(57)【要約】本発明は、維持機能を有するコンポーネント（１０）に関し、当該コンポーネントは、互いに移動可能に設けられた少なくとも１つの第１の要素（１６）及び少なくとも１つの第２の要素（２６）と、残留磁化特性を有する少なくとも１つの磁化可能コンポーネント（１８）と、当該少なくとも１つの磁化可能コンポーネントが磁化した際の磁界内に配されて当該２つの要素を動作結合とし得る磁性流体（３８）または磁性粉と、電圧を加えられた際に当該少なくとも１つの磁化可能コンポーネントを磁化するのに十分な磁界を生成するように設けられたコイルとを含み、当該コイル及び当該少なくとも１つの磁化可能コンポーネントは、第１の無電流状態または当該動作結合を維持するのに十分な電流状態を生成し得かつ動作結合が解除され得る第２の無電流状態が形成され得るように設けられている。本発明はさらに、このタイプのコンポーネントを有する開放保持システム並びにこのタイプのコンポーネント及びこのタイプの開放保持システムの動作方法に関する。
2010500224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持機能を有するコンポーネントアセンブリ（１０，５０，７０，１００）であって、
互いに移動可能に設けられた少なくとも１つの第１の要素（１６，１８，２５，５２，７４，１０２）及び少なくとも１つの第２の要素（２６，２７，５４，７６，７８，１０４）と、
残留磁気特性を有する少なくとも１つの磁化可能コンポーネント（１６，１８，５２，５４，７２，１０２，１０４）と、
前記少なくとも１つの磁化可能コンポーネントが磁化したときの前記コンポーネントの磁界内に設けられてその磁界によって動作結合状態になされ得る磁性流体（３８，６６，８４，１１８）または磁性粉と、
電流の流れによって前記少なくとも１つの磁化可能コンポーネント（１６，１８，５２，５４，７２，１０２，１０４）の磁化のための磁界（４０，６２，８６，１０８）を生成可能なように設けられた少なくとも１つのコイル（２０，５６，９０，１０６）と、を含み、
前記コイル（２０，５６，９０，１０６）及び前記少なくとも１つの磁化可能コンポーネント（１６，１８，５２，５４，７２，１０２，１０４）が協働して第１の無電流状態または有電流状態が生成され、前記磁化可能コンポーネント（１６，１８，５２，５４，７２，１０２，１０４）がその磁化後に前記磁性流体（３８，６６，８４，１１８）もしくは磁性粉による動作結合の維持に十分な磁界を生成し得、
第２の無電流状態が生成され、前記磁化可能コンポーネント（１６，１８，５２，５４，７２，１０２，１０４）が再度実質的に非磁化されて前記第１の要素（１６，１８，２５，５２，７４，１０２）と前記第２の要素（２６，２７，５４，７６，７８，１０４）との間の前記動作結合が解除され得ることを特徴とするコンポーネントアセンブリ（１０，５０，７０，１００）。
【請求項２】
請求項１記載のコンポーネントアセンブリであって、前記磁化可能コンポーネント（１６，１８，５２，５４，７２，１０２，１０４）の磁化のために十分な磁界（４０，６２，８６，１０８）の生成のための前記コイルへの電源供給機構を有しかつ時間に経過とともに減少する強度を有する交番磁界の生成のための前記コイル（２０，５６，９０，１０６）への電流の流れのために形成された前記電源供給機構のコントロールデバイスを有することを特徴とするコンポーネントアセンブリ。
【請求項３】
請求項１または２記載のコンポーネントアセンブリであって、前記第１の要素（１６，１８，２５，１０２）と前記第２の要素（２６，２７，１０４）とが互いに回転自在または枢動自在に支持されていることを特徴とするコンポーネントアセンブリ。
【請求項４】
請求項１または２記載のコンポーネントアセンブリであって、前記第１の要素（５２，７４）と前記第２の要素（５４，７６）とが互いに移動可能であることを特徴とするコンポーネントアセンブリ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１に記載のコンポーネントアセンブリであって、前記磁性流体（１１８）または前記磁性粉が前記第１の要素（１０２）と前記第２の要素（１０４）との間に配されることを特徴とするコンポーネントアセンブリ。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか１に記載のコンポーネントアセンブリであって、前記第１の要素（１６，１８，２５，５２）は、前記磁性流体（３８，６６）または前記磁性粉を保持するようにデザインされ、前記第２の要素（２６，２７，５４）は、前記磁性流体（３８，６６）または前記磁性粉内に少なくとも部分的に浸漬していることを特徴とするコンポーネントアセンブリ。
【請求項７】
請求項６記載のコンポーネントアセンブリであって、前記第１の要素（１６，１８，２５）または前記第２の要素（５４，１０４）が前記少なくとも１つの磁化可能コンポーネント（１６，１８）を含むことを特徴とするコンポーネントアセンブリ。
【請求項８】
請求項１から５のいずれか１記載のコンポーネントアセンブリであって、前記第１の要素（５２，１０２）及び前記第２の要素（５４，１０４）が前記少なくとも１つの磁化可能コンポーネントを有していることを特徴とするコンポーネントアセンブリ。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１記載のコンポーネントアセンブリであって、前記コイル電流の電流強度が前記コイル（２０，５６，９０，１０６）の前記第１の電流状態に設定され、それは前記磁化可能コンポーネント（１６，１８，５２，５４，７２，１０２，１０４）の磁化のために設定された電流強度よりも低くかつ０よりも大きいことを特徴とするコンポーネントアセンブリ。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１記載のコンポーネントアセンブリであって、前記少なくとも１つの磁化可能コンポーネント（１６，１８，５２，５４，７２，１０２，１０４）は、約１０3から１０4Ａ／ｍの範囲の保磁力を有していることを特徴とするコンポーネントアセンブリ。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１記載のコンポーネントアセンブリであって、前記少なくとも１つの磁化可能コンポーネント（１６，１８，５２，５４，７２，１０２，１０４）が約０．５から２Ｔの領域の残留磁気を有していることを特徴とするコンポーネントアセンブリ。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか１記載のコンポーネントアセンブリを有するドアまたはフラップの開放保持システムであって、前記ドアまたはフラップはそれらに関連して固定されているホルダに枢動自在に結合されており、前記第１の要素または前記第２要素のいずれか一方は少なくとも間接的に前記ドアまたは前記フラップとともに移動し、他方の要素は前記固定されたホルダに固定されていることを特徴とする開放保持システム。
【請求項１３】
請求項１２記載の開放保持システムであって、請求項６または７記載のコンポーネントアセンブリ（１０）を有し、前記第１の要素（１６，１８，２５）が前記固定されたホルダに設けられていることを特徴とする開放保持システム。
【請求項１４】
請求項１２または１３記載の開放保持システムであって、請求項３記載のコンポーネントアセンブリを有し、前記コンポーネントアセンブリ（１０，１００）はヒンジであるかまたはヒンジによって構成されていることを特徴とする開放保持システム。
【請求項１５】
請求項１から１１のいずれか１記載のコンポーネントアセンブリ（１０，５０，７０，１００）または請求項１２から１４のいずれか１記載の開放保持システムの動作方法であって、
ａ）第１の要素（１６，１８，２５，５２，７４，１０２）及び第２の要素（２６，２７，５４，７６，７８，１０４）の第１の相対位置を設定するステップと、
ｂ）前記磁化可能コンポーネント（１６，１８，５２，５４，７２，１０２，１０４）の前記磁化のための磁界（４０，６２，８６，１０８）の前記生成のため及びそれによって生起する前記磁性流体（３８，６６，８４，１１８）の粘性上昇すなわち硬化または前記磁性粉の硬化のために前記コイル（２０，５６，９０，１０６）に電流を加えるステップと、
ｃ）前記コイル（２０，５６，９０，１０６）内の電流をスイッチオフまたは減少させて前記磁化可能コンポーネント（１６，１８，５２，５４，７２，１０２，１０４）の前記磁化を維持するステップと、
と含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の方法であって、前記コンポーネントアセンブリ（１０，５０，７０，１００）が請求項１２から１４のいずれか１記載の開放保持システムの一部であって、前記第１の要素（１６，１８，２５，５２，７４，１０２）と前記第２の要素（２６，２７，５４，７６，７８，１０４）との前記第１の相対位置がドアまたはフラップの開放において存在することを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１５または１６記載の方法であって、
ｅ１）前記コイル（２０、５６，９０，１０６）に時間の経過と共に減少する強度の交流電流（Ｉ）を有する電流を流すことによって前記磁化可能コンポーネント（１６，１８，５２，５４，７２，１０２，１０４）を非磁化するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１７記載の方法であって、ステップｅ１）の後に行われる、ｅ２）前記第１の要素（１６，１８，２５，５２，７４，１０２）と前記第２の要素（２６，２７，５４，７６，７８，１０４）との第２の相対位置を設定するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の方法であって、前記コンポーネントアセンブリ（１０，５０，７０，１００）が請求項１２から１４のいずれか１記載の開放保持システムの一部であって、前記第１の要素（１６，１８，２５，５２，７４，１０２）と前記第２の要素（２６，２７，５４，７６，７８，１０４）との前記第２の相対位置が前記ドアまたはフラップの開放において存在することを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１７から１９のいずれか１記載の方法であって、前記ステップｅ１）の前に行われる、ｄ）前記磁性流体（３８，６６，８４，１１８）または前記磁性粉における前記磁界の効果が実質的に解除されるように前記コイル（２０，５６，９０，１０６）に連続的に電流を流すステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保持機能を有するコンポーネントアセンブリに関し、当該コンポーネントアセンブリは少なくとも１つの第１の要素及び少なくとも１つの第２の要素を有し、それらは互いに対して移動可能に設けられかつ磁性流体または磁性粉を介して互いに動作結合され得る。本発明は、さらに、このようなコンポーネントアセンブリの動作方法、このようなコンポーネントアセンブリを有する開放保持システム及びそのような開放保持システムの動作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁性クラッチまたはブレーキは、磁性流体または磁性粉を使用して実現されている。２つの要素が磁性流体または磁性粉を介して結合されている。磁性流体または磁性粉の粘性は、外界の磁界によって上昇するので、当該２つの要素は堅固な動作結合となる。例えば、１の要素がロータであって他の要素がステータであった場合、ブレーキはこの態様において実現され得る。例えば、両方の要素が回転自在に支持されている場合は、クラッチとなる。
【０００３】
独国特許出願公開公報第DE 100 29 227 A1号は、制御可能なブレーキシステムを示していて、そこにおいて、磁性流体の位置にある永久磁石によって常に維持されている。従って、当該２つの要素間には常時動作結合が存在する。この動作結合を解除するために、電流によって当該永久磁石と逆の磁界を生成するコイルが提供される。当該永久磁石の磁界を中和するために、十分に大きい磁界が必要であり、この点において巻数が多いすなわち強力なコイルが必要となる。
【０００４】
例えば、この公知のシステムは、特に乗り物のドアの回転自在かつブレーキ自在固定のためのヒンジシステムの、制御可能なブレーキシステムとしての機能を果たす。永久磁石の磁界の中和のために磁性流体に逆磁界をかけることは、要素の相互動作を許容する。乗り物のドアが開いている状態において、コイルの電流が遮断されると永久磁石の磁界が強度の低い状態の磁性流体にかかり得る。このことは、乗り物のドアを開放状態において強固にして保持する。乗り物のドアを閉めるために、コイルによって逆磁界が再度生成され、永久磁石の磁力効果が中和される。磁性流体は液化し、当該２つの要素は互いに自由に回転可能となる。乗り物のドアは閉まり得る。
【０００５】
オンボードの電源システムの故障の際、永久磁石の磁界は、公知の方法の磁性流体の位置において通常は十分に有効であり、当該流体を固体状態に保持する。このような場合において、当該２つの要素は、互いに移動し得ない。具体的に言えば、乗り物のドアは開かれ得ない。従って、例えばアクシデントにおける安全性リスクが存在する。
【０００６】
他の解決法は、永久磁石を使用しないことである。コイルが提供され、それによって磁性流体において作用する磁界が生成され得る。従って、磁性流体が硬化し、当該第１の要素と第２の要素が互いに動作結合される状態は、当該コイルが電流を有しているときにのみ存在する。保持機能を実現して、例えば、乗り物のドアを開放状態に保持するために、当該コイルは電流を常時有していなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、保持機能を有するコンポーネントアセンブリ及び開放保持システム並びにそのようなコンポーネントアセンブリの動作方法を提供することであり、それらは単純かつコスト効率の良いデザインであり、安全な動作を許容する。
【０００８】
本目的は、請求項１の特徴を有する保持機能を有するコンポーネントアセンブリ、請求項１２の特徴を有する開放保持システム及び請求項１５の特徴を有する方法を使用して達成される。有利な特徴は、従属請求項の発明を形成する。
【０００９】
保持機能を有する本発明に従ったコンポーネントアセンブリは、少なくとも１つの第１の要素及び少なくとも１つの第２の要素を有し、それらは互いに移動可能に設けられている。残留磁気を有するすなわち分解可能な残余磁性を有する少なくとも１つの磁化可能コンポーネントが提供される。当該コンポーネントアセンブリは、磁性媒体（磁性流体または磁性粉）を含み、それらは、当該少なくとも１つの磁化可能コンポーネントが磁化されたときのその磁界内に配される。磁性流体は、磁界内で粘性が上昇することを特徴とし、それによって特に磁性流体の硬化がもたらされ得る。当該磁化可能コンポーネントが磁化された場合、当該磁性流体は、それに伴って上昇した粘性を有しすなわち硬化して、当該２つの要素は、互いに動作結合状態となる。すなわち、当該２つの要素は機械的に結合される。
【００１０】
例えば、他の要素に関連するある要素の回転自在な支持によって、トルクはこの動作結合を介して伝達する。
【００１１】
磁性流体の代わりに、磁性粉も使用することが可能であり、それは、少なくとも１つの磁化可能コンポーネントが磁化されたときのその磁界の中に配される。磁化可能コンポーネントの磁化によって磁性粉の位置において磁界が存在する場合、当該磁性粉は凝固して当該第１の要素と第２の要素との間の動作結合を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に従ったコンポーネントアセンブリは、更にコイルを有し、当該コイルに電流が流れている際に、当該少なくとも１つの磁化可能コンポーネントの十分な磁化のための磁界を生成可能である。従って、コイル及び当該コイルに関連したコントロールデバイスは、磁化可能コンポーネントの磁化状態を積極的に変化すなわち磁化コンポーネントを積極的に磁化または非磁化するべく形成される。従って、独国特許出願公報第DE 100 29 227 A1号に記載されている永久磁石要素の使用とは異なり、外部磁界の一時的な重ね合わせが永久磁石によって生成される磁界を介して発生するだけではない。それよりもむしろ、コイル及び当該コイルに関連するコントロールデバイスが、当該コイルに流れる電流を選択的に設定して、磁化可能コンポーネントの磁化または少なくとも部分的な非磁化を発生させるべく形成される。この態様における磁化コンポーネントのセットの磁化は、コイルの無電流状態またはコイルへの電流がある状態においても維持され得、減少した電流強度（磁化可能コンポーネントの磁化のための電流に比べて）は、磁化可能コンポーネントの磁化設定に加えて、磁化状態がコイル電流の対応した変化によって積極的に変化させられるまで発生する。
【００１３】
従って、磁化コンポーネント及びコイルは、コイルの第１の無電流状態または有電流状態が生成され得るように設けられかつデザインされ、そこにおいて当該磁化コンポーネントは自身の磁化の後に磁界を提供し、磁性流体または磁性粉は第１の要素と第２の要素との間の動作結合を維持するのに十分な固体化構造を有する。磁化可能コンポーネントを磁化する磁界は、最初にコイルを使用して生成される。それによる磁性流体または磁性粉における磁界の上昇は、粘性を上昇すなわち磁性流体または磁性粉を硬化する。スイッチオフまたはコイルおける電流及び外部磁界の減少が生起された後、磁化可能コンポーネントによって発生させられる磁界は残留磁化によって残存する。コイル電流の完全なスイッチオフの代わりにコイルに流れる電流を著しく減少させることだけが特に可能である。これによって、第１の要素と第２の要素との間の強力な動作結合は、０の電流強度においてよりむしろ少量のエネルギ消費において設定される。
【００１４】
高い飽和残留磁気を有する材料は、外部磁界の適用無しに大きな磁界を維持するので、磁化可能コンポーネントに特に適当である。
【００１５】
従って、磁性流体または磁性粉における磁界が磁化可能コンポーネントによって維持される故に、本発明に従ったコンポーネントアセンブリによる保持機能を電流無しに実現することが可能なのである。
【００１６】
本発明に従ったコンポーネントアセンブリは、コイルの第２の無電流状態が生成され得るようにデザインされ、そこにおいて磁化可能コンポーネントは実質的に非磁化され、それによって第１の要素と第２の要素との間の動作結合は解除される。従って例えば、永久磁石の使用と異なり、磁性流体または磁性粉が硬化せず、２つの要素が実質的に互いに自由に移動可能な無電流状態も可能である。磁化可能コンポーネントが、磁気が残留する様に形成されかつ磁化可能コンポーネントのヒステリシスループが無視できない幅を有している故に、磁化可能コンポーネントは、コイルが無電流にスイッチされる前に関連するコントロールデバイスに基づいたコイルへの電流との対応によって積極的に非磁化され得る。小さいコイル及び小さい電流強度の使用において可能な限り完全な非磁化の達成のために、永久磁石と比べて小さな保磁力すなわち小さなヒステリシス曲線の材料が有利である。
【００１７】
例えば、乗り物のドアが本発明に従ったコンポーネントアセンブリで実現された場合、特に信頼性のある解決方法が存在する。乗り物の閉じたドアにおいて、第２の無電流状態が生成され、そこにおいて磁化可能コンポーネントは、実質的に非磁化される。ドアは、本質的にロックキャッチ（lock catch）によって公知の態様で保持される。オンボードネットワークの故障において、例えば事故の際、磁気的に生成された動作結合において変化は起こらない。ドアは障害無しに開放され得る。
【００１８】
従って、本発明に従ったコンポーネントアセンブリを使用し、磁性流体または磁性粉が磁界に曝される無電流または小電流のみのコイル状態と、磁界が存在しない無電流状態との両方を維持することが可能である。特に経済的かつ安全な動作が可能である。
【００１９】
本発明に従ったコンポーネントアセンブリは、磁化可能コンポーネントの磁化に十分な磁界をコイルによって生成する電流を供給可能な電源に接続されるかまたは接続可能である。好ましい実施例において、この電源はコントロールデバイスに接続されており、コイル電流が時間の経過によって減少する強度を有する交番磁界を生成することを許容する。磁化可能コンポーネントの自動的な非磁化は、このようなコントロールデバイスを使用して、減少する強度の交番磁界の適用によって完全に可能である。
【００２０】
例えば、本発明に従ったコンポーネントアセンブリは、第２の要素を含み得、それは第１の要素に回転自在または枢動自在に支持されている。例えば、ブレーキは、このようなコンポーネントアセンブリを使用することで実現される。例えば、このようなコンポーネントアセンブリは、特に自動車のドアまたはフラップに使用され得る。（無電流のコイルによって）ドアが開放された後、磁化可能コンポーネントはコイルによって磁化されて磁性流体または磁性粉が硬化する。ここにおいて、コイルへの電流は、磁化コンポーネントを磁化させるために必要な磁界の短時間の生成に必要なだけであって、その後スイッチオフされるかまたは少なくとも可能な限り減少させられる。磁界は、磁性コンポーネントの磁化故に、コイルへの電流が切られるかまたは減少させられた後も維持され、磁性流体または磁性粉が凝固され続けてドアが開放状態に維持される。ドアが閉じる前、磁性媒体においてアクティブな磁界は、コイルへの直流電流の流れの継続によって初めに解除され、この点において磁化可能コンポーネントに対応する保磁力はコイルによって生成され、磁性流体または磁性粉はすでに凝固されておらず、ドアの閉成動作において有効ではない。ドアの閉成動作において、コイルへの電流に対応して磁性媒体において比較的小さな磁界が選択的に生成され得、流体または磁性粉が緩慢な閉成または移動動作の効果をもたらす。
【００２１】
乗り物のドアの閉成状態において、磁化可能コンポーネントの非常に完全な非磁化が、コイルへの電流に対応して為され（時間の経過によって減少する強度を有する交互の磁界の生成）、電流を有しなくなったコイルによって、続いて起こるドアの開放がもはや妨げられることはない。代替例として、磁化可能コンポーネントの完全な非磁化は、閉成動作が開始される前にすでに実行され得すなわちコイルへの直流電流の中間的な流れは無い。
【００２２】
適切なデザインによって、本発明のコンポーネントアセンブリは、ドアまたはフラップのヒンジとして直接使用され得る。
【００２３】
両方の要素は、クラッチによって回転自在に支持されている。磁化可能コンポーネントの磁化後、磁化されたコンポーネントは、磁性流体または磁性粉における十分な磁界を維持し、２つの要素間のトルク伝達が可能である。磁化されたコンポーネントによって磁界が維持される故に、磁化後に更なる電力供給は必要ない。
【００２４】
本発明に従ったコンポーネントアセンブリの他のデザインにおいて、第１の要素及び第２の要素は、互いに移動可能に、特に直線的に移動可能に設けられる。例えば、一方の要素が、他方の要素に受容されている磁性流体の中を移動する。十分な磁界の生成は、磁化可能コンポーネントを磁化する。磁性流体の位置において作用してそれを硬化させる磁界は、磁化されたコンポーネントに基づいて外部磁界のスイッチオフ後も残留する。２つの要素はもはや互いに移動することはできない。適当な配置によって、ドアストッパー機能がこの様なコンポーネントアセンブリを使用して同様に実現され得る。
【００２５】
実施例において、磁性流体または磁性粉は、この関係において当該流体または粉体のための容器を形成する第１の要素と第２の要素との間に配されている。
【００２６】
他の実施例において、磁性流体または磁界のための容器は、一方の要素によって形成されていて、他方の要素は磁性流体または磁性粉内に少なくとも部分的に浸漬している。磁化されたコンポーネントの磁界による磁性流体または磁性粉の硬化は、２つの要素が互いに動作結合されるよう第２の要素を第１の要素内に保持する。
【００２７】
このような実施例において、磁性流体または磁性粉のための容器の役割を果たす第１の要素が少なくとも１つの磁化可能コンポーネントを含む場合すなわち第１の要素が特に磁化可能材で製造される場合に特に有利である。
【００２８】
他の実施例において、第２の要素または両方の要素が磁化可能材を含みかつこの関係において磁化可能コンポーネントを含み得る。
【００２９】
磁化可能コンポーネントの残留磁気特性に関連して、磁化可能コンポーネントが約１０3から１０4Ａ／ｍの範囲の保磁力を有しているのが好ましい。この磁界強度は、保磁力（通例省略：ＨkまたはＨc）と称され、これに対して、磁気誘導（通例省略：Ｂ；単位はテスラ）または磁化［Ｍ］は、（完全磁化後の磁化可能コンポーネントの磁化飽和の開始から）０となる。
【００３０】
磁化可能コンポーネントが、約０．５から２Ｔ（テスラ）の範囲の飽和残留磁気を有する場合はさらに好ましい。この磁気誘導は、飽和残留磁気（通例省略：ＢR）と称され、これは、（完全非磁化後に未だに存在する磁化可能コンポーネントの飽和磁化から開始され）外部からかけられた磁界が磁界強度０まで減少したとき（Ｈ＝０）にまだ存在する。
【００３１】
磁化可能コンポーネントが、約１０3から１０4Ａ／ｍの範囲の保磁力を有しかつ同時に０．５から２Ｔの幅の飽和残留磁気を有する場合は特に有利である。この場合、一方では、（永久磁石と異なり）磁化可能コンポーネントは、磁気的に柔軟（比較的に小さな保磁力）であり、所望の磁化及び非磁化を要求されたコイルは、それに応じて小さくされ得、小さな電流強度が使用され得る。従って、磁化可能コンポーネントのヒステリシスループは、永久磁石よりも小さい。他方では、約０．５から２Ｔの範囲の飽和残留磁気は、比較的強い磁界を意味し、従って、コイルの無電流状態においてまたは小さい電流においてであっても第１の要素と第２の要素との間の有利な強い動作結合が存在することを意味する。ヒステリシスループの勾配が急であっても、このことは、当該材料が上述したような特定幅のヒステリシスループまたは特定の保磁力を有すべきことを最終的に意味する。
【００３２】
本発明に従った開放保持システムは、本発明に従ったコンポーネントアセンブリを有し、特に自動車のドアまたはフラップの役割を果たす。ドアまたはフラップは、ドアまたはフラップに対して固定されているホルダに枢動自在に結合される。本発明に従ったコンポーネントアセンブリの第１の要素または第２の要素のどちらかが、他方が固定されたホルダに固着される一方で、少なくとも間接的にすなわち例えば中間に設けられたトランスミッションを介して動作する。
特に、第１の要素が磁性流体または磁性粉の保持のための役割を果たし、第２の要素が当該磁性流体または磁性粉の中に少なくとも部分的に浸漬しているコンポーネントアセンブリを有する開放保持システムにおいて、第１の要素が、固定されたホルダに設けられている場合は特に単純である。本発明に従ったコンポーネントアセンブリが追加の要素を有さずにむしろヒンジとして使用される場合、特にコンパクトな配置が可能であり、これらのことは、本発明に従ったコンポーネントアセンブリにおいて第１の要素及び第２の要素が互いに枢動可能である場合に特に可能である。
【００３３】
本発明に従ったコンポーネントアセンブリまたは本発明に従った開放保持システムの動作のための本発明に従った方法において、第１の要素及び第２の要素の互いに相対的な第１の相対位置が選択される。例えば、これはドアまたはフラップの開放状態であり得る。コイルは電流を有し、磁化可能コンポーネントの磁化に十分な磁界を生成する。磁化可能コンポーネントの磁化故に、磁性流体または磁性粉の粘性の上昇すなわち硬化に十分な磁界が当該磁性流体または磁性粉の位置において存在する。磁性コンポーネントの磁化は、外部磁界のスイッチオフまたは減少後すなわち電流のスイッチオフまたは減少後にも、残留磁気に基づいて維持される。磁性流体の粘性は、上昇したまま維持され、磁性流体または磁性粉は凝固されたまま維持される。従って、保持機能も、電流のスイッチングまたは減少後に維持される。２つの要素は互いに動作結合において維持される。例えば、ドアは開放状態に維持される。
【００３４】
本発明に従った方法の特に好ましい特徴において、コイルへの時間の経過に従って減少する強度の交流電流によってこの状態は再度解除される。引き続いて非磁化を生起する強度の減少する磁界は、このような電流の流れによって磁化可能コンポーネントに加えられる。磁化可能コンポーネントの非磁化後、それは磁性流体または磁性粉の位置において、もはや磁界を発生させない。磁性流体または磁性粉は、もはや凝固しておらず、第１の要素と第２の要素との間の自由な移動が可能である。例えば、ここで第２の相対位置が設定され得、乗り物のドアが閉じられ得る。
【００３５】
特にドアまたはフラップに使用され得る他の特徴において、事前に磁化可能コンポーネントを非磁化することなく物理的力によって凝固した流体または粉の力に対して閉じられる。この態様において凝固した流体または磁性粉は、緩慢な閉成動作または移動動作を許容する。閉成状態において、上述されたように非磁化が実行され、ドアの開放はもはや妨げられない。
【００３６】
本発明に従ったコンポーネントアセンブリ、本発明に従った開放保持システム及び本発明に従った方法は、２つの極端な状態が電流無しに維持され得ることを特に特徴とする。磁化可能コンポーネントの磁化後、磁化外部磁界がスイッチオフされた場合もその磁界は維持される。例えば、乗り物のドアは開放状態に維持される。非磁化後、磁性流体または磁性粉の位置において有効な磁界が無い故に２つの要素の互いの移動は自由となる。この状態は、本発明に従ったコンポーネントアセンブリ、本発明に従った開放保持システム及び本発明に従った方法で電流無しに維持され得る。本発明に従ったシステムまたは本発明に従った方法は、永久磁石を使用した公知の解決方法に対して、永久磁石の磁界と対向する逆磁界を発生させるための大きなコイルを必要としないという利点を有している。本発明に従ったシステムまたは本発明に従った方法は、公知の方法に対して利点を有しており、磁性流体または磁性粉の硬化のための磁界は、コイルだけによって生成され、永続的な電流の流れは状態を維持するために必要ではない。
【００３７】
本発明は、添付の図面を参照して詳しく説明され、当該図は本発明に従ったコンポーネントアセンブリの異なった実施例を略図で示している。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に従ったコンポーネントアセンブリの第１の実施例の横断面図である。
【図２】本発明に従ったコンポーネントアセンブリの第２の実施例の横断面図である。
【図３】本発明に従ったコンポーネントアセンブリの第３の実施例の横断面図である。
【図４】本発明に従ったコンポーネントアセンブリの第４の実施例の断面図である。
【図５】本発明に従った図４に示された第４の実施例のＶの方向から見た断面図である。
【図６】本発明に従ったコンポーネントアセンブリの第５の実施例の横断面図である。
【図７】外部磁界に対する磁化の説明グラフである。
【図８】本発明に従ったコンポーネントアセンブリのコイルの時間に対する電流を示したグラフである。
【図９ａ】残留磁気無しの材料に対するコイル電流のヒステリシスループまたは伝達されたトルクの依存関係のグラフである。
【図９ｂ】残留磁気無しの材料に対するコイル電流のヒステリシスループまたは伝達されたトルクの依存関係のグラフである。
【図１０ａ】高い残留磁気を有する材料に対するコイル電流のヒステリシスループまたは伝達されたトルクの依存関係のグラフである。
【図１０ｂ】高い残留磁気を有する材料に対するコイル電流のヒステリシスループまたは伝達されたトルクの依存関係のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図１は、例えば乗り物のドアに使用され得るようなドアブレーキ１０を示している。ドアブレーキ１０は、例えば、締め具１２を使用してボディに固着される。ハウジング１６は、締め具１２に設けられ、上方に開く。磁界生成コンポーネント１８がそれらの中のベースに固定的に設けられており、リング状のギャップがハウジング１６と磁界生成コンポーネント１８との間にある。示された例において、それらは、互いに結合されておりかつ磁界生成コンポーネント１８内の溝に設けられている複数のコイルワイヤグループ２１から成るコイル２０を含んでいる。当該コイルには、供給ライン２２、２４を介して電流が供給される。締め具要素１２、ハウジング１６及び磁界生成部１８を互いに固定的にねじ止めする締め具ねじ３６が、概略的にのみ示されている。
【００４０】
例えばドアの様な枢動部分に設けられる締め具要素１４に結合されているポットディスク２６は、ハウジング１６と磁界生成コンポーネント１８との間のシリンダ状のギャップ内に突出している。枢動部分１４並びに固定部１６及び１８は、本質的には公知の態様で、ベアリング２９において互いに対して回転自在に支持されている。特に、当該構成は、末端部３４を有しており、それによって枢動部分１４はハウジング１６にシーリング（封止）接触するが回転自在である。参照番号３０は、軸を示しており、枢動要素１４は、ポットディスクと当該軸周りに互いに枢動自在である。ポットディスク２６は、ハウジング１６内のスライドベアリング３２上に支持されている。回転角センサ２８は、ベアリング２９内に設けられ得、固定要素１２、１６、１８に対する締め具要素１４の枢動を測定する。
【００４１】
磁性流体３８は、磁界生成要素１８とハウジング１６との間の空間に配される。
【００４２】
参照番号４０は、コイルワイヤ２１のグループによって生成された磁力線を示しており、これは例示のために示されている。コイル２０全体を形成する図示された他のコイルワイヤのグループも、対応する磁力線を生成する。しかし、明瞭さのために、グループ２１の周りには全ての磁力線は図示されていない。
【００４３】
磁界生成要素１８及びハウジング１６の両方は、高い飽和残留磁気及び小さなヒステリシス曲線を有する磁化可能材で形成される。例えば、このような材料は、オーストリア国、カプフェンベルグにある、ボーラー エデルスタール ゲーエムベーハー ウント コンパニー カーゲー社（Boehler Edelstahl GmbH&Co.KG）の熱処理鋼Ｖ１５５である。
【００４４】
図１に従った実施例は、以下の様に用いられる。例えば、枢動自在に固定された要素１４は、乗り物のドアに結合され、固定された締め具要素１２は、ボディに固定されている。乗り物のドアは、最初は閉まっていると仮定する。コイル２０の電流リード２２には電流が加えられていない。例えば、乗り物のドアが開くとする。開放状態において、電流は、コイル２０を介して電流リード２２を介して加えられ、ワイヤ巻き線グループ２１において参照番号４０によって例示の目的で示されているような磁界を生成する。磁界を導く部品、特に磁界生成コンポーネント１８及びハウジング１６が磁化される。この関係において、磁界生成コンポーネント１８及びハウジング１６の実質的に完全な磁化が実行される（飽和磁化に達する）のが好ましい。結果生じた磁界は、磁性流体３８を硬化する。その後、コイル２０によって生成された磁界は、スイッチオフされ得る。それにも拘らず、磁性流体を硬化状態に維持する磁界は、磁界生成要素及びハウジング１６の磁化によって磁性流体３８の位置において維持される。従って、乗り物のドアは開放状態に保たれる。
【００４５】
コイル２０によって生成された磁界の完全なスイッチング（電流０）の代替例または追加例として、０より大きい単に減少させられた電流も選択的に設定され得る。これによって、ポットディスク２６を一方として、ハウジング１６及び磁界生成コンポーネント１８を他方とするものの間の動作結合は、低保持電流故に低電流消費で維持され、動作結合は、電流強度０の場合より強力となり、非残留磁気材を使用して同強度の電流を設定した場合より相当強力となる。
【００４６】
両方の場合において、ハウジング１６及び磁界生成コンポーネント１８の残留磁化及びこれによって生起したポットディスク２６との動作結合に起因する保持力は、乗り物のドアを閉じるために減少させられるべきである。この目的のために、最初にコイル２０は電流を有して、磁性流体３８においてアクティブな磁界は、磁化可能コンポーネントにおいて要求される保磁力の生成によって減少させられ、この目的に従ってドアがラッチされるまで減少状態で維持される。すなわち、最初は、コイルは電流がある状態に維持され続ける。その後、ドアは、ロックキャッチによって閉成状態に保持される。例えば、図８に概略的に示されるように、コイル２０への減少する強度の交流電流を加えることによって生成され得る減少する強度の交互電界の続いて起こる生成によって、磁界生成コンポーネント１８及びハウジング１６の磁化は、図７のヒステリシス曲線ａからｅに示されているように、次第に減少する。ドアは、非ラッチ状態のロックラッチによって常に解放され、この目的のためにはコイル２０への電流の流れを必要としない。
【００４７】
この関係において、図７には、公知のヒステリシスループ１２０が初期の磁化曲線１２２と共に示されている。縦軸は磁気誘導Ｂを示しており、横軸は加えられた磁界の磁界強度Ｈを表している。磁気誘導Ｂは、外的に加えられた磁界及び磁化によって発生した磁界の合計に最終的に対応する。縦軸上の軸切片（section）は、飽和残留磁気を示し、横軸の軸切片は保磁力に対応する。柔軟な磁性材は小さな保磁力によって特徴づけられる。例えば、ボーラー社の熱処理鋼Ｖ１５５は、対応する小さなヒステリシスループを有している。
【００４８】
例えば、曲線ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは、本発明に従った方法の特徴における非磁化の経過とともに移動する。実質的な非磁化状態は、この態様において達成され得る。この態様において解除し得ない起こり得る残留磁化の残留は、磁化コンポーネントの磁界内の磁性流体の粘性が磁界フリーの場合に対して僅かしか増加しないほど小さく選択された場合には問題にならない。
【００４９】
この実施例において磁界生成要素１８及びハウジング１６である磁化可能コンポーネントの可能な限り完全な非磁化は、磁界が磁性流体３８の位置においてもはや有効ではなくなることに帰結し、この関係において、ポットディスク２８は、もはや磁性流体３８内に保持されない。その後、枢動自在な締め具要素１４の自由な移動が可能となる。
【００５０】
図９及び図１０は、上述された保持電流の減少のための残留磁気を有する磁化可能コンポーネント（例えば、ハウジング１６及び磁界生成要素１８）のヒステリシスの利用を示している。図９ａは、ヒステリシスループ（磁界強度Ｈに亘る磁気誘導Ｂ）を示している。図９ｂは、コイルを通過して伝導する電流の電流強度Ｉに亘る第１の要素（例えば２６）と第２の要素（例えば１６、１８）の間で伝達されるトルクＭの変化を示している。しかし、ここにおいて図９ａ及び図９ｂに関連して用いられている材料は、残留磁気を全く有していない（実質的に０の飽和残留磁界）。従って、図９ａに従ったヒステリシスループは、実質的に０の幅を有しすなわち保磁力は実質的に０である。図９ｂを参照すると、保持トルクＭHoldを加えるために、保持電流ＩHoldがコイルを介して伝導されるべきである。
【００５１】
同様に、図１０ａ及び図１０ｂは、ヒステリシスループ及びコイル電流Ｉに依存する生成されたトルクＭが示されている。しかし、ここにおいては、高い飽和残留磁気を有する磁化可能コンポーネントに対するものである（図１０ａの縦軸切片）。図１０ｂを参照すると、磁化可能コンポーネントの磁化達成後、図９ｂの保持電流ＩHoldに対して大きく減少された保持電流ＩHoldが、保持トルクＭHoldの維持のために要求される。
【００５２】
図２は、第２の実施例を示していて、第１の実施例の変形例を示している。ここにおいて特に、第２のポットディスク２７は、枢動自在締め具要素１４に結合されており、枢動自在部分１４と共に回転しかつハウジング１６内の第２のスライドベアリング３３に支持されている。固定された締め具要素１２に固定的に結合されたポットディスク２５は、これらのポットディスク２６、２７の間で上方に突出している。
【００５３】
第２の実施例の動作は、第１の実施例の動作と同様である。しかし、多数重なった相互係合ポットディスク２５、２６、２７の故に、磁性流体によってポットディスク上に加えられる保持効果は増加する。相互係合ポットディスクは、図示された３つのポットディスクに限定されない。
【００５４】
例えば、コイルは、第１の実施例及び第２の実施例の両方において、ハウジング１６内またはその周囲に設けられ得る。
【００５５】
第３の実施例は、図３に示されており、要素５２、５４の互いの直線運動６４を可能とする。シリンダ／ピストン装置５０は、シリンダ５２及びその中で動作するピストン５４を有する。ピストン５４のピストンロッドは、シール６０において動作可能にシーリングされている。この実施例において、コイル巻き線５６は、ピストン５４内に設けられており、それらは電源供給ワイヤ５８に接続されている。磁界は、コイル５６によって生成され得、磁力線６２によって例示的に示されている。ピストン５４及びシリンダ５２の両方は、ボーラー社の熱処理鋼Ｖ１５５の様な、高い残留磁気及び低い保磁力の磁化可能材を含み、すなわち小さなヒステリシス曲線を有する。
【００５６】
コイルがピストン５４内に設けられず、むしろシリンダ５２内またはその周囲に設けられることも代替的に可能である。
【００５７】
シリンダ／ピストン装置５０は、以下の様に用いられる。まず、シリンダ５２及びピストン５４が非磁化される。ピストン５４は、磁性流体６６内で自由に移動し得る。例えば、当該ピストンは、図３内の右に移動し得る。コイル５６へ電流を加えることで、ライン６２によって例示的に示されているような磁界が生成され、それらは、シリンダ５２及びピストン５４の磁化に帰結する。ピストン５４の側面とシリンダ５２の側面との間の狭いリング状の領域６７内の磁性流体が硬化して、リング状の通路６７は流体６６の通過をブロックし、それ故にピストン５４はシリンダ５２内で拘束される。ここにおいてコイル５６は、再度無電流にスイッチングされ得るかまたは磁化中よりも低い電流強度が設定される。最後に説明した場合、比較的高い保持力が低電流消費で達成される。
【００５８】
シリンダ５２及びピストン５４は、ピストン５４及びシリンダ５２の磁性材の非磁化、例えば、図８の図表にしたがったコイル５６への電流の流れによって主に非磁化される。特にリング状の通路６７内の磁性流体において、もはや磁界は維持されていないので、磁性流体６６は、更に液化される。ピストン５４は、シリンダ５２内で再度自由に移動し得る。
【００５９】
例えば、第３の実施例の可能な応用は、乗り物のドアの開放保持システムにおいて与えられ得る。例えば、ピストン５４のピストンロッドは、シリンダ５２はボディに結合される場合、乗り物のドアに結合され得る。
【００６０】
図４及び図５は、第４の実施例を示している。ここにおいて、ピストン／シリンダ装置７０も実現される。ピストン７８は、容器７４内で方向８０において動作する。追加ピストン７６は、示されていない態様で、容器７４の外側または容器７４内の剛体結合によって結合されている。容器７４は、実施例で示されている移動方向８０に平行な軸に対して点対称である。通路８２を形成する狭い領域が、中央部に設けられる。磁性流体８４は、容器７４、ピストン７８、７６によって形成される空間に内に配される。例えば、ボーラー社の熱処理鋼Ｖ１５５である高い残留磁気の磁性材のヨーク（yoke）７２は、通路８２の領域内に配される。
【００６１】
図５は、図４の装置のＶで印をされた断面を示している。ＩＶは、図４における断面の視野方向を示している。図５において、ヨーク７２が通路８２と対向して配された側部において終端していることが理解され得る。そこにおいて、ヨーク７２は、ライン８８を介して電力が供給され得るコイル９０の巻き線が巻かれていない。電流が流れている状態において、ヨーク７２の磁化可能材は、磁化される。磁化は、通路８２の領域内の磁界８６に帰結し、それらは磁性流体８４の硬化に帰結する。
【００６２】
第４の実施例は以下の様に使用され得る。ヨーク７２は、最初は磁化されていない。磁性流体８４は、通路８２を通って自由に流れ得る。ピストン７６、７８は、自由に移動可能であるが、一緒には移動しない。
【００６３】
コイル９０へ電流を加えることで、ヨーク７２おいて磁化を発生させる。当該磁化は、通路８２の領域内の磁界８６に帰結する。磁性流体８４は、当該磁界によって通路８２の領域内で硬化し、ピストン７６、７８の自由な移動は抑制される。
【００６４】
図８に示した様な、減少する強度の交流電流をコイル９０に加えることは、ヨーク７２の非磁化に帰結する。磁性流体８４は、通路８２の領域において再度液化し、ピストン７６、７８の自由な移動は再度可能となる。
【００６５】
図３の実施例と同様に、この実施例もドアの開放状態を保持するために使用され得る。
【００６６】
図６は、本発明に従ったコンポーネントアセンブリの第５の実施例を示しており、これも同様にドアブレーキ１００の機能を果たし得る。ジャーナルピン１１４に支持されているロータ１０４は、ハウジング１０２内で回転自在にジャーナル軸受されている。例えば、ハウジング１０２は、乗り物のボディに固定され得、ロータ１０４はそのドアに固定され得る。当該ロータは、軸１１２周りに回転自在であり、シール１１６においてハウジング１０２に対してシーリングされている。磁性流体１１８は、ロータ１０４とハウジング１０２との間に配されている。供給ライン１１０を介して電流を供給され得るコイル１０６は、ロータ１０４内に設けられている。電流がコイル１０６を介して流されると、磁界が形成されてロータ１０４及び容器１０２の磁化に作用する。ロータ１０４及び容器１０２は、例えば、ボーラー社の熱処理鋼Ｖ１５５の様な高残留磁気の容易に磁化可能な材料で製造される。磁力線１０８は、例として示されている。
【００６７】
図１及び図２の例を参照して上述したように、当該コイルの電流がスイッチングされた後、磁界は、磁化されたロータ１０４及び容器１０２によって残存し、それによって、磁性流体１１８は硬化したままである。同様に、比較的高い保持トルクが、低エネルギ消費で設定可能であり得、この点において、当該コイル電流は完全にスイッチオフされず、むしろロータ１０４及び容器１０２の磁化における電流強度よりも小さいが０よりも大きい値に設定される。
【００６８】
上述された実施例は、磁界を誘導する部品の可能な限り大きな割合が、各々場合において、高い残留磁気を有する一方で小さなヒステリシス曲線を有する材料によって形成され、換言すれば特に柔軟な磁性であることを特徴とする。
【００６９】
上述された実施例は、磁性流体を使用する。しかし、対応する特徴は、磁性粉が使用され、磁界が加えられることで硬化して２つの要素の間のパワー伝達を可能とする場合にも実施可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１０                        ドアブレーキ
１２                        フレームに対する締め具
１４                        ドアに対する締め具
１６                        ハウジング
１８                        磁界生成コンポーネント
２０                        コイル
２１                        コイルワイヤグループ
２２，２４                  コイルの電源供給機構
２５，２６，２７            ポットディスク
２８                        回転角センサ
２９                        ベアリング
３０                        回転軸
３２，３３                  スライドベアリング
３４                        回転シーリングクロージャ
３６                        固定ねじ
３８                        磁性流体
４０                        磁力線
５０                        シリンダ／ピストン装置
５２                        シリンダ
５４                        ピストン
５６                        コイル
５８                        電源供給機構
６０                        シール
６２                        磁力線
６４                        移動方向
６６                        磁性流体
６７                        リング状領域
７０                        シリンダ／ピストン装置
７２                        ヨーク
７４                        ハウジング
７６                        第１のピストン
７８                        第２のピストン
８０                        移動方向
８２                        通路
８４                        磁性流体
８６                        磁力線
８８                        電力供給機構
９０                        コイル
１００                      ドアブレーキ
１０２                      ハウジング
１０４                      磁界生成コンポーネント
１０６                      コイル
１０８                      磁力線
１１０                      電力供給機構
１１２                      回転軸
１１４                      ベアリングピン
１１６                      シール
１１８                      磁性流体
１２０                      ヒステリシスループ
１２２                      初期磁化曲線
【図１】
2010500224.tif 000003
【図２】
2010500224.tif 000004
【図３】
2010500224.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010500224.tif 000009
【図８】
2010500224.tif 000010
【図９ａ】
2010500224.tif 000011
【図９ｂ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【国際調査報告】
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