CN114461073A - 用于操作技术设备或装置的方法和帮助人病后康复的方法 - Google Patents

Abstract

用于操作技术设备或装置的方法和帮助人病后康复的方法。本发明涉及一种用于操作车辆的设备和方法，其中，使用具有旋转单元(202)的触觉操作装置(200)并且可选择的菜单项(225)显示在显示单元(203)上，并且其中，通过旋转所述旋转单元(202)来选择菜单项(225)。当被旋转时，所述旋转单元(202)在多个触觉可感知的闭锁点(226)处闭锁。这样做时，触觉可感知的闭锁点(226)的数量动态地变化。

Description

用于操作技术设备或装置的方法和帮助人病后康复的方法

本申请是原案申请号为201680039341.7的发明专利申请(国际申请号：PCT/EP2016/065623，申请日：2016年7月1日，发明名称：具有旋转单元的触觉操作装置和方法)的分案申请。

技术领域

本发明涉及具有磁流变传动设备的触觉操作装置，具体地，涉及一种磁流变力或转矩传递设备，第一组件与相对于第一组件静止或移动的至少一个第二组件之间的传动能够通过组件之间的流体的磁流变性质而改变。根据本发明的触觉操作装置可用于各种技术领域，例如用于操作诸如车辆或工业设施的技术设备或者用于操作洗衣机、厨房电器、收音机、高保真音响系统或其他设备。

背景技术

例如，磁流变流体具有非常细的铁磁颗粒，例如分布在油中的羰基铁粉。在磁流变流体中使用具有1至10微米的生产相关直径的球形颗粒，在这种情况下，颗粒尺寸不均匀。如果对这种磁流变流体施加磁场，则磁流变流体的羰基铁颗粒沿着磁场线联结，结果是磁流变流体(MRF)的流变性质根据磁场的形式和强度而被显著影响。

WO2012/034697A1公开了一种具有两个组件的磁流变传动设备，这两个组件可耦合并且其耦合强度可被影响。为了影响耦合强度，提供包含磁流变介质的通道。经由磁场影响通道中的磁流变介质。在通道中设置旋转体，在旋转体上设置容纳磁流变介质的锐角区域。来自磁场生成装置的磁场可被施加到通道或通道的至少一部分，以便选择性地使颗粒联结并将其楔入旋转体或释放它们。该磁流变传动设备也可用在操作技术装置的旋钮上。这种磁流变传动设备起作用并允许传递非常高的力或转矩，同时具有相对小的设计。

EP 1 168 622 A2在图1中公开了作为触觉操作元件的填充有电控流体的旋钮，在旋转固定的软磁轭环与同样旋转固定的软磁环之间设置填充有磁流变流体的薄剪切间隙。在剪切间隙中布置薄壁可旋转调节轮。对应制动转矩基于作用在剪切间隙上的磁场来作用。这样做的缺点是在外侧和内侧包围静止的外软磁环的极其宽广的薄剪切间隙，结果是基础摩擦由于所包括的流体而非常高(磁流变流体＝与蜂蜜类似的粘度)。另外，调节轮根据作为磁路的一部分的旋转固定的软磁环的形状来预定义。结果，无法由任何期望的材料制造调节轮。EP 1 168 622 A2的图2公开了另一示例性实施方式，其中调节轮用作回流铁并且是磁路的可旋转部分。调节轮完全包围轭铁、线圈和多个轭环的固定结构。磁场径向地穿过剪切间隙延伸。缺点是薄剪切间隙同样非常宽广并且实际上与调节轮的内表面一样大。另外，调节轮是磁路的一部分，因此仅可由具有所需磁性质的特定材料制造。EP 1 168622 A2的图3公开了具有旋转致动器的另一示例性实施方式，并且由软磁材料构成的层压定子部分具有电枢绕组并且在径向内定子部分与径向外定子部分之间的磁活性间隙中生成径向延伸的磁场。两个定子部分彼此连接并由软磁材料构成。该间隙包含经由轴连接到钟形操作体的环形非磁性转子。间隙还包含磁流变流体。在轴周围，转子具有钟形转子体，其环形壁啮合在径向内定子部分与径向外定子部分之间的间隙中。同样在此示例性实施方式中，转子体与定子部分之间的剪切区域非常大，因此生成非常高的基础转矩。使用手指的操作在日常操作中不可能。因此，根据EP 1 168 622 A2的触觉操作元件不适合用作灵敏的触觉操作元件。

在许多测试中已发现，事实上仅在基础转矩(磁场关闭时的空转转矩；关闭状态转矩)小于0.1牛顿米(Nm)时，触觉操作元件可在商业上用作汽车中的信息娱乐标准产品、用于智能装置上的旋转致动器或者用作装置(例如：示波器)上的致动器。这适用于30、40或50mm的典型旋钮直径。如果使用特别小的旋钮直径(例如<5或10mm)，则显著低于0.2Nm的基础转矩是非常有利和必要的。

在基于磁流变的标准产品中，无法容易地实现小于0.2Nm的基础转矩。具有磁流变流体(MRF)的制动器或离合器可用于线控转向(大方向盘或大力引入距离)或用于机器中的制动操作。在市售的产品中，基础转矩为0.4至0.6Nm，也就是说，比纯机械旋转致动器的现有技术高10至-40倍。这些单元的最大转矩介于5和12Nm之间。因此，基础转矩与最大转矩之间的重要因素(操作范围因素)在现有技术的12至20倍的范围内。因此，迄今为止还没有根据MRF剪切原理的MRF操作旋钮被实现为汽车中的标准部件。

对于用户所接受的标准使用，触觉操作元件(特别是车辆中或智能装置上的旋转致动器)要求比现有技术(根据剪切原理的MRF制动器)小许多倍的基础转矩；这些基础转矩低于0.2Nm，最好低于0.1Nm，理想地低于0.05Nm。手指在这里非常灵敏。为了比较，旋钮直径大约为50mm的已知的纯机械旋转致动器(汽车中的基准)的触觉操作范围(精细闭锁模式)在大约0.01Nm(基础转矩)和0.05Nm的最大转矩(峰值波纹)之间。基础转矩为0.06Nm的中控台中的传统信息娱乐旋钮(例如，旋钮直径为50mm的旋转致动器)不被许多汽车制造商接受(无法在商业上实现)。例如，必须使用附加锁定销(电致动提升磁铁)生成必要的阻挡(至少5Nm，例如终点止动或挡位选择开关中的位置“P”的模拟)。

因此，优选目的在于提供一种自适应操作元件，其制动转矩可优选在毫秒范围内设定在0.02Nm(或更小)和5Nm(＝操作范围)之间。因此，需要在基础转矩与最大转矩之间的250的区域中的因子，其比现有技术高12倍或以上。

特别是在汽车工业中，车辆中的操作旋钮的数量由于功能的多样性而大大增加，所以本发明在于减少该数量。目的在于基本上仅显示当前所需的信息和开关选项。另一方面，顾客将不必太多地输入和浏览菜单以便能够执行所需功能。因此，用户必须常常能够在不使用力的情况下操作触觉操作元件。

发明内容

因此，本发明的目的在于基于磁流变介质改进触觉操作装置的有利的可变性和灵活性，使得其可用于复杂的触觉操作元件。

本发明在于提供一种具有磁流变传动设备的触觉操作装置，因此允许更灵活的使用。

根据本发明的触觉操作装置配备有特别是连接到轴的基体和旋转单元以及具有可耦合的至少两个组件的磁流变传动设备。两个可耦合组件的耦合强度可被影响。为了影响耦合强度，在可耦合组件之间布置可被磁场影响并具有可磁极化颗粒的磁流变介质。设置优选具有用于生成至少一个磁场的至少一个电线圈的至少一个磁场生成装置，以便利用磁场来影响磁流变介质。磁场生成装置被设计和设置以利用其磁场来影响磁流变介质。基体耦合到两个组件中的一个，旋转单元耦合到两个组件中的另一个。至少一个可旋转传动元件作为磁场集中器布置在通道中，并且在至少一个可耦合的组件旋转运动期间被导致旋转。可旋转传动元件可被称为旋转体或磁场集中器。

磁场集中器将磁场集中到较小的面积上。传动元件例如可以是球或滚子的形式(不限于这些形式)，并且集中磁场，也就是说，磁场在相对于彼此运动的两个组件之间改变并从大的面积集中到小的面积(过渡面积)上。这些面积之比显著大于1，特别是大于2、大于5或者特别是大于10或者甚至20或50。原则上，这是内环的圆柱面积相对于滚子的切线边缘(的区域)或者相对于球点乘以传动元件的数量(例如特别是15)的比率。

传动元件集中磁场并形成磁场或磁通密度集中器。

传动元件既不按照旋转固定的方式连接到第一组件也不连接到第二组件。场集中器可在两个组件之间“任意”移动。

根据本发明的这种触觉操作装置具有许多优点。触觉操作装置允许非常小的基础转矩，因此可容易地使形成在触觉操作装置上的旋转单元或旋钮旋转。操作者可利用他的小指方便地使旋转部分旋转。允许小于0.1Nm，特别是小于0.07Nm，优选小于0.05Nm的基础转矩，因此即使频繁使用也允许日常使用中的方便操作。不必使用整个手或至少两根手指来抓握旋转部分以使旋转部分旋转(甚至连续多次)。仅使用一根手指简单的触摸和旋转通常也就足够了。

同时，允许简单的结构并且仅使用很少的部件。由于仅通过通道内的磁流变介质或磁流变流体(MRF)至少最大程度地传递转矩的简单结构，可实现特别低的基础转矩(基础转矩＝电线圈关闭时旋转所需的转矩)。

相比之下，根据EP 1 168 622 A2的触觉操作元件具有这样的缺点：由于使用了非常大的剪切面积，所以基础转矩非常高。有效面积与可用面积(剪切面积)之比非常不利。出于技术原因，剪切间隙必须较小，这又大大增加了摩擦(流体摩擦)。填充有MRF的有效剪切间隙非常大。

在本发明中，通道具有较大的径向范围(通道高度)，其结果是由于较大的径向范围，当磁场关闭或较低时由MRF本身导致的基础摩擦非常低。较大的径向范围导致较大的通道面积。然而，与此相反，传动/接触面积非常小。仅传动元件(例如，滚子)影响移动和静止的部件。通道非常大并且具有较低的流体摩擦。

在根据EP 1 168 622 A2的结构中，非常薄的间隙包含MRF，其由于铁颗粒和高粘度(类似于巧克力酱)而具有显著较差的摩擦系数。根据EP 1 168 622 A2的结构类似于滑动轴承，而这里的结构类似于滚动轴承。根据剪切原理，在预期能够在商业上用作标准产品的MRF结构的情况下<0.1Nm的基础转矩是不可能的。

特别是，基体包括基板和环形保持壳体，在该保持壳体中布置有保持空间，该保持空间通过基本上在轴向方向上延伸的保持壳体的外肢径向向外侧定界。轴优选可旋转地在保持壳体上居中保持。特别是，电线圈被保持在保持空间中。特别是，以旋转固定的方式连接到轴的周向环在径向内侧区域中按照通过薄的轴向间隙分开的方式与保持壳体邻接。通道优选布置在保持空间中并且至少基本上或完全通过外肢径向向外侧定界并且至少基本上或者完全通过周向环径向向内侧定界，其结果是来自磁场生成装置的磁场的相当一部分穿过保持壳体、通道和周向环。

特别是，保持壳体优选在径向内侧区域中包括内肢，周向环通过薄的轴向间隙与该内肢邻接。特别是，保持壳体的径向直径近似按照U形方式设计。然后，保持空间被包围在内肢和外肢之间。外肢优选被设计成比内肢长。

特别是，轴被保持在内肢上的中心通路中。电线圈优选被保持在内肢和外肢之间的保持空间中。

内肢优选通过薄的轴向间隙来与连接到轴的周向环分开。

周向环优选由软磁材料构成，并且轴具有硬化表面或对应硬表面涂层。结果，可以可靠地防止轴承的痕迹并且可获得合适且良好的磁特性。

保持壳体的径向直径被设计成近似U形并且具有周向内肢(在轴向方向上延伸)以及与其同心延伸的周向外肢，并且以旋转固定的方式与轴连接的周向环轴向地连接到内肢(仅通过薄间隙分开)的实施方式提供了许多优点。紧凑且具有成本效益的结构成为可能，其中，仅发生非常轻微的基础摩擦。基础转矩变得更小，甚至0.1Nm明确成为可能。不必利用整个手或两根手指牢牢抓住并且将要操作的旋钮常常可随之还配备有可利用一根手指来移动并且仅需轻微的压力的旋钮。该结构使得磁阻低的最佳磁路成为可能。

优选指派至少一个显示单元。旋转单元优选至少部分地围绕显示单元。

用于感测轴向致动力和/或轴向致动行程的至少一个致动传感器优选布置在基体和/或旋转单元上。

所述触觉操作装置具有许多优点。旋转单元至少部分地或者完全地围绕显示单元的触觉操作装置是非常有利的，因为用户可以看到特别是直接在旋转单元的中心的显示单元。结果，用户可在旋转单元的旋转期间观察显示单元的变化的显示，并且不需要偏离他的视线以便跟踪旋转单元的旋转对技术设备(例如，特别是车辆，特别优选地，机动车辆)的影响。用户也可以在不看操作装置的情况下旋转旋转单元，并且可在没有视觉接触的情况下操作和致动旋转单元。然而，用户总是有可能通过简短的一瞥来确定旋转单元当前所在的位置以及触觉操作装置的显示单元上当前在显示什么。另一显著优点是用户会使用他的操作手部分地遮住其后面的显示领域，而被旋转单元包围的显示单元的显示区域通常仍然可自由地被用户的视线看到。

例如当在机动车辆中使用时，根据本发明的触觉操作装置使得可在启动过程之后隐藏开始菜单(OFF-信息娱乐-点火-启动)，因为只要汽车在移动就不再需要开始菜单。当齿轮啮合时，甚至不允许关闭或启动车辆。

例如在自行驾驶车辆的情况下，在“自行驾驶”期间期望换挡器消失或者换挡等被隐藏。在这种情况下同样，使用触觉操作装置的操作现在可动态地(自适应地)适应情况。代替换挡，可显示娱乐或者例如与自行驾驶有关的参数(例如，距离、传感器的响应行为等)。

在自行驾驶车辆的情况下或者在自主驾驶期间，如果例如即使车辆处于倒挡，容纳作为乘客的驾驶员的车辆自动驻车并且用于换挡的变速器选择杆出于机械原因仍保持在最后选择的位置(例如“D”)，则可能是有问题的或者是危险的。驾驶员不再可能进行干预，因为所显示的功能与所执行的功能不匹配，这会使驾驶员感到困惑。这也适用于在自行驾驶期间自主的或自行驾驶所需的灯(旋转开关)、风挡刮水器、油门踏板、制动踏板或其它系统的打开过程。因此，使用伺服电机来使所有开关元件工作的做法太昂贵。本发明提供了一种补救措施，因为当车辆关闭时，换挡可自动地改变到驻车位置“P”。相反，当车辆关闭时，旋转单元可保持在其所处的位置。下次车辆被启动时，当前位置被解释为“P”。

在汽车的情况下，由于集中在道路上，也有必要使特定操作元件能够实际上“不看”地(也就是说“盲”)致动。在这种情况下触觉反馈额外有帮助。

显示单元特别优选被设计成显示表征旋转单元的位置的符号，并且特别是图形符号。显示单元可显示旋转单元和/或要操作的设备(例如，车辆或机动车辆)的操作状态。可以并且优选使用图形符号来表示操作状态。

在所有情况和配置中，旋转单元也可被称为操作单元。

布置有用于感测轴向致动的致动传感器的触觉操作装置的显著优点在于，触觉操作装置不仅可通过旋转旋转单元来致动，而且还可对轴向致动力作出反应。在具有致动传感器的这种配置中，致动传感器被设置在基体和/或旋转单元上并且特别优选被紧固到基体和/或旋转单元。致动传感器可感测旋转单元相对于基体的轴向运动。

在特别优选的配置中，触觉操作装置具有在旋转单元上的显示单元以及用于感测轴向致动力的至少一个致动传感器。

显示单元优选以旋转固定的方式连接到基体，并且旋转单元相对于显示单元可旋转。这种配置具有这样的优点：在旋转单元旋转期间，显示单元上的显示不改变其角度。结果，显示单元上的显示以不变的形式保持对用户可读。然而，显示单元同样可按照旋转固定的方式连接到旋转单元，并且可与旋转单元一起相对于基体旋转。在这种配置的情况下，如果其至少部分地与旋转单元一起旋转，则用户的视角不改变或者仅略微改变。

在优选的改进方案中，提供用作角度传感器的至少一个传感器，所述传感器可用于感测旋转单元与基体之间的角度变化。在这种情况下，传感器或角度传感器可检测相对角度变化。然而，传感器或角度传感器也可感测旋转单元与基体之间的绝对角度。传感器或角度传感器也可例如绝对地感测介于0和360°之间的角度，但是在完整转一圈之后再次被重置，结果是在连续的旋转期间总是感测介于0和360°之间的角度。

特别是，传感器或者用作角度传感器的传感器优选包括至少两个传感器部件，一个传感器部件连接到旋转单元，另一个传感器部件连接到基体。例如，一个传感器部件可以是脉冲发生器、卷尺、标尺等的形式，另一个传感器部件或第二传感器部件可用作传感器或检测器并且可感测第一传感器部件的相对运动。

在优选的改进方案中，传感器或角度传感器被设计成感测旋转单元与基体之间的绝对角度位置。

优选可检测旋转方向。高角分辨率优选是可能的。角分辨率越精细，可越早识别(或推测)操作者的意愿(旋转方向反转、更精细的调节)。控制装置(电子器件/软件)可相应地作出反应。霍尔传感器(EP 1 168 622 A2)通常对于此目的而言太不精确，因为仅可几百“计数/转数”。传感器或角度传感器优选被设计成允许0.2°的角分辨率，特别是至少0.1°或0.05°或更好。超过100000“计数/转数”的角分辨率(优于大约1/300度)是可取的。在角分辨率优于0.2°或0.1°的情况下，可从极小的运动推导出运动模式。

在低传感器分辨率的情况下，“操作元件”或旋转单元或旋钮会保留有“粘滞”感(需要高转矩来致动)，这种触感非常令人不快，因此是非常不利的。例如，在终点止动点处旋转方向反转的情况下，即使用户希望在相反方向上进行旋转并且因此可实现释放，也必须首先施加高转矩。控制装置必须首先“注意”到正在相反方向上进行旋转。在这种情况下，高角分辨率有显著的帮助。

旋钮的(可见)部分(旋转单元的可见部分)特别优选不形成磁路的一部分。旋钮的可见部分可特别优选具有任何期望的设计；旋钮可以是镀铬的，或者可由塑料或玻璃制成，或者可覆盖有皮革等，因为旋钮是“设计元素”。这也涉及组装适应性(螺钉不可见；覆盖组装孔等)。

传动元件或旋转体(运行滚子)优选在端面上成圆形或成弧形，以使得其在轴向上仅与基板或盖具有点接触。这大大减小了基础摩擦，因此减小了基础转矩。

可省去接触环。

轴优选是导磁的，因此减小了尺寸、重量和成本。轴优选由低合金钢(例如，S235)构成。为了使其上的密封不产生太多摩擦并且不损坏轴(座圈)，轴优选是镀硬铬的。

周向环优选由具有良好磁导率的钢或软磁钢构成，并且以旋转固定的方式连接到轴(特别是压制)。

操作旋钮或旋转单元优选经由转矩传递元件(例如，具有狭槽的方块)连接到轴。操作旋钮或旋转单元由转矩传递元件无游隙地支撑(例如，使用埋头螺钉拧紧)。

在优选的改进方案和配置中，提供了至少一个控制装置，该控制装置适合于并且被设计成动态地控制磁场生成装置。来自磁场生成装置的磁场优选基于旋转角度动态地生成，以便提供动态或自适应的并且角度相关的触觉闭锁模式。在这种情况下，特别优选的是触觉操作装置包括控制装置。旋转角度可从相对或绝对角度位置推导。角度变化也可用作旋转角度。

这种配置非常有利，因为可在一个或更多个角范围上动态地提供旋转单元实际接合的闭锁点。还可在一个旋转方向或另一旋转方向上超过特定旋转角度动态地生成进一步旋转所需的转矩显著增加的终点止动点。

优选提供控制装置，并且控制装置被设计成基于来自传感器或角度传感器的信号在相反方向上相应地旋转显示装置的内容的表示。这种配置是有利的，特别是在共旋转显示单元的情况下，因为所表示的内容的取向基本上保持不变。为此，显示单元的内容的表示可在旋转单元旋转的相反方向上精确地旋转相同的量。也可仅在一定程度上进行相反方向上的旋转。在这些配置中，在旋转单元旋转期间，显示单元上所表示的内容可基本上保持不变或者甚至完全不变。

显示单元的内容也可按照与操作者的观看位置对应的方式改变。如果旋转单元或操作元件例如被机动车辆中的驾驶员操作，则显示内容或显示内容的角度朝着驾驶员(例如，在8点钟位置)取向。如果操作元件被前座乘客致动，则显示内容相应地取向，也就是说例如在4点钟位置。触觉闭锁模式或闭锁位置也与此关联地适应。

在这种情况下，触觉闭锁模式也可改变触觉转矩。这是有利的，因为驾驶员将利用他的右手来对操作元件进行操作，而前排乘客将利用他的左手来对操作元件进行操作。对于大多数人，手的感觉不同，这可被抵消。因此，可经由旋转角度使闭锁模式或闭锁转矩或闭锁转矩曲线分别适应操作者。

例如，如果儿童旋转它(其利用钥匙、盖上的指纹、智能手机、智能手表来识别)，则菜单可能完全不同。在这种情况下，仅可进行受限的操作(例如，非高温、机器：非高速等)，或者可进行更灵敏、其它闭锁模式的操作。

在公司中的机器(例如，处理机器)的情况下或者在复印机的情况下，菜单和闭锁模式可根据操作者而改变。也可经由触觉旋钮给出警告，这可防止操作错误，例如特别是对于新的操作人员。

至少一个单独的接触元件优选布置在两个组件之间。这种接触元件优选为接触环的形式并且特别是作为摩擦环使用，并且例如可以是O形环的形式。摩擦环用作旋转环，并且优选至少偶尔与至少一个组件接触。接触元件可具有特别是圆形横截面，或者优选具有平坦、扁平或者矩形横截面。

这种接触元件或者这种接触环或摩擦环使得可确保两个组件之间的可靠接触或者组件之一上的滚动接触。接触环特别优选是弹性的，并且可例如由橡胶材料或橡胶类材料制造或形成。

在两个组件之间特别优选形成通道，并且特别优选至少在通道中设置多个旋转体。

接触元件或接触环或者至少一个接触环或摩擦环或摩擦元件特别优选被布置在两个组件之间的中间空间或内部空间中。特别是，接触元件被布置或紧固在两个组件之间的通道中。例如，接触元件或接触环可布置在两个组件中的一个上的周向凹槽中。接触元件或接触环也可分别设置在两个组件上。至少一个旋转体特别优选与至少一个接触元件/接触环接触。

至少一个旋转体也可配备有至少一个接触元件或接触环。例如，所有或基本上所有旋转体可各自设置有接触元件或接触环。接触环可具有任何期望的形状，例如四方形环或矩形环，但不限于此。

组件和/或旋转体与组件之间的接触元件/接触环确保了接触元件/接触环与两个组件之间的可靠接触，因此确保了在两个组件相对于彼此相对旋转的情况下，旋转体至少在大部分时间共同旋转。

如果意图是使用楔效应来楔入磁流变颗粒，则这种配置特别有利。

不使用(柔性)接触元件或接触环的配置甚至允许更低的基础摩擦，因此是特别优选的。

基体优选包括基板和保持壳体，并且轴可旋转地保持在保持壳体上。磁流变介质优选被保持在基体与轴之间。例如，磁流变介质可被保持在保持壳体的内部空间中。

旋转单元优选以旋转固定的方式连接到轴。该连接可使用力配合和/或形状配合来实现。

在有利的配置中，轴在一端处可旋转地支撑在基板上。特别是，轴利用一端弹性地支撑在基板上。这使得可将轴预载在限定的位置。

基体和轴优选各自具有用于与基板相邻的旋转体的周向运行表面。运行表面可设置在圆柱形、凸形或凹形或者圆锥形的圆周表面上。

至少一个运行表面优选具有用于旋转体和/或用于至少一个接触元件或至少一个接触环的至少一个周向凹槽。这确保了接触环和旋转体采取限定的位置。

在有利的配置中，轴的运行表面以增大的直径形成在周向环上。在优选的改进方案中，作为磁场生成装置布置有电线圈的保持空间，特别是环形保持空间形成在保持壳体中。在所有配置中，电线圈也可布置在其它位置处或者其它形式的凹陷中。

电线圈优选基本上在轴向上与旋转体相邻布置。这使得可确保由电线圈生成的磁场在很大程度上作用在旋转体或通道和包含在通道中的磁流变介质上。

周向环优选在端面上通过间隙与保持壳体的端面分开。间隙中的自由轴向距离优选比通道处的自由径向距离短得多。通道处的自由径向距离得自两个组件之间的径向距离，特别是得自周向环与保持壳体中的端面或运行表面之间的自由径向距离。特别是，端面是轴向表面，但也可以是锥体的侧表面的一部分。自由轴向距离与自由径向距离之比优选小于1比2，特别是小于1比5，优选小于1比10。

在优选的配置中，保持壳体和周向环基本上或完全由具有比基板更好的磁导率的材料构成。这使得可确保磁场的有效通量。

致动传感器优选感测基体与旋转单元之间的距离或距离的度量。

在所有配置中，旋转体与组件或至少一个组件之间的自由距离优选为磁流变介质中的可磁化极颗粒的典型平均直径的至少两倍。优选在旋转体和至少一个组件之间设置包含磁流变介质的至少一个区域，来自磁场生成装置的磁场能够被施加到所述区域以便选择性地使颗粒联结和/或将它们楔入旋转体和/或释放它们。

包含磁流变介质并且颗粒选择性地联结和/或楔入旋转体的区域具有锐角，特别是在激活状态下。

在不使用旋转体的情况下，磁流变颗粒也可在通道中联结。

如果使用旋转体，则旋转体与组件之间的区域，特别是锐角区域优选在组件相对于旋转体相对运动的方向上渐缩。

特别是，两个组件可选择性地按照受控的方式彼此耦合。

在本申请的意义上，术语“耦合强度”被理解为表示两个组件之间的耦合力和/或耦合转矩。例如，如果期望线性力传递，则耦合强度对应于耦合力。如果意在传递转矩，则耦合强度用于表示耦合转矩。

磁流变介质的粘度可优选通过场来改变，其结果是可影响可相对于彼此移动的组件和/或旋转体的相对运动所需的位移功。

位移功也被理解为表示在相对运动期间使介质位移所需的位移力。

所使用的磁流变传动设备的显著的惊人优点得自来自磁场生成装置的磁场在通道中的显著强化效果。包含介质的锐角区域充当杠杆，因此实际上类似强机械杠杆传动，该杠杆成倍地显著强化了磁场的效果。结果，磁场生成装置的场强可在保持相同的效果的同时减小，或者在场强保持相同的情况下磁场的效果被强化，或者甚至在场强减小的情况下效果显著增加。包含介质的锐角区域成倍地增加效果，特别是如果磁场作用在介质上。特别是，磁场至少偶尔作用在包含磁流变介质的锐角区域上或形成。

由于旋转体被布置在距至少一个组件相当大的自由距离处，所以可生成可用于传递强离合器或制动转矩的宏观楔。由于效果完全惊人的倍增，可节省相当大的构造体积。所使用的效果基于楔形成(团簇形成)，而不仅仅是个体颗粒的磁流变联结。用于楔形成的典型反应时间需要几毫秒，而个体颗粒根据MRF效应已经在大约1毫秒内联结。由于楔形成，该持续时间长了好几倍。没有预料到效果的这种显著强化。在许多应用中例如5、10或20毫秒的较长反应时间绰绰有余。

通道也可以是中间空间或者四边开放的空间。

通道的锐角区域被定义为在穿过旋转体和组件的形状的至少一个横截面中看起来近似具有锐角的通道区域。该区域的边不必是直的，也可以弯曲和/或具有另一轮廓。锐角区域限定了旋转体和组件彼此相距最短距离(特别是，或者触摸)的通道部分以及旋转体和组件的表面远离彼此移动的邻接区域。

在磁场的效果下，形成包含磁流变介质的锐角区域，其中粘度显著增加。

转矩重量比可良好(可大于100Nm/kg)。

旋转体优选被设定为相对于至少一个组件以相对速度旋转运动。旋转体的圆周速度可等于相对于组件的相对速度。然而，旋转体在其外表面上的圆周速度也可大于或小于相对速度。特别是，旋转体在其外表面上的圆周速度可小于旋转体相对于组件的相对速度。

旋转体可被设计成绕至少一个旋转轴线基本上旋转对称。同样，旋转体可被设计成绕多个旋转轴线旋转对称。例如，旋转体可以是球体或椭球体的形式。旋转体也可以是圆柱体、滚子或大致滚动体的形式。特别是，近似圆柱形的配置已被证明是有利的，因为例如在圆柱形旋转体的情况下，包含介质的锐角区域形成在旋转体的整个宽度上并且因此基本上为楔形。在这些和其它配置中，锐角区域具有楔形形状。

然而，旋转体未必是旋转对称的。也可有利地使用具有椭圆形或蛋形横截面的旋转体或者具有类似高尔夫球的凹痕或具有规则或不规则的凹痕和/或突起的旋转体。旋转体的表面可光滑，但并非一定如此。由于旋转体不用于将组件相对于彼此安装和支撑，所以不需要对称和/或光滑的表面。具有粗糙和/或不规则表面的旋转体甚至会是有利的，因为楔效应被强化。由于旋转体不用于安装和传递承重力，所以不会增加磨损。

效果的强化优选不仅仅由于磁场的强化或捆绑，而是首先也由于簇拥在旋转体或滚子前面的颗粒及其压实。由于磁场，颗粒无法移开，因而更快速地压实以形成楔。楔可经由开关容易地从外部进行控制。在诸如MRF的磁流变流体的情况下的优点在于，通过消除磁场，楔可再次解开。可利用磁场来影响楔——无需机械运动或力引入。已证明对于旋转体与组件之间的自由距离大于粒径的倍数，定向影响和可靠控制是有利的。

特别是，磁流变介质的颗粒的直径在1μm和10μm之间。磁流变介质的颗粒的典型平均直径是大于最小百分比且小于最大百分比的颗粒的算术平均直径。通常，该值对应于最大和最小颗粒的直径的平均值，也就是说在所选示例中为5.5μm。然而，如果例如存在极少数甚至更小的颗粒，则这不会改变如此确定的典型平均直径。例如，如果要包括直径为10.5μm或11μm的个体颗粒，则这同样适用。

旋转体和组件之间的自由距离优选大于30μm，特别是小于300μm。颗粒的典型平均直径优选介于3μm和7μm之间。旋转体和组件之间的自由距离优选大于70μm，特别是小于250μm。

在施加磁场时，锐角区域有利地楔入在没有磁场的情况下可相对于彼此自由移动的两个组件。为此，不需要单独的固定部件形式的机械楔。

锐角区域优选设置在主体与一个组件之间，使得锐角区域在组件相对于旋转体相对运动的方向上渐缩。如果圆柱形旋转体在一个组件的平坦表面上滚动，则锐角区域按照楔形形成在旋转体的前方。由于介质中的颗粒的联结，作为整体联结并阻止旋转体相对于组件的相对运动的楔出现。

旋转体，特别是每个旋转体特别优选为第一和第二组件之间的单独部件的形式。那么优选的是作为外侧组件的一个组件围绕作为内侧组件的另一组件。例如，(驱动)轴可被设置为内侧组件。另一或外侧组件例如可用于制动，并且可径向地围绕轴。旋转体可设置在轴和外侧组件之间。已证明，对于实现楔效应而言，绕其自身轴线旋转的旋转体相当好。不需要成品轴瓦。离合器或制动转矩的传递独立于滚动表面的质量。

设置至少一个单独的轴承或滚子轴承以用于安装两个组件。旋转体利用楔效应来确保期望的转矩的传递，而滚子轴承确保两个组件的限定的引导和支撑以及均匀的运行间隙。

也可布置变速器，或者可在驱动轴和旋转体之间或者旋转体和基体/壳体之间使用运动学杠杆。结果，转矩和旋转角度可在更宽的范围内变化，或者触觉操作旋钮可具有更小的构造，因此构造体积可显著减小。变速器可依据现有技术，优选尽可能无游隙的行星变速器或谐波驱动器。

在所有配置中，自由距离优选为最大典型粒径的至少两倍、五倍，特别是十倍。在特定配置中，介于最大典型粒径的大约五倍，特别是十倍和二十倍之间的自由距离已被证明是有利的。在自由距离更大的情况下，由于楔效应消退，最大可传递转矩再次减小。在自由距离过短的情况下，即使没有磁场也会发生阻滞。另外，无法一直确保在磁场关闭之后楔的解开。

平均粒径被理解为表示最小和最大粒径的算术平均。大多数MRF具有尺寸分布在大约1μm和10μm之间的可磁极化颗粒。在此示例中平均粒径为5.5μm。在可变尺寸分布的情况下，最大典型粒径被理解为表示仅被少于1％的颗粒超过的粒径。在所述示例中最大典型粒径略小于10μm，从而这里10μm可被假定为最大典型粒径。

自由距离优选大于至少一个旋转体的直径的1/500，优选大于1/250，特别是大于1/100，特别优选大于1/50，特别是，自由距离小于旋转体的直径的1/10，特别是小于1/20。

自由距离优选大于内侧组件的外径的1/300和/或大于外侧组件的内径的1/500。自由距离优选大于30μm，特别是小于200μm。

在所有数值规格的情况下，优选允许+/-20％的变化。下面颗粒被理解为表示可磁极化颗粒。

如果使用超大型旋转体和/或轴直径，则其它距离可为有利的。具有可耦合的至少两个组件的该磁流变传动设备的优点在于，楔形成是制造宽容的，也就是说，例如组件的间隙高度、表面、尺寸以及热膨胀或负载相关移位方面的制造相关和安装相关差异对其影响很小并且导致可忽略的转矩或力差异。

例如，特定系统限制内的间隙的结构相关变化也可通过传感器来检测并且例如通过现场适应来解决。

在优选的配置中，旋转体是第一组件或第二组件的一部分。这意味着为旋转体形式的旋转体例如是第一组件的一部分并在第二组件上滚动。然而，旋转体也可不与两个组件机械连接。

在例如楔形的锐角区域中，当施加外部磁场时铁磁颗粒在介质中联结并且导致局部更坚实的结构，该结构阻挠旋转体与相邻组件之间的进一步相对运动。通过旋转体的滚动运动，楔形部分中的颗粒可在旋转体前方在运动方向上进一步压实。然而，根据旋转体的设计，也可通过相对于组件的俯仰、倾斜或其它运动来执行这种压实。

例如，如果旋转体在一个组件的表面上滚动并且在旋转体的前方形成这种锐角区域，则由于旋转体的旋转运动，介质中的颗粒被外表面夹带并进入旋转运动，但是硬化的锐角区域强烈地阻挠这种旋转运动。楔形的锐角区域在旋转体上产生远离组件的力。可选地，这种力和由此导致的运动也可用于精细调节。当磁场被激活时，旋转运动可优选被楔形的锐角区域转换成旋转体的轴向位移。因此实际上使得旋转体通过颗粒而浮起。还可以向旋转体或组件提供例如螺纹形凹口或者将其相对于彼此倾斜地安装，以便改变合力的作用方向或者进一步增加可实现的力传递。因此可使用一种螺杆来将线性运动转换为旋转运动。通过施加场来抑制相对运动。

同样，旋转体优选为第一组件和第二组件之间的单独部件的形式。这种配置会特别有利，因为在旋转体与两个组件之间可出现两个锐角区域或楔形区域。如果旋转体一侧实际靠在第一组件上并且另一侧实际靠在第二组件上，则在两侧形成经受来自磁场生成装置的磁场的锐角区域。效果因此增加。为此，旋转体不需要完全靠在第一组件或第二组件上。旋转体与相应组件之间留有小间隙。除了别的以外，间隙的大小取决于介质的性质。特别是，间隙的大小可以是典型或平均粒径的至少五倍，优选至少十倍或二十倍。

特别是，铁磁颗粒由羰基铁粉构成。例如，流体可以是油。

磁流变介质和电流变介质也可联合使用。也可以想到使用例如通过对应场来影响和联结的其它介质。同样可使用根据诸如温度或剪切速度的其它物理变量来改变其流变性质的介质。

通道可完全或者也可仅部分地填充介质。至少通道的锐角区域优选填充有介质。

在所有配置中，第一和/或第二组件可旋转对称。例如，组件可各自为板或圆柱体的形式，在这些组件之间设置旋转体，以便通过楔效应来相应地增加来自磁场生成装置的磁场的效果。

在所有配置中，磁场优选穿过旋转体，特别是基本上横切组件相对于彼此的相对运动并且至少部分地穿过旋转体从一个组件到另一个组件。这种配置已被证明特别有效，因为从旋转体到通道壁的过渡点处的磁场的效果特别强。因此根据作用的磁场，如果旋转体至少部分地导磁的话将是有利的。特别是，至少一个组件，特别是两个组件和/或至少一个旋转体至少部分地由铁磁材料制成。相对磁导率优选大于500。材料的相对磁导率也可为1000、2000或以上。例如，旋转体可由诸如ST 37的铁磁钢制成。

材料可通过阻尼交变磁场来消磁，从而在没有残余场的情况下实现较低的基础转矩。

在所有配置中，磁场生成装置优选包括至少一个永磁体和/或至少一个线圈。也可使用一个或更多个永磁体和一个或更多个电线圈。

可以并且优选借助于来自电线圈的至少一个磁脉冲来永久地改变永磁体的磁化。在这种配置中，通过来自线圈的磁脉冲来影响永磁体，使得永磁体的场强永久地改变。可借助于来自磁场生成装置的磁脉冲将永磁体的永久磁化设定为介于零和永磁体的剩磁之间的任意值。磁化的极性也是可变的。特别是，用于设定永磁体的磁化的磁脉冲短于1分钟，优选短于1秒，并且脉冲长度特别优选小于10毫秒。

作为脉冲的效果，磁场的形状和强度被永久地维持在永磁体中。可借助于来自磁场生成装置的至少一个磁脉冲来改变磁场的强度和形状。永磁体可通过阻尼交变磁场来消磁。

例如，AlNiCo适合作为具有可变磁化的这种永磁体的材料，但是也可使用具有可比的磁性质的其它材料。另外，代替永磁体，可利用具有强余磁(高剩磁)的钢合金来制造整个磁路或其部分。

可使用永磁体来生成永久静态磁场，来自线圈的动态磁场可叠加在其上，以便设定期望的场强。可通过来自线圈的磁场任意地改变场强的当前值。也可使用两个单独可控的线圈。

在所有配置中，优选提供至少一个控制装置。也可使用储能器，例如电容器来储存所需能量的至少一部分。可使用至少一个传感器或多个传感器来检测相关数据，例如组件相对于彼此的相对速度或者优势场强等。例如，也可使用温度传感器作为传感器，如果超过预定温度条件则其触发警报。旋转角度编码器可有利地用于在任何时间具有与组件相对于彼此的角度位置有关的数据。

在所有配置中，优选的是永磁体至少部分地由矫顽场强大于1kA/m，特别是大于5kA/m，优选大于10kA/m的硬磁材料构成。

永磁体可至少部分地由矫顽场强小于1000kA/m，优选小于500kA/m，特别优选小于100kA/m的材料构成。

磁流变传动设备是操作装置的一部分，特别是，该操作装置包括操作或控制旋钮等。

旋转体和至少一个组件可在至少一个点处或在至少一条线上接触。旋转体可以并且优选相对于至少一个组件静止。

旋转体可优选相对于至少一个组件运动，例如以旋转或倾斜运动的形式。

场强可根据旋转体与组件之间的相应距离而具有强梯度。

场强优选在旋转体与组件之间的锐角区域中朝着具有最短距离的区域增加。

由于使用了少数简单的部件，所以维护需要较低。如果需要，可通过简单地更换磁流变流体来进行维护。结构简单且坚固，并且不需要电源馈通。另外，能量需求低于现有技术，因为楔效应大大地有助于影响组件的相对运动。可实现>100Nm/kg的转矩/重量比。

在没有楔效应的磁流变离合器或制动器中，磁场极相对于彼此移动并且在插入的MR流体中生成剪切力(直接剪切模式)。剪切力根据磁场而变化。没有磁场意味着没有剪切力或低剪切力(在MRF中没有形成链)，最大磁场意味着最大剪切力，因此最大制动力或制动转矩。以简化形式，磁场和剪切力成比例。

在本发明中，通过各个组件的适当设计、尺寸设定和场引入，可提供与其不同的非常有利的行为。这种有利的行为表现在与初始生成楔所需的相比，维持锐角实施方式或MR流体楔所需的磁场显著降低，因此电流强度更低。这是因为颗粒团簇一旦已首先积聚并且在正确引入的磁场的影响下通过作为本发明根本的特殊运动来准机械地压实，就不再如此容易散开。结果，例如，在实现此状态的对应时间之后，可利用磁场或电功率(线圈电流)的一小部分来维持制动转矩，这在能量方面是有利的。

如果具有根据现有技术的磁流变流体的离合器被加载超过最大可传递离合器转矩，则各个颗粒链开始断开，由此导致打滑或滑动。然而，维持最大离合器转矩，有时甚至略微增加，并且离合器不会解开。根据应用，这可能是不可取的，例如如果在钻孔期间钻机的钻头堵塞。

在本发明中，通过各个组件的适当设计、尺寸设定和场引入，可提供与其不同的非常有利的行为。这种有利的行为表现在如果运动部件之间超过最大力，则通过磁场生成的楔(材料团簇)突然被挤压通过间隙(材料位移)，同时力突然减小。由于由此导致的相对运动和所施加的较高的力，不会形成新的楔，结果是相对力保持较低。在超载离合器的情况下，这种行为非常有利。可经由磁场来预设最大力(触发力)或最大转矩(触发转矩)。

此外，由于通过旋转的旋转体实现了介质中的颗粒的连续混合，所以可靠地避免了分层、沉降和离心力问题。

由于可传递的转矩和力显著增加，可实现具有显著更小的直径的离合器、制动器等。由于较低的MRF通道高度和旋转体的旋转运动，在本发明的情况下分层实际上不相关。

本发明可按照多种方式使用。可用作诸如洗衣机的家用电器上的操作元件，并且也可选择车辆的操作状态。

本发明也可在三维运动的情况下使用。因此可通过MRF楔来限制或阻挡旋转和摆运动。作用转矩可连续地调节，并且可实现几毫秒范围内的开关时间。结构简单，并且不需要机械运动的部件来改变转矩。另一优点是可进行几乎无噪声的操作。如果例如使用具有剩磁的永磁体来设定磁场，则附加成本低，并且根据本发明的磁流变传动设备可被设计为在操作上可靠。楔效应极大地强化了效果，结果是可实现较小的安装空间。

在所有配置中，旋转体未必是光滑的，而是可具有粗糙或不平的表面。

触觉操作装置可按照多种方式使用，并且包括例如用于起重机操作的控制器等。在这种情况下，可根据负载更严格地控制旋转。也可基于负载高度来控制。

在“力反馈”应用中或在“线控转向”应用中(例如，在方向盘、油门踏板或制动踏板中)的使用也受到关注。也可用在车辆、方向盘、汽车收音机、风挡刮水器开关、家用电器、立体声系统、遥控器、相机、试验台、示波器、操作设备、机器人控制器、无人机控制器的操作元件上以及定位军用武器等时。

在所有配置中，除了具有密封唇的密封件之外，还可使用磁性密封件来密封根据本发明的设备。密封件这里可经由永磁体来制造。这种配置的优点是较小的基础力、无磨损以及允许较大的制造公差。另外，如果超载，则由于发生限定的突破，所以存在限定的超载行为。可在根据本发明的设备的前面或后面使用这种密封件，或者在前面和后面使用这种密封件。

磁性密封件的显著优点是摩擦非常低；然而，由于这种密封件可能仅阻挡MRF颗粒，而例如允许作为基础流体的油随着时间通过间隙，所以可能有必要使用另一密封件。因此，这种磁性密封件可用作外部密封件以阻挡MRF颗粒。然后另外的密封件(例如，传统密封件)仅封锁载体介质。

磁体的运动可用于实现MRF中的润滑以及材料输送和冷却(例如经由流体动力效应)。另外，可实现远离密封件的流动并且可消除压差。

为了例如设定两个部件之间的游隙或者例如从设计移除游隙并补偿制造公差，可使用由MRF楔效应导致的力或轴向力和/或径向力。

在所有配置中，优选经由剩磁来提供可设定的永久磁场强度。在优选的实施方式中，具有根据本发明的磁流变传动设备的轴承本身不具有或者仅具有极小的余磁(剩磁)。否则，由于部件相对于彼此移动，会出现不同强度的依赖于位置的反作用力。

在有利的配置中，剩磁材料应该布置在轴承的特别是通过磁场以位置无关方式渗透的一般区域(因此，例如内轴或外壳等)中。

然而，还优选例如利用具有剩磁的内侧运行表面来使用依赖于位置的磁化的效果，以便例如生成特定闭锁转矩。这可执行用于例如关于其强度、旋转角度或终点止动点等提供关于可变闭锁转矩的触觉反馈。根据期望的设定能力，并非所有轴承滚珠均必须是铁磁性的。

也可提供具有不同于传统轴承结构的设计的磁流变传动设备。例如，磁场的方向也可至少部分地或完全近似平行于轴线取向。也可至少部分地平行于旋转方向或运动方向或在切线方向上取向。整个磁路也可几乎或完全布置在内部或端面上。

磁流变传动设备的材料未必是完全铁磁性的，根据期望的应用或磁化，如果磁流变传动设备的各个部件不是铁磁性的或者仅部分地为铁磁性的话可能是有利的。

根据应用，还可想到由不同的材料制造至少一个部件以获得局部不同的磁性质。

触觉操作装置优选与具有楔效应的磁流变传动设备一起工作。旋钮的位置或旋转角度可经由旋转编码器来确定，并且旋转阻力可在较宽的范围内变化。因此，例如，可构造具有可变闭锁转矩和可任意设定的终点止动点的触觉接口，其根据当前选择的菜单来改变其性质。可设定低或高转矩和/或小或大闭锁模式/波纹以及可变闭锁模式(根据要操作的菜单)。转矩增大和减小的曲线可根据情况来设定或改变，例如方波、正弦、锯齿或任意曲线。也可模拟止动点。止动点可能很难或者可具有预定义或依赖于情况的转矩曲线。在一个方向上旋转期间的转矩曲线可不同于在另一方向上旋转期间的转矩曲线。

作为一个组件的旋钮优选固定地连接到作为另一组件的轴，而轴又可旋转地安装在壳体中。相对运动或相对位置经由旋转编码器来检测，例如经由磁性、光学或(经由按钮)机械增量式编码器。也可使用具有滑动触点的电位计，但是使用所述电位计通常仅可允许特定旋转角度。

密封环是有利的，以使得磁流变流体留在壳体中。密封件也可仅由永磁体构成或者由永磁体和传统密封件的组合构成。

内部区域，即，被密封件和壳体包围的体积，至少部分地填充有磁流变流体。

壳体优选被设计成罐，即，其一侧封闭。因此仅需要一个密封环。也可以想到连续的轴(双面轴)。线圈可生成磁场，其中，磁路经由壳体、轴和磁流变传动设备闭合。因此，可在磁流变传动设备中构建楔效应所需的磁场。线圈有利地固定地连接到壳体，这使得线缆布线更容易。

该结构坚固，并且可被设计为使得在壳体外部几乎没有生成杂散磁场。然而，可以想到许多其它结构变型，其根据应用可具有特定优点。

例如，线圈也可布置在壳体外部，然后磁场穿过壳体作用在磁流变传动设备上。这里线圈与壳体之间不需要机械连接；磁路的耦合足以影响壳体中的磁流变传动设备。特别是，线圈不必永久地位于壳体上或壳体附近，而是可被设计为使得其可作为单独的单元从壳体移除。永磁体也可设置在磁路中。

在优选的实施方式中，旋钮例如可以电磁方式驱动，并且还可主动地施加力(力反馈)以便能够静态地生成特定反转矩。在这种设计中，与根据现有技术的许多设计相比，实现了更好的转矩与安装空间比。另外，例如由于组件的滚动表面在触觉应用中不必高度精确并且通常也不必承受高速和大转数，所以结构简单，因此生产成本低。通常，这里所描述的磁流变传动设备具有非常低的基础摩擦(关闭状态)。电池和控制命令传输单元(无线电、WLAN、蓝牙、NFC、天线)优选也集成在致动器或旋钮中。触觉旋钮然后可被放置在任何地方并且不需要有线控制连接或电流连接。MRF楔原理关于转矩需要非常小的电流(功率)。因此其也非常适合于电池操作或无线能量供应。所需的能量和控制命令二者以及例如来自传感器的测量值(例如，旋转角度)可无线地发送。

优选的实施方式在没有电池的情况下管理并且借助于电感耦合来接收功能所需的能量。直接从环境获取操作所需的能量并将其本地缓存(能量收集)的实施方式也特别优选。热电发电机、太阳能电池、将振动能转换成电能的元件等等以及对应本地储能器可用于能量转换。也可想到使用磁流变传动设备本身的运动来产生能量。

如果经由永磁体至少部分地对磁流变传动设备施加磁场，并且通过来自至少一个电线圈的至少一个磁脉冲来永久地改变磁场的磁化，则得到若干优点。在特定情况下，例如利用并不总是必须通电的线圈的剩磁和脉冲操作，可实现重量和空间优点。线圈的导线的尺寸可被设定为更薄更轻，因为其各自仅在较短的操作时间内通电。这可在重量、功率需求、空间要求和成本的情况下产生优势。

因此，在特定应用中可有利的是，由于电线圈的脉冲操作，其可比必须被设计成100％的接通持续时间时小得多。线圈的加热通常在脉冲操作中不起作用，因为短期的功率损耗峰被线圈的固有热容量和线圈周围的部件缓冲。因此可容许匝中具有非常高的电流密度或者可使用更细的线，只要平均功率损耗在较长时间段上保持可接受即可。

在线圈较小的情况下，线圈周围的磁路通常也会较小，这就是为什么可节省相对大量的安装空间、材料、重量和成本。这里仅单个脉冲的能量消耗增加，但是根据应用，这会被很好地容忍。总体上，与连续通电的线圈相比，仍可节省大量的能量。

在所有配置中，可按照无线方式供应电力。可经由电、磁或电磁耦合(例如，无线电链路)例如从电流源到电力电子器件或者从电力电子器件到线圈供应电力。当用在自行车中时，例如可经由插接站从外部供应电力。也可例如经由自行车上的能量源向所有负载(车叉、后减震器、显示器)供应能量。在滑雪靴、滑雪板、移动电话或传感器的情况下，也可类似地供应电力。

经由无线电的能量供应可能具有比传统布线差的效率。另外，能量传输及其范围可受到限制。然而，根据应用，这些缺点不会成为阻碍。有利的是不会发生触点的磨损。由于仅在次级侧存在有限的功率，所以能量传输通常没有极性反转和短路保护的危险。此外，线缆断裂是不可能的，并且设备作为整体更可移动。

然而，在这些配置中，有利的是将至少一个脉冲的能量缓存在电容器或储能器。系统的能量供应因此可具有较小的功率，因为脉冲的短期功率峰被电容器吸收。另外，也可使用不连续的或脉冲的能量供应。

本发明的一个可能的扩展阶段是无线地供应能量的全自主式系统。例如，可以想到在自行车上的使用，在这种情况下通过轮胎上的至少一个小磁体向系统供应能量。

通常，可使用任意的“能量收集”单元来供应能量，例如太阳能电池、热电发电机或压电晶体。将振动转换成能量的元件因此也可非常有利地用于供应。

也可以想到类似于电动牙刷中的实施方式，其中通过电感耦合来供应能量。例如，可再充电池可被感应充电，而不会有损坏的线缆或者腐蚀或弄脏的触点阻碍充电过程。能量可经由磁共振在更远的距离上传输。

如电动牙刷的情况中一样，剩磁脉冲的电源供应可经由感应来实现。MRF楔原理与剩磁的组合特别省电和有利。

也可集成或指派扬声器或噪声生成单元。这是有利的，因为作为MRF楔式旋钮的旋钮本身是机械无噪声的。没有闭锁模式的旋转和具有闭锁模式的旋转二者和/或虚拟止动点本身是无噪声的。用于转矩增加或生成闭锁模式的MRF楔的生成本身同样是无噪声的。例如借助于诸如扬声器或压电扬声器的噪声源，点击可在每个闭锁位置处与虚拟闭锁模式关联。噪声的类型、音量和持续时间可单独地指派，但是也可在用户希望的情况下改变或关闭。

因此，转矩、闭锁模式、止动点和噪声是可编程的或自适应的。噪声也可经由外部扬声器来生成，例如汽车中的标准扬声器或者家中的高保真音响系统的扬声器。

触觉旋钮因此实际上可取代计算机鼠标的鼠标滚轮。在闭锁模式的情况下，不仅可设定闭锁模式的角距离，而且也可设定其轮廓形状、厚度等。因此，闭锁模式特性曲线可或多或少预定义。

触觉旋钮也可安装在操作表面上或屏幕上。因此不必为了紧固旋钮而移除显示器，其可由在显示器上的上部和在显示器下面的下部组成。例如，优选提供经由感应等的数据传输。因此显示器可作为表面更便宜地制造。

MRF触觉旋钮也可被按压。按压也可通过其性质可经由磁场变化的MRF起作用。

屏幕显示要设定的信息，其根据应用而变化。触觉旋钮的功能与其适应。在一个情况下，借助于闭锁模式进行调节(例如设定音量；在显示器上出现也可具有对数标度的音量标度)。

在另一情况下，可在没有闭锁模式但是具有可变转矩的两个位置之间，因此例如在8:00位置与16:00位置之间或者在4:00位置与8:00位置之间进行调节，在这种情况下，可在结束位置之前在每一情况下提供增加的转矩。闭锁模式也可用于接近限定的位置(例如，如果请求名称输入)。

显示器也可以是触摸屏的形式。因此可快速地选择菜单项并且可借助于旋转致动器进行精细调节。例如，在汽车的情况下经由触摸屏来控制收音机的音量是不可取的，因为这样的话驾驶员将总是必须长时间地看向他当前正在调整的内容和地方，从而分散了他的注意力。他通过简短的一瞥或者无需看它就找到旋转执行器。

触觉操作元件也可在导轨或运动学杠杆上全局地位移。例如，具有非常紧凑和低构造的触觉操作元件可因此安装在显示器上方。根据显示器上方的触觉操作装置的位置(几乎像屏幕鼠标的鼠标指针一样)，底层菜单触觉地和动态地适应。

例如当骑自行车时，使用机械致动器的调节比经由触摸显示器的调节更简单更安全。特别是，例如如果骑自行车的人戴着手套，由此触摸显示器的操作变得困难或者甚至不可能，则也是如此。

显示器或触摸显示器与具有可变转矩/闭锁模式的机械旋转致动器的组合也是可能的。因此这样的输入装置在机动车辆以外也可以是有利的，例如在用于工业设备的控制器、用于电视机或遥控车辆(例如，玩具直升机)的遥控器的情况下以及在PC和游戏机以及用于军事应用(无人机、火箭)的控制台上。

具有显示器的触觉旋钮也可取代当前的计算机鼠标。

旋钮或致动器可在正常状态下埋头，并且仅在需要时才伸出。

也可将这种结构单元具体实现为滑动控制器，特别是与线性MRF楔单元组合。

也可以向磁流变传动设备配备一个或更多个极和一个或更多个凸台。在所有配置中，例如从一个组件在另一组件的方向上突出的凸台等可被设置在磁流变传动设备的两个组件之间。

在旋转移动的情况下以及在两个组件相对于彼此线性移动的情况下，这种配置均是可能的并且是优选的。

可仅设置一个凸台或者可设置多个凸台。球或滚子或另一旋转体可被布置在至少一个凸台上并且至少部分地被该凸台容纳。

如果在一个组件上设置凸台，则优选在另一组件上设置至少一个极或至少一个磁化单元或者至少一个磁体或一个线圈。磁化单元或极的数量可为1或更大。

凸台的形状可基本上为任意的，并且例如可为半圆形、尖的或钝的。旋转体的保持区域优选相应地为圆形。

一个或更多个磁化单元或极可以是电线圈加芯或永磁体的形式，或者可由剩磁材料或其组合构成。

各个凸台和/或磁化单元之间的距离优选近似均匀，但也可以是任意的。

各个凸台或磁化单元相对于其它的深度，即，径向范围或轴向范围可不同。

特别是，施加到或作用在各个磁化单元上的场强也可同时变化。

旋转体的速度不必等于滚动速度，并且也可例如通过减速或加速变速器而与其不同。通过凸台形成的内侧部分(例如为星形)可偏心地安装到外侧部分。

这种磁流变传动设备例如可用作具有闭锁模式的触觉旋钮，或者用在具有位置的家具和抽屉导轨中。

磁体或每个磁化单元或者内侧部分和/或外侧部分也可由剩磁材料构成。

由于磁流变流体在施加磁场时非常快速地联结，所以在正常状态下(例如当驾驶汽车时)，如果磁场被关闭就足够了。通常只要在发起第一次旋转角度改变时打开场就完全足够了。因此可节省大量的能量。

另选地，可利用剩磁来实现基础转矩。当旋转角度改变被记录时，可构建动态磁场，其也可脉动以生成虚拟闭锁模式。

在利用剩磁的配置中，可从外部施加用于再磁化的磁场。例如，通过圆柱体作用的对应线圈可用于再磁化。

根据本发明的方法用于操作技术设备和装置，特别是车辆，特别优选机动车辆，使用具有旋转单元的触觉操作装置并且可选菜单项显示在显示单元上，通过旋转旋转单元来选择菜单项。特别是，在旋转单元旋转期间转矩曲线动态地改变，和/或旋转单元在旋转期间在若干触觉可感知的闭锁点处闭锁，然后特别是在操作期间触觉可感知的闭锁点的数量动态地改变。

根据本发明的方法具有许多优点，因为它允许简单且动态适应的操作。各个菜单项可通过旋转旋转单元来选择并且可清楚地在触觉上彼此相区分，因为可在各个菜单项处感觉到闭锁点或更强的旋转阻力。由于操作期间触觉可感知的闭锁点的数量动态地变化，所以操作装置的操作可最佳地适应相应要求以及技术设备或车辆的当前操作状态。因此，这种动态适应的过程是现有技术的触觉操作旋钮无法实现的并且无法从现有技术得知。

闭锁点优选通过在至少部分地填充有磁流变介质的通道处有意地生成磁场来产生。特别是，这种通道在基体与旋转以便致动触觉操作装置的旋转单元之间延伸。

优选检测旋转单元的角位置，并且基于所检测的角位置来设定磁场的强度。在这种情况下，旋转单元的角位置可按照绝对或相对的方式记录。

在优选的配置中，在至少一个旋转方向上动态地生成终点止动点。磁场特别优选被设定为在终点止动点处显著强于在闭锁点处。由于这样动态设定的终点止动点，终点止动点基本上可被设置在任何期望的角度位置，结果是不需要使用完整旋转角度来到达终点止动点。结果，在相对较小的旋转角度之后，也可容易地使用户知道在进一步旋转期间没有提供另外的菜单项。因此可例如在2个、3个或4个闭锁点之后动态地生成终点止动点。

优选在确定的角度位置处凭借在那里或在闭锁点附近与进一步远离闭锁点相比生成更强的磁场来产生闭锁点。例如，与为闭锁点确定的角度位置处相比，可在与确定的角度位置相邻的角位置处生成更强的磁场。

磁场可在远离闭锁点的旋转运动期间被强化，结果是用户可清楚地感觉到闭锁点。

可以并且优选在闭锁点处生成相对局部最小的磁场，而在紧邻闭锁点处生成相对最大的磁场。进一步远离闭锁点，磁场可再次减小。这意味着例如在最多至两个闭锁点之间的距离的25％的距离处磁场被强化，而在闭锁点本身处磁场被设定得相对小。

在优选的配置中，动态地设定至少两个相邻闭锁点之间的角距离。例如，对于4个、6个、8个或10个闭锁点，两个闭锁点之间的角距离可分别为10或15°，而例如在仅2个闭锁点的情况下，角距离可增加到30°。对于较少数量的闭锁点，相对角距离可基本上增加，而对于较大数量的闭锁点，角距离减小。

然而，如果提供较少的闭锁点，则两个闭锁点之间的角距离也可减小(到一定程度)。例如，在仅2个闭锁点并且因此2个菜单项的情况下，也可选择15°等的相对小的角距离，而如果选择4个菜单项或者动态地生成4个对应闭锁点，则角距离可为30°。闭锁模式间距也可总是相同。

在所有配置中，优选的是旋转单元在关闭状态下可无限地和/或自由地旋转。然而，例如如果在旋转部件与固定部件之间存在直接线缆连接，则也可仅允许150°、180°、360°或720°等的特定旋转角度。

在所有情况下，永磁体也可例如在关闭状态下在旋转期间确保特定基础阻力。也可为关闭状态提供机械或永磁闭锁模式以使得用户在关闭状态下也接收触觉反馈。在机械闭锁模式的情况下，可以想到在正常操作状态下电子地补偿机械闭锁模式，结果是在关闭状态下，用户感觉到在操作状态下完全动态地叠加或替换的机械闭锁模式。

在所有配置中，闭锁点的数量优选对应于当前可用菜单项的数量。这意味着在选择菜单项并且对子菜单适当引导之后，当前可用闭锁点的数量对应于当前活动子菜单中的子项。

当触觉操作装置和/或旋转单元被按压时，所选的菜单项优选被激活。在所有配置中，也可以并且优选使用触敏屏或触敏显示单元(例如电容式、感应式等)，其中例如可通过用手指等触摸来选择菜单项。在所有这些配置中，可以并且优选的是触觉操作装置的按压和使用手指的操作二者均是可以的。这也适用于使用手势控制的操作。为此，可另外或代替屏幕使用手势控制传感器。

显示单元可以是LCD、TFT、IPS、Retina、Nova、White Magic、OLED、AMOLED或其它屏幕类型。

当菜单项被激活时，优选执行关联的方法步骤和/或显示关联的子菜单，并且闭锁点的数量动态地适应子菜单中的可选菜单项。

另一种方法用于具有自适应触觉操作装置的自行驾驶车辆中的操作或控制或其操作或控制，操作装置的可用菜单项和闭锁点基于操作或驾驶状态而适应性改变。

在这种情况下，特别是，仅可选择和执行基于操作或驾驶状态(特别是自行驾驶或被驾驶)允许的那些菜单项或功能。可能导致危险或混淆的菜单项和/或功能优选被隐藏或停用。

特别是，另一方法用于帮助人病后康复，使用触觉操作装置。在这种情况下，产生可变的旋转阻力。在这种情况下，操作装置可用于打开门、打开开关等。闭锁模式和力可按照无限可变的方式适应。

在所有变型中，特别是，触觉操作装置具有无限数量的可能位置或闭锁模式。

触摸显示器(显示单元)加触觉操作装置(触觉旋钮)的组合可用于各种各样的应用。相同的基本配置(硬件)可借助于不同的软件来“适应”。例如，操作装置可在洗衣机中用作具有粗略闭锁模式(精细织物、低温、预洗等)的旋转控制器，并且可用在烤箱中，为了调节温度，其具有无限可变但是越来越难的闭锁模式。在所有装置中，用户因此具有“已知/相同”的用户接口，但仍然有产品特定的用户接口。制造商由此具有更通用的部件，这使得一切更具成本效益。

现代相机具有大量的刻度盘和操作旋钮。根据所选择的程序，可借助于触觉旋转单元(旋钮)通过在显示器(或旋钮)上按压来改变对应精细调节(例如在这种情况下，孔径光阑等)。适应的闭锁模式或闭锁点可用于孔径光阑和程序。可以50mm的焦距为中心位置，光阑处于变焦的末端，按照无限可变的方式来操作变焦。致动力可能在终点止动点之前短暂地增加。

这些相机也可使用移动电话等来控制。这里根据本发明的操作装置也是有利的。

触觉操作装置也可一时为程序选择元件，然后为用于变焦的调节元件，各自具有不同的闭锁模式。

在壳体的多功能旋转环(相机中的多功能环)中，触觉闭锁模式也可被安装在物镜中。闭锁模式根据环的使用(变焦、孔径光阑、快门速度等)而变化。

在这种情况下，为了节省空间、重量和成本，整个环无需为MRF环的形式，而是可经由位于侧面并在操作上经由啮合等连接的根据本发明的小触觉元件来控制。

可通过来自触觉操作元件的对应反馈(例如，莫尔斯电码的形式)来帮助视力受损的人。

房间恒温器旋钮可指示例如正在调节何种温度。一个脉冲是变暖一度，连续的两个短脉冲是变暖二度。如果在另一方向上旋转，则温度可降低。烘箱、烤箱等也是如此。

甚至可使用触觉操作装置虚拟地实现盲文。相对于旋转角度(触觉旋钮的旋转)的转矩曲线得到摩尔斯电码或盲文。

此外，拨号可描述如下：

数位等于触觉脉冲的数量。

在中风或类似的严重疾病/事件之后，人们必须重新学习许多功能。必须再次学习和训练门或门锁的开启、例如洗衣机的开关的转动、书写等。自适应触觉操作装置提供了用于此的理想工具。闭锁模式和力或转矩可按照无限可变的方式来适应性改变，因此训练程序是可能的。这不仅适合用作用于手的训练器，而且适用于更多(关节、手指、腿等)。

根据本发明的方法特别优选使用根据本发明的设备来执行，因此导致特别有利的操作方法。

不仅可在显示单元上显示和调节与情况相关的数据，而且还可显示其它数据，例如时间、SMS、电话簿。

本发明的另外的优点和特征从下面参照附图说明的实施方式得出：

附图说明

附图中示出了：

图1是穿过根据本发明的触觉操作装置的横截面；

图2是来自图1的放大的细节；

图3是横截面中的触觉操作装置的磁流变传动设备的操作原理的高度示意图；

图4是根据本发明的触觉操作装置的另一实施方式；

图5是根据图4的触觉操作装置的略微透视图；

图6是根据本发明的触觉操作装置的另一实施方式；

图7是根据本发明的触觉操作装置的另一实施方式；

图8a至图8l是利用根据本发明的触觉操作装置的控制序列；

图9a至图9c是根据本发明的触觉操作装置的可能转矩曲线对旋转角度；

图10是根据本发明的触觉操作装置的另一实施方式；以及

图11是根据本发明的可移动或倾斜的触觉操作装置的实施方式。

具体实施方式

下面参照附图说明具有磁流变传动设备1的触觉操作装置200的示例性实施方式，向相同或相似的部分提供相同的标号。

在图1中，示出了第一触觉操作装置200的示意性横截面，该触觉操作装置200包含磁流变传动设备1，下面参照图3进一步说明其精确功能。

图1示出了横截面，固定的基体201这里用作组件2，旋转单元202作为组件3可旋转地保持在基体201上。基体201具有保持壳体211，该保持壳体211被紧固到单独的基板210。例如，在布置在保持壳体中的部件已被安装之后，保持壳体211可以粘合地结合到基板210。与基体201相比，旋转单元202这里被可旋转地保持。旋转单元202这里包括轴212，保持件232经由螺钉231被拧紧到轴212上。保持件232用于保持和容纳被实际旋转单元202围绕的显示单元203。结果，即使用户的手旋转旋钮或旋转单元202，旋转单元202也可从外部抓握并旋转，而显示单元203在触觉操作装置的顶侧保持基本上完全可见。

轴212经由轴承30可旋转地安装在保持壳体211上。轴承30例如可以是滑动轴承的形式，但是也可包括任何其它滚动轴承。

在这里旋转对称的基体201中的内部空间213中，更确切地说，在保持壳体211中设置环形保持空间219，该环形保持空间219填充有这里作为场生成装置7的电线圈26。可能的空隙可例如用灌封化合物或填充物填充，其同时用于将电线圈26保持在环形保持空间219中。

如图1的左侧所描绘的，可在保持壳体211上设置附加永磁体25或多个附加永磁体25，以便独立于电流源生成永久磁场。如果需要，可利用来自电线圈26的对应磁脉冲来改变永磁体25的磁化。

在保持壳体211与轴212之间的内部空间213中设置通道5，该通道5部分地填充有作为可旋转传动元件或作为磁场集中器的旋转体11，所述旋转体11这里为圆柱形，特别是，在通道5的圆周上对称地布置。由于旋转体11通常与保持壳体211和/或轴212接触并因此在其上滚动，所以在两个组件2、3相对于彼此旋转期间旋转体共同旋转。

为了协助滚动并确保滚动接触，可设置接触环209(摩擦环)形式的至少一个接触元件209。特别是，这种接触环可以是O形环(圆形或角形或矩形环)的形式，并且可例如由橡胶类材料构成。

这种接触环209可布置在例如保持壳体211的运行表面215上的周向凹槽217中。还可在轴212的扩大的周向环218上的运行表面214上的凹槽216中布置另一接触环209b。

可以并且优选将接触环209布置在凹槽217中并且将接触环209b布置在周向环218的运行表面214上的内周向凹槽216中。

另选地，作为磁场集中器的各个可旋转传动元件或旋转体11也可各自设置有接触环209c，接触环209c然后绕旋转主体11延伸。同样在这种配置的情况下，如果旋转单元202旋转，则确保旋转体11及其接触环209各自与轴212或保持壳体211接触，因此确保了旋转体的连续旋转。

在这里的示例性实施方式中，经由止动环233来确保保持壳体211与周向环218的轴向表面之间的限定的轴向距离。内部空间213经由密封件46密封，结果是磁流变介质无法从内部空间213逃逸。

在用于232的盖或保持件与保持壳体211之间设置周向间隙，在该周向间隙处布置有用作角度传感器的传感器206。角度传感器206优选由至少两个部件207和208组成，传感器部件207例如在特定角度位置处具有磁体或其它位置标记等，结果是例如可经由安装在电子器件上的传感器部件208在保持壳体211处检测旋转单元202的旋转运动。在这种情况下，可感测绝对角度位置和相对角度变化二者。角度传感器206或单独的致动传感器204可用于作为整体感测旋转单元202或操作装置200上的轴向运动或轴向力。例如，可通过施加轴向力来实现保持件232与保持壳体211之间的轻微距离变化(可由致动传感器204感测)。旋转单元202的某些部件或外侧旋转环也可克服弹簧力轴向位移，结果是可感测操作装置200的轴向致动。触觉操作装置的电子器件优选以4kHz或以上的控制时钟来操作。

可经由线缆馈送器241和中心通道向这里可与旋转单元202一起旋转的显示单元供应必要的数据和所需的电流。可在内部或外部设置储能器28。

图2示出来自图1的放大的细节，在这种情况下旋转体11(所有实施方式的旋转体11可被称为可旋转传递元件或磁场集中器)和电线圈26以及永磁体25是可见的。轴212的端面220与保持壳体211的端面221之间的轴向距离223这里清楚可辨。该轴向距离223显著短于保持壳体211中的周向环218与运行表面215之间的径向距离224。

较短的距离223是有利的，因为磁场8(比较图1)在轴向方向上穿过间隙222。在薄间隙的情况下，磁损耗可相对较低。

下面参照图3描述在触觉操作装置200中生成转矩的功能原理。

图3示出根据本发明的用于影响两个组件2和3之间的力传递的磁流变传动设备1的高度示意性横截面图。在这种情况下，旋转体11作为单独部件4设置在图1中的两个组件2和3之间。旋转体11这里是球14的形式。然而，旋转体11同样可以是圆柱体或椭球体、滚子或其它可旋转的旋转体的形式。在实际意义上，也可使用非旋转对称的旋转体(例如齿轮)或者具有特定表面结构的旋转体11作为旋转体。旋转体11不用于相对于彼此安装，而是用于传递转矩。

在磁流变传动设备1的组件2和3之间设置在这里填充有介质6的通道5。这里的介质是磁流变流体20，其例如作为载体流体包括含油的铁磁颗粒19。乙二醇、脂肪或粘性物质也可用作载体介质，而不限于此。载体介质也可为气态，或者可省去载体介质(真空)。在这种情况下，只有可被磁场影响的颗粒被填充到通道中。

铁磁颗粒19优选为羰基铁粉，颗粒的尺寸分布取决于具体用途。介于一和十微米之间的颗粒尺寸分布是特别优选的，但是20、30、40和50微米的更大颗粒也是可能的。根据应用，颗粒尺寸也可变得相当大，甚至可进入毫米范围(颗粒球体)。颗粒也可具有特殊的涂层/外壳(钛涂层、陶瓷外壳、碳外壳等)，以使得其更好地承受根据应用而出现的高压负载。对于这种应用，MR颗粒不仅可由羰基铁粉(纯铁)制造，而且可由特种铁(较硬的钢)制造。

通过两个组件2和3的相对运动17来使得旋转体11绕其旋转轴线12旋转，并且旋转体11实际上在组件3的表面上运行。同时，旋转体11在另一组件2的表面上运行，结果是存在相对速度18。

严格来说，旋转体11与组件2和/或3的表面没有任何直接接触，因此不直接在其上滚动。例如，旋转体11与组件2或3的表面之一之间的自由距离9为140μm。在颗粒尺寸介于1μm和10μm之间的一个具体配置中，特别是，自由距离在75μm和300μm之间，特别优选在100μm和200μm之间。

特别是，自由距离9为典型平均粒径的直径的至少10倍。自由距离9优选为最大典型颗粒的尺寸的至少10倍。由于缺少直接接触，在组件2和3相对于彼此相对运动期间产生非常低的基础摩擦/力/转矩。

如果向磁流变传动设备1施加磁场，则基于旋转体11与组件2、3之间的距离形成场线。例如，旋转体这里由铁磁材料和ST 37构成。钢类型ST 37具有大约2000的磁导率μr。场线穿过旋转体并集中在旋转体中。在通道5中在旋转体上的场线的径向入口和出口表面上高通量密度占优势。那里的不均匀的强磁场导致可磁极化颗粒19的局部强交联。在磁流变流体中的楔形成的方向上通过旋转体11的旋转运动，效果大大增加，并且可能制动或离合器转矩极大地增加，远超磁流变流体中通常可产生的大小。旋转体11和组件2、3优选至少部分地由铁磁材料构成，这就是为什么磁通密度变高，旋转体11与组件2、3之间的距离越短。结果，在介质中形成基本上楔形的区域16，其中磁场的梯度朝着接触点/最短距离的区域处的锐角大大增加。

不管旋转体11与组件2、3之间的距离，可通过表面相对于彼此的相对速度来使得旋转体11旋转。旋转运动可在没有作用磁场8和有作用磁场8的情况下进行。

如果磁流变传动设备1暴露于来自磁场生成装置7(图1中这里未示出)的磁场8，则磁流变流体20的个体颗粒19沿着磁场8的线联结。应当注意，图1中所描绘的矢量仅大致示意性地示出与影响MRF 20有关的场线区域。场线基本上按照与通道5中的铁磁组件的表面垂直的方式出现，无需以直线方式延伸，特别是在锐角区域10中。

同时，在旋转体11的圆周上，使得磁流变流体20的一些材料随之旋转，结果是在组件3与旋转体11之间形成锐角区域10。另一方面，在旋转体11与组件2之间产生相同的锐角区域10。例如在圆柱形旋转体11的情况下，锐角区域10可具有楔形16。楔形16阻碍旋转体11的进一步旋转，结果是磁场对磁流变流体的影响被强化，因为锐角区域10内的作用磁场导致那里的介质6的更大的内聚力。这强化了积聚的团簇中的磁流变流体的影响(流体中的链形成以及因此，内聚力或粘度)，这使得难以进一步旋转或移动旋转体11。

与仅使用剪切运动而没有楔效应的类似结构相比，楔形16使得可传递显著更大的力或转矩。

可通过施加的磁场直接传递的力仅代表可由设备传递的力的一小部分。磁场使得可控制楔形成，并因此控制机械力强化。磁流变效应的机械强化可使得即使在施加的磁场已关闭之后，如果颗粒已被楔入，也可传递力。

已发现，锐角区域10的楔效应导致特定强度的磁场8的效果显著增加。在这种情况下，效果可成倍地强化。在特定情况下，在MRF离合器的情况下，两个组件2和3相对于彼此的相对速度被影响达现有技术的大约10倍。可能的强化取决于不同的因素。也可通过旋转体11的更大的表面粗糙度来强化。也可在旋转体11的外表面上设置向外突出的突起，所述突起可导致甚至更强的楔形成。

楔效应在旋转体11与组件2或3之间以二维方式分布。

图4示出根据本发明的触觉操作装置的另一实施方式的示意图，其中显示单元203是固定的，并且其中，轴向上布置在显示单元旁边的旋转单元202可在显示单元203不共旋转的情况下旋转。在根据图4和图5的操作装置200中也设置有磁流变传动设备1，以便生成所需的磁力以及相应的作用制动力或制动转矩。

图6示出根据图4的示例性实施方式的变型，在这种情况下具有显示单元203的盖被铰接，结果是在打开之后，指纹传感器236等(触摸板等)可用，以便例如认证用户。

图7示出根据本发明的操作装置1，其具有作为触觉操作装置200的操作旋钮80并且具有显示器81，触觉操作装置200从显示器81向上突出。这意味着显示器81这里适合于呈现信息并且操作装置200的顶侧的显示单元203用于再现信息并选择菜单项。按钮83可实际地或虚拟地设置在触摸屏82上，并且可通过按压而被致动以便发起特定动作。在任何情况下，可通过旋转操作装置200的旋转单元202来选择显示单元203上的菜单项。

根据图7的操作装置200具有操作旋钮或旋钮80，其具有磁流变传动设备1。作为组件的壳体例如可永久地装配到装置上。作为组件的轴连接到旋转部件。组件2和3二者经由轴承相对于彼此可旋转地安装。作为自由距离9的薄间隙位于旋转体11与壳体之间以及旋转体11与轴之间。围绕旋转体11的空间并且可能实际上整个内部空间可填充有作为介质6的磁流变流体。密封环46充当相对于轴承的密封件，因此保护该轴承免受磁流变流体中的颗粒影响。

线圈26的激活生成磁场8，如作为示例描绘的场线所示，磁场8穿过旋转体11，并且这里另外基本上在壳体和轴内延伸。利用线圈26的激活的磁场，在介质6或MR流体中产生对应阻力，结果是在旋转旋转部件85时可感受到对应阻力。例如也可进行时间脉冲或脉动操作，其结果是脉动阻力以及因此闭锁将变得明显。

可经由旋转编码器来感测相应当前角度位置。结果，根据位置、旋转角度、角速度等，可基于控制输出任意触觉信号。旋转编码器也可由转矩传感器补充。

二维触觉旋钮或旋钮80也可制造有附加MRF剪切模式。

MRF触觉旋钮可具有非常小的构造，以用于对SLR相机和其它相机中以及游戏机和其它手持计算机中的装置进行致动。这种具有小构造的MRF耦合装置由于小的空间需求和毫瓦或以下范围内的低功耗而非常适合于相机和其它户外应用。闭锁模式可基于情况来设定。

具有可变触觉以及稳健和精确的安装的三维运动元件从根本上难以制造，因此不便宜。相比之下，例如能够进行摆动的旋转体的布置与磁流变流体的组合可按照成本效益非常高的方式来制造。

也可提供四维旋钮，其例如可位移并且也可另外在三个方向上旋转。

3D旋钮与MRF楔的纵向调节的组合因此得到4D致动元件。场生成单元可用于影响或改变所有四个运动方向。

也可在触敏显示器(例如，移动电话、PDA、智能电话、便携式和固定式计算机中以及屏幕、游戏机、平板PC、膝上型计算机等上的触摸显示器)上使用这种触觉旋钮。为此，例如在那里设置旋钮形式的至少一个触觉元件。

这种触觉元件200也可以是可折叠/可枢转或可位移的，并且可例如从靠在边缘上的位置位移到显示器上方的位置。触觉元件一旦处于显示器上方，显示器上的显示就可改变，也就是说，菜单出现在旋钮下面或周围。

代替运动学以及例如类似平行四边形的枢转机构，也可使用弹性/可变形元件，其作为柔性和半刚性臂例如可由鹅颈形式的盘绕金属管材构成。一个优点在于用户不必总是抓着屏幕，这减少了弄脏。另外，例如调节和缩放更快地进行：例如用一根手指抓着屏幕并且用另一根手指移动旋转控制器可发起缩放过程。这同样适用于音量、以大写和小写字母输入或者在打字时选择特殊按钮或第二级。

因此用户也可用一根手指按压在单独的菜单栏上以便搜索期望的致动类型。然后，他使用旋转控制器来执行期望的动作。然后旋转控制器的闭锁模式自动地适应，因此，例如具有闭锁模式的“开”-“关”或音量控制可能具有动态的止动点。如果在致动(触摸显示)期间屏幕旋转(例如，如在移动电话或手持计算机从纵向格式90°到横向格式的情况下)，则闭锁模式自动地适配，即，其共旋转。例如，如果当其保持竖立时设定范围是从6点到12点，则当在顺时针方向上旋转90°时，在没有适配的情况下，将从12点改变为6点。如果显示器被安装在旋钮本身中，这也同样适用。这种触觉元件可在所有或各个方向上(仅旋转、旋转和按压；操纵杆等)为触觉的。触觉根据所选动作自行调节。

例如在选择诸如电话簿列表的列表时也可得到一个优点，因为这些条目常常对于大的手指而言太小难以“瞄准”。

在黑暗中或者对于当前没有戴眼镜的近视者，也有优势。例如当当前太暗时，经由触觉旋转控制器来接收反馈并且用户知道他正在做什么。

下面参照图8a至图8l使用在机动车辆中的使用示例来说明根据本发明的操作装置200的功能和操作方法。

在这种情况下，图8a示出机动车辆的根据本发明的触觉操作装置200的平面图。特别是，触觉操作装置200可用于选择机动车辆的操作状态。例如，如果用户坐在机动车辆中的驾驶员座位上，则触觉操作装置200可使用传感器(未示出)直接检测驾驶员和/或钥匙或另一合适的识别对象的存在，并且可从休息的关闭状态自动改变为更活跃的状态。在这种状态下，例如触觉操作装置200的显示单元203显示机动车辆的操作状态。

图8a示出了操作状态“关”。显示单元203在旋转单元202上居中显示具有操作状态的图形符号205。在外侧进一步以图形示出菜单环235，菜单环235上描绘了各个可选菜单项225。在图8a中有三个菜单项，在这种情况下在所选操作状态旁边或者在当前有效的操作状态旁边示出指示物234。

然后在旋转方向227上(这里，向右或在顺时针方向上)旋转旋转单元202使得可选择用于设置收音机或音频系统的菜单项。此状态示出于图8b中，其中谱号作为图形符号205被描绘在显示单元203的中心。指示物234指示对应菜单项225有效。

如图8c所示，进一步旋转旋转单元202最终使得可激活机动车辆的启动功能。可通过按压显示单元203的触敏表面来启动引擎。

在通过对显示单元203的触敏按钮进行致动和/或通过轴向地按压旋转单元202或整个操作装置200启动了引擎之后，引擎被启动，因此导致图8d所示的汽车状态。在这种情况下，驻车功能被激活，结果是不会无意中使得车辆移动。无论汽车如何驻车，在重新启动后的任何情况下驻车功能被激活，结果是确保了可靠预防意外驾驶。

这是非常有利的，因为为此不需要机械重置。尽管触觉操作装置200检测旋转单元202的角度位置，这仅是操作期间所需和有用的。在车辆重新启动之后，所有设置被重置为基本设置，结果是在引擎重新启动之后总是得到状态“P”，而不管旋转单元的角度位置以及车辆停止且引擎关闭的状态。

如图8e所示，对旋转单元202进行致动并在顺时针方向上旋转它导致作为下一闭锁点到达倒挡。例如，如果脚制动器或驻车制动器未被同时致动，则在这种情况下可阻止旋转到位置“N”(非常高的制动转矩)。如图8f所示，进一步的旋转将旋转单元改变到菜单项“N”(怠速)。

如图8g所示，下一闭锁点对应于菜单项“D”。在轴向方向上致动旋转单元202或者按压触敏显示器激活操作模式“D”并且驾驶员可驶离。

相比之下，如果对菜单项“S”进行制动，则激活子菜单并且这里提供来自八个不同挡的选择可能性，如图8h所示。旋转单元202的适当旋转可借助于对应菜单项S1至S8来激活八个挡中的一个。在这种情况下，例如每一挡可被指派任意闭锁模式/转矩曲线，结果是操作者无需看就可识别所选择的位置。

在相反方向(也就是说，逆时针方向)上的旋转运动导致返回到其它菜单项。

在所有情况下，用于旋转单元202的闭锁点的数量与可用菜单项的数量适应。这意味着在图8h中提供了八个不同的闭锁点，而在图8k中可示出并选择六个不同的菜单项，相应地提供了六个闭锁点。这里动态地产生右手和左手终点止动点，结果是在接通状态下无法根据需要进一步旋转旋转单元。

如果将旋转单元202旋转回到起点，如图8l所示，动态地显示用于停止引擎的符号。通过按压该符号或者通过对旋转单元202或操作装置200进行致动来停止引擎，并且再次达到图8a的状态。

启动或停止旋钮未必需要显示在显示单元上，而是也可以是独立的旋钮(例如在车辆控制台中)。

总体上，提供了触觉旋钮，其触觉闭锁模式基于菜单中的可用菜单项而取向。动态地或自适应地生成可用闭锁点。

图9a、图9b和图9c示出基于旋转角度的动态生成的磁场或动态生成的制动转矩的可能实施方式变型。

在这种情况下，图9a示出生成左侧终点止动点228和右侧终点止动点229的变型。在进一步旋转期间，在那里生成高磁场或止动转矩238，结果是旋转单元202对旋转运动产生高阻力。

与第一菜单项225对应的第一闭锁点226被直接设置在左手终点止动点228旁边。如果意在选择下一菜单项，则旋转单元202必须在顺时针方向上旋转。为此，在到达下一闭锁点226之前必须克服动态生成的较高磁场或闭锁转矩239或其摩擦转矩。在图9a中，在闭锁点226处以及在其间的特定角范围的区域中分别生成恒定磁场，与其间的区域中相比在闭锁点处磁场显著较低，又显著低于止动点228、229处。

各个闭锁点之间的角距离237可动态地改变并适应于可用闭锁点或菜单项的数量。

图9b示出这样的变型：磁场没有朝着终点止动点228、229突然增加而是具有陡峭轮廓。此外，在闭锁点226处朝着两个旋转侧分别提供磁场的斜坡状梯度，结果是旋转阻力在对应旋转方向上增大。这里同一操作装置200仅提供三个闭锁点226，闭锁点的角距离237大于根据图9a的示例。

图9c示出这样的变型：在各个闭锁点226之间存在较低的旋转阻力，并且仅直接与闭锁点226相邻分别生成增加的磁场239，以便允许各个闭锁点226处的接合，同时在各个闭锁点之间仅提供低旋转阻力。

原则上，也可将操作方法与图9a、图9b和图9c所示的磁场曲线混合。例如，对于不同的子菜单，可相应不同地设定磁场曲线。

如果旋转单元没有旋转，也就是说角度恒定，则电流优选随时间连续地减小。电流也可基于速度(旋转单元的旋转角速度)而变化。

图10示出具有固定显示单元203的触觉操作装置200的另一实施方式变型。表板250被布置在显示单元203下方。具有旋转单元202的外部分249(在这种情况下，为铝旋钮的形式)可旋转地保持在轴212上。旋转体11再次位于通道5中并充当磁场集中器。线圈26用于生成磁场。O形环245提供密封。间隔套筒246用于设定距离。锁紧螺母247用于固定轴212。锁紧螺母247被壳体基部朝着底部覆盖。

图11示出操作装置200可在至少一个维度上移动的示例性实施方式。因此其可形成在例如机动车辆的信息娱乐系统上。如图11中的箭头所指示，操作旋钮可水平地(和/或)垂直地移动。操作旋钮也可以可倾斜(并且可能不可移动)。也可在两个或更多个方向上进行倾斜。可借助于移动(倾斜)来选择合适的菜单项。例如如果操作旋钮横向移动，则各个情况下的下一菜单项可被选择并且可显示在显示器81和/或203上。在这种配置中，可省去显示器203。结果可允许甚至更快的选择。与触觉旋钮的旋转一样，也可在触觉上突显移动(例如，在菜单项处短暂停顿)。当使用触摸屏或类似触敏显示器以及横跨所述类似触敏显示器移动的操作元件时，触摸屏本身可用于检测位置。例如在“滑块”(移动电话的解锁)的情况下，操作旋钮例如在移动期间将位置传递到显示器，如由手指执行一样。然而，也可使用根据现有技术的位置元件(长度测量系统、图像识别等)来检测移动位置。

这也适用于(轴向)按压功能(例如，用于确认所选的选择)。在这种情况下也可使用触摸屏，横跨触摸屏移动的操作旋钮虚拟地是“人的手指”。

例如当在汽车中在自行驾驶和自主驾驶之间进行改变时，这种可移动性也是有利的。在自行驾驶期间，触觉操作元件用作挡位选择杆；在自主驾驶期间不再需要此功能，操作元件可用于其它功能。操作元件然后可保持在相同的位置处并且可承担新的功能。然而，这可能会使用户困惑，如果旋钮只有在被移动到不同的位置之后才具有不同的功能的话会更好。操作元件的功能因此也可被指派并且再次无需看就可使用。在这种情况下与实现两个触觉旋钮(其中一个大多数时候总是未被使用)相比，移动操作元件的做法更具成本效益并且更节省空间。

可在所有细化方面识别运动模式。如果用户根据(预定)模式来移动或旋转操作旋钮，则识别它。例如，用户可将其以相对小的角度向左转两次，向右转两次。传感器(旋转传感器)和电子器件识别这些运动模式，并且根据其来切换设定的功能，例如根据其来执行(确认)所选的(或预定义的)菜单。又如：顺时针简短两次也可意指将菜单下拉两个菜单项。运动模式可预先随机地设定，或者可由用户建立。操作旋钮也可学习这一点。要执行的功能也可预先设定或由用户指派。可有许多运动模式。

总体上，本发明提供了一种有利的触觉操作装置200以及相应有利的用于控制例如机动车辆或家用电器的方法，在这种情况下显示可选菜单项的显示单元被居中设置在触觉操作旋钮上。闭锁点的数量和类型动态地适应可用菜单项的数量。

在所有情况下，例如可使用脉宽调制(PWM)基于速度来设定有效转矩。可利用倾斜膨胀心轴来产生大的轴向和径向力。颗粒可具有圆形、棒形或任何其它形式。

流变流体可由各种各样的成分构成，单独地或按照组合，这些成分可以是：Fe、碳钢、NdFeB(钕)、AlNiCo、钐、钴、硅、碳纤维、不锈钢、聚合物、钠钙玻璃、陶瓷和非磁性金属等。包含纳米管或/和纳米线的二态磁流变流体也是可能的。

特别是，载体流体可由以下成分或其组合构成：油(优选合成油或非合成油)、液压油、乙二醇、水、脂肪等。

根据本发明的装置被构造多次(例如图1)并且表现出大约0.015Nm的测量基础转矩和大于5Nm(系数300)的最大转矩。

标号的列表

1 传动设备，设备

2，3 组件

4 单独部件

5 通道

6 介质

7 磁场生成装置

8 场

9 自由距离

10 锐角区域

11 旋转体

12 旋转轴线

13 旋转体

14 球

15 圆柱体

16 楔形状

17 相对运动的方向

18 相对运动的方向

19 磁性颗粒

20 流体

25 永磁体

26 线圈

27 控制装置

28 储能器

30 轴承

46 密封环

80 操作旋钮

81 显示器

82 触摸屏

83 按钮

200 操作装置

201 基体

202 旋转单元

203 显示单元

204 致动传感器

205 图形符号

206 角度传感器

207 传感器部件

208 传感器部件，电子器件

209 接触环，摩擦环

210 基板

211 保持壳体

212 轴

213 内部空间

214 212的运行表面

215 211的运行表面

216 凹槽

217 凹槽

218 具有214和216的周向环

219 用于26的保持空间

220 218的端面

221 211的端面

222 间隙

223 轴向距离

224 径向距离

225 菜单项

226 闭锁点

227 旋转方向

228 终点止动点

229 终点止动点

230 盖

231 螺钉

232 保持件

233 止动环

234 指示物

235 菜单环

236 指纹传感器

237 角距离

238 止动转矩

239 闭锁转矩

240 基础转矩

241 线缆

242 外肢

243 径向内侧区域

244 内肢

245 O形环

246 间隔套筒

247 埋头螺母

248 壳体底板，基部

249 外部分

250 表板。

Claims (16)

1.一种用于操作技术设备或装置的方法，其中，使用具有旋转单元(202)的触觉操作装置(200)并且可选菜单项(225)显示在显示单元(203)上，并且通过旋转所述旋转单元(202)来选择菜单项(225)，并且所述旋转单元(202)在旋转期间在多个触觉可感知的闭锁点(226)处闭锁，

其特征在于

所述触觉可感知的闭锁点(226)的数量动态地变化，

通过在至少部分地填充有磁流变介质(6)以及旋转体的通道(5)处有意地生成磁场(8)来生成所述闭锁点(226)，所述旋转体在所述通道(5)中形成可旋转传动元件和磁场集中器，

在至少一个旋转方向(227)上动态地生成终点止动点(228，229)，与闭锁点(226)处相比，在所述终点止动点(228，229)处所述磁场(8)被设定为显著更强，并且

用于感测所述旋转单元(202)的轴向致动力和/或轴向致动行程的至少一个致动传感器布置在所述旋转单元(202)上。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述旋转单元的旋转期间，转矩曲线动态地变化。

3.根据权利要求1至2中的一项所述的方法，其中，检测所述旋转单元(202)的角位置(227)，并且基于所检测的角位置(227)来设定所述磁场(8)的强度。

4.根据权利要求1至2中的一项所述的方法，其中，通过与为所述闭锁点(226)确定的角度位置处相比，在与所确定的角度位置相邻的角位置处生成更强的磁场，在所确定的角度位置处生成闭锁点(226)。

5.根据权利要求1至2中的一项所述的方法，其中，动态地设定至少两个相邻闭锁点之间的角距离(237)。

6.根据权利要求1至2中的一项所述的方法，其中，所述旋转单元(202)在关闭状态下能够无限地和/或自由地旋转。

7.根据权利要求1至2中的一项所述的方法，其中，所述旋转单元(202)在关闭状态下被锁定并且当在旋转运动的开始的时候抓握所述旋转单元(202)时被解锁。

8.根据权利要求1至2中的一项所述的方法，其中，所述旋转单元(202)在关闭状态下被解锁并且当在旋转运动的开始的时候抓握所述旋转单元(202)时被锁定。

9.根据权利要求1至2中的一项所述的方法，其中，使用至少一个永磁体(25)，电线圈(26)的磁场可动态地叠加在所述至少一个永磁体(25)的磁场上。

10.根据权利要求1至2中的一项所述的方法，其中，闭锁点的数量与当前可用菜单项的数量对应。

11.根据权利要求1至2中的一项所述的方法，其中，当所述触觉操作装置(200)和/或所述旋转单元(202)被按压时激活所选菜单项。

12.根据权利要求1至2中的一项所述的方法，其中，对于具有自适应触觉操作装置(200)的自行驾驶车辆中的操作或控制或者所述自行驾驶车辆的操作或控制，其特征在于，所述操作装置(200)的可用菜单项和闭锁点基于操作或驾驶状态而适应性改变。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，仅能够选择并执行基于操作或驾驶状态而允许和/或不会导致任何危险的那些菜单项。

14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述装置是车辆。

15.根据权利要求11所述的方法，其中，当菜单项被激活时，关联的方法步骤被执行或者关联的子菜单被显示，并且闭锁点的数量动态地适应所述子菜单中的可选菜单项。

16.一种帮助人病后康复的方法，其中，提供触觉操作装置(200)，所述触觉操作装置(200)具有旋转单元(202)和响应于所述旋转单元(202)的旋转的显示单元(203)，所述方法包括以下步骤：

通过在至少部分地填充有磁流变介质(6)以及多个旋转体的通道(5)处生成磁场(8)来影响针对所述旋转单元(202)的旋转的阻力，并且由此限定针对旋转的阻力的任意进程，所述多个旋转体形成可旋转传动元件和将所述磁场集中的磁场集中器；以及

在至少一个旋转方向(227)上动态地生成终点止动点(228，229)，与所述针对旋转的阻力的任意进程期间相比，在所述终点止动点(228，229)处所述磁场(8)被设定为显著更强，

其中，用于感测所述旋转单元(202)的轴向致动力和/或轴向致动行程的至少一个致动传感器布置在所述旋转单元(202)上。

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