Magnetorheologische Flüssigkeiten für die Drehmomentübertragung in Kupplungen und Bremsen mit hohen Drehzahlen

Diese Arbeit befasst sich mit dem Einsatz magnetorheologischer Flüssigkeiten (MRF) für die Drehmomentübertragung in Kupplungen und Bremsen in Anwendungen mit hohen Drehzahlen. Die dabei zur Drehmomentübertragung genutzte MRF ist eine Suspension aus feinen, magnetisch polarisierbaren Partikeln und einer magnetisch neutralen Trägerflüssigkeit, deren Partikel unter Einwirkung eines magnetischen Feldes Ketten ausbilden und so eine Variation der Fließgrenze ermöglichen. Die Arbeit behandelt grundlegende Untersuchungen für den Betrieb von MRF-Aktoren bei hohen Drehzahlen, aus denen neue Entwurfsmethoden abgeleitet werden. Zum einen wird die Orientierung der drehmomentbildenden Scherspalte analysiert. Es wird gezeigt, dass eine axiale Ausführungsform der Spalte die Ausbildung von Taylor-Wirbeln hervorruft, wodurch eine Partikelzentrifugation vermieden und so eine Entmischung der MRF verhindert wird. Zum anderen erfolgt eine Modellierung und experimentelle Parametrierung der magnetisch induzierten Schubspannung für unterschiedliche Scherspalthöhen bei Scherraten bis 32.500 1/s. Darüber hinaus wird ein Ansatz zur Vermeidung viskoser Schleppmomente entwickelt, modelliert, simuliert und experimentell erprobt, der auf einer magnetisch induzierten Bewegung der MRF in teilgefüllten Scherspalten beruht. Anhand von realisierten und erprobten Prototypen für industrielle und automobile Anwendungen werden die Eignung der Ansätze und ihre Übertragbarkeit für zukünftige Entwicklungen nachgewiesen.