具有旋轉(zhuǎn)式驅(qū)動(dòng)的螺桿的磁流變式致動(dòng)器和具有致動(dòng)器的離合器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種磁流變式致動(dòng)器(1)，其具有：一腔室、尤其具有一至少區(qū)段地基本上空心柱形的腔室(11)，磁流變的液體被接收在所述腔室中；以及一調(diào)整機(jī)構(gòu)(8)，該調(diào)整機(jī)構(gòu)布置在所述腔室中，其中，所述調(diào)整機(jī)構(gòu)設(shè)置用于，當(dāng)所述調(diào)整機(jī)構(gòu)借助螺桿或者具有螺桿芯(12)和位于其上的螺紋(13)的螺紋桿被驅(qū)動(dòng)并且在所述腔室(11)中的所述磁流變的液體被磁場(chǎng)加載時(shí)，施加所述致動(dòng)器的操縱力。本發(fā)明也用于具有這樣的致動(dòng)器的離合器。
【專利說(shuō)明】
具有旋轉(zhuǎn)式驅(qū)動(dòng)的螺桿的磁流變式致動(dòng)器和具有致動(dòng)器的離 合器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種磁流變式致動(dòng)器，其具有一腔室、尤其具有一至少區(qū)段地基本上 空心柱形的腔室，磁流變的液體被接收在所述腔室中，并且，所述致動(dòng)器具有一調(diào)整機(jī)構(gòu)， 該調(diào)整機(jī)構(gòu)布置在所述腔室中，其中，所述調(diào)整機(jī)構(gòu)設(shè)置用于施加致動(dòng)器的操縱力。
【背景技術(shù)】
[0002] 例如在機(jī)動(dòng)車技術(shù)的領(lǐng)域中，尤其使用這樣的致動(dòng)器在手動(dòng)或自動(dòng)的變速器、減 振器或者制動(dòng)器的情況下用于操縱離合器。在手動(dòng)變速器，致動(dòng)器大多由液壓式系統(tǒng)組成， 所述液壓式系統(tǒng)直接由駕駛員操縱。以一定的傳動(dòng)比設(shè)計(jì)的液壓路徑將操縱能量從由駕駛 員操縱的踏板傳遞到離合器的分離器。在自動(dòng)的變速器或者混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系的情況下，存 在眾多不同的操縱設(shè)備或者致動(dòng)器，所述操縱設(shè)備或者致動(dòng)器以液壓的、機(jī)械的或者電的 系統(tǒng)的組合的形式實(shí)現(xiàn)。
[0003] 磁流變的液體（以下也簡(jiǎn)稱為MRF)的已知應(yīng)用為減振器、制動(dòng)器和離合器。可磁性 地極化的顆粒(例如羰基鐵粉末）的懸浮物被稱作磁流變的液體(MRF)，所述顆粒精細(xì)地分 布在載液中。在這樣的已知應(yīng)用中，MRF作為直接的離合器流體或者減振流體或者說(shuō)制動(dòng)流 體使用。在集成在緊湊的離合器中的情況下，所提到的系統(tǒng)的主要弱點(diǎn)是大小、復(fù)雜性和/ 或成本。已知的MRF離合器尤其在快速轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)用中具有這樣的缺點(diǎn)：如在常規(guī)的離合器中 這樣借助于離合器連接的線路的完全斷開(kāi)是不可能的，因?yàn)樵陔x合器中由于MRF總是有殘 余摩擦剩余，這降低效率，并且，對(duì)MRF的顆粒的離心力作用可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩特性的損害。
[0004] 由EP 1 438 517 B1已知例如可控制的制動(dòng)器，其包括a)轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子這樣構(gòu)造， 使得其在其圓周上具有工作件，所述工作件平行于一軸延伸，轉(zhuǎn)子支承在該軸上;b)軸，所 述轉(zhuǎn)子這樣安裝在該軸上，使得阻止在該軸和轉(zhuǎn)子之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng); c)具有第一腔室的殼 體，該第一腔室可轉(zhuǎn)動(dòng)地接收所述轉(zhuǎn)子并且具有磁場(chǎng)生成器，所述磁場(chǎng)生成器與轉(zhuǎn)子以間 距分開(kāi)并且這樣構(gòu)造和布置，使得其通過(guò)磁性地可控的材料在垂直于所述軸和轉(zhuǎn)子的工作 件的方向上產(chǎn)生磁通量，其中，d)處于第一腔室中的磁性地可控的材料與轉(zhuǎn)子的至少所述 工作件處于接觸中，并且所述制動(dòng)器的特征在于e)在第一腔室中的主動(dòng)的中間返回設(shè)備， 以便促使轉(zhuǎn)子回復(fù)到相對(duì)的中間位置中。
[0005] 由EP 2 060 800B1已知一種組合的致動(dòng)器，其具有可運(yùn)動(dòng)的元件、用于使該可運(yùn) 動(dòng)的元件沿著一路徑移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置和一種流變的控制制動(dòng)器，該控制制動(dòng)器機(jī)械式地耦 合在所述可運(yùn)動(dòng)的元件上，以便適配該可運(yùn)動(dòng)的元件沿著所述路徑的移動(dòng)，其中，所述組合 的致動(dòng)器的特征在于，所述流變的控制制動(dòng)器具有至少兩個(gè)相互鄰近的補(bǔ)償調(diào)節(jié)腔室，所 述致動(dòng)器還具有被包含在兩個(gè)補(bǔ)償調(diào)節(jié)腔室中的磁流變的液體、至少一個(gè)使兩個(gè)補(bǔ)償調(diào)節(jié) 腔室不穿透地相互分開(kāi)并且與可運(yùn)動(dòng)的元件機(jī)械式地連接的滑動(dòng)式活塞、至少一個(gè)使兩個(gè) 補(bǔ)償調(diào)節(jié)腔室相互連接并且甚至布置在所述兩個(gè)補(bǔ)償調(diào)節(jié)腔室之外的外部連接管、和一個(gè) 進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的設(shè)備，該設(shè)備這樣耦合在外部連接管上，使得其對(duì)包含在外部連接管中的流變 的液體施加可變的磁場(chǎng)，以便使所述流變的液體的粘度在一個(gè)最小值和一個(gè)最大值之間變 化，在所述最小值的情況下，流變的液體可以自由地流過(guò)外部連接管，在所述最大值的情況 下，流變的液體不可以流過(guò)外部連接管，在所述致動(dòng)器中，進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的設(shè)備具有呈開(kāi)放環(huán)的 形式的鐵磁芯，該環(huán)具有中斷部，所述中斷部限定一間隙，在該間隙中布置有外部連接管， 所述進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的設(shè)備還具有至少一個(gè)繞組和一個(gè)電發(fā)生器，所述繞組耦合在所述鐵磁芯 上，所述電發(fā)生器銜接到所述繞組上，以便允許可調(diào)節(jié)強(qiáng)度的電流在繞組中循環(huán)。
[0006] 由W0 00/53936 A1已知一種可控制的氣動(dòng)式設(shè)備，其包括一氣動(dòng)的系統(tǒng)，該氣動(dòng) 的系統(tǒng)包括具有一氣動(dòng)的致動(dòng)器，該致動(dòng)器具有殼體、布置在該殼體中并且由于作用在其 上的壓力差而可運(yùn)動(dòng)的活塞和至少一個(gè)與該活塞連接的輸出元件，所述氣動(dòng)的系統(tǒng)包括一 旋轉(zhuǎn)起作用地可控制的制動(dòng)器，該制動(dòng)器包括對(duì)場(chǎng)進(jìn)行響應(yīng)的介質(zhì)，其中，所述旋轉(zhuǎn)起作用 地可控制的制動(dòng)器包括與輸出元件連接的軸線，以控制其運(yùn)動(dòng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 從以上所提到的現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種新式的操縱構(gòu)思和 一種致動(dòng)器，所述操縱構(gòu)思或者說(shuō)致動(dòng)器不具有以上所提到的缺點(diǎn)并且具有盡可能簡(jiǎn)單和 緊湊的結(jié)構(gòu)。
[0008] 在這種類型的離合器的情況下，根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)通過(guò)如下方式解決:調(diào)整機(jī)構(gòu) 為繞其縱軸線、尤其繞螺旋軸線旋轉(zhuǎn)式地驅(qū)動(dòng)的螺桿或者螺釘或者具有螺桿芯和位于其上 的螺紋的螺紋桿，并且所述螺紋被磁流變的液體包圍。螺紋可以以有利的方式具有恒定的 外直徑或者額定直徑。所述腔室可以至少區(qū)段地空心柱形地構(gòu)造。換言之，致動(dòng)器、尤其其 調(diào)整機(jī)構(gòu)可具有螺紋，所述螺紋在驅(qū)動(dòng)軸上可軸向移動(dòng)地布置并且與驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)耦合，所 述螺紋的螺距作用到磁流變的液體中。所述磁流變的液體相對(duì)于驅(qū)動(dòng)軸在軸向上位置固定 地接收在致動(dòng)器中、尤其在凝固的狀態(tài)下相對(duì)于驅(qū)動(dòng)軸在軸向上位置固定地接收在致動(dòng)器 中。因此，在離合器中，例如可以按"常閉式"離合器的方式使用本發(fā)明。自然地，完全可以考 慮在"常開(kāi)式"離合器的情況下的使用。
[0009] 換言之，本發(fā)明涉及一種用于離合器、制動(dòng)器或者類似應(yīng)用的新式操縱系統(tǒng)，在所 述應(yīng)用中，兩個(gè)可相對(duì)彼此運(yùn)動(dòng)的單元可相對(duì)于彼此定位。所介紹的原理可以用于不同的 離合器類型，然而尤其好地適用于摩擦離合器。目前，混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系的現(xiàn)在的發(fā)展或者輔 助單元的電氣化總是更多地要求緊湊的、可控制的離合器、如例如皮帶盤離合器的使用。根 據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器特別好地適合于這樣的應(yīng)用。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器基于磁流變的液體(MRF)的使用，所述磁流變的液體與螺紋、 尤其螺桿組合地起作用或者工作。在此，MRF以革新的方式使用。即，所述MRF不同于已知方 式不直接作為工作介質(zhì)、例如離合器流體或者制動(dòng)流體使用。取而代之地，所述MRF用于實(shí) 現(xiàn)用于要操縱的單元的調(diào)整機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。在此，阿基米德螺桿或蝸桿的原理與以下更詳細(xì) 地說(shuō)明的MRF在磁場(chǎng)下的特性組合，以實(shí)現(xiàn)與螺紋作用連接的調(diào)整機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)到調(diào)整 機(jī)構(gòu)的軸向運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換。另一個(gè)方面在于，為了操縱借助于致動(dòng)器所操控的單元所必需的 能量本身可作為動(dòng)能存儲(chǔ)在致動(dòng)器中。根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器的重要優(yōu)點(diǎn)在于，MRF具有根據(jù) 施加的磁場(chǎng)在很大程度上線性改變的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力（Schubspannung)以控制MRF的凝固。由此， 特別好地控制或者說(shuō)調(diào)整所述致動(dòng)器。
[0011]為更好的理解，以下說(shuō)明MRF的特性。MRF基本上包括載液、例如油，可磁性地極化 的顆粒例如在大約1Μ和5 μπι之間的顆粒大小的顆粒懸浮在所述載液中。為了使MRF相對(duì)于 沉淀作用、即顆粒的沉降而穩(wěn)定，所述MRF可包含確定的化學(xué)添加劑。在沒(méi)有磁場(chǎng)影響的情 況下，MRF是液態(tài)的。如果MRF暴露于外部磁場(chǎng)，貝lj在所述磁場(chǎng)中由于在顆粒的磁偶極之間的 相互作用導(dǎo)致鏈形成，即導(dǎo)致由相互"附著的"顆粒組成的鏈的形成。因此，MRF在若干毫秒 以內(nèi)凝固并且轉(zhuǎn)變?yōu)槟痰臓顟B(tài)。如果取消外部磁場(chǎng)，則顆粒不再構(gòu)成磁性偶極并且發(fā)生 液化，即返回到MRF的液態(tài)的狀態(tài)。
[0012] 在凝固的狀態(tài)下，MRF可以作為賓厄姆固體用以下等式描述：
[0013] r = γ" + ηγ
[0014] 在此，τ代表扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，τ〇代表場(chǎng)感應(yīng)的極限剪切應(yīng)力(Grenz-scherspannung)，η 代表動(dòng)態(tài)的粘度或者基礎(chǔ)粘度，并且汐代表剪切速度。在此，剪切應(yīng)力對(duì)剪切速度的依賴關(guān) 系在施加的磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度方面的圖表示圖是一般性的。由此得出，MRF在沒(méi)有磁場(chǎng)的情況 下在剪切速度大于〇時(shí)表現(xiàn)得如牛頓液體。在施加的磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)Β和剪切速度為0的情況下， 只要所施加的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力小于場(chǎng)感應(yīng)的極限剪切應(yīng)力，則MRF表現(xiàn)得如固體。在施加的磁場(chǎng)的 場(chǎng)強(qiáng)Β和剪切速度大于0的情況下，MRF為粘性的。MRF在磁場(chǎng)下的這種凝固被用于根據(jù)本發(fā) 明的致動(dòng)器的密封。
[0015] 致動(dòng)器所基于的原理是，當(dāng)MRF不暴露于磁場(chǎng)并且為液態(tài)時(shí)，在MRF中的螺紋可在 很大程度上不受阻礙地旋轉(zhuǎn)，而在此對(duì)與MRF共同作用的螺紋不產(chǎn)生干擾的軸向力。如果 MRF暴露于磁場(chǎng)，則發(fā)生其凝固。然后，螺紋不再可以不受阻礙地在凝固的MRF中旋轉(zhuǎn)。換言 之，凝固的MRF在繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)施加力到螺紋上，類似于螺母施加力到螺釘?shù)穆菁y上。通過(guò)螺 紋的幾何形狀將這些力轉(zhuǎn)換為在螺紋的軸向方向上起作用的縱向力或者推力，使得在螺紋 相應(yīng)地可軸向移動(dòng)地支承的情況下可實(shí)現(xiàn)軸向偏移或者軸向移動(dòng)。
[0016] 特別有利的是，在一個(gè)實(shí)施方式中，通過(guò)本發(fā)明可以以有利的方式充分利用MRF的 到目前為止不利的特性、所謂的沉淀作用。如果MRF暴露于磁場(chǎng)，則發(fā)生其凝固。原則上，MRF 在凝固的狀態(tài)下的負(fù)荷能力取決于極限剪切應(yīng)力和剪切面積。如果施加在MRF上的扭轉(zhuǎn)應(yīng) 力超過(guò)極限剪切應(yīng)力，則由MRF的極化的顆粒構(gòu)成的鏈相互分開(kāi)地?cái)嗔选Ｈ欢?，由于持續(xù)地 起作用的磁場(chǎng)，所述鏈尤其在具有較小的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的區(qū)域中立即再次形成。這種情況可以 被本發(fā)明利用，以便產(chǎn)生致動(dòng)器的幾乎不受限地高的軸向的操縱力。如果設(shè)置這樣的可行 性:在螺紋后方輸送的MRF的載體流體可以往回流動(dòng)到螺紋前方的區(qū)域中（類似于在沉淀的 情況下顆粒和載液分開(kāi)），則在螺紋后方緩沖墊可以通過(guò)由于磁場(chǎng)的持續(xù)作用而相互成鏈 的MRF的顆粒構(gòu)建，螺紋可以以大的可傳遞的力支撐在所述緩沖墊上。稍后還更詳細(xì)地說(shuō)明 在這里所利用的作用。
[0017] 在從屬權(quán)利要求中要求并且以下詳細(xì)地解釋本發(fā)明的有利的實(shí)施方式。
[0018] 螺桿可在軸向方向上能移動(dòng)地接收在腔室中。所述螺桿尤其可支承在所述腔室 中。為此目的，有利的是，螺紋的軸向長(zhǎng)度小于腔室的軸向長(zhǎng)度。
[0019]螺紋、尤其螺紋的螺紋尖端可緊密地接觸腔室的內(nèi)壁。在這種情況下，為了使螺紋 在液態(tài)的MRF中可以在其中轉(zhuǎn)動(dòng)而沒(méi)有太大的阻力，用于將MRF從螺紋的一側(cè)引導(dǎo)回到其另 外一側(cè)(在縱方向上看）的可行性是必不可少的。
[0020]在一個(gè)實(shí)施方式中，在螺紋尖端（即螺紋的外邊沿、外直徑或者額定直徑)和腔室 的內(nèi)壁之間構(gòu)造有例如呈槽或者鉆孔形式的自由空間、間隙或者凹口。尤其螺紋的外直徑 或者額定直徑可以小于腔室的內(nèi)壁的直徑。通過(guò)這樣的自由空間，從各螺距輸送到螺紋的 一側(cè)上的MRF可由于在那里構(gòu)建的過(guò)壓往回流到螺紋的相對(duì)置的一側(cè)上。因此，在沒(méi)有過(guò)大 的阻力的情況下，可實(shí)現(xiàn)螺紋在液態(tài)的MRF中連續(xù)的旋轉(zhuǎn)。自由空間尤其可以這樣定尺寸， 使得磁流變的液體的載液能夠經(jīng)過(guò)所述間隙，尤其在磁流變的液體由于作用在其上的磁場(chǎng) 而凝固的情況下。以特別有利的方式，MRF或MRF的載液從螺紋的一側(cè)返回到其另外一側(cè)可 以如下方式進(jìn)行：螺桿、尤其螺紋和/或其螺紋輪廓側(cè)面設(shè)有在軸向方向上的貫通孔，相鄰 的螺距通過(guò)所述貫通孔在流動(dòng)技術(shù)方面相互連接或者換言之短路。
[0021] 有利的是，螺紋是多線的、尤其是兩線的、三線或者四線的直至六線的。通過(guò)多線 的螺紋，其對(duì)MRF或者說(shuō)MRF的可極化的或者說(shuō)極化的顆粒的輸送功率相對(duì)于單線的螺紋而 言提高，從而致動(dòng)器具有短和快的響應(yīng)時(shí)間，這對(duì)于離合器或者制動(dòng)器的迅速/快速的操縱 是期望的。用于改進(jìn)螺紋的輸送特性的附加的或者替代的可行性在于，構(gòu)造具有變化的斜 度的螺紋、構(gòu)造尤其具有非線性的斜度的螺紋。那么，在前方的區(qū)段中，即在輸送開(kāi)始處，螺 紋可構(gòu)造有高的斜度，這導(dǎo)致高的輸送功率，而在后方的區(qū)段中、尤其在螺紋的末端上，螺 紋構(gòu)造有小的斜度，這導(dǎo)致最后的螺距好地支撐在位于螺紋后方的顆粒緩沖墊上。用于改 進(jìn)螺紋的輸送特性的另外的附加的或者替代的可行性在于，螺紋的內(nèi)直徑不同于、尤其小 于螺桿芯的、在螺紋外部的區(qū)域中的直徑。
[0022] 特別有利的是，螺桿在螺紋兩側(cè)具有柱形的螺桿芯區(qū)段，所述螺桿芯區(qū)段用于螺 桿的支承。在這種情況下，在液態(tài)的MRF的情況下螺桿處于液壓平衡中，這對(duì)于密封和支承 是有利的。
[0023] 最后，本發(fā)明涉及一種離合器或制動(dòng)器、尤其一種機(jī)動(dòng)車離合器或者機(jī)動(dòng)車制動(dòng) 器，其具有根據(jù)本發(fā)明、尤其根據(jù)權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器。
【附圖說(shuō)明】
[0024] 以下通過(guò)多個(gè)實(shí)施例參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。附圖示出：
[0025] 圖1磁流變式致動(dòng)器的示意性的示圖，其中，包含在致動(dòng)器中的磁流變的液體處于 液態(tài)的狀態(tài)；
[0026] 圖2圖1的致動(dòng)器的示意性示圖，其中，MRF處于凝固的狀態(tài)并且致動(dòng)器的螺桿處于 靜止?fàn)顟B(tài)，
[0027] 圖3圖1和2的致動(dòng)器的示意性示圖，其中，MRF處于凝固的狀態(tài)并且螺桿旋轉(zhuǎn)，
[0028] 圖4圖1至3的致動(dòng)器的示意性示圖，其中，MRF處于凝固的狀態(tài)并且與在圖2中所示 出的狀態(tài)相比螺桿進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)，
[0029]圖5用于借助于小的顆粒傳遞壓力的原理圖，
[0030]圖6a致動(dòng)器的螺桿的實(shí)施方式的立體細(xì)節(jié)圖，
[0031]圖6b圖6a的螺桿的螺距的俯視圖，
[0032]圖7在接合狀態(tài)下的、具有磁流變式致動(dòng)器的離合器的特定的實(shí)施方式的截面視 圖，
[0033]圖8具有在圖8a中的磁場(chǎng)的細(xì)節(jié)的、在斷開(kāi)狀態(tài)下的圖7的離合器。
[0034]圖9具有磁流變式致動(dòng)器的離合器的第二實(shí)施方式的截面視圖，
[0035] 圖10在靜止?fàn)顟B(tài)下的圖9的離合器，
[0036] 圖11在運(yùn)行時(shí)在接合狀態(tài)下的、圖9和10的離合器，
[0037]圖12在運(yùn)行時(shí)在斷開(kāi)開(kāi)始時(shí)的、圖9至11的離合器，
[0038]圖13在運(yùn)行時(shí)在斷開(kāi)狀態(tài)下的、圖9至12的離合器，
[0039]圖14在接合/聯(lián)接時(shí)的、圖9至13的離合器，
[0040] 圖15以立體圖示出圖9至14的離合器的致動(dòng)器的套筒的實(shí)施方式，
[0041] 圖16a在沒(méi)有磁場(chǎng)影響的情況下圖9至14的離合器的致動(dòng)器的替代的實(shí)施方式，
[0042] 圖16b在磁場(chǎng)影響下的、圖9至14的離合器的致動(dòng)器的替代的實(shí)施方式，
[0043] 圖17以部分截面視圖示出具有磁流變式致動(dòng)器的離合器的特別的實(shí)施方式，
[0044] 圖18根據(jù)本發(fā)明的、用于磁流變式致動(dòng)器的密封件的第一實(shí)施方式，
[0045] 圖19根據(jù)本發(fā)明的、用于磁流變式致動(dòng)器的密封件的第二實(shí)施方式，
[0046] 圖20a以截面視圖示出在新的離合器中用于離合器的磨損補(bǔ)償?shù)募?xì)節(jié)，
[0047]圖20b以截面視圖示出在磨損的離合器中用于離合器的磨損補(bǔ)償?shù)募?xì)節(jié)，
[0048] 圖21a以側(cè)向的詳細(xì)視圖示出磁流變式致動(dòng)器的螺桿的實(shí)施方式，
[0049] 圖21b以立體的詳細(xì)視圖示出磁流變式致動(dòng)器的螺桿的實(shí)施方式，
[0050] 圖22a以側(cè)向的詳細(xì)視圖示出磁流變式致動(dòng)器的螺桿的實(shí)施方式，
[0051] 圖22b以立體的詳細(xì)視圖示出磁流變式致動(dòng)器的螺桿的實(shí)施方式，
[0052]圖23a以側(cè)向的詳細(xì)視圖示出磁流變式致動(dòng)器的螺桿的實(shí)施方式，
[0053]圖23b以立體的詳細(xì)視圖示出磁流變式致動(dòng)器的螺桿的實(shí)施方式，
[0054]圖24a以側(cè)向的詳細(xì)視圖示出磁流變式致動(dòng)器的螺桿的實(shí)施方式，
[0055]圖24b以立體的詳細(xì)視圖示出磁流變式致動(dòng)器的螺桿的實(shí)施方式，
[0056]圖25用于螺桿的不同的實(shí)施方式的轉(zhuǎn)-行程圖表，
[0057]圖26在根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器的情況下的磁顆粒緩沖墊結(jié)構(gòu)的原理示圖，
[0058] 圖27a-d MRF的特性的示圖，和
[0059]圖28a_28c根據(jù)圖1至4的致動(dòng)器的軸向定位的示圖。
[0060] 附圖僅僅是示意性質(zhì)的并且僅僅有助于本發(fā)明的理解。相同的元件設(shè)有相同的參 考標(biāo)記。不同的實(shí)施方式的細(xì)節(jié)可以相互組合。
【具體實(shí)施方式】
[0061] 圖1示出根據(jù)本發(fā)明的磁流變式致動(dòng)器1的實(shí)施方式的示意性示圖。致動(dòng)器1具有 殼體2,所述殼體由空心柱形的管3、右邊的蓋4和左邊的蓋5組成。蓋4,5可與管3螺紋擰接。 殼體2在管3和蓋4，5之間分別借助于0形密封環(huán)6密封。在各個(gè)蓋4，5中構(gòu)造軸承開(kāi)口，在所 述軸承開(kāi)口中分別裝入滑動(dòng)軸承7。
[0062] 滑動(dòng)軸承7用于將螺桿8支承在殼體2中。所述螺桿具有螺桿芯12和構(gòu)造在其上的 螺紋13。螺桿芯12的具有柱形外部輪廓的區(qū)段12a，12b在螺紋13的兩側(cè)延伸。螺桿8借助于 螺紋芯區(qū)段12a，12b在滑動(dòng)軸承7中可繞其縱軸線9轉(zhuǎn)動(dòng)并且在其方向上可軸向移動(dòng)地支 承。其借助于稍后詳盡地說(shuō)明的密封件60相對(duì)于相應(yīng)的蓋4,5密封。螺桿8可借助于在附圖 中未示出的驅(qū)動(dòng)裝置繞其縱軸線9旋轉(zhuǎn)式地驅(qū)動(dòng)。其在端側(cè)與要操縱的單元、例如在圖1中 僅僅勾畫出的離合器16或者制動(dòng)器連接。在螺桿8和要操縱的單元16之間畫入彈簧17,該彈 簧應(yīng)代表在螺桿8和單元16之間起作用的力。
[0063] 殼體2構(gòu)成密封的腔室，磁流變的液體11被接收在該腔室中，所述磁流變的液體被 稱作MRF 11并且所述磁流變的液體包圍支承在殼體2中的螺桿8。殼體2被例如線圈形式的 磁鐵10包圍，通過(guò)所述磁鐵可產(chǎn)生可切換的磁場(chǎng)，所述磁場(chǎng)作用到被接收在殼體中的MRF 11上。換言之，處于殼體中并且包圍螺桿8的MRF 11在一種狀態(tài)下不暴露于磁場(chǎng)，在這種情 況下，MRF 11是液態(tài)的，或者其在第二狀態(tài)下暴露于磁場(chǎng)，由此，MRF由于其以下詳細(xì)地闡述 的磁流變的特性而凝固。
[0064] 圖2示出在螺桿8靜止時(shí)在所設(shè)置的磁通密度B的磁場(chǎng)下的致動(dòng)器1，其中，在附圖 中畫出場(chǎng)的場(chǎng)力線22 JRF 11在磁場(chǎng)設(shè)置之后的若干毫秒過(guò)渡到凝固的狀態(tài)，在所述凝固 的狀態(tài)下，MRF是兩相的?？蓸O化的顆粒15在磁場(chǎng)的影響下構(gòu)成沿著其磁通線22的鏈67。然 后，MRF 11"沉淀"。在圖2中制圖式地標(biāo)明的鏈形成固態(tài)的結(jié)構(gòu)，根據(jù)之前所解釋的賓厄姆 模型可以將該結(jié)構(gòu)視為固體。
[0065] 對(duì)于致動(dòng)器1的操縱動(dòng)作，必不可少的是，螺桿8旋轉(zhuǎn)。這種情況在圖3和4中示出。 存在磁場(chǎng)，并且MRF 11凝固。在此，由螺桿8所施加在螺紋13的螺紋尖端和管3的內(nèi)壁之間的 間隙中的MRF 11上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力還處于極限剪切應(yīng)力以下。換言之，這意味著，彈簧17的通過(guò) 螺桿8導(dǎo)入MRF 11中的力玲晌不足以在螺紋13和管3之間的間隙中破壞或者打破由于磁場(chǎng)而 由極化的顆粒15構(gòu)成的鏈。因此，螺桿8在MRF 11中如在固體中這樣向前、即在圖3中向右 擰，抵抗彈簧17的力。在此可達(dá)到的最大的軸向力依賴于極限剪切應(yīng)力和剪切面積。
[0066]圖4示出一種狀態(tài)，在這種狀態(tài)中，施加在MRF 11上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力超過(guò)極限剪切應(yīng) 力。在超過(guò)該值時(shí)，由極化的顆粒形成的鏈中斷，雖然由于在具有較小的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的區(qū)域中 繼續(xù)起作用的磁場(chǎng)而立即再次形成。結(jié)果，這意味著，達(dá)到最大可產(chǎn)生的軸向力。螺桿8的螺 紋13在MRF 11的鏈結(jié)構(gòu)中得到滑動(dòng)，使得盡管MRF 11的部分處于凝固的狀態(tài)，其通過(guò)作為 阿基米德螺桿起作用的螺紋13向后（即在附圖中向右)輸送到螺紋13后方的區(qū)段18中。這種 狀態(tài)相當(dāng)于與圖1相關(guān)聯(lián)地解釋的狀態(tài)(沒(méi)有磁場(chǎng)），雖然具有高粘度的液體。
[0067] 在超過(guò)極限剪切應(yīng)力時(shí)MRF 11的部分被輸送到螺紋13后方的區(qū)段18中，在該區(qū)段 18中，不再有扭轉(zhuǎn)應(yīng)力作用在MRF 11上，從而其顆粒15再次成形為鏈。由于由彈簧17作用在 螺桿8上的軸向力，盡管如此，該區(qū)段18在比在螺紋13前方的區(qū)段19位于更高的壓力下。現(xiàn) 在，在螺紋13和腔室2的內(nèi)壁之間構(gòu)造的間隙這樣定尺寸，使得MRF 11的載液可以由所述間 隙穿過(guò)地經(jīng)過(guò)，并且從位于螺紋13后方的區(qū)段18經(jīng)由所述間隙流到位于螺紋13前方的區(qū)段 19中。因?yàn)槲挥诼菁y13后方的區(qū)段18中的顆粒15又成形為鏈，在那里發(fā)生凝固的顆粒15的 聚集。相互成鏈的顆粒15在螺紋13后方構(gòu)成緩沖墊，螺紋13的最后的螺距支撐在所述緩沖 墊上。在區(qū)段18中的顆粒15表現(xiàn)得如固體，并且，越多的顆粒15在螺紋13后方聚集，在那里 出現(xiàn)的緩沖墊和螺桿8在軸向方向上的錯(cuò)位變得越大。
[0068] 以上所說(shuō)明的顆粒15在區(qū)段18中的閉鎖不是通過(guò)如下方式來(lái)進(jìn)行:使在螺紋13和 殼體2之間的間隙的寬度小于顆粒大小，而是通過(guò)如下方式來(lái)進(jìn)行:使顆粒15表現(xiàn)得不像液 體而像固體。這種情況在圖5的原理圖中加以說(shuō)明。在這里示出壓模20,該壓模以力F壓到位 于沙箱中的沙21上。因?yàn)槭┘拥缴?1上的力在由顆粒組成的沙21內(nèi)部不以液壓壓力的形式 傳遞(Silos理論），作用在側(cè)向的、即位于壓模20側(cè)向的沙粒上的軸向力小。在這個(gè)例子中， 位于那里的沙粒通過(guò)重力和在粒之間的凝聚力保持。在MRF11的顆粒的情況下，這是磁性力 和凝聚力。
[0069] 只要MRF 11的另外的顆粒15聚集在螺紋13后方的區(qū)段18中，螺桿8的在圖4中所標(biāo) 出的軸向移動(dòng)繼續(xù)。理論上，當(dāng)所有的顆粒15位于區(qū)段18中時(shí)，實(shí)現(xiàn)最大的軸向移動(dòng)。在圖 26中以不同的方式示出在螺紋13后方的顆粒緩沖墊的構(gòu)建過(guò)程和由此所導(dǎo)致的螺桿8的軸 向移動(dòng)。在圖26的圖表中示出螺桿8的行程-轉(zhuǎn)-曲線(在螺桿在軸向方向上移動(dòng)的意義下的 行程），而在該曲線上所標(biāo)記的位置在圍繞該圖表布置的圖中示出。所述曲線具有由線性區(qū) 段組成的漸近線的形狀。
[0070] 圖26的例子以具有32的體積百分比的鐵顆粒部分的MRF 11為基礎(chǔ)。在圖的整個(gè)持 續(xù)時(shí)間期間磁場(chǎng)接通并且在螺紋13和殼體2之間的間隙中起作用的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力大于極限剪切 應(yīng)力。所使用的螺桿8具有帶有六個(gè)圈的單線（eingihigig)螺紋13。因此，MRF 11被視為由 螺紋分為八個(gè)容積，即六個(gè)圈的容積、在螺紋13前方的區(qū)段19中的容積（也被稱作"鐵儲(chǔ) 備"）和在螺紋后方的區(qū)段18的容積(也被稱作"鐵緩沖墊"）。
[0071] 在開(kāi)始狀態(tài)下（在圖表中以（1)標(biāo)記），初始的32的體積百分比高度的顆粒容積部 分存在于所有的容積中。在經(jīng)過(guò)第一轉(zhuǎn)(在圖表中以（2)標(biāo)記)之后，最后的圈（左邊)的顆粒 量形成緩沖墊。作為反應(yīng)，螺桿8移動(dòng)一確定的行程(ul)。在另外的螺紋側(cè)上、即在區(qū)段19 中，螺紋13的第一圈在該轉(zhuǎn)期間截取區(qū)段19的儲(chǔ)備的、螺桿8走過(guò)的軸向偏移的厚度的盤。 該被截取的盤的容積小于螺紋13的一圈的容積。包含在所述被截取的容積中的顆粒數(shù)量與 所截取的、具有從緩沖墊（區(qū)段18)擠出的載液的載液容積混合在一起。在以初始的32%的 顆粒容積部分為基礎(chǔ)的情況下，在螺紋13的第一圈中的顆粒容積部分僅僅還占大約10%。 在剩余的區(qū)段19中，顆粒容積部分由于凝固的顆粒結(jié)構(gòu)保持在32%不變。
[0072]根據(jù)相同的原理，螺桿8的隨后的五轉(zhuǎn)總是輸送相同的鐵量到區(qū)段18中。在此，螺 桿8隨著各轉(zhuǎn)移動(dòng)相同的軸向量(ul=u2 = u3 = u4 = u5 = u6)。得出在圖表中所示出的直至 點(diǎn)（3)的線性的行程-轉(zhuǎn)-關(guān)系。儲(chǔ)備的、在螺桿8的每轉(zhuǎn)中分別被螺紋13截取的盤相同，并 且，結(jié)果在螺紋13的每圈中產(chǎn)生相同的顆粒容積部分。
[0073] 在點(diǎn)（3)上，具有減小的顆粒容積部分（10%)的第一圈達(dá)到區(qū)段18。在繼續(xù)轉(zhuǎn)的過(guò) 程中，這個(gè)顆粒量被輸送到區(qū)段18中。作為反應(yīng)，螺桿8移動(dòng)一確定的軸向偏移(u7)，該軸向 偏移相應(yīng)于比軸向偏移(ul)更小的顆粒量。在區(qū)段19中的另外的螺紋側(cè)上，螺紋13的第一 圈在該轉(zhuǎn)期間截取區(qū)段19的儲(chǔ)備的、螺桿8走過(guò)的軸向偏移(u7)的厚度的盤。包含在所述被 截取的容積中的顆粒量與所截取的、具有從緩沖墊（區(qū)段18)擠出的載液的載液容積混合在 一起。在以初始的32%的顆粒容積部分為基礎(chǔ)的情況下，然后，在螺紋13的第一圈中的顆粒 容積部分在該轉(zhuǎn)后僅僅還占大約3%。相應(yīng)于較小的每轉(zhuǎn)所輸送的顆粒容積，曲線在從第七 至第十二圈的區(qū)段中（在圖表中在點(diǎn)(4)和(5)之間）具有較小的線性斜率。點(diǎn)（5)說(shuō)明了在 u7 = u8 = u9 = ul0 = ull=ul2的12轉(zhuǎn)之后的狀態(tài)。以上所說(shuō)明的每圈所輸送的顆粒容積的 減小在相應(yīng)繼續(xù)的六轉(zhuǎn)之后重復(fù)，從而軸向偏移-轉(zhuǎn)-曲線的斜率在所有六轉(zhuǎn)后減小，如在 圖表中可看到的。純數(shù)學(xué)地看，螺桿8無(wú)限地更遠(yuǎn)地移動(dòng)(直到到達(dá)止擋），雖然總是具有更 小的軸向偏移，然而所述軸向偏移從未變成零。最后，軸向偏移-轉(zhuǎn)-曲線接近水平線。
[0074] 由于所說(shuō)明的、由在螺紋13后方的區(qū)段18中的顆粒形成緩沖墊，與偏移相比在扭 轉(zhuǎn)應(yīng)力小于極限剪切應(yīng)力的情況下可達(dá)到的軸向力顯著地上升，理論上直到無(wú)限大。因此， 得出對(duì)MRF 11的極限剪切應(yīng)力的明顯小的依賴性，所述依賴性直到現(xiàn)在總是成為在使用 MRF 11時(shí)的限制因素。
[0075] 一旦關(guān)閉或者停止磁場(chǎng)，在區(qū)段18中所形成的顆粒緩沖墊失去其類似于固體的特 性。MRF 11再次表現(xiàn)得如牛頓液體。除了小的流動(dòng)力之外不再有阻力抵抗由彈簧17作用在 螺桿8上的軸向力，并且然后不再相互成鏈的可極化的顆粒15流經(jīng)螺紋13和殼體2之間的間 隙。發(fā)生MRF 11的均勻化，并且螺桿8由于彈簧力玲晌往回運(yùn)動(dòng)到其初始的貼靠在左邊的蓋5 上的位置中（見(jiàn)圖1)。
[0076] 在圖28a，28b和28c中示出由于螺桿在軸向方向上借助于磁鐵10所產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)B的 磁場(chǎng)在不同階段的偏移。圖28a示出在其初始的、鄰近左邊的蓋5的位置中的螺桿。在接通磁 場(chǎng)時(shí)，螺桿13首先在達(dá)到極限剪切應(yīng)力時(shí)移動(dòng)到在圖28b中所示出的位置中。通過(guò)充分利用 之前所說(shuō)明的顆粒緩沖墊40的形成的作用，螺桿13可以從在圖28b中所示出的位置中進(jìn)一 步向軸向方向移動(dòng)，即移動(dòng)到在圖28c中所示出的端部位置中。
[0077] 圖6示出螺桿8的實(shí)施方式，該螺桿的螺紋13設(shè)有平行于縱軸線9延伸的貫通的鉆 孔23。鉆孔23建立在相鄰的螺距之間的連接并且可以附加于或者替代于在螺紋13和殼體2 之間的間隙地構(gòu)造。在之前所說(shuō)明的緩沖墊形成時(shí)，鉆孔23有利于載液從螺紋13后方的區(qū) 段18流到螺紋13前方的區(qū)段19中。
[0078] 圖7以截面視圖示出具有根據(jù)本發(fā)明的磁流變式致動(dòng)器1的、根據(jù)本發(fā)明的離合器 24的特別的實(shí)施方式。離合器24以接合的狀態(tài)示出。圖7示出作為驅(qū)動(dòng)元件的發(fā)動(dòng)機(jī)軸25和 作為從動(dòng)元件的皮帶盤26。發(fā)動(dòng)機(jī)軸25借助于中心螺釘27與離合器法蘭28連接。離合器法 蘭28可以通過(guò)離合器片29與皮帶盤26形成摩擦配合、即被接合，使得轉(zhuǎn)矩可從發(fā)動(dòng)機(jī)軸25 通過(guò)離合器法蘭28和離合器片29傳遞到皮帶盤26上。碟形彈簧30-方面支撐在離合器法蘭 28上并且另一方面支撐在離合器片組29上，并且使離合器24在接合狀態(tài)下預(yù)緊（自閉合式 離合器）。碟形彈簧30與發(fā)動(dòng)機(jī)軸25-起轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0079]螺紋套筒33抗扭轉(zhuǎn)并且在縱方向9上可軸向移動(dòng)地布置在發(fā)動(dòng)機(jī)軸25上。因此，螺 紋套筒33隨著發(fā)動(dòng)機(jī)軸25轉(zhuǎn)動(dòng)并且包圍該發(fā)動(dòng)機(jī)軸。為此，在螺紋套筒33和發(fā)動(dòng)機(jī)軸25之 間布置有在縱方向9上延伸的、例如呈軸向齒部或者一個(gè)或多個(gè)滑塊形式的軸向?qū)蜓b置 31以及布置有滑動(dòng)軸承32。螺紋套筒33在其背離發(fā)動(dòng)機(jī)軸25的外側(cè)上設(shè)有螺紋13。此外，該 螺紋套筒在端側(cè)、在圖7中在左側(cè)上支撐在碟形彈簧30上。
[0080] 致動(dòng)器1的殼體2借助于軸承34支承在皮帶盤26中。殼體2、皮帶盤26和發(fā)動(dòng)機(jī)軸25 在軸向方向上、即在縱方向9上相對(duì)于彼此定位，即不可移動(dòng)。此外，殼體2在旋轉(zhuǎn)方面是固 定的，不與發(fā)動(dòng)機(jī)軸25或皮帶盤26-起轉(zhuǎn)動(dòng)并且被接收在鐵導(dǎo)向裝置35中的線圈36包圍。 線圈36用于產(chǎn)生能切換的磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)借助于鐵導(dǎo)向裝置35以在圖8a中所示出的方式轉(zhuǎn) 向。為了在鐵導(dǎo)向裝置36和發(fā)動(dòng)機(jī)軸25之間能出現(xiàn)磁性回路，螺紋套筒33和固定的殼體2不 應(yīng)是磁性的。為了能夠盡可能好地充分利用之前已經(jīng)解釋的顆粒緩沖墊作用，應(yīng)在緩沖墊 區(qū)域中、即在螺紋13后方的區(qū)段18中產(chǎn)生具有在徑向方向上延伸的場(chǎng)力線的磁場(chǎng)。殼體2借 助于兩個(gè)永磁體密封件37相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)軸25密封，所述永磁體密封件分別借助徑向軸密封 環(huán)38補(bǔ)充。在發(fā)動(dòng)機(jī)軸和殼體2之間構(gòu)造有腔室39，該腔室填充有MRF11。在此，螺紋套筒33 的螺紋13以及螺紋套筒在螺紋13兩側(cè)相鄰的套筒區(qū)段被接收在腔室39中，使得螺紋套筒33 在腔室39中可實(shí)施軸向移動(dòng)。
[0081] 處于腔室39中的MRF 11在圖7中所示出的接合狀態(tài)下不以磁場(chǎng)加載并且因此是液 態(tài)的。螺紋套筒33的螺紋13在液態(tài)的MRF 11中旋轉(zhuǎn)。發(fā)生MRF 11穿過(guò)螺紋13的螺距和穿過(guò) 在螺紋和殼體2之間的間隙的流動(dòng)，這種流動(dòng)已經(jīng)參照?qǐng)D1解釋。由于流動(dòng)力而出現(xiàn)僅僅小 的軸向力，所述軸向力被螺紋套筒33傳遞到碟形彈簧30上，然而其預(yù)緊力到目前為止未到 達(dá)。螺紋套筒33通過(guò)碟形彈簧30的預(yù)緊力從離合器法蘭28向前、即在圖7中向右擠。因此，碟 形彈簧30施加一個(gè)朝向該方向的壓緊力到離合器片29上，所述離合器片相互擠壓并且由于 摩擦將轉(zhuǎn)矩傳遞到皮帶盤26上。參考與圖1相關(guān)聯(lián)地做出的實(shí)施方案，所述實(shí)施方案相應(yīng)地 適用于圖7和圖8的離合器24和致動(dòng)器1的實(shí)施方式。
[0082]圖8示出在斷開(kāi)狀態(tài)下的、圖7的離合器24。在此，MRF 11以借助于線圈36產(chǎn)生的磁 場(chǎng)加載，由此，MRF以凝固的狀態(tài)存在。參照?qǐng)D1至6以及26的實(shí)施方案，所述實(shí)施方案在這里 相應(yīng)地適合。由于MRF 11的凝固，螺紋套筒33的螺紋13從凝固的MRF 11中擰出。在此，螺紋 13的斜度這樣定向，使得螺紋套筒33由此在軸向方向上向離合器法蘭28、即在圖8中向左移 動(dòng)。由于這種軸向移動(dòng)，螺紋套筒33施加較大的軸向力ft鮮到碟形彈簧30上作為其預(yù)緊力， 使得螺紋套筒33抵抗碟形彈簧30的預(yù)緊力向離合器法蘭28的方向移動(dòng)。由于這種軸向移 動(dòng)，發(fā)生碟形彈簧30的變形，由此減小并且消除由該碟形彈簧施加到離合器片29上的壓力。 到離合器片29相互分開(kāi)時(shí)，在離合器片29之間的摩擦鎖合被消除。在離合器片29完全分開(kāi) 時(shí)，離合器24清楚地?cái)嚅_(kāi)。在該時(shí)間點(diǎn)可以停止發(fā)動(dòng)機(jī)軸25的驅(qū)動(dòng)裝置，并且皮帶盤26與之 無(wú)關(guān)地繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。一個(gè)示例性的應(yīng)用情況是在機(jī)動(dòng)車設(shè)有起動(dòng)-停止系統(tǒng)的情況下機(jī)動(dòng)車 空調(diào)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)裝置。
[0083]如果離合器打開(kāi)時(shí)不應(yīng)關(guān)斷發(fā)動(dòng)機(jī)軸25的驅(qū)動(dòng)裝置，如在常規(guī)的離合器中例如在 機(jī)動(dòng)車離合器中是這種情況，則螺紋套筒33在構(gòu)造在區(qū)段18中的顆粒緩沖墊40上摩擦。由 于MRF 11的好的潤(rùn)滑特性和在緩沖墊40和螺紋13之間的非磁性的連接，可以假定摩擦系數(shù) 在大約0.04和0.07之間。
[0084]通過(guò)與圖26相關(guān)聯(lián)地說(shuō)明的、由在螺紋后方的區(qū)段中的顆粒構(gòu)造的緩沖墊40(緩 沖墊在圖8中標(biāo)出）實(shí)現(xiàn)特別的優(yōu)點(diǎn)：螺紋套筒的端部角位置對(duì)其軸向移動(dòng)沒(méi)有影響。如果 MRF 11的所有或者至少最大部分的顆粒被包含在緩沖墊40中，只要磁場(chǎng)保持，則螺紋套筒 保留在該端部位置中，而與發(fā)動(dòng)機(jī)軸25旋轉(zhuǎn)或者靜止無(wú)關(guān)。該端部位置是穩(wěn)定的并且可以 保持任意長(zhǎng)。離合器24的接合通過(guò)關(guān)斷磁場(chǎng)來(lái)進(jìn)行。因此，MRF 11液化，發(fā)生顆粒緩沖墊40 的消除，并且螺紋套筒33通過(guò)彈簧30的力往回排擠到在圖7中所示出的原始位置中。在這種 情況下，接合過(guò)程可以非?？斓剡M(jìn)行。要指出，該接合過(guò)程由于磁場(chǎng)的消除的控制、例如由 于磁場(chǎng)的累進(jìn)式的消除在時(shí)間上被延遲并且可以幾乎任意的方式進(jìn)行。通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)軸的旋 轉(zhuǎn)和由此與其抗扭轉(zhuǎn)地連接的螺紋套筒33的旋轉(zhuǎn)可以加速液態(tài)的MRF 11的均勻化狀態(tài)的 到達(dá)。
[0085]圖8a示出借助于線圈36產(chǎn)生的、具有場(chǎng)力線22的磁場(chǎng)的走向。場(chǎng)力線22穿過(guò)線圈 36和鐵導(dǎo)向裝置35在軸向方向上延伸，然后在徑向方向上通過(guò)腔室39 (MRF被接收在該腔室 中），然后在反向的軸向方向上穿過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)軸25并且又在自該發(fā)動(dòng)機(jī)軸的徑向方向上穿過(guò) 具有MRF 11的腔室39返回。要指出，發(fā)動(dòng)機(jī)軸25和殼體2由非磁性的材料組成，以實(shí)現(xiàn)這種 場(chǎng)力線走向。
[0086]在圖9至16中示出具有磁流變式致動(dòng)器1的、根據(jù)本發(fā)明的離合器24的另一實(shí)施方 式。離合器24在圖9中以接合狀態(tài)示出。圖9示出作為驅(qū)動(dòng)元件的發(fā)動(dòng)機(jī)軸25和作為從動(dòng)元 件的皮帶盤26。發(fā)動(dòng)機(jī)軸25借助于中心螺釘27與離合器法蘭28連接。離合器法蘭28可以通 過(guò)離合器片29與皮帶盤26形成摩擦配合、即接合，使得轉(zhuǎn)矩可以從發(fā)動(dòng)機(jī)軸25通過(guò)離合器 法蘭28和離合器片29傳遞到皮帶盤26上。例如呈在附圖中僅僅勾畫出的碟形彈簧30形式的 彈簧一方面支撐在離合器法蘭28上和另一方面支撐在螺紋套筒45上并且通過(guò)該螺紋套筒 支撐在離合器片組29并且使離合器24在接合狀態(tài)下被預(yù)緊（自閉合式離合器）。碟形彈簧30 與發(fā)動(dòng)機(jī)軸25-起轉(zhuǎn)動(dòng)，然而相對(duì)于該發(fā)動(dòng)機(jī)軸25借助軸承46被支承。
[0087] 皮帶盤26通過(guò)軸承46支承在殼體47上。發(fā)動(dòng)機(jī)軸25也借助于軸承46支承在殼體47 上。殼體47固定地布置，即其相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)軸25以及相對(duì)于皮帶盤26既不可軸向地移動(dòng)又 不可轉(zhuǎn)動(dòng)。殼體具有空心柱的形狀并且完全地包圍發(fā)動(dòng)機(jī)軸25。在殼體47中構(gòu)造基本上柱 形的腔室48，該腔室在軸向方向上朝向殼體的一側(cè)(在圖9中向左側(cè))開(kāi)放。在相對(duì)置的一側(cè) 上，腔室48由殼體47閉合。螺紋套筒45可轉(zhuǎn)動(dòng)并且可在軸向方向上移動(dòng)地設(shè)置在腔室48中。 彈簧30相對(duì)于離合器法蘭28借助于第三軸承54支撐。
[0088]螺紋套筒45在圖15中立體地示出。該螺紋套筒具有在軸向方向上延伸的套筒區(qū)段 49和基本上在徑向方向上延伸的凸緣50。套筒區(qū)段49設(shè)有內(nèi)螺紋51和外螺紋52。螺紋套筒 45的徑向外端部設(shè)有大的質(zhì)量54,該大的質(zhì)量應(yīng)使螺紋套筒45獲得高的慣性矩。腔室48在 螺紋套筒45、尤其在套筒區(qū)段49和殼體47之間被密封。為此，在本申請(qǐng)中所提到的借助于永 磁體密封件37，41的密封設(shè)計(jì)必要時(shí)可與徑向軸密封件38組合地使用。MRF 11被接收在這 樣被密封的腔室48中。在殼體47和軸承46之間布置有線圈53,用于產(chǎn)生可切換的磁場(chǎng)。 [0089]圖10示出在發(fā)動(dòng)機(jī)軸25不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的離合器24。離合器24閉合，因?yàn)閺椈?0施加一 在軸向方向上起作用的力Ff到螺紋套筒45的凸緣50上。被凸緣50、即由螺紋套筒45施加在 彈簧30上的反向力用Fs標(biāo)出。MRF 11在沒(méi)有提供磁場(chǎng)的情況下是液態(tài)的。
[0090] 圖11示出在發(fā)動(dòng)機(jī)軸25轉(zhuǎn)動(dòng)并且磁場(chǎng)關(guān)閉時(shí)在接合狀態(tài)下在運(yùn)行時(shí)的離合器24。 離合器法蘭28與發(fā)動(dòng)機(jī)軸25、離合器片29、皮帶盤26、螺紋套筒45和彈簧30-起轉(zhuǎn)動(dòng)。MRF 11是液態(tài)的并且螺紋套筒45持續(xù)地旋進(jìn)液態(tài)的MRF 11中。因此，產(chǎn)生小的軸向力，該軸向力 被螺紋套筒45迎著彈簧30的預(yù)緊力作用到彈簧30上并且與離合器壓緊力反向地定向。然 而，該力小于彈簧30的預(yù)緊力，使得離合器保持接合并且傳遞完全的轉(zhuǎn)矩。由于質(zhì)量54,旋 轉(zhuǎn)的螺紋套筒45具有高的動(dòng)能。
[0091] 圖12示出在斷開(kāi)開(kāi)始時(shí)的離合器24。發(fā)動(dòng)機(jī)軸25驅(qū)動(dòng)離合器法蘭28并且接通磁 場(chǎng)，使得MRF 11在若干毫秒之內(nèi)凝固。螺桿45的螺紋51，52從凝固的MRF 11中旋出來(lái)，使得 螺桿45從腔室48中軸向移動(dòng)出來(lái)。在此所產(chǎn)生的軸向力大于彈簧30的彈簧預(yù)緊力，使得離 合器24開(kāi)始打開(kāi)。螺紋套筒直接在致動(dòng)器1響應(yīng)之后與離合器片脫離配合，使得從發(fā)動(dòng)機(jī)軸 25不再有轉(zhuǎn)矩傳遞到離合器片上。但是為了能夠完全地打開(kāi)和斷開(kāi)離合器并且使離合器片 29清楚地相互分開(kāi)，必需的是，螺紋套筒45這樣進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)，直到它完全抵抗彈簧30的張緊 力從腔室48中旋出。螺紋套筒45通過(guò)質(zhì)量54以慣性保持旋轉(zhuǎn)能量。螺紋51，52的斜度確定在 從腔室中旋出時(shí)套筒45的軸向速度。因此，直接在斷開(kāi)開(kāi)始之后、即一旦套筒45不再接觸離 合器片29，則發(fā)動(dòng)機(jī)軸25的驅(qū)動(dòng)裝置可以關(guān)斷。
[0092]圖13示出在完全斷開(kāi)的狀態(tài)下的離合器24。打開(kāi)的離合器24讓發(fā)動(dòng)機(jī)軸25自由地 轉(zhuǎn)動(dòng)。只要如需要的這樣，MRF 11保持在磁場(chǎng)的影響下和在凝固的狀態(tài)下，使得彈簧30的由 彈簧30抵靠離合器法蘭28施加的壓緊力補(bǔ)償?shù)乇３帧槭闺x合器24接合，簡(jiǎn)單地關(guān)斷磁場(chǎng)。 這個(gè)過(guò)程在圖14中示出。在關(guān)斷磁場(chǎng)之后，MRF 11在數(shù)毫秒內(nèi)液化并且由MRF 11施加在螺 紋套筒45上的軸向力取消。由于由彈簧30施加在螺紋套筒45上的預(yù)緊力，螺紋套筒45進(jìn)入 殼體47中。圖9至14的離合器的原理是有利的，因?yàn)殡x合速度可以非常高并且可以通過(guò)控制 MRF 11的粘度來(lái)調(diào)整。
[0093]用于根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器和離合器的密封件設(shè)計(jì)在圖18和19中詳細(xì)地示出。在 MRF 11中的可極化的顆粒15需要匹配的密封解決方案，如例如永磁體密封件。永磁體密封 件的原理在于可極化的顆粒15由于在要密封的間隙43中凝固或者形成鏈而閉鎖。為此，借 助于永磁體41在要密封的間隙43中產(chǎn)生持續(xù)的磁場(chǎng)，顆粒在該磁場(chǎng)中形成鏈并且因此不能 夠從間隙43中出來(lái)。借助于鐵環(huán)42使永磁場(chǎng)的場(chǎng)力線以想要的方式在間隙43中定向。這樣 的永磁體密封件不充分，例如因?yàn)檩d液可以進(jìn)一步從間隙43擠出，對(duì)于這種情況，永磁體密 封件也可以通過(guò)徑向軸密封件44補(bǔ)充。徑向軸密封件44布置在永磁體密封件41的背離MRF 11的一側(cè)上，以避免與MRF 11的磨損的顆粒接觸。捕獲在磁場(chǎng)中的顆粒應(yīng)不能以此方式損 壞密封唇。
[0094] 離合器的致動(dòng)器1考慮其磨損。與此相關(guān)的示圖在圖20a和20b中示出。圖20a示出 沒(méi)有磨損的新的離合器的致動(dòng)器。螺紋13在軸向方向上以寬度Sn的間隙間隔開(kāi)。通過(guò)離合 器24的磨損，螺紋套筒33或者說(shuō)螺桿8在腔室中總是進(jìn)一步地逆著進(jìn)給方向偏移，即從離合 器法蘭28向前。因此，在螺紋13和殼體2之間的間距或者間隙這樣設(shè)計(jì)，使得螺桿33,8和螺 紋13從不貼靠到殼體2上。否則，為正確地離合要由碟形彈簧30施加到離合器片29上的軸向 力可能不再被施加在離合器片29上，而是通過(guò)螺紋13導(dǎo)入到殼體2中，使得離合器24可能會(huì) 打滑。具有確定磨損的離合器的致動(dòng)器1在圖20b中示出。在那里，在螺紋13和殼體2之間的 間隙僅僅還具有S v的寬度。
[0095]圖16a和16b示出致動(dòng)器的一種替代的實(shí)施方式，該致動(dòng)器可用于操縱圖9至17的 離合器24,一個(gè)在不用磁場(chǎng)加載的狀態(tài)下（圖16a)，并且一個(gè)在用磁場(chǎng)加載的狀態(tài)下（圖 16b)。取代用螺紋套筒45,離合器24可以借助于一個(gè)致動(dòng)器1(如其在圖16a和圖16b中所示 出的這樣)或者多個(gè)這樣的致動(dòng)器1操縱。致動(dòng)器1基本上相當(dāng)于在圖1至6中所示出的致動(dòng) 器1。在所示出的實(shí)施方式中，其殼體2以及其螺桿8由鋁合金制成。通過(guò)使用這樣的致動(dòng)器1 可以特別小地構(gòu)造離合器24。
[0096]在圖17中示出根據(jù)圖7和8的離合器24的實(shí)施方式，所述離合器設(shè)有緩沖器55和減 振器56。緩沖器55基本上由質(zhì)量元件組成，所述質(zhì)量元件在周向方向上包圍離合器法蘭28 并且在彈性體元件57在中間位置的情況下布置在離合器法蘭上。借助于緩沖器55可緩沖確 定地存在于驅(qū)動(dòng)系中的干擾頻率。減振器56布置在皮帶盤26上并且基本上與其值無(wú)關(guān)地用 于頻率的減振。
[0097]圖21a至24b示出用于螺桿8或者說(shuō)螺紋套筒33或45的螺紋13,51，52的不同的實(shí)施 方式。圖21a和21b示出螺紋，所述螺紋的芯直徑58小于螺桿或者說(shuō)螺紋套筒的外直徑59。為 了維持在致動(dòng)器1中的液壓均衡，所述外直徑59必須在螺紋兩側(cè)相等。通過(guò)這種變型，可以 實(shí)現(xiàn)螺桿或者說(shuō)螺紋套筒的快速軸向移動(dòng)和顆粒緩沖墊40的快速構(gòu)建，因?yàn)殡S著螺紋的每 一轉(zhuǎn)，相對(duì)大的容積(即一個(gè)螺距的容積)被輸送到外直徑59的區(qū)域中的小的間隙中。圖22a 和22b示出具有非線性的螺紋斜度的螺紋。在陡的螺紋斜度的區(qū)域中，處于螺距中的顆?？?速地在軸向方向上運(yùn)動(dòng)。在螺紋的端部區(qū)域(區(qū)段18附近）中，其斜度更平，使得螺紋能以盡 可能平的支承面支撐在顆粒緩沖墊40上。圖23a和23b的實(shí)施方式具有雙線（zweigiingig) 螺紋，其具有第一螺距61和第二螺距62。圖24a和24b的實(shí)施方式具有六線（sechsgiingig) 螺紋，其具有第一螺距 6 i、第二螺距62、第三螺距63、第四螺距64、第五螺距65和第六螺距 66。多線螺紋由于多倍的螺紋斜度實(shí)現(xiàn)顆粒緩沖墊40的快速構(gòu)建。然而，最大的軸向移動(dòng)與 單線螺紋相比不變。
[0098]圖21a至24b的實(shí)施方式可以特別好地相互組合。用于這樣的組合的實(shí)施例是多線 螺紋，其具有變化的螺桿芯直徑。因此，這樣的組合是有意義的，因?yàn)楦鱾€(gè)參數(shù)(螺距數(shù)量和 芯直徑)對(duì)可通過(guò)螺紋實(shí)現(xiàn)的軸向移動(dòng)-轉(zhuǎn)-曲線具有不同的影響。因此，通過(guò)有針對(duì)性地選 擇螺紋參數(shù)可實(shí)現(xiàn)，優(yōu)化軸向移動(dòng)、軸向移動(dòng)的速度和與其相關(guān)的斷開(kāi)時(shí)間。
[0099]在圖25中以軸向移動(dòng)-轉(zhuǎn)-圖表相比較地示出具有不同的螺紋參數(shù)的不同螺紋。在 該軸向移動(dòng)-轉(zhuǎn)-圖表中，在橫坐標(biāo)上表示螺桿8完成的轉(zhuǎn)U。在縱坐標(biāo)上表示在此被螺桿8由 于其與MRF 11交互作用而走過(guò)的軸向移動(dòng)S。該圖表示出四條不同的軸向移動(dòng)-轉(zhuǎn)-曲線。曲 線68為具有單一螺紋13的螺桿8的曲線。曲線69為具有帶有兩種螺距的螺紋13的螺桿8(圖 23a和23b的實(shí)施方式)的曲線。曲線70為具有螺紋13的螺桿8的曲線，其中，根據(jù)圖21a和21b 的實(shí)施方式，螺桿具有不同的直徑。曲線71為具有帶有兩種螺距(根據(jù)圖23a和23b的實(shí)施方 式)的螺紋13與不同的螺桿直徑(根據(jù)圖21a和21b的實(shí)施方式)組合的螺桿8的曲線。圖25的 圖表清楚地示出，曲線71的螺桿由于其快速的響應(yīng)特性相對(duì)于其余螺桿是優(yōu)選的。
[0100] 附圖標(biāo)記列表
[0101] 1 致動(dòng)器
[0102] 2 殼體
[0103] 3 管
[0104] 4 右邊的蓋
[0105] 5 左邊的蓋
[0106] 6 0 形環(huán)
[0107] 7 滑動(dòng)軸承
[0108] 8 螺桿
[0109] 9 縱軸線
[0110] 10 磁鐵
[0111] 11 磁流變的液體
[0112] 12 螺紋芯
[0113] 12a螺紋芯區(qū)段
[0114] 12b螺紋芯區(qū)段
[0115] 13 螺紋
[0116] 14 載液
[0117] 15 可磁性地極化的顆粒
[0118] 16 要操縱的單元
[0119] 17 彈簧
[0120] 18 (在螺紋后方的）區(qū)段
[0121] 19 (在螺紋前方的）區(qū)段
[0122] 20 壓模
[0123] 21 沙
[0124] 22 場(chǎng)力線
[0125] 23 鉆孔
[0126] 24 離合器
[0127] 25 發(fā)動(dòng)機(jī)軸
[0128] 26 皮帶盤
[0129] 27 中心螺釘
[0130] 28 離合器法蘭
[0131] 29 離合器片/離合器片組
[0132] 30 碟形彈簧
[0133] 31 軸向?qū)蜓b置
[0134] 32 滑動(dòng)軸承
[0135] 33 螺紋套筒
[0136] 34 軸承
[0137] 35 鐵導(dǎo)向裝置
[0138] 36 線圈
[0139] 37 永磁體磁性密封件
[0140] 38 徑向軸密封環(huán)
[0141] 39 腔室
[0142] 40 緩沖墊
[0143] 41 永磁體
[0144] 42 鐵環(huán)
[0145] 43 間隙
[0146] 44 徑向軸密封件
[0147] 45 螺紋套筒
[0148] 46 軸承
[0149] 47 殼體
[0150] 48 腔室
[0151] 49 套筒區(qū)段
[0152] 50 凸緣
[0153] 51 內(nèi)螺紋
[0154] 52 外螺紋
[0155] 53 線圈
[0156] 54 質(zhì)量
[0157] 55 緩沖器
[0158] 56 減振器
[0159] 57 彈性體元件
[0160] 58 芯直徑
[0161] 59 外直徑
[0162] 60 密封件
[0163] 61 第一螺距
[0164] 62 第二螺距
[0165] 63 第三螺距
[0166] 64 第四螺距
[0167] 65 第五螺距
[0168] 66 第六螺距
[0169] 67 顆粒鏈
[0170] 68 單一螺紋情況下的曲線
[0171] 69 雙螺紋情況下的曲線
[0172] 70 不同的螺桿芯直徑情況下的曲線
[0173] 71 不同的螺桿芯直徑和雙螺紋情況下的曲線
[0174] B 磁場(chǎng)
[0175] Sn 嶄新情況下的間隙
[0176] Sv 磨損情況下的間隙
[0177] S 行程
[0178] U 轉(zhuǎn)
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 磁流變式致動(dòng)器(1)具有:腔室(39,48)，磁流變的液體（11)被接收在所述腔室中；以 及調(diào)整機(jī)構(gòu)(8,33,45)，該調(diào)整機(jī)構(gòu)布置在所述腔室(39,48)中，其中，所述調(diào)整機(jī)構(gòu)(8,33， 45)設(shè)置用于施加所述致動(dòng)器的操縱力，其特征在于，所述調(diào)整機(jī)構(gòu)(8,33,45)為繞其縱軸 線旋轉(zhuǎn)式地驅(qū)動(dòng)的螺桿(8,33,45)，所述螺桿具有螺桿芯（12,49)和位于螺桿芯上的螺紋 (13 )，并且所述螺紋(13)被所述磁流變的液體(11)包圍。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁流變式致動(dòng)器，其特征在于，所述螺桿(8,33,45)以能在軸 向方向上移動(dòng)的方式被接收、尤其被支承在所述腔室(39,48)中和/或顆粒緩沖墊(40)能在 運(yùn)行時(shí)強(qiáng)制構(gòu)造，所述螺桿支撐在所述顆粒緩沖墊上。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁流變式致動(dòng)器，其特征在于，所述螺紋（13)、尤其所述螺 紋的螺紋尖端緊密地接觸所述腔室(39，48)的內(nèi)壁。4. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的磁流變式致動(dòng)器，其特征在于，在所述螺紋（13) 的螺紋尖端和所述腔室(39，48)的內(nèi)壁之間構(gòu)造有自由空間。5. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的磁流變式致動(dòng)器，其特征在于，所述自由空間尤 其這樣定尺寸，使得所述磁流變的液體（11)的載液（14)能夠經(jīng)過(guò)該間隙，尤其在所述磁流 變的液體(11)由于作用到其上的磁場(chǎng)而凝固的情況下。6. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的磁流變式致動(dòng)器，其特征在于，所述螺桿(8,33， 45)、尤其所述螺紋（13)和/或其螺紋輪廓側(cè)面設(shè)有在軸向方向上的貫通孔(23)，相鄰的螺 距通過(guò)所述貫通孔在流動(dòng)技術(shù)方面相互連接。7. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的磁流變式致動(dòng)器，其特征在于，所述螺紋（13)是 多線的、尤其是兩線的、三線的或四線的。8. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的磁流變式致動(dòng)器，其特征在于，所述螺紋（13)構(gòu) 造有變化的斜度、尤其構(gòu)造有非線性的斜度。9. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的磁流變式致動(dòng)器，其特征在于，所述螺紋（13)的 內(nèi)直徑（58)不同于、尤其小于所述螺桿芯（12)的在所述螺紋（13)外部的區(qū)域中的直徑 (59)〇10. 離合器(24)，具有根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器(1)。
【文檔編號(hào)】F16D13/52GK105960540SQ201580006999
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2015年1月22日
【發(fā)明人】P-Y·貝泰勒米
【申請(qǐng)人】舍弗勒技術(shù)股份兩合公司