend unaufwendige Montage, beispielsweise von radial außerhalb. Es können auch zwei solcher Magneteinheiten vorgesehen sein. In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt und vorteilhaft, dass der Magneteinrichtung wenigstens eine elektrische Gegenfelderzeugungseinrichtung zugeordnet ist. Insbesondere ist die Gegenfelderzeugungseinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, das wenigstens eine von der Magneteinrichtung ausgehende Magnetfeld wenigstens teilweise abzuschwächen oder zu eliminieren. Insbesondere erzeugt die Gegenfelderzeugungseinrichtung dazu wenigstens ein Magnetfeld, welches gegenläufig zu dem wenigstens einen Magnetfeld der Magneteinrichtung ist.
Die Gegenfelderzeugungseinrichtung wird vorzugsweise durch die Spuleneinrichtung der Übertragungseinrichtung bereitgestellt. Bevorzugt und vorteilhaft ist auch, dass die Gegenfelderzeugungseinrichtung wenigstens eine elektrische Zusatzspuleneinrichtung umfasst. Insbesondere stellt die Zusatzspuleneinrichtung dann wenigstens ein Magnetfeld bereit, welches zu dem wenigstens einen Magnetfeld der Magneteinrichtung entgegengesetzt ist.
Es ist möglich und vorteilhaft, dass die Zusatzspuleneinrichtung für jede vorgesehene Magneteinheit jeweils wenigstens eine Zusatzspule aufweist. Insbesondere ist die Zusatzspule an der Magneteinheit und/oder an der wenigstens einen zugehörigen Verbindungseinheit angeordnet. Insbesondere ist für jede Magneteinheit jeweils wenigstens eine Zusatzspule vorgesehen. Insbesondere ist für jeden Magnetkreis der Magneteinrichtung jeweils wenigstens eine Zusatzspule vorgesehen. Dadurch können auch die Magnetfelder von asymmetrisch über den Umfang verteilten Magneteinheiten zuverlässig eliminiert werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das wenigstens eine von der Magneteinrichtung ausgehende Magnetfeld zur Verstärkung des von der Spuleneinrichtung der Übertragungseinrichtung ausgehenden Magnetfelds einsetzbar ist. Insbesondere verstärken die Magnetfelder der einzelnen Magneteinheiten das von der Übertragungseinrichtung ausgehende Magnetfeld . Eine solche Verstärkung i st insbesondere im Normalbetrieb vorgesehen . Insbesondere ist die Spuleneinrichtung dazu geeignet und ausgebildet , ein Magnetfeld zu erzeugen, welches in die gleiche Richtung wie das wenigstens eine Magnetfeld der Magneteinrichtung verläuft . So bei gleichem Stromverbrauch der Spuleneinrichtung ein stärkeres Bremsmoment erzeugt werden .
Die Vorrichtung kann al s eine Lenkvorgabeeinrichtung zum Vorgeben eines Lenkbefehls nach dem Steer-by-Wire-Konzept ausgebildet sein . Insbesondere ist dann eine der Drehkomponenten mit einer Lenkeinheit und bei spielsweise einem Lenkrad gekoppelt . Insbesondere i st dadurch die Bewegbarkeit der Lenkeinheit gezielt bremsbar . Die Lenkvorgabeeinrichtung kann wenigstens eine Antriebseinrichtung zu Erzeugung eines auf die Lenkeinheit wirkenden Drehmoments umfas sen, sodas s die Lenkeinheit aktiv bewegbar i st . Insbesondere ist die Übertragungseinrichtung dann al s Kupplungseinrichtung ausgebildet , sodas s die Antriebseinrichtung mit einstellbaren Kupplungsmoment an die Lenkeinheit koppelbar i st . Dann i st insbesondere eine der Drehkomponenten mit der Antriebseinrichtung und eine der Drehkomponenten mit einem Abtrieb koppelbar .
Die Lenkvorgabeeinrichtung kann eine Aktuatoreinrichtung umfas sen, welche zur Umsetzung einer mit der Lenkeinheit ausgeführten Lenkbewegung in eine Fahrzeugbewegung dient . Insbesondere sind die Lenkeinheit und die Aktuatoreinrichtung nur nach dem Steer-by-Wire-Konzept wirkverbunden .
Die Vorrichtung kann al s eine Bedieneinrichtung zur Einstellung von Bedienzuständen mittel s Drehbewegungen und/oder Linearbewegungen (welche in Drehbewegungen umgesetzt werden ) ausgebildet sein . Insbesondere ist der Bewegungswiderstand der Drehbewegung gezielt einstellbar . Eine solche Bedieneinrichtung ist bei spielsweise ein Drehknopf oder ein Joystick oder dergleichen ausgebildet .
Insbesondere i st mit der Übertragungseinrichtung eine Kraftübertragung bzw . Drehmomentübertragung gezielt veränderbar . Insbesondere i st mittel s der Spuleneinrichtung und deren Magnetfeld im Wirkspalt die Kraftübertragung bzw . die Drehmomentübertragung zwi schen den Drehkomponenten einstellbar . Insbesondere ergibt sich dadurch auch eine Veränderung des Bewegungswiderstands für die Drehbarkeit der Drehkomponenten . Die Übertragungseinrichtung kann al s eine Kupplungseinrichtung oder al s eine Bremseinrichtung eingesetzt werden . Dann dienen die Drehkomponenten insbesondere al s Kupplungskomponenten bzw . al s Bremskomponenten und können al s solche bezeichnet werden . Das Drehmoment kann auch al s Bremsmoment bzw . Kupplungsmoment bezeichnet werden .
Wenn im Rahmen der vorliegenden Erfindung von der wenigstens einen Magneteinheit bzw . der Magneteinheit die Rede i st , sind insbesondere alle vorgesehenen Magneteinheiten der Magneteinrichtung gemeint . Insbesondere erstreckt sich die wenigstens eine Magneteinheit nur über einen Teil des Umfangs . Die wenigstens eine Magneteinheit besteht insbesondere aus wenigstens einem Permanentmagneten . Die Magneteinheit kann aus nur einem Permanentmagneten bestehen . Die Magneteinheit kann aus wenigstens (nur ) zwei Permanentmagneten bestehen . Möglich i st auch, das s die Magneteinheit aus wenigstens drei oder wenigstens vier oder mehr Permanentmagneten besteht . Wenn im Rahmen der vorliegenden Erfindung von dem wenigstens einen Permanentmagneten die Rede i st , sind insbesondere alle Permanentmagnete der Magneteinheit gemeint . Die Permanentmagnete einer Magneteinheit können beabstandet oder berührend angeordnet sein . Es i st möglich, dass die Magneteinheit neben den Permanentmagneten weitere Bauteile umfas st .
Insbesondere stellt die wenigstens eine Magneteinheit wenigstens ein Magnetfeld bereit , welches auf das im Wirkspalt befindliche magnetorheologi sche Medium einwirkt , sodas s sie Drehbarkeit der Drehkomponenten bei Wegfall des Magnetfelds der Spuleneinrichtung mittel s der Zusatzbremse gebremst werden kann . Insbesondere wirkt die Magneteinrichtung der Zusatzbremse auf das im Wirkspalt angeordnete magnetorheologi sche Medium ein . Insbesondere wirken das Magnetfeld der Spuleneinrichtung und das Magnetfeld der Magneteinrichtung auf denselben Wirkspalt und vorzugsweise auch auf das selbe magnetorheologische Medium ein . Insbesondere nutzen die Zusatzbremse und die Übertragungseinrichtung denselben Wirkspalt und das selbe magnetorheologi sche Medium und vorzugswei se auch wenigstens teilweise die selben leitfähigen Abschnitte der Drehkomponenten .
Insbesondere i st ein gemeinsamer Wirkspalt für die Übertragungseinrichtung und die Zusatzbremse vorgesehen . Insbesondere stellt der zwi schen den Drehkomponenten ausgebildete Wirkspalt auch den Wirkspalt für die Zusatzbremse bereit . Insbesondere i st der Wirkspalt umlaufend um eine der Drehkomponenten ausgebildet . Der Wirkspalt kann wenigstens einen oder auch wenigstens zwei oder mehr Spaltabschnitte aufwei sen . Dabei kann das Magnetfeld der Magneteinrichtung auf denselben Spaltabschnitt und/oder auf einen anderen (benachbarten ) Spaltabschnitt des Wirkspalts einwirken . Insbesondere sind die Spaltabschnitte miteinander verbunden und insbesondere strömungsverbunden . Eine solche konstruktive Integration der Zusatzbremse in die Übertragungseinrichtung benötigt besonders wenig Bauraum .
Das Bremsmoment der Zusatzbremse wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Störfallbremsmoment bezeichnet . Darunter werden insbesondere auch andere Einsatzmöglichkeiten des Bremsmoments verstanden, zum Bei spiel zum Bremsen im Stand-by bzw . bei abgeschalteter Übertragungseinrichtung oder zur Verstärkung eines Übertragungsmoments der Übertragungseinrichtung . Das Übertragungsmoment der Übertragungseinrichtung kann ein Bremsmoment oder ein Kupplungsmoment sein . Insbesondere stellt der Permanentmagnet das Magnetfeld unabhängig von einer Stromversorgung der Zusatzbremse und der Spuleneinrichtung bereit. Es ist möglich, dass der Permanentmagnet durch einen Werkstoff mit geeigneten Remanenzeigenschaften bereitgestellt wird, sodass er durch ein Magnetfeld entmagnetisiert und aufmagnetisiert werden kann (beispielsweise mittels der Spuleneinrichtung) . Wenn im Rahmen der vorliegenden Erfindung von einer Richtung des Magnetfeldes die Rede ist, ist insbesondere die Richtung des magnetischen Flusses (insbesondere in einem Magnetkreis) gemeint.
Insbesondere ist die Spuleneinrichtung an einer der Drehkomponenten befestigt. Insbesondere sind die Spuleneinrichtung und die wenigstens eine Magneteinheit an unterschiedlichen (gegenüberliegenden) Drehkomponenten befestigt. Insbesondere ist die Spuleneinrichtung nicht an der Drehkomponente befestigt, welche den Trennspalt aufweist. Insbesondere sind Drehkomponenten wenigstens teilweise magnetisch leitend ausgebildet. Insbesondere sind die Drehkomponenten wenigstens teilweise aus einem magnetisch leitenden Werkstoff gefertigt. Insbesondere sind Drehkomponenten wenigstens dort magnetisch leitend ausgebildet, wo der Magnetkreis vorgesehen ist .
In allen Ausgestaltungen ist es besonders bevorzugt und vorteilhaft, dass das magnetorheologische Medium als ein Pulver ausgebildet ist. Insbesondere ist das Pulver in einem Gas und vorzugsweise in Luft aufgenommen. Insbesondere umfasst das magnetorheologische Medium magnetisch ansprechbare (magnetisierbare) Partikel und Gas als Füllmedium. Insbesondere sind die magnetisch ansprechbaren Partikel in Luft auf genommen. Insbesondere ist das magnetorheologische Medium als ein Pulver ausgebildet. Mit einem solchen magnetorheologischen Medium ermöglicht die hier vorgestellte Erfindung ein besonders geringes Grundmoment. Alternativ ist es denkbar und möglich, dass das magnetorheologische Medium magnetisierbare Partikel und eine Trägerflüssigkeit, wie z. B. Öl, Wasser oder Alkohol, umfasst.
Es ist besonders bevorzugt, dass die magnetisierbaren Partikel (jeweils) überwiegend aus Carbonyleisenpulver oder Derivaten davon bestehen. Möglich sind auch andere magnetisch ansprechbare Partikel. Die magnetisierbaren Partikel können Beschichtungen zum Schutz vor Abrieb und/oder Korrosion und/oder zusätzliche Bestandteile aufweisen, um die magnetisch ansprechbaren Partikel im Betrieb beständiger, abriebfester und/oder gleitfähiger zu gestalten. Das magnetorheologische Medium kann z. B. eine Graphitbeigabe umfassen.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, welche im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert werden.
Darin zeigen:
Figur 1 eine rein schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer geschnittenen Seitenansicht;
Figur 2 die Vorrichtung der Fig. 1 in einer geschnittenen
Vorderansicht ;
Figur 3 eine weitere Vorrichtung in einer geschnittenen
Seitenansicht ;
Figur 4 die Vorrichtung der Fig. 3 in einer geschnittenen
Vorderansicht ;
Figur 5 eine weitere Vorrichtung in einer geschnittenen
Seitenansicht ;
Figur 6 die Vorrichtung der Fig. 5 in einer geschnittenen
Vorderansicht ;
Fig. 7 und 8 Detaildarstellungen einer Vorrichtung in verschiedenen Betriebszuständen in geschnittenen Seitenansichten ;
Fig. 9 und 10 eine weitere Vorrichtung in verschiedenen Betriebszuständen in geschnittenen Seitenansichten ;
Figur 11 eine Detaildarstellung der Vorrichtung der Fig. 3 in einer perspektivischen Ansicht;
Figur 12 eine weitere Vorrichtung in einer geschnittenen
Seitenansicht ;
Figur 13 die Vorrichtung der Fig. 12 in einer geschnittenen
Vorderansicht; und
Figur 14 eine Ausgestaltung der Vorrichtung der Fig. 12 in einer geschnittenen Vorderansicht.
Die Figur 1 und 2 zeigen eine erfindungsgemäße Vorrichtung 100 mit einer magnetorheologischen Übertragungseinrichtung 1 mit zwei Drehkomponenten 2, 3. Die Vorrichtung 100 ist hier als eine Lenkvorgabeeinrichtung 300 zum Steuern eines Fahrzeugs nach dem Steer-by-Wire-Konzept ausgebildet. Dazu ist eine der Drehkomponenten 2, 3 mit einer Lenkeinheit 301 und z. B. einem Lenkrad verbunden. Die Übertragungseinrichtung 1 kann dadurch haptische Rückmeldungen an der Lenkeinheit 301 erzeugen oder das Drehmoment einer hier nicht gezeigten Antriebseinrichtung einkuppeln. Die Vorrichtung 100 kann aber auch als eine andere Art Bedieneinrichtung und z. B. als Drehknopf oder Daumenwalze ausgebildet sein.
Zwischen den Drehkomponenten 2, 3 ist ein Wirkspalt 4 ausgebildet, in dem ein magnetorheologisches Medium 5 angeordnet ist. Die Dimensionierung des Wirkspalts 4 ist hier und in den übrigen Figuren aus Gründen der Sichtbarkeit nicht maßstabsgerecht eingezeichnet. Zur Abdichtung des Wirkspalts 4 ist eine Dichtung 14 vorgesehen. Die innere Drehkomponente 2 ist mittels einer Lagereinheit 12 und beispielsweise eines oder mehrerer Gleitlager drehbar an der äußeren Drehkomponente 3 gelagert. Die äußere Drehkomponente 3 umfasst hier zwei Querwände 63, welche den Wirkspalt 4 in axialer Richtung abschließen. Dabei ist die Lagereinheit 12 hier an wenigstens einer Querwand 63 angeordnet. Die Querwände 63 dienen insbesondere auch zur Abdichtung des Wirkspalts 4.
Über eine an der inneren Drehkomponente 2 befestigte Spuleneinrichtung 6 wird ein Magnetfeld erzeugt. Das Magnetfeld beeinflusst das Medium 5, sodass die Bewegbarkeit der Drehkomponenten 2, 3 mit einem gezielten Drehmoment beaufschlagt wird.
Die in den Wirkspalt 4 hineinragenden magnetisch leitfähigen Abschnitte der Drehkomponenten 2, 3 können mit einer umlaufenden Kontur ausgestattet sein. Dadurch ergibt sich in Umfangsrichtung eine unterschiedliche Spalthöhe, wobei die Erhebungen als Magnetfeldkonzentratoren wirken. Hier ist beispielsweise die innere Drehkomponenten 2 mit einer Sternkontur 24 ausgestattet.
Eine Zusatzbremse 7 mit einer Magneteinrichtung 17 dient zum Bremsen der Drehbarkeit der Drehkomponenten 2, 3 bei einem Wegfall des Magnetfelds der Spuleneinrichtung 6 und z. B. bei einem Störfall. Die Magneteinrichtung 17 umfasst hier eine Magneteinheit 27 mit zwei Permanentmagneten 37. Das Magnetfeld der Magneteinheit 27 verläuft hier in einem gestrichelt eingezeichneten Magnetkreis 47. Die Permanentmagnete 37 besitzen hier eine entgegengesetzte Polarisation bezogen auf die radiale Richtung .
Da sich der Magnetkreis 47 auch durch den Wirkspalt 4 und das Medium 5 erstreckt, wird die Drehbarkeit der Drehkomponenten 2, 3 dadurch gebremst. Die Pfeile zeigen die Flussrichtung des Magnetfelds im Magnetkreis 47 an. Die gestrichelte Linie innerhalb der Permanentmagnete 37 deutet symbolisch die Polarisation der Permanentmagnete 37 an.
Um einen magnetischen Kurzschluss zwischen der Magneteinheit 27 und der Drehkomponenten 3 zu verhindern, i st in der Drehkomponente 3 ein Trennspalt 43 ausgebildet . Durch den Trennspalt 43 ergeben sich zwei magneti sch voneinander entkoppelte Komponentenabschnitte 53 . Der Trennspalt 43 erstreckt sich hier in radialer Richtung zwi schen den Komponentenabschnitten 53 . Zudem sind vorzugsweise auch die Querwände 63 nicht magneti sch leitend ausgebildet .
An j edem Komponentenabschnitt 53 i st ein Permanentmagnet 37 der Magneteinheit 27 magnetisch leitend angebunden . Die Permanentmagnete 37 sind mittel s einer Verbindungseinheit 8 miteinander verbunden, sodass der Magnetkreis 47 geschlos sen wird . Die Verbindungseinheit 8 ist hier al s ein Brückenelement 28 ausgebildet .
Die Magneteinheit 27 bildet hier mit ihrer Verbindungseinheit 8 eine Magnetkrei ssektion 87 , welche einen Teil des Magnetkreises 47 bereit stellt . In Bezug auf den Magnetkreis der Spuleneinrichtung 6 im Normalbetrieb stellt die Magnetkrei s sektion 87 einen Bypas s dar .
Die Magneteinheit 27 erstreckt sich hier nur über einen Teil des Umfangs , welcher einem Winkel 37b von etwas weniger al s 90 ° entspricht . Dadurch können Permanentmagnete 37 eingesetzt werden, welche erheblich günstiger und einfacher zu fertigen sind als zum Bei spiel Ringmagnete .
Zudem i st die Magneteinheit 27 hier an einer radialen Außenseite 13 der äußeren Drehkomponente 3 befestigt . Dabei kann die Magneteinheit 27 montiert werden, nachdem die Drehkomponenten 2 , 3 zusammengesetzt und der Wirkspalt 4 mit dem Medium 5 befüllt wurde . Das ermöglicht eine besonders wirtschaftliche und unaufwendige Montage . Die Magneteinheit 27 und die Drehkomponenten 2 , 3 sowie der Wirkspalt 4 sind hier in radialer Richtung überlappend angeordnet .
Die Permanentmagnete 37 sind hier direkt berührend an einem Aufnahmebereich 23 der Außenseite 13 der Drehkomponente 3 befestigt . Dazu wei sen sie einen Kontaktbereich 37a auf , welcher der Krümmung des Aufnahmebereichs 23 bzw . der gesamten Außenseite 13 der Drehkomponente 3 folgt .
Die Magneteinheit 27 weist hier die Grundgeometrie eines Ringsegments auf . Entsprechend sind die Permanentmagnete 37 al s Ringsegmente ausgebildet . Auch das Brückenelement 28 folgt der Krümmung der Permanentmagnete 37 und i st al s ein Ringsegment ausgebildet . Dadurch ergibt sich insgesamt eine sehr kompakte Bauwei se , sodas s der Durchmes ser der Übertragungseinrichtung 1 aufgrund der Zusatzbremse 7 nur unwesentlich vergrößert wird .
Die hier gezeigte Zusatzbremse 7 bietet mit ihrer Magneteinheit 27 und dem gezielten Verlauf des Magnetkrei ses 47 ein zuverlässiges Störfallbremsmoment . Dadurch können die Drehkomponenten 2 , 3 im Störfall nicht widerstandslos gedreht werden . Ein widerstandsloses Drehen könnte bei der Lenkvorgabeeinrichtung 300 zu überzogenen und somit sehr gefährlichen Lenkbewegungen führen .
Zur Aufhebung des Störfallbremsmoments im Normalbetrieb wird das Magnetfeld der Magneteinheit 27 mit einem Magnetfeld einer Gegenfelderzeugungseinrichtung 57 gezielt überlagert . Dazu erzeugt die Gegenfelderzeugungseinrichtung 57 ein Magnetfeld, welches dem Magnetfeld der Magneteinheit 27 entgegen gerichtet ist .
Bei der hier gezeigten Vorrichtung 100 kann die Gegenfelderzeugungseinrichtung 57 durch die Spuleneinrichtung 6 der Übertragungseinrichtung 1 bereitgestellt werden . Allerdings ist die einzelne Magneteinheit 27 hier nur auf einem Teil des Umfangs angeordnet ist . Wenn ihr Magnetfeld durch die Spuleneinrichtung 6 eliminiert wird, liegt ein Bremsmoment vor . Denn wenn das Magnetfeld der Spuleneinrichtung 6 das Magnetfeld der Magneteinheit 27 im dazugehörigen Winkelbereich aufhebt , verbleibt im restlichen Winkelbereich des Umfangs weiterhin ein wirksames Magnetfeld der Spuleneinrichtung 6 . Wenn eine vollständige Aufhebung des Störfallbremsmoments gewünscht ist, kann die hier gezeigte Vorrichtung 100 mit einer Zusatzspuleneinrichtung 67 ausgestattet werden, welche in den Figuren 7 und 8 näher gezeigt ist. Die Zusatzspuleneinrichtung 67 umfasst eine Zusatzspuleneinrichtung 67, welche hier an der Verbindungseinheit 8 angeordnet ist. Wenn mehrere asymmetrisch über den Umfang verteilte Magneteinheiten 27 vorgesehen sind, umfasst die Zusatzspuleneinrichtung 67 z. B. für jede Magneteinheit 27 wenigstens eine Zusatzspule 77.
Die Zusatzspule 77 ist in den Magnetkreis 47 der Magneteinheit 27 eingebunden. Wenn die Zusatzspule 77 nicht bestromt ist, (wie in der Figur 7 gezeigt) , wird der Verlauf des Magnetfeldes im Magnetkreis 47 nicht beeinflusst. Wenn die Spule bestromt wird (in der Figur 8 gezeigt) , erzeugt sie ein Magnetfeld, welches entgegengesetzt zu dem Magnetfeld der Magneteinheit 27 ausgerichtet ist. Dadurch ergeben sich der in der Figur 8 gestrichelt eingezeichnete Magnetkreis 47a für die Magneteinheit 27 und der Magnetkreis 77a für die Zusatzspule 77. Das Magnetfeld der Magneteinheit 27 wird sozusagen aus dem Magnetkreis 47 verdrängt .
In den Figuren 7 und 8 ist die Magneteinheit 27 rein beispielhaft mit nur einem Permanentmagneten 37 ausgestattet. Entsprechend ist das Brückenelement 28 so ausgebildet, dass es den Permanentmagneten 37 an den gegenüberliegenden Komponentenabschnitt 53 anbindet. Eine solche Ausführung kann auch für die Vorrichtungen 100 der Figuren 1 bis 4 vorgesehen sein. Die in den Figuren 7 und 8 vorgestellte Vorrichtung 100 kann aber auch mit einer Magneteinheit 27 bzw. einem Brückenelement 28 ausgestattet sein, wie es in den Figuren 1 und 2 bzw. 3 und 4 gezeigt ist.
Die Figuren 3 und 4 zeigen eine Variante der zuvor vorgestellten Vorrichtung 100, bei welcher eine Mehrzahl von symmetrisch über den Umfang verteilten Magneteinheiten 27 vorgesehen sind. Dadurch kann das Magnetfeld der Magneteinrichtung 17 bei Bedarf vollständig durch das Magnetfeld der Spuleneinrichtung 6 eliminiert werden kann. Falls eine asymmetrische Verteilung der Magneteinheiten 27 vorgesehen ist, sind die Magneteinheiten 27 vorzugsweise mit jeweils einer Zusatzspule 77 ausgestattet. Die Funktionsweise der Zusatzspule 77 zur Eliminierung des Magnetfelds der Magneteinrichtung 17 erfolgt dann insbesondere wie mit Bezug zu den Figuren 7 und 8 beschrieben.
Die Magneteinheiten 27 weisen hier jeweils zwei quaderförmige Permanentmagnete 37 mit planaren Kontaktbereichen 37a auf.
Dadurch ergeben sich ein geringer Herstellungsaufwand und bei der Anbindung an die Drehkomponente 3 können Permanentmagnete 37 mit geringen Fertigungsgenauigkeiten eingesetzt werden. Die Magneteinheiten 27 sind mittels quaderförmigen Brückenelementen 28 verbunden. Um eine gut leitfähige Anbindung zu gewährleisten, sind an der Außenseite 13 der Drehkomponente 3 Aufnahmebereiche 23 für die Permanentmagnete 37 ausgebildet, welche Abflachungen 33 aufweisen. Diese Ausführung ist in der Detaildarstellung der Figur 11 besonders gut zu erkennen.
In den Figuren 5 und 6 ist eine Variante der Vorrichtung 100 gezeigt, bei welcher die Magneteinheiten 27 über den Umfang verteilt sind und jeweils einen quaderförmigen Permanentmagneten
37 aufweisen. Die Permanentmagnete 37 besitzen hier eine axiale Polarisation.
Um die einzelnen Magneteinheiten 27 an beide Komponentenabschnitte 53 anbinden zu können, sind hier für jede Magneteinheit 27 zwei Verbindungseinheiten 8 vorgesehen. Die Verbindungseinheiten 8 sind hier als Halteelemente 38 ausgebildet, welche mit jeweils einem Magnetpol und jeweils einem Komponentenabschnitt 53 leitend verbunden sind. Möglich ist aber auch, dass zwei Halteelemente 38 zur Anbindung sämtlicher Magneteinheiten 27 ausgebildet sind. Dann sind die Halteelemente
38 beispielsweise als umlaufende Ringe ausgebildet.
Die Halteelemente 38 weisen hier jeweils einen Befestigungsabschnitt 18 auf , welcher der Krümmung der Außenseite 13 der Drehkomponente 3 im Aufnahmebereich 23 für die Permanentmagnete 37 angepas st i st . Auch diese Variante ermöglicht den wirtschaftlichen und vorteilhaften Einsatz von quaderförmigen Permanentmagneten 37 .
Die Figur 9 zeigt die Vorrichtung 100 der Figuren 5 und 6 in einem Normalbetrieb . Dabei ist die Spuleneinrichtung 6 der Übertragungseinrichtung 1 aktiv und erzeugt ein Magnetfeld, welches sich durch einen Magnetkrei s 16 erstreckt und dem Magnetfeld der Magneteinrichtung 17 entgegen gerichtet ist . Dabei verdrängt das Magnetfeld der Spuleneinrichtung 6 das Magnetfeld der Magneteinrichtung 17 aus dem Wirkspalt 4 . Dadurch kann das Störfallbremsmoment vollständig auf gehoben werden . Das Magnetfeld der Magneteinrichtung 17 fließt währenddes sen durch einen Magnetkrei s 47 , welcher sich hier wenigstens zum Teil durch die Komponentenabschnitte 53 und den Trennspalt 43 erstreckt .
Je nach magneti schem Widerstand des Trennspalts 43 kann sich der Magnetkrei s 47 aber auch wenigstens zum Teil durch die Luft erstrecken . Dann würde sich ein Magnetkrei s 47 ergeben, welcher durch die Magnetkreis sektion 87 und die radial weiter außen von der Magnetkrei s sektion 87 liegenden Luftschichten verläuft . Grundsätzlich i st es für die Aufhebung des Störfallbremsmoments wichtig, dass der Magnetkreis 47 nicht mehr durch den Wirkspalt 4 verläuft . Zudem sollte der Magnetkrei s 16 der Spuleneinrichtung 6 nicht durch die gegenüberliegende Drehkomponente 3 verlaufen .
Wenn im Normalbetrieb die Drehbarkeit der Drehkomponenten 2 , 3 abgebremst werden soll , wird mit der Spuleneinrichtung 6 ein stärkeres Magnetfeld erzeugt . Dieses erstreckt sich dann durch einen hier nicht dargestellten Magnetkrei s , welcher auch durch die Komponentenabschnitte 53 verläuft und den Trennspalt 43 überwindet .
In der Figur 10 i st die Vorrichtung 100 der Figuren 5 und 6 in einem Normalbetrieb gezeigt , bei dem ein besonders hohes Bremsmoment und/oder ein besonders energiesparender Betrieb gewünscht sind . Dazu erzeugt die Spuleneinrichtung 6 ein Magnetfeld, welches in die gleiche Richtung wie das Magnetfeld der Magneteinrichtung 17 läuft . Dadurch ergeben sich der hier gezeigte Magnetkrei s 16 für das Magnetfeld der Spuleneinrichtung 6 und der Magnetkreis 47 für die Magneteinrichtung 17 . Da beide Magnetkrei se 16 , 47 durch den Wirkspalt 4 verlaufen, tragen beide zur Erzeugung des Bremsmomentes bei .
In der Figur 12 i st eine Variante der Vorrichtung 100 gezeigt , bei welcher die Magneteinheit 27 axial neben den Drehkomponenten 2 , 3 und dem Wirkspalt 4 angeordnet i st . Dabei ist die Magneteinheit 27 hier an einer axialen Außenseite der äußeren Drehkomponente 3 befestigt .
Die Magneteinheit 27 weist hier die Grundgeometrie eines Ringsegments auf , sodas s sie sich nur über einen Teil des Umfangs erstreckt . Bei spiel swei se i st die Magneteinheit 27 analog zu der Aus führung nach Figur 1 ausgebildet . Grundsätzlich können hier aber auch andere Magneteinheiten 27 eingesetzt werden, bei spielsweise wie sie mit Bezug zu den Figuren 3 bis 11 beschrieben sind .
Der Trennspalt 43 erstreckt sich hier in axialer Richtung zwi schen den Komponentenabschnitten 53 und mündet an der axialen Außenseite der Drehkomponente 3 . Um das Magnetfeld gezielt im gewünschten Magnetkrei s 47 zu halten, i st hier zumindest die linke Querwand 63 nicht magneti sch leitend ausgebildet .
Die Figur 13 zeigt die Vorrichtung 100 der Figur 12 in einer entlang der strichpunktierten Linie geschnittenen Vorderansicht . Dabei sind die Schraf furen zur bes seren Übersichtlichkeit nicht eingezeichnet . Zudem i st zur Veranschaulichung die Magneteinheit 27 der Zusatzbremse 7 eingezeichnet , auch wenn sie nicht in der Schnittebene liegt .
Der Trennspalt 43 i st hier durchgehend ausgebildet . Um die Komponentenabschnitte 53 drehfest miteinander zu verbinden, i st im Trennspalt 43 z. B. ein Ring aus PTFE (oder einem anderen magnetisch nicht leitenden Material) angeordnet und mit den Komponentenabschnitten 53 fest verbunden und z. B. verklebt.
In der Figur 14 ist eine Variante der Vorrichtung 100 der Figur 13 gezeigt, bei welcher der Trennspalt 43 durch Verbindungsabschnitte 73 unterbrochen ist. Durch die Verbindungsabschnitte 73 werden die Komponentenabschnitte 53 drehfest miteinander verbunden. Die Verbindungsabschnitte 73 sind hier stegartige Brücken, welche einstückig mit den Komponentenabschnitten 53 verbunden sind. Die Breite bzw. Stärke der Brücken ist hier entsprechend gering gewählt, sodass zwar eine zuverlässige Verbindung gewährleistet ist, aber die Brücken im Betrieb schnell eine magnetische Sättigung aufweisen. So wirken sich die Brücken nicht ungünstig auf das Magnetfeld der Zusatzbremse 7 aus.
Bezugszeichenliste :
1 Übertragungseinrichtung 37a Kontaktbereich
2 Drehkomponente 37b Winkel
3 Drehkomponente 38 Halteelement
4 Wirkspalt 43 Trennspalt
5 Medium 47 Magnetkrei s
6 Spuleneinrichtung 47a Magnetfeld
7 Zusatzbremse 53 Komponentenabschnitt
8 Verbindungseinheit 57 Gegenfelderzeugungs¬
12 Lagereinheit einrichtung
13 Außenseite 63 Querwand
14 Dichtung 67 Zusatz spuleneinrichtung
16 Magnetkrei s 73 Verbindungsabschnitt
17 Magneteinrichtung 77 Zusatz spule
18 Bef es tigungs ab schnitt 77a Magnetfeld
23 Aufnahmebereich 87 Magnetkrei s sektion
24 Sternkontur 100 Vorrichtung
27 Magneteinheit 300 Lenkvorgabeeinrichtung
28 Brückenelement 301 Lenkeinheit
33 Abflachung
37 Permanentmagnet

Claims

Ansprüche :
1. Vorrichtung (100) umfassend eine magnetorheologische Übertragungseinrichtung (1) mit wenigstens zwei relativ zueinander bewegbaren Drehkomponenten (2, 3) , umfassend eine radial innere Drehkomponente (2) und eine radial äußere Drehkomponente (3) , wobei zwischen den Drehkomponenten (2, 3) ein Wirkspalt (4) ausgebildet ist und wobei im Wirkspalt (4) ein magnetorheologisches Medium (5) angeordnet ist, und umfassend wenigstens eine elektrische Spuleneinrichtung (6) zur Erzeugung eines steuerbaren Magnetfelds im Wirkspalt (4) , um die Drehbarkeit der Drehkomponenten (2, 3) im Normalbetrieb zu beeinflussen, und umfassend eine Zusatzbremse (7) zum Bremsen der Drehbarkeit der Drehkomponenten (2, 3) bei einem Wegfall des Magnetfelds der Spuleneinrichtung (6) und insbesondere bei einem Störfall, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzbremse (7) eine sich wenigstens teilweise in Umfangsrichtung des Wirkspalts (4) erstreckende Magneteinrichtung (17) aufweist, welche wenigstens eine Magneteinheit (27) mit wenigstens einem sich nur über einen Teil eines Umfangs erstreckenden Permanentmagneten (37) umfasst .
2. Vorrichtung (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die wenigstens eine Magneteinheit (27) an einer der Drehkomponenten (2, 3) angeordnet und vorzugsweise befestigt ist .
3. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Magneteinheit (27) an der radial äußeren Drehkomponente (3) angeordnet ist.
4. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Magneteinheit (27) wenigstens teilweise an einer vom Wirkspalt (4) abgewandten radialen Außenseite (13) der Drehkomponente (2, 3) angeordnet ist.
5. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Magneteinheit (27) von radial außerhalb der radial äußeren Drehkomponente (3) montierbar ist und/oder wobei die wenigstens eine Magneteinheit (27) montierbar ist, wenn das Medium (5) im Wirkspalt (4) angeordnet ist.
6. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Magneteinheit (27) beabstandet von einer Drehachse der Drehkomponenten (2, 3) und koaxial zu den Drehkomponenten (2, 3) und dem Wirkspalt (4) angeordnet ist.
7. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Magneteinheit (27) magnetisch leitend mit einer der Drehkomponenten (2, 3) verbunden ist.
8. Vorrichtung (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der wenigstens eine Permanentmagnet (37) direkt mit der Drehkomponente (2, 3) verbunden ist und wobei die Drehkomponente (2, 3) dazu wenigstens in einem Aufnahmebereich (23) für den Permanentmagneten (37) wenigstens eine Abflachung (33) aufweist oder wobei der wenigstens eine Permanentmagnet (37) dazu wenigstens in einem Kontaktbereich (37a) für den Kontakt mit der Drehkomponente (2, 3) gekrümmt ausgebildet ist.
9. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Magneteinrichtung (17) wenigstens eine magnetisch leitende Verbindungseinheit (8) umfasst und wobei die wenigstens eine Magneteinheit (27) mittels der wenigstens einen Verbindungseinheit (8) mit einer der Drehkomponenten (2, 3) magnetisch leitend verbunden ist.
10. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine der Drehkomponenten (2, 3) einen in Umfangsrichtung verlaufenden Trennspalt (43) aufweist, welcher die Drehkomponente (2, 3) in wenigstens zwei Komponentenabschnitte (53) unterteilt, sodass ein magnetischer Kurzschluss zwischen der Drehkomponente (2, 3) und der wenigstens einen Magneteinheit (27) verhindert wird.
11. Vorrichtung (100) nach den beiden vorhergehenden Ansprüchen, wobei die wenigstens eine Verbindungseinheit (8) zusammen mit der wenigstens einen Magneteinheit (27) eine leitfähige Verbindung zwischen den Komponentenabschnitten (53) bereitstellt .
12. Vorrichtung (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei auf einem Komponentenabschnitt (53) der wenigstens eine Permanentmagnet (37) angeordnet ist und wobei sich die Verbindungseinheit (8) von dem Permanentmagneten (37) zum gegenüberliegenden Komponentenabschnitt (53) erstreckt oder wobei die Magneteinheit (27) wenigstens zwei Permanentmagnete
(37) umfasst und wobei auf den Komponentenabschnitten (53) jeweils wenigstens ein Permanentmagnet (37) angeordnet ist und wobei die Permanentmagneten (37) durch die Verbindungseinheit (8) leitend verbunden sind.
13. Vorrichtung (100) nach Anspruch 11, wobei die Verbindungseinheit (8) wenigstens zwei Halteelemente (38) umfasst und wobei jeweils wenigstens ein Halteelement (38) auf einem Komponentenabschnitt (53) angeordnet ist und wobei die Halteelemente (38) durch den wenigstens einen Permanentmagneten (37) leitend verbunden sind.
14. Vorrichtung (100) nach Anspruch 9, wobei die wenigstens eine Verbindungseinheit (8) wenigstens einen Befestigungsabschnitt
(18) zur leitenden Befestigung an der Drehkomponente (2, 3) aufweist und wobei der Befestigungsabschnitt (18) planar ausgebildet ist oder wobei der Befestigungsabschnitt (18) mit einer Krümmung der Drehkomponente (2, 3) korrespondiert.
15. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine Permanentmagnet (37) in axialer Richtung polarisiert ist oder wobei der wenigstens eine Permanentmagnet (37) in radialer Richtung polarisiert ist.
16. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine Permanentmagnet (37) eine quaderförmige Grundgeometrie aufweist oder wobei der wenigstens eine Permanentmagnet (37) gekrümmt ausgebildet ist und vorzugsweise die Grundgeometrie eines Ringsegments aufweist .
17. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Magneteinheit (27) alleine oder mit der wenigstens einen Verbindungseinheit (8) zusammen eine Magnetkreissektion (87) bereitstellt, welche Teil eines Magnetkreises (47) der Magneteinrichtung (17) ist und wobei sich der Magnetkreis (47) von der Magnetkreissektion (87) aus durch die Drehkomponente (2, 3) und den Wirkspalt (4) mit dem darin befindlichen Medium (5) und die gegenüberliegende Drehkomponente (2, 3) und wieder durch den Wirkspalt (4) mit dem darin befindlichen Medium (5) und zurück zur Magnetkreissektion (87) erstreckt.
18. Vorrichtung (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Magnetkreissektion (87) einen Bypass zu einem Magnetkreis
(16) der Übertragungseinrichtung (1) bildet oder wobei die Magnetkreissektion (87) direkt in einen Magnetkreis (16) der Übertragungseinrichtung (1) eingebunden ist.
19. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Magneteinrichtung (17) eine Mehrzahl von Magneteinheiten (27) umfasst und wobei die Magneteinheiten
(17) beabstandet über den Umfang verteilt sind.
20. Vorrichtung (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Magneteinheiten (27) symmetrisch über den Umfang verteilt sind .
21. Vorrichtung (100) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die Magneteinheiten (27) zusammen genommen über einen Winkel von wenigstens 75° und vorzugsweise wenigstens 80° des Umfangs erstrecken.
22. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei nur eine Magneteinheit (27) vorgesehen ist und wobei sich die Magneteinheit (27) über einen Winkel von wenigstens 75° und vorzugsweise wenigstens 80° des Umfangs erstreckt.
23. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Magneteinrichtung (17) wenigstens eine elektrische Gegenfelderzeugungseinrichtung (57) zugeordnet ist und wobei die Gegenfelderzeugungseinrichtung (57) dazu geeignet und ausgebildet ist, das wenigstens eine von der Magneteinrichtung (17) ausgehende Magnetfeld abzuschwächen oder zu eliminieren.
24. Vorrichtung (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Gegenfelderzeugungseinrichtung (57) durch die Spuleneinrichtung (6) der Übertragungseinrichtung (1) bereitgestellt wird und/oder wobei die Gegenfelderzeugungseinrichtung (57) wenigstens eine elektrische Zusatzspuleneinrichtung (67) umfasst und wobei die Zusatzspuleneinrichtung (67) vorzugsweise für jede vorgesehene Magneteinheit (27) jeweils wenigstens eine Zusatzspule (77) umfasst.
25. Vorrichtung (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das wenigstens eine von der Magneteinrichtung (17) ausgehende Magnetfeld zur Verstärkung des von der Spuleneinrichtung (6) der Übertragungseinrichtung (1) ausgehenden Magnetfelds einsetzbar ist.
26. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ausgebildet als Lenkvorgabeeinrichtung (300) zum Vorgeben eines Lenkbefehls nach dem Steer-by-Wire-Konzept , wobei eine der Drehkomponenten (2, 3) mit einer Lenkeinheit (301) gekoppelt ist, sodass die Bewegbarkeit der Lenkeinheit (301) gezielt bremsbar ist.
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