Magnetorheologische Flüssigkeiten (MRF) haben die Eigenschaft, im Magnetfeld ihre Viskosität zu ändern. Diese Eigenschaft kann auch zur Übertragung eines Drehmoments in Kupplungsanwendungen herangezogen werden. Die Evolutionsstrategie eine MRF-Kupplung kleiner und leichter zu machen ist folgende: - den Flüssigkeitsspalt an den größtmöglichen Wirkradius bringen, um das Potenzial der erreichbaren Schubspannungen bestmöglich nützen zu können; - den Weg der geschlossenen Feldlinien so kurz wie möglich zu gestalten, um das zur Feldführung notwendige Eisen und damit das Kupplungsgewicht zu minimieren. Zusätzlich fordert das derzeitige Entwicklungsziel, neben einem maximalen Kupplungsmoment auch den Strombedarf zu minimieren, die Umsetzung eins Kupplungskonzepts mit rotierendem Felderzeuger. Die gesamte Entwicklungsphase wurde durch numerische Magnetkreissimulationen begleitet. Durch den Aufbau einer Forschungskupplung mit einer scheibenförmigen Lamelle für grundlegende Untersuchungen der Flüssigkeitseigenschaften konnte die Simulationsumgebung bereits in einer frühen Entwicklungsphase mit Prüfstandsmessungen verifiziert werden. Die gewichtsoptimale Auslegung der Kupplung erfordert eine sorgfältige Abstimmung der Abmessungen und Ausformung von Spulen und feldführenden Teilen. Aufgrund der hohen Zahl an Freiheitsgraden wird dafür auf numerische Optimierungsroutinen zurückgegriffen. Dabei wird das Grunddesign der Kupplung durch generische Modelle abgebildet, deren Parameter vom Optimierungsalgorithmus unter Berücksichtigung der Randbedingungen vorgegeben werden. Über eine Schnittstelle wird die Feldberechnungssoftware an-gesteuert, welche die relevanten Simulationsergebnisse wie etwa Flussdichteverläufe in den Flüssigkeitsspalten zurückliefert. Nach einer Auswertung werden die Ergebnisse an die Optimierungssoftware übergeben. Neben Gewichtsminimierung und kurzen Stellzeiten ist auch eine geringe erforderliche elektrische Leistung bei der Auslegung zu berücksichtigen. Das erste realisierte Seriendesign ist die MR-Basiskupplung, die als hang-on Kupplung zur Fahrzeughinterachse konzipiert wurde um die Hinterachse im Bedarfsfall zur Vorderachse zuschalten zu können. Was die Momentenübertragung bei kleinen Differenzdrehzahlen angeht, setzt die MRF-Technologie definitiv neue Maßstäbe. Da die MR-Kupplung bei gestelltem Strom das übertragbare Moment entsprechend begrenzt, werden Momentenüberschwinger vermieden, sanftes Kuppeln umgesetzt und somit optimale Komforteigenschaften für den Fahrer realisiert. Der geringe Strombedarf entlastet das elektrische Bordnetz des Fahrzeuges, ohne auf die Funktionalität der Kupplung verzichten zu müssen. Der Entwicklungsschwerpunkt liegt derzeit bei der Erhöhung der spezifischen Momentenkapazität.
Magnetorheologische Allradkupplungen
Automobiltechnische Zeitschrift - ATZ ; 110 , 10 ; 902-909
2008
8 Seiten, 9 Bilder, 5 Quellen
Aufsatz (Zeitschrift)
Deutsch
MAGNETORHEOLOGISCHE BREMSVORRICHTUNG, INSBESONDERE BEDIENEINRICHTUNG
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