CN115485487A

CN115485487A - 磁流变制动装置

Info

Publication number: CN115485487A
Application number: CN202180032390.9A
Authority: CN
Inventors: 斯特凡·巴特洛格
Original assignee: Inventus Engineering GmbH
Current assignee: Inventus Engineering GmbH
Priority date: 2019-12-18
Filing date: 2021-03-08
Publication date: 2022-12-16
Also published as: US20210278872A1; CN114938664B; US20230102886A1; WO2021180652A1; DE102019135760A1; CN114938664A; US20230029016A1; EP4078331A1; CN115992855A; CN113374810B; CN113374810A; WO2021123343A1; EP4118358A1; DE102020106328B3; US11360503B2; DE102020106335B3; DE102020008007A1

Abstract

本发明涉及一种磁流变制动装置(1)，其具有一个固定的安装座(4)和两个制动器部件(2、3)，其中两个制动器部件(2、3)之一与安装座(4)固定连接，以便不相对旋转，并且其中两个制动器部件(2、3)可连续地相对旋转，其中第一制动器部件(2)沿轴向方向(20)延伸，并且其中第二制动器部件(3)包括绕第一制动器部件(2)延伸的空心结构的壳体部分(13)。在第一和第二制动器部件(2、3)之间设有充满了磁流变介质(6)的环绕间隙(5)。第一制动器部件(2)包括电线圈(26)和在轴向方向(20)上延伸的芯体(21)，该芯体由导磁材料制成，其中该芯体(21)包括主体(33)。配置在芯体上的磁场集中器(81)和/或配置在壳体部分上的磁场集中器(81)突出到间隙(5)中，这导致环绕间隙(5)具有可变的间隙高度(5b)。电线圈(26)绕芯体(21)的至少一个部分缠绕，使电线圈(26)的磁场(8)穿过芯体(21)和磁场集中器(80、81)，并通过间隙(5)进入壳体部分(13)的壁。

Description

磁流变制动装置

本发明涉及一种磁流变制动装置，该磁流变制动装置具有固定安装座并且具有至少两个制动器部件和/或减振器部件。根据本发明的磁流变制动装置可用于在许多技术领域中制动彼此的相对移动。根据本发明的磁流变制动装置也可以用作触觉操作装置，并且例如用于操作车辆中的技术装置，例如旋转致动器；旋转/推动致动器；用于信息娱乐系统、空调系统(温度、风力级别、分配)、用作传动选择器、用于导航系统、用于巡航控制系统、用于车辆距离控制系统、用作座椅调节器、用于转向系统或方向盘、用于悬架调节系统、用于驾驶模式调节系统、用于调节挡风玻璃雨刷、用于调节车窗或天窗、用于停车辅助系统或用于设置(部分)自主驾驶模式、或用作方向盘的替代品。可用于机动车辆、航天器和飞机、船只、船、农业机械(拖拉机、联合收割机、收割机、用于耕作的其他农业机械)、建筑机械和材料处理机械(叉车等)或医疗或工业系统。本发明还可以用于洗衣机、厨房/家用电器和装置、收音机、照相机和电影摄像机、HiFi系统和TV系统、智能装置、智能家电、笔记本电脑、个人计算机、智能手表的操作或用作它们的输出装置，用于腕表的冠齿轮或用作计算机鼠标或用作计算机鼠标或控制器、游戏控制台、游戏装备中的旋转轮或用作键盘或其他装置中的旋转按钮。

磁流变流体具有分布在例如油中的微铁磁粒子(诸如像羰基铁粉)。在磁流变流体中使用具有1至10μm生产相关直径的近似圆形或球形的粒子，其中，粒子的尺寸和形状不均匀。当这种磁流变流体受到磁场冲击时，磁流变流体的羰基铁粒子沿着磁场线形成链，使得磁流变流体(MRF)的流变性受到磁场的形状和强度(可传递的剪切应力)的显著影响。

WO 2012/034697 A1公开了一种磁流变传动设备，该磁流变传动设备具有两个可耦合的部件，它们的耦合强度能够被影响。设置用于影响耦合强度的具有磁流变介质的通道。通道中的磁流变介质受到磁场影响。在通道中设置旋转构件，在旋转构件上设有包含磁流变介质的尖锐区域。通道或其至少一部分能够被磁场发生器装置的磁场冲击，以便选择性地(磁)互连粒子，并且将粒子楔入旋转构件，或释放粒子。该磁流变传动装置还可用于操作技术装备的旋转按钮上。这种磁流变传动装置用于并且允许相对大的力或扭矩的传动，而同时具有相对小的构造模式和构造体积。

WO 2012/034697 A1还公开了一种旋转按钮或操作按钮，其中，实际的按钮被附接以可绕轴旋转。可以通过由电线圈生成的磁场来控制制动力矩。如果需要较高的可产生的制动力矩，那么还可以使用圆筒形辊子而不是球形旋转构件，使得磁场作用在较长的距离或较大的区域上(磁场集中并且在更大的范围内形成一个楔形部)。已经证明的是，特别是在具有相对小直径的旋转或操作按钮的情况下，滚动构件的长度的增加不一定导致最大可产生的制动力矩的增加。已经证明的是，其原因在于磁场由中心轴封闭，或者必须穿过中心轴。因为制动动作所需的磁场在(轴)材料中迅速饱和，轴的小直径限制了可产生的制动力矩。由该磁场穿过的材料不再允许任何较高的磁通量，这就是为什么较强的磁场也不能到达辊子的原因。整个磁路中的磁场穿过的最小截面限定了最大可能的磁通量，并因此限定了制动设备中的最大制动力矩。因为磁场跨较长的辊子区域分布，故在这种情况下使用较长的辊子作为旋转构件甚至可能对可产生的制动力矩具有负面影响。存在较低的场强(低磁场浓度)。虽然可实现的制动效应不是磁场的线性函数，但是可实现的制动效应在较强的磁场的情况下不成比例地增加，可实现的制动效应在较弱的磁场的情况下不成比例地下降。

因此，本发明的目的是提供一种磁流变制动装置，该磁流变制动装置与现有技术中的情况相比允许高制动力矩(扭矩)、或较高的制动力矩(扭矩)，特别是还在小的或甚至非常小的直径的情况下。

该目的通过具有权利要求1的特征的磁流变制动装置来实施。本发明的优选改进是从属权利要求的主题。磁流变制动装置的进一步的优点和特征从通常描述和示例性实施例的描述得出。

根据本发明的磁流变制动装置具有固定安装座和制动器壳体以及至少两个制动器部件。两个制动器部件中的一个以旋转固定的方式连接到安装座，并且两个制动器部件是相对于彼此连续可旋转的。第一制动器部件在轴向方向上延伸并且包括轴向延伸的导磁材料的芯体。第二制动器部件包括壳体部分，该壳体部分绕第一制动器部件是可旋转的并且被配置成是中空的。在第一制动器部件与第二制动器部件之间配置有环绕间隙，该环绕间隙至少部分地并且特别是完全地填充有磁流变介质。在此，磁流变介质润湿制动器部件。在该制动器壳体中容纳有(至少)一个电线圈。在壳体部分与芯体之间设置或容纳有至少一个星形轮廓，该星形轮廓上配置有磁场集中器，并在径向上突出到间隙中，从而产生具有可变(跨圆周角)的间隙高度的环绕间隙。

第一制动器部件限定了轴向方向。然而，第一制动器部件至少局部地还可以被配置成相对于轴向方向成角度。在本发明的上下文中，关于在轴向方向上延伸的第一制动器部件的芯体的措辞应理解为是指芯体至少还大致在轴向方向上延伸。芯体可具有相对于轴向方向具有微小角度的轮廓。例如，芯体还可以相对于轴向方向以2.5°或5°或10°或15°的角度对准。电线圈的绕组可以绕芯体径向对准，或者也可以绕芯体沿轴向方向对准(同样，不是精确对准)。电线圈还可以相对于轴向方向以5°或10°或15°等的角度绕芯体缠绕。在电线圈绕芯体轴向缠绕的情况下，优选地，芯体的对准与轴向方向之间的角度以及电线圈的绕组相对于轴向方向的角度小于20°，并且特别地，小于10°。

根据本发明的磁流变制动装置具有许多优点。根据本发明的磁流变制动装置的一个显著优点在于，由于星形轮廓或类似于星形轮廓的轮廓，磁场集中器能够产生高制动力矩(高剪切应力)。

一个特别的优点在于，磁场集中器固定地连接到芯体或壳体部分、并且特别地整体地连接到芯体或壳体部分。因此，由于较低的装配费用，可以以经济有效的方式生产的特别简单的构造变得可能。已经令人惊讶地证明，磁场集中器不必被配置成自旋转或可旋转的滚动构件，而是固定的磁场集中器以可靠且可重复的方式使得在可产生的制动力矩方面可获得高的增加。磁场集中器可以被单独地制造并且固定地连接到所述星形轮廓或者直接连接到芯体或壳体部分并且例如螺纹连接、铆接、软接/硬焊、焊接或可选地还粘性地结合或压配到其上。出人意料地，磁场集中器还有可能附接到壳体部分。总之，利用小(甚至更小)的安装空间实现高制动扭矩。因此，制动扭矩可以总体上增大，或者在较小的安装空间的情况下得以维持。这开辟了新的可能性，因为可以用显著更小的安装空间产生比迄今更小的制动扭矩。

根据本发明的磁流变制动装置用于不同的装置。该磁流变制动装置可用于触觉操作装置或设计成触觉操作装置。磁流变制动装置也可用于装置部件中。

在本发明的上下文中，星形轮廓也被理解为类似于星形轮廓的轮廓。在本发明的上下文中，星形轮廓具有径向突出的轮廓元件作为磁场集中器。特别地，轮廓元件上的局部半径大于在圆周方向上与其相邻的位置处的局部半径。最大局部半径优选地比在圆周方向上与其相邻的最小局部半径大至少0.1％，特别是至少0.25％(并且优选地更大)。多个轮廓元件优选地横跨圆周配置。

电线圈优选绕芯体的至少一部分缠绕，使得电线圈的磁场穿过芯体和磁场集中器，并穿过间隙(轴向和/或径向延伸)进入壳体部件的壁中。

磁场、或磁场线优选地横向行进穿过第一制动器部件或内制动器部件。在这种情况下，在相同直径下，第一制动器部件的长度的增加增大了潜在磁通量并且因此增大了制动力矩。在大多数情况下由于构造的原因不能更大的潜在芯体直径在这种情况下不限制磁通量。在磁流变制动装置中，磁场集中器形成传输部件。磁场集中器或传输部件至少部分地、并且特别是大致完全地或完全地被磁流变介质包围。总体上，磁流变流体优选用作磁流变介质。

多个磁场集中器(作为传输部件)优选地布置成跨间隙的圆周分布。磁场集中器无法绕它们自身旋转，而是与磁场集中器被紧固到其上的制动器部件共同旋转。因此，在旋转期间发生间隙内的相对移动。

有可能的是除了磁场集中器之外或者代替星形轮廓的各个部分还包括另外的传输部件，所述另外的传输部件被配置成例如滚动构件。在本发明的上下文中，术语“滚动构件”被理解为适于在间隙中在第一制动器部件或第二制动器部件上滚动的旋转构件。

在一个优选的设计实施例中，磁流变制动装置包括固定的安装座和至少两个制动器部件，其中，两个制动器部件中的一个以旋转固定的方式连接至安装座，并且其中，两个制动器部件相对于彼此是可连续地旋转的，其中，一个第一制动器部件在轴向方向上延伸，并且其中，第二制动器部件包括壳体部分，该壳体部分绕第一制动器部件延伸并且被配置成是中空的，并且至少部分地在内部是圆筒形的，其中，在第一制动器部件与第二制动器部件之间配置有至少部分地填充有磁流变介质的环绕间隙。在此，第一制动器部件包括至少一个电线圈和芯体，该芯体是由导磁材料制成的并且在轴向方向上延伸，其中，芯体包括主体以及作为磁场集中器向外伸出的多个芯体轮廓，从而产生具有可变(跨圆周角)的间隙高度的环绕间隙，并且其中，电线圈绕芯体的至少一部分(或者围绕芯体)缠绕，使得电线圈的磁场行进穿过芯体并且穿过至少一个芯体轮廓，该至少一个芯体轮廓向外伸出并且被配置成在芯体上的磁场集中器，以及穿过(轴向或径向)向外邻接的间隙进入壳体部分的壁。

在本发明的一个优选改进中，至少一个磁场集中器具有朝向远端端部逐渐变细的横截面面积。

至少一个磁场集中器优选地被配置成在远端端部上是圆角的。

优选的是芯体包括作为磁场集中器的多个臂和/或壳体部分包括作为磁场集中器的多个臂，所述臂径向地和/或轴向地伸出。臂从芯体径向向外突出和/或从芯体轴向地横向突出。臂优选地从壳体部分径向向内和/或还轴向地横向突出。

在所有的设计实施例中，优选的是至少一个臂由电线圈包围。在各自情况下，多个臂特别优选地由一个电线圈包围。

(径向伸出的)臂的径向长度优选地小于该臂在轴向方向上的长度。

至少一个电线圈优选地绕轴线缠绕并且在芯体中大致产生大致在轴向方向上的磁场(径向线圈)。

电线圈优选径向地(以环绕的方式)容纳在芯体与壳体部分之间。

电线圈(或至少一个电线圈)尤其紧固到壳体部分的内部。在这种情况下，电线圈与第一制动器部件上的芯体径向间隔开。至少一个电线圈缠绕在芯体上也是可能的和优选的。电线圈可以绕芯体径向缠绕。电线圈也可以绕芯体轴向缠绕。在这种情况下，电线圈的对称轴线横向于第一制动器部件的纵向范围延伸。

在优选的设计实施例中，至少两个星形轮廓容纳在制动器壳体中。这些星形轮廓可以被相同地并且尤其也不同地配置。

优选地，两个星形轮廓彼此轴向间隔地容纳。也可以(在每种情况下)彼此轴向间隔地容纳三个、四个或更多个星形轮廓。这些星形轮廓中的每一个可以被相同地配置，或者具有不同于其他星形轮廓的形状。

优选的是，两个星形轮廓在每种情况下被相同地成对配置。

至少一个星形轮廓尤其被配置成具有径向突出的磁场集中器的单独的(并且优选地中空的)环形凸缘。

磁场集中器可以被配置成径向向外突出。在这种情况下，环形凸缘优选地固定地(并且优选地可释放地)连接到芯体。

磁场集中器可以被配置成倾斜地向外突出。在这种情况下，环形凸缘优选地固定地(并且优选地可释放地)连接到芯体。

磁场集中器可以被配置成横向(轴向)突出。在这种情况下，环形凸缘优选地固定地(并且优选地可释放地)连接到芯体。

磁场集中器也可以被配置成径向向内突出。在这种情况下，环形凸缘优选地固定地(并且优选地可释放地)连接到壳体部分。

磁场集中器还可以被配置成倾斜地向内突出。在这种情况下，环形凸缘优选地固定地(并且优选地可释放地)连接到壳体部分。

磁场集中器也可以被配置成横向(轴向)向内突出。在这种情况下，环形凸缘优选地固定地(并且优选地可释放地)连接到壳体部分。

至少两个星形轮廓优选地具有不同的外部轮廓。例如，外部轮廓可以在径向上在内侧和/或在径向上在外侧和/或在至少一个轴向侧上不同。

至少一个星形轮廓优选地具有径向向外突出的磁场集中器并且以导磁方式紧固到芯体，并且尤其紧固到该芯体上。例如，星形轮廓可以通过螺纹连接固定在芯体上。

至少一个星形轮廓优选地具有径向向内突出的磁场集中器并且以导磁方式紧固到壳体部分(并且特别是紧固在壳体部分中)。

电线圈的磁场优选地穿过芯体和具有磁场集中器的至少一个星形轮廓，并且穿过间隙和壳体部分的壁。

如果包括两个轴向间隔开的星形轮廓，则电线圈的磁场优选轴向穿过芯体、轴向穿过壳体部分的壁，并且分别穿过具有磁场集中器的两个星形轮廓以及星形轮廓与芯体或壳体部分之间的间隙。

在特定优选的改进中，至少一个电线圈在轴向方向上绕芯体缠绕并且在径向方向上(卧式线圈)大致产生磁场。

特别地，磁场集中器形成星形(在横截面上)的外部轮廓。

壳体部分优选地在至少一个轴向部分上具有圆柱形内表面。

磁场集中器优选地通过至少一个角段延伸穿过芯体的外圆周。特别地，每个角段小于150°。

优选地，没有磁场集中器设置在角段(或多个角段)的外部。

在轴向方向上缠绕在芯体周围的电线圈优选地容纳在角段(或多个角段)外部的芯体上。在这种情况下，电线圈特别靠近表面。

电线圈在线圈平面内的径向方向上的最大(外)直径优选大于芯体在横向于(特别是几乎垂直于或者垂直于)线圈平面的径向方向上的最小(外)直径。然而，最小直径不必垂直于线圈平面。

电线圈优选地绕至少一个臂轴向延伸。在臂的外端部与壳体部分的内表面之间的径向间隙高度特别地小于第一制动器部件的在臂旁边的外表面与壳体部分的内表面之间的径向间隙尺寸。主体的表面可以配置在臂的旁边。当浇注复合物被填充时，浇注复合物的表面也可以在臂部旁边，例如以便减小用于磁流变介质并且特别是磁流变流体(MRF)的体积。

第二制动器部件优选地布置成在第一制动器部件上是轴向可位移的，以便在温度变化的情况下实施体积补偿。

特别地，第二制动器部件通过不同外径的两个支承点被可旋转地接收在第一制动器部件上，以便通过轴向位移引起在第一制动器部件与第二制动器部件之间配置的腔室中的体积变化。

优选的是，包括至少一个屏蔽装置，该至少一个屏蔽装置用于至少部分地屏蔽传感器装置免受电线圈的磁场的影响，或用于屏蔽其他磁场。

屏蔽装置优选地包括至少一个屏蔽构件，该至少一个屏蔽构件至少部分地包围磁环元件，其中，屏蔽装置包括布置在屏蔽构件与磁环元件之间的至少一个分离元件、和/或布置在屏蔽构件与壳体部分之间的至少一个磁解耦装置。

分离元件和/或解耦装置特别地具有比屏蔽构件的磁导率小一定倍数的磁导率。

屏蔽装置可以由多个部分构成并且包括例如至少一个或另外两个轴向环形盘以及至少一个环形套筒。

优选的是，屏蔽装置和磁环元件布置成相互间隔开。间隔件可布置在屏蔽装置和磁环元件之间。在简单的设计实施例中，塑料材料部分(诸如注塑成型部件)可以布置在它们之间并且将这些部件保持限定的相互间距。

在制动器部件之间优选地配置有(至少)一个封闭腔室(该封闭腔室是外部密封的)。在封闭腔室的第一端部处的第二制动器部件被可旋转地接收并且特别地安装在第一制动器部件上(在第一支承点上)，其中，封闭腔室大致或完全填充有磁流变介质。

第二制动器部件优选地被接收并且特别地被安装成在第一制动器部件上是轴向可位移的，使得封闭腔室的体积由于制动器部件的相对轴向位移而改变，以便补偿与温度相关的体积变化。

有利的是，电线圈在轴向方向上绕芯体缠绕并且在大致径向方向上产生磁场。这导致的优点是可以通过增加磁场集中器在轴向方向上的长度来实现更强的制动力矩。在磁场集中器的长度增加的同时，在第一制动器部件的纵向方向上延伸的电线圈的长度也可以增加(以便利的方式)。通过被配置为在轴向方向上较长的电线圈，使得用于磁场的较大的通过面积(磁场穿过的截面面积)是可用的。由于这个原因，第一制动器部件在轴向方向上的长度的增加还引起芯体的截面的扩大。因此，通过增加第一制动器部件在轴向方向上的长度可以实现更强的制动力矩。

在优选的设计实施例中，磁场集中器的至少一部分由导磁材料构成。传输部件的一部分也可以由非导磁材料构成。当使用由导磁材料构成的磁场集中器并且同时使用由非导磁材料构成的传输部件时，磁场因此集中在导磁磁场集中器的区域中。这导致磁场的集中(磁场强度的增加)和局部放大(磁场线集中)。例如，因此，间隙中的磁场强度从低于350kA/m的值增加到1000kA/m或1000kA/m以上。(高或)集中的场强从磁流变流体中吸引更多的羰基铁粒子，这导致羰基铁积聚(聚簇)。这进而允许产生更高的剪切应力并且因此产生制动力矩。

由于可产生的制动力矩与磁场强度之间的相关性不是线性的，并且因为随着磁场强度的增加，可产生的制动力矩变得不成比例地增强，因此可以实现可产生的制动力矩的相当大的放大(在相同的安装空间/相同的尺寸下)。然而，还有可能选择相应的更少数量的磁场集中器。

在给定的安装空间中比在现有技术中要求更高的制动力矩的情况下，而同时要求(非常)低的生产成本，磁场集中器的轴向宽度可以被实施为非常小的并且是连续的盘(封闭的轮廓)。出于生产成本的原因，可以省去星形轮廓或具有中部空间的类似设计的径向或轴向伸出臂。在此，磁场集中器的特别选择的(非常)小的宽度和特别轮廓也集中磁场并且导致高的场强(在上文所描述的(环形)间隙中)，并且因此导致羰基粒子的集中(聚簇)。虽然由于较大过渡区域，有效间隙中的场强不如在单个臂的情况下那样高，但是该场强对于许多应用而言是足够的，特别是在存在严重的成本压力的情况下。

在所有的设计实施例中，不必增加第一制动器部件的直径，以便增加可产生的制动力矩。因此，这是非常重要的，因为许多潜在的应用不允许制动装置的任何较大的外径，或较大的外径将是严重的竞争性的缺点(例如，腕表中或计算机鼠标的滚动轮中或机动车辆上的拇指轮中的较大的横向调节轮)。为了使制动力矩被放大/增大，第一制动器部件可以被配置成轴向更长，就构造空间而言，这不是缺点或者是较小的缺点。

在所有的设计实施例中，优选的是，壳体部分被配置在旋转按钮或旋转轮上，或者该壳体部分包括旋转按钮或旋转轮。旋转部分可以优选地与旋转按钮或旋转轮一体地配置。在该设计实施例中，优选的是，旋转按钮或壳体部分被配置成“罐”形。壳体部分的“盖”可整体地连接至被配置为套筒部分的旋转部分，或者单独地紧固至该旋转部分。

壳体部分优选地由导磁材料构成，或者包括导磁套管部分并且使得外环可用于磁场。用于产生制动力矩的磁场行进穿过第一制动器部件并且穿过磁场集中器上的间隙，磁场集中器被配置成是导磁的。磁场从磁场集中器进入壳体部分。在后者中，磁场线在磁场线再次进入第一制动器部件之前向后行进。以此方式，存在闭合磁路或闭合磁场线。

诸如在WO 2012/034697 A1中大体上所描述的，在第一制动器部件与第二制动器部件的相对旋转过程中，在磁场的影响下，在磁场集中器上配置了楔效应。该公布的公开内容完全并入本申请。在本发明中，即使在磁场集中器不能绕它们自身旋转而是被紧固到第一制动器部件或第二制动器部件上时，由于磁场集中器上的楔效应或聚集，同样产生制动力矩。

壳体部分或壳体部分的套管部分的至少一个径向壁厚优选地是间隙的间隙宽度和/或磁场集中器的径向长度的尺寸的至少一半。壳体部分的(套管部分的)径向壁厚优选地大于间隙的间隙宽度的3/4。壳体部分的(套管部分的)径向壁厚还可以特别地大于磁场集中器的径向长度。由于由导磁材料构成的壳体部分或旋转部分的套筒部分的足够壁厚，可以保证在滚动构件的区域中可以产生所期望的磁场场强，以便能够产生高的制动力矩。

在所有的设计实施例中，优选的是，第一制动器部件在轴向方向上的长度大于磁场集中器在轴向方向上的长度。当磁场集中器被配置成在轴向方向上比第一制动器部件短时，这导致磁场在磁场集中器的周界区域中的三维集中。磁场实际上可以仅在没有磁场集中器的那些部分中穿过间隙。

间隙在轴向方向上的长度优选地是磁场集中器在轴向方向上的长度的至少两倍。还有可能并且优选地将两个或更多个磁场集中器在轴向方向上依次布置。

第一制动器部件优选地被配置成是大致圆筒形的并且包括作为芯体的主体(其至少部分是旋转对称的或圆柱形的)、以及一个或多个电线圈。还有可能包括用于安装旋转按钮的球，该球潜在地居中地布置在远端端部上，以便在第一制动器部件与第二制动器部件之间提供简单且低摩擦的安装。

当使用“卧式线圈”时，电线圈可以缠绕在(第一制动器部件的)圆筒形主体的轴向槽和横向槽中。当使用“径向线圈”时，电线圈可以缠绕在环绕槽中。各自的槽优选地至少部分地填充或封装有浇注复合物。因此，防止了磁流变介质或磁流变流体进入线圈导线的区域。这可导致流体分解。

安装座优选地具有线缆导管。用于线圈和/或传感器线缆等的连接器线缆可以穿过安装座或安装座的线缆导管布线。因此，使得易于组装和划算的生产成为可能。

安装座优选地具有接收座，该接收座用于以旋转固定的方式连接到第一制动器部件。在此，安装座可以以压配和/或形状配合的方式接收第一制动器部件。在操作过程中，第一制动器部件与第二制动器部件之间的制动力矩是通过安装座消散的。

安装座优选地具有用于轴承的圆筒形行进面，并且支撑壳体部分，以便在安装座上是可旋转的。

用于密封间隙的密封件优选地布置在圆筒形行进面上，其中，密封件特别地布置成比轴承更靠近间隙。因此，轴承相对于磁流变介质被可靠地保护。这样的设计实施例实现了紧凑的构造和可靠的操作。轴承可以是例如摩擦轴承或滚动轴承。

圆筒形行进面优选地被硬化和/或具有的表面质量优于接收座的径向外表面的表面质量。因此，可以降低制造成本。

在有利的设计实施例中，圆筒形行进面具有比安装座的接收座的外径小至少3mm的外径。

安装座优选地被紧固到控制台上或另一部件。

在优选的改进中，装置部件包括如上所描述的至少一个磁流变制动装置。这样的装置部件可以包括至少一个用户界面、操作面板、显示器、具有或不具有触觉反馈的触敏显示器和/或至少一个传感器。

这种使用在触觉操作装置中也是可能的，触觉操作装置包括至少一个磁流变制动装置。此外，优选地包括用户界面、操作面板、显示器、具有或不具有触觉反馈的触敏显示器、和/或至少一个传感器。除了允许操作之外，这样的设计实施例同时允许在操作过程中信息的显示或输出。由此，例如使得同时具有输出显示的操作按钮成为可能。

在所有的设计实施例中，有可能将压敏传感器附接到安装座，或将该传感器指配给安装座。例如，压敏传感器可以被附接在安装座中。然而，压电传感器也可以附接到下部部分等。安装座还可以被配置成两个部分并且记录这两个部分的相互轴向位移。触觉反馈可以在该过程中发生。

在所有的设计实施例中，优选的是，壳体部分的(套管部分的)可用内径与第一制动器部件的外径之间的差值大于3mm并且小于90mm。同样地，优选的是，壳体部分(的套筒部分)的外径在5mm或10mm与120mm之间。壳体部分的高度优选地在5mm与120mm之间。在所有的设计实施例中，优选的是，包括控制装置，该控制装置为配置成启动可变的制动效应的电线圈方式。

总体上，本发明特别优选地根据楔动作夹紧的基础原理进行操作，其中，磁场集中器以特定间距沿着壁滑动、或可选地在壁上滚动。楔效应由磁场产生，从而能够产生高的制动力矩。

此外，通过使用“卧式线圈”可以实现更好的可扩展性。因此，有可能通过较长的磁场集中器和轴向较长的电线圈来产生能够被扩展的较大制动力矩。在此，第一制动器部件的直径不必被选择的较大，以便引导相应的磁场穿过第一制动器部件，因为芯体的面积(截面积)随着芯体在轴向长度上延伸而变得更大。如果仅需要相对较小的制动力矩，则轴向长度还可以可选地显著减小。可以相应地适配安装空间。

进一步的优势在于，如考虑到批量生产，用于电线圈的电连接器线缆的布线能够以简单的方式进行。磁流变制动装置的紧密性和扩展可以通过简单的手段实施。

原则上，因为有效长度增加，故磁流变制动装置可以产生跨较长磁场集中器(在轴向方向上)的较大力矩。同时，较大的芯体面积保证磁场集中器总是暴露于相应的磁通量密度。可以选择磁场集中器上的“楔形部”处的磁场强度高于现有技术中的磁场强度。可以使用能够提供足够强的磁场的长磁场集中器或多个轴向偏移的磁场集中器。

特别地，当使用“径向线圈”时，由电线圈产生的磁场轴向地行进穿过芯体、径向地行进穿过磁场集中器并且通过(套筒部分或)壳体部分或外圆筒体轴向地闭合。在此，磁场线在壳体部分的一个半部(例如下半部或左半部)中闭合一次，并且在壳体部分的另一个半部(例如上半部或右半部)中再闭合一次。在简单的设计实施例中，因此，磁通量大致以二维方式行进。在此，磁场集中器在长度或高度方面的配置是不相关的。因此，因为磁场传输区域一齐增加，可以实现就长度而言的任意扩展。

相反，在绕第一制动器部件的纵向方向同心缠绕的电线圈(“径向线圈”)的情况下，只要直径不改变，芯体的截面面积保持不变并且可以形成磁场的瓶颈。在机动车的旋转按钮中，为了应用所需的制动力矩，芯体通常具有足够的直径。就所需的安装空间、安装尺寸和磁流变制动装置的重量而言，其中的第一制动器部件的所需直径并不特别不利。有利的是，滚动构件的转速不会随着现在所使用的静止的磁场集中器而变化，该转速变化可能是不利的。

相反，在围绕第一制动器部件的纵向同心缠绕的电线圈(“径向线圈”)的情况下，只要直径不改变，芯中的横截面积保持相同并且可以形成磁场的瓶颈。在机动车辆的旋转按钮中，芯部规则地具有足够的直径以便施加期望的制动力矩。其中第一制动器部件的所需直径在磁流变制动装置的所需安装空间，安装尺寸和重量方面不是特别不利的。有利的是，滚动件的转速不随现在使用的固定磁场集中器而变化，所述转速变化可能是不利的。

当使用较长的磁场集中器时，在轴向方向上扩大的磁场集中器的制动效应可能比在具有相同总长度的两个较短的磁场集中器的情况下更好。其原因尤其在于，液体必须位移更长的距离，因为周界更远(流体动力学压力)。反过来，两个短的星形轮廓由于对称的构造而具有优点。

在优选的设计实施例中，磁流变制动装置具有在大约5mm与80mm(±20％)、在优选的设计实施例中是大约10mm至40mm之间的壳体部分的(套管部分的)直径。

总体上，本发明使得有利的磁流变制动装置(“MRF”制动器)可用。在此，MRF制动器的外径在大多数情况下，特别是在触觉应用的情况下是预定义的。在这方面存在人体工程学准则。因此，芯体截面通常不能容易地扩大，因为外径与其一齐增大(按钮轮或拇指轮或鼠标轮外径；用于手指的区域)。此外，随着外径增大，需要较高的阻挡力矩，因为力矩间隔由于这个原因而增大。手指力(即，激活手指与制动器器件或制动器器件的外表面之间的(切向)力)必须或应该保持相同，因为一方面使用者仅能够施加特定的力，并且在激活过程中的舒适感(操作舒适度)方面，在手指上(在指尖处)所需要的力是重要的。

在优选的设计实施例中，电线圈可以轴向地延伸。在这种情况下，由线圈产生的磁场径向地行进穿过芯体，然后穿过磁场集中器，并且通过外圆筒体(在各种情况下均通过相对的半部)封闭。这保持相同，而不管滚动构件或MRF制动器的高度(或长度)如何。

本发明实现了获得具有高制动力矩并且同时具有紧凑外径的理想上简单但却容易扩展的MRF制动器的目的。

可以使用铜的扁平材料(或具有合适轮廓的金属丝)或任何其他适合的材料来代替(圆筒形)线圈导线。

芯体、磁场集中器和外圆筒体可以由简单的钢材制成(例如S235)，而在表面特性和硬度方面没有高要求，该钢材优选地具有良好的磁性。朝向彼此移动并产生制动力矩的表面可以是粗糙的或者/并且具有表面结构(例如压花、棱锥等)。

芯体(包括电线圈和浇注复合物)优选地以“安装座”为中心并且是固定的(压配或形状配合连接)，并且反转力矩面借助于“安装座”可以消散到控制台、底板、接收座板或外壳。安装座优选地具有孔，线缆穿过该孔布线。密封器件(例如O形环)相对于安装座或内部空间密封线缆，使得没有来自内部空间的液体可通过线缆到达外部。除了(线圈)线缆之外，温度传感器线缆或另一传感器线缆也可以穿过开口布线。

安装座还可以由与芯件、滚动构件或外圆筒体的材料不同的材料制成。安装座在行进面上的直径的减小具有以下优点：用于密封器件的摩擦半径减小，这总体上减小了摩擦。此外，由于所产生的增加的构造高度，可以使用具有与壳体部分的内径相同的轴承外径的轴承器件。这降低了壳体部分的生产成本；不需要与生产相关的肩台(底切)。优选的滚动构件高度是在3mm与6mm之间，但也可以是1mm或2mm。在这个范围内难以获得良好的轴承或密封器件，除非安装座的内径实现了额外的安装高度。

装饰器件或另一器件(例如涂橡胶的按钮)可以装配在外圆筒体或壳体部分上。

球体或球形或类球形部件(也可以是半球形的)可以优选地在顶部处、在外圆筒体与浇注复合物之间轴向地被看到。该球体引导相对于彼此的两个部分。该球体优选地被固定在浇注复合物中，并且外圆筒体的内轴向端部相对于其旋转。以此方式实现了简单、低摩擦且划算的支承(支承点)。圆锥形状等也是可能的。然而，还可以选择任何其他类型的安装(例如摩擦安装或滚动安装)来代替这种类型的安装。

由磁场穿过的至少一个部件优选地至少部分地或完全由材料FeSi3P构成。

原则上，星形轮廓可以不应用于芯体，而是(从内部)应用于周围的壳体部分或套筒部分。这种构造可以在线圈的基本设计中提供优点。此外获得了空间。同样在这种情况下，可以选择线圈的不同变型。轴向线圈或“卧式线圈”也是可能的。绕旋转轴线缠绕的线圈也是可能的。有利地，在电线圈的径向外部不再存在芯体材料，因为否则磁场将能够由此闭合，这可能导致磁损耗。取决于“卧式线圈”是如何定位的，还可以想到使用多于一个的“卧式线圈”。径向线圈也是容易想到的，因为场以此方式被所有“齿形部”或磁场集中器同时闭合。

在所有设计实施例的优选改进中，最大的可产生的扭矩(有效间隙中的场强轮廓；楔效应)、和/或响应时间(在突然激励或电流跳跃的情况下直到该时刻占主导的时间＝阶跃响应)是在臂处、或在磁场集中器的相应远端端部处的所选入口角度的函数。当磁场或场强正在有效间隙中建立时，由臂的径向端部和配合面的外部设计所产生的角度和面的长度影响最大的可产生的扭矩和响应时间。平坦(较小)入口角和/或较长面增加了可实现的力矩。较大的(较陡的)入口角和/或较短面减少了响应时间。较平的角度例如是在0°至10°之间，或优选地在10°至20°之间的角度。较大的角度在20°至30°之间或者在30°至45°之间。也可以实现负角度，从而向内弯曲。例如-5°。

混合不同的轮廓/角度/形状也是有利的。在这种情况下，星形轮廓的一个尖头/齿在低转速时产生较高的力矩，另一尖头/齿在中转速时产生所述较高的力矩，而第三个尖头/齿在高转速时产生所述较高的力矩。以此方式可以获得在整个转速范围内产生高力矩的制动装置。

没有星形轮廓的盘或环形凸缘更容易制造，因此可以以更成本有效的方式制造。但是，制动输出(制动力矩)不同。根据安装空间、生产成本以及可能的制动力矩方面的要求，因此可以使用星形轮廓(用于较高的功率密度)，或者在功率密度方面的要求较低但生产成本方面的要求较高的情况下可以使用连续盘。盘可以以旋转对称的方式配置。

然而，除了不同轮廓的不同制动力矩之外，还必须另外考虑不同的响应时间。在该结构中使用的可磁化材料越多，磁场磁化整个材料并产生全部输出(感应率)所花费的时间越长。这意味着更少的材料减少了致动器的响应时间。

因此，当选择轮廓时，应用所需的响应/切换时间是附加的标准。这些要求根据客户和预期用途而变化。非常精细的波纹/脉动(改变扭矩)需要非常短的响应时间(几毫秒)。

星形轮廓的轮廓元件或“齿”的典型尺寸或值分别为总直径的5％至15％。例如，在一个特定的设计实施例中，星形轮廓(具有向外突出的轮廓元件或“齿”)的最大直径是36mm，并且轮廓元件或磁场集中器或齿的高度分别是大约2.5mm。因此最小直径为31mm。这对应于直径的7％的相对尺寸。具有与圆盘形状的典型偏差的星形轮廓将是例如总直径的5％至10％的凹陷。

凹陷深度的范围优选为0.25％至25％。特别是在0.5％至10％之间。

随着齿的高度变小，制造成本降低。因此，仅使用与圆盘非常小的偏差是有利的。

与圆盘形状具有相对较小偏差的星形轮廓例如将是整个直径的1％至3％的小凹面。

星形轮廓的宽度也可以变化。在优选的设计实施例中，宽度在1mm至25mm之间。具体地说，已经成功地测试了3mm和6mm的宽度。

特别地，根据本发明的触觉操作装置优选地用于产生具有磁流变流体的制动装置或制动单元的高功率密度，其中这通过集中磁场的轮廓元件来实现。

这样，羰基铁颗粒特别地从环境中被吸引并集中在磁场的过渡区域中。

申请人保留要求保护一种用于产生制动装置的增大的功率密度的方法的权利，该制动装置具有两个制动器部件并且具有磁流变流体和至少一个电线圈，其中该增大的功率密度是由一个固定的制动器部件和一个移动以便围绕该固定的制动器部件的中心轴线旋转并且与该制动器部件磁性地直接接触的制动器部件产生的，其中，集中磁场的轮廓元件被布置在这两个制动器部件之一上并且尤其以旋转固定的方式连接到其上。

另一种方法用于产生制动装置的高功率密度，该制动装置具有磁流变流体和至少一个电线圈，其中所述磁流变流体由固定元件和移动以便围绕该固定元件的中心轴线旋转并且与该固定元件直接磁性接触的元件产生，这些元件集中磁场。

特别地，羰基铁颗粒从环境中被吸引并集中在磁场的过渡区中。

移动以便围绕中心轴线旋转的制动器部件优选地是一体的。

从下文参照附图解释的示例性实施例中得到本发明的进一步的优点和特征。

在附图中：

图1a至图1f示出了具有磁流变制动装置的装置部件的示意性三维视图；

图2a至图2c示出了具有磁流变制动装置的另一装置部件的示意性剖视图；

图3a至图3b示出了具有楔形减振器(在每种情况下在电线圈的一侧有两个星形轮廓)的磁流变制动装置；

图4示出了磁流变制动装置的另一剖视图；

图5以剖视图示出了磁流变制动装置的另一示意性剖视图；

图6示出了磁流变制动装置的又一示意性剖视图；

图7a至图7e示出了另一装置部件；以及

图8a至图8c示出了根据本发明的装置部件的磁流变制动装置的整个旋转角的潜在扭矩分布。

图1a至图1f示出了根据本发明的多个装置部件200，磁流变制动装置1可用于这些装置部件200中。在此，在各种情况下，装置部件200均被实施为触觉操作装置100。

图1a示出了触觉操作按钮101。操作按钮通过控制台50紧固。操作按钮101通过壳体部分13或套筒部分13e操作。用户界面43可以另外地用于传动信息。

图1b中的装置部件200被示出为具有触觉操作装置100的拇指轮102。拇指轮102优选地能够用于例如转向轮。然而，拇指轮不限于该特定应用。通常来说，拇指轮102还可与任何其他手指一起使用，这取决于安装情况。

图1c和图1d中的装置部件200被实施为计算机鼠标103。触觉操作装置100布置在鼠标轮106中。磁流变制动装置1可用于控制触觉反馈。

图1d示出了作为触觉操作装置100的控制杆104，磁流变制动装置布置在控制杆104中。此外，根据本发明的磁流变制动装置100优选地还能够用在游戏手柄105中，以便根据游戏情况向玩家提供触觉反馈。

在这些示例性实施例中，磁流变制动装置1具有可旋转地被接收的壳体部分13或旋转部分、或套筒部分13e。旋转壳体部分13或旋转部分13所需的扭矩是可调节的。

用户界面43可以布置在磁流变制动装置1的上侧上。这样的用户界面43可被配置为例如显示装置或也可被配置为触敏输入可能性(触摸板、移动或手势控制、图像识别等)。

例如，触觉操作装置100可用于操作机器、医疗装备或用于机动车辆。在车辆中，触觉操作装置100可用于例如操作空调系统、收音机、娱乐系统、导航系统、车辆距离控制系统、驾驶员辅助系统、用于调节座椅和用于操作信息娱乐系统。也可以使用其它设备或其它装置。

图2a以截面图示出了具有根据本发明的磁流变制动装置1的根据本发明的装置部件200。可以看到横向槽32，在横向槽32中，磁场发生器113的电线圈26在芯体21的轴向端部处缠绕。连接线缆45在此向下引出。磁场在芯体21内在径向方向26d上垂直于线圈平面26c延伸。在各种情况下，浇注复合物28均设置在轴向方向上，以用于在两端处封闭。单独的密封件例如通过所绘制的O形环等设置在线缆导管35的区域中。

当前圆柱形壳体部分的壁厚是根据壳体部分13的外径13b和内径13a之间的厚度来计算的。

磁场集中器80和壳体部分13、或套筒部分13e、或第二制动器部件3在轴向方向20上的长度或高度13c优选地在1mm与100mm之间、或在5mm与90mm之间。罩49可附接至第二制动器部件3的外部，使得旋转按钮23的外观大致由罩49的表面决定。

套筒部分13e或壳体部分13的材料总体上是导磁的并且用于封闭磁路。套筒部分13e的壁厚13d优选地是磁场集中器80的径向范围的尺寸的一半。壳体部分13形成外环24。

接收座36的直径36a优选地显著大于圆筒形行进面37的直径37a。因此减小了密封件38上的摩擦。此外，可以使用标准化的轴承。

(法兰装配的)传感器(旋转编码器、角发射器)检测操作单元的转速(旋转角)。

还有可能的是芯体21和安装座4被实施为两个部分。该分离优选地沿着图2中所绘制的中心线行进，这导致左(芯体)半部和右(芯体)半部。两个芯体半部可以通过非导磁器件(例如密封件)相互间隔开。在这种情况下，浇注复合物体积28优选地是芯体半部的一部分，这导致用于电线圈26的分离面上具有环绕槽的半圆形器件。此外优选地，接收座36也被分成两个半部。一个接收座半部与一个芯体半部结合可以形成一个部分(被整体地实施)，或者一个芯体半部可以与一个完整的接收座元件36一起被整体地实施。

在此，具有磁流变制动装置1的触觉操作装置100是单侧安装的。在此，第二制动器部件3仅在封闭腔室110的第一端部处被接收在第一制动器部件2的端部部分121上，也就是说，第二制动器部件3仅通过支座30安装在第一支承点112处。在封闭腔室内的体积变化的情况下，第二制动器部件3可以容易地来回移动。在此，再次假定第一制动器部件2是固定的。在这种情况下，第一制动器部件2的直径116的一部分在第一支承点112处移入或移出。封闭腔室110的体积114改变。有利地，所设置的移动自由度内的系统实际上总是在环境压力下。防止了密封件38的任何附加应力。

图2b和图2c示出了磁流变制动装置1的多个示意性剖视图，这些示意性剖视图能够用于根据图2a的装置部件200中，并且还能够用于其他示例性实施例中。

内制动器部件2被配置成是固定的，并且被可连续旋转的制动器部件3包围。第二制动器部件3具有壳体部分13，壳体部分13是可以绕第一制动器部件旋转的并且被配置成在内部是中空的并且是圆筒形的。可以看到第一制动器部件2与第二制动器部件3之间的环绕间隙5。在此，间隙5至少部分地、并且特别是完全地填充有磁流变介质6。

第一制动器部件2具有：芯体21，芯体21在轴向方向20上延伸并且由导磁材料制成；以及电线圈26，电线圈26在轴向方向20上绕芯体21缠绕并且限定线圈平面26c。电线圈26的磁场8横向于轴向方向20延伸穿过第一制动器部件2或芯体21。

可以清楚地看到的是，线圈平面26c内的电线圈26在径向方向26d上的最大外径26a大于芯体21在横向于(例如，垂直于)线圈平面26c的径向方向25上的最小外径21b。

磁场集中器80从芯体21的主体径向向外突出。图2b中以示例性方式绘制了磁场8的分布。

电线圈布置在角段61和62的外部(参照图2c)。没有磁场集中器80位于角段61和62的外部。

芯体21具有作为磁场集中器80的向外伸出的臂83，臂83从主体33径向地向外伸出。图2b和图2c中的芯体21与壳体部分13之间的腔室110被完全地填充有MRF。

线圈26的最大外径26a大于最小芯体直径21b。间隙5的径向范围沿圆周变化。在磁场集中器80的外端部处仅存在较小的径向间隙高度85，而在其他位置处的制动器部件2与制动器部件3之间的径向间隙尺寸87明显更大。

然而，臂83的外端部与壳体部分13的内表面67之间的径向间隙高度85明显小于第一制动器部件2的在臂83旁边的外表面86(即，芯体21本身或者芯体上的浇注复合物28的表面)与壳体部分13的内表面67之间的径向间隙尺寸87。

图2c示出了图2b的变型，其中为了减小MRF体积，腔室100的圆筒形部分填充有浇注复合物28。因此，所需MRF的体积下降。径向间隙尺寸87大幅减小，但保持比径向间隙高度85大得多(至少大2倍或3倍或5倍或10倍)。因此，确保了所描述的楔效应出现。MRF粒子在尖锐区域中互联并且形成导致显著的制动力矩的楔型。图2b和图2c中的磁场集中器80形成一种类型的径向臂83。

图3a和图3b示出了用于触觉操作装置100的另一磁流变制动装置1。该磁流变制动装置1包括制动器壳体1a和壳体部分13，该制动器壳体1a在此(图3b)基本上分别由两个端件或盖14、15构成。

第一制动器部件2包括轴12，该轴在至少一侧上以密封的方式从制动器壳体1a中引出。第二制动器部件3包括制动器壳体1a。操作按钮101容纳或设置在制动器壳体1a的外侧。

例如，轴12还可以具有通孔和纵向孔。

第一制动器部件2典型地以旋转固定的方式通过在此不可见的安装座4被接收在控制台50上，或其他零件或部件上。在这种情况下，至少壳体部分13形成操作按钮101等的可旋转部分。旋转壳体部分13所需的扭矩是可调节的。然而，制动器壳体1a也可以以旋转固定的方式组装并且轴12是可旋转的。

图3a中示出的磁流变制动装置1没有外部制动器壳体1a并且没有壳体部分13。在此包括两个星形轮廓40，这两个星形轮廓在沿着轴12的轴向方向20上被接收以便在芯体21上相互间隔开。每个星形轮廓40被配置成一个单独的部分，并且在此通过一个单独的螺母40b被固定地夹紧到芯体21上。内部的星形轮廓可以是圆柱形或圆锥形设计。

芯体21和星形轮廓40也可以可选地分别具有相互适配的非圆形外部或内部轮廓，以便保证星形轮廓40以旋转固定的方式接收在芯体21上。在图3a的左上角示出了内部具有通孔的星形轮廓40的视图。内部轮廓可以构造成圆柱形(实线)或非圆形(多边形、椭圆形等)(虚线)。

磁场集中器80被配置在星形轮廓40的径向外侧。凹陷87a在每种情况下配置在各个磁场集中器80之间。这里，星形轮廓40的所有磁场集中器80整体地配置在星形轮廓40上。可旋转辊或其它旋转元件作为磁场集中器80，否则也不存在。

如图3a所示的磁流变制动装置1的两个星形轮廓40可以相同地构造。然而，也可以在右端和左端设置不同的星形轮廓40。特别地，星形轮廓40上的磁场集中器(其在所有设计实施例中也可以被称为轮廓元件)也可以在右边和左边被不同地成形(参见在图3a的上部中在每种情况下单独描绘的星形轮廓)。在每种情况下，两个(或三个)不同的星形轮廓也可以容纳在一个或每个端部上。轮廓元件在此可以具有不同的几何设计并且在尺寸方面彼此不同。

在图3b的截面中可以看出，轴12通过密封件38相对于制动器壳体1a密封。其上缠绕有电线圈26的线圈座26b容纳在两个星形轮廓40之间。电线圈26可以直接与壳体部分13相邻，并且在这种情况下被保持为与芯体21磁隔离。或者，电线圈26可以直接与芯体21相邻，并且在这种情况下被保持为与壳体部分13磁隔离。

以示例的方式绘制了磁场线8。磁场在星形轮廓40之间以基本轴向的方式穿过壳体部分13，并且在两个星形轮廓40的区域中以近似径向的方式穿过间隙5，并且由磁场集中器80集中，使得在磁场集中器80的区域中产生楔效应。芯体21内的磁场在轴向方向20上闭合。

原则上，磁流变制动装置1具有楔形轴承，该楔形轴承具有两个星形轮廓40。在中心有导磁轴12，电线圈26围绕该导磁轴径向缠绕。电线圈26产生由作为芯体21的轴12放大的磁场8。磁场线8穿过一侧上的星形轮廓40，通过壳体部分13中的导磁外壁向前引导到另一侧上的第二星形轮廓40，通过第二星形轮廓40，磁场线再次接近轴12。以这种方式，磁场8得以非常有效地利用。作为阻尼介质的MRF位于星形轮廓40与外壁(壳体部分13)之间的间隙5中。

在这种结构中可以附加各种星形轮廓。为此，轴12在此具有锥形插孔，具有配置在其上(例如机加工到后者中)的相应星形轮廓40的环形凸缘40a被推到该锥形插孔上。然后当拧紧环形凸缘40a后面的螺母40b时，所述螺母40b将环形凸缘40a压到轴12上。

图4示出了具有(圆柱形)主体33的其他实施例的两个示意性剖视图，具有磁场集中器80的星形轮廓是由单个向外伸出的径向臂83配置的，其中，径向臂83是与芯体21整体配置的并且是由正向导磁的材料构成的。

在此，每个单个臂83被磁场发生器113的电线圈26缠绕。电线圈26优选地是联合致动的，但也可以不同地和/或单独地致动。臂83的远端端部82(在此为径向外端部82)可以被配置成是楔形的、成圆角的或者成其他角度的。在径向向内伸出的臂83作为磁场集中器81的情况下，径向内端部作为远端端部82可以相应地被配置成是楔形的、成圆角的或成其他角度的。最大可产生的力矩和响应时间受形状影响。

臂高度84明显大于(大10倍、50倍、100倍并且远大于)臂83的外端部与壳体部分13的内表面67之间的径向间隙高度85。

然而，臂83的外端部与壳体部分13的内表面67之间的径向间隙高度85明显小于第一制动器部件2的在臂83旁边的外表面86(芯体21或浇注复合物28的表面)与壳体部分13的内表面67之间的径向间隙尺寸87。径向间隙尺寸87与径向间隙高度85的比值优选地大2倍、5倍或10倍或更高。考虑到楔形部的形成，一些放大是重要的。

图5中描绘了芯体21在配置有圆筒形腔室的壳体部分13上的三个不同的外轮廓。径向向外伸出到星形轮廓40上的磁场集中器80可以具有不同的形状。向外突出的磁场集中器80形成在圆周上可变的间隙5，使得当该磁场8从芯体21过渡到壳体部分13中时，磁场集中器80的区域中的磁场8被集中。星形轮廓40由具有从后者向外突出的磁场集中器80的环形凸缘形成。这些环形凸缘在各自情况下被配置成是中空的，并且在内侧上可以被成形为非圆形的，以便确保与芯体的旋转固定的连接，该芯体在这种情况下也被设计成在那里是非圆形的。

在图5的左图中以纯示意性方式通过虚线示出了其中磁场集中器81向内伸出并且芯体21设置在内部的变型。在这种情况下，创建反转的图像。通过使磁场集中器80和/或81的端部成形可以实现不同的特性。以此方式，可以将焦点就较高的制动力矩或较快的响应时间而设置。

图6示出了具有中央圆筒形芯体21和壳体部分13的示意性变型，磁场集中器81以径向向内的方式从该壳体部分周期性地伸出。在该图中绘制了径向地穿过芯体21与磁场集中器81之间的间隙5的高度示意性的磁场线8。MRF的粒子19的簇在填充有介质6的间隙6中的缩颈处以及在尖锐区域10中互连，形成产生高制动力矩的楔形部(簇)。

除了所示出的其中电线圈在轴向方向上绕芯体缠绕的变型之外，电线圈26绕旋转轴线(2)径向缠绕的变型也是可能的。

图7a至图7e示出了装置部件200的进一步的实施例，装置部件200具有磁流变制动装置1并且包括制动器部件2和3。再次使用“卧式或轴向线圈”，其中，电线圈26在轴向方向20上绕芯体21缠绕，并且该电线圈26还具有大于芯体21的最小芯体直径21b的最大径向线圈直径26a。同样在此，设置了径向向外伸出并且将磁场集中在窄径向间隙中并且确保楔效应的磁场集中器80。这不是传统的剪切阻尼，因为间隙5的间隙高度在圆周上大幅变化。在此，在图中绘制了示出了磁场集中器80的径向起始点的水平线。磁场集中器80外部的间隙高度非常大(在此，大50倍或100倍或1000倍)。

在此，装置部件200被实施为触觉操作装置100并且被详细地实施为操作按钮101。第二制动器部件3在封闭腔室110的第一端部111处被接收在支承点112上。此外，第二制动器部件3在封闭腔室110的第二端部115处的第二支承点118处被接收在第一制动器部件2上。这种安装的结果是，(全局)径向方向122上的力被吸收，而此外，制动器部件2、3相对于彼此是可轴向位移的。

在此，这种安装是通过短轴119实施的，短轴119在第二支承点118处具有直径117。环形密封件46防止磁流变介质6流入短轴119后方的区域中。

在此，第二支承点118处的直径117被实施为大幅小于第一支承点112处的直径116。以此方式，在此，在轴向位移的情况下的体积变化也是可行的。可以补偿与温度有关的体积变化和由泄漏引起的体积变化。为此，发生第一制动器部件2相对于第二制动器部件3的相对轴向位移。为了在轴向位移的情况下通过间隙5减小节流效应，可以设置补偿通道120，该补偿通道连接靠近支承点112、118的两个区域。

此外，在此，还存在用于检测触觉操作装置100的角位置的传感器装置70。磁场传感器72被集成在固定的接收座4或第一制动器部件2中。磁场传感器72的线缆45(即，传感器线73)在接收座36处通过线缆导管35引出到外部。

如图7b和图7c所示出的，该第一轴部分或制动器部件2的安装座4可以优选地被实施为两个部分。因此，首先简化了导线、并且特别是传感器线73在第一制动器部件2内的组装。可通过敞开的线缆导管35安装线缆。

在图7d中再一次详细地示出了传感器装置70。第一制动器部件2和第二制动器部件3(在此被实施为旋转部分)仅由虚线表示。传感器装置70通过解耦装置78以磁性解耦的方式被支撑在可旋转的第二制动器部件3上。在此，屏蔽装置75包括抑制电线圈26的磁场8的偏移的三个屏蔽构件76。此外，还存在用于磁性分离的分离元件77。磁环元件71用于测量磁流变制动装置1的取向或旋转角度。磁场传感器72布置在第一制动器部件2内。此外，参见图7e，小的相对轴向位移可以例如用于检测按压的操作按钮101。

根据图8的所示的传感器装置的接收的信号68由于轴向位移而改变。图8示出了由磁场传感器72检测到的信号68的振幅69的轮廓，振幅69取决于制动器部件2、3的轴向位移(水平轴线)。检测到的信号68的振幅69由于磁场传感器72相对于磁环元件71的轴向位移而改变。可以检测例如操作按钮101的轴向位移、或按压操作按钮101、或鼠标轮106或其他部件的横向位移。

也可以由同一传感器72来检测旋转角度，其中，确定磁场8的方向以便检测旋转角度。强度决定轴向位置。可以从信号68的变化中得出暂触开关74的激活。这是有利的，因为单个(多维)霍尔传感器可以用于确定角位置和轴向位置。

图8a、图8b和图8c示出了用于根据旋转角的控制动态产生的磁场或动态产生的制动力矩的实施例的潜在变型。

在此，图8a示出了一种变型，其中旋转按钮被用作触觉操作辅助件。示出的是旋转角上的旋转阻力。左终端止动器228和右终端止动器229可由控制装置27产生。随着进一步旋转旋转按钮23，在其上产生强烈的磁场或止动力矩238，因此旋转按钮23相对于旋转运动具有高阻力。用户接收终端止动器的触觉反馈。

在该过程中(脉动/波纹)，可以发生或产生旋转运动的脉动。例如，这可以用于导航图形菜单和选择菜单项。在此，例如，直接在左终端止动器228旁边设置第一脉动点226，第一脉动点226在操作过程中对应于例如第一菜单项。如果要选择下一个菜单项，则旋转按钮100必须以顺时针方式旋转。为此，在到达下一个脉动点226之前必须克服动态产生的、更强的磁场、或脉动力矩239、或脉动力矩239的摩擦力矩。在图8a中，在各自情况下在脉动点226以及中间区域处产生针对特定角度范围的各自的恒定磁场，在脉动点处的磁场显著小于在中间区域中的磁场、并且还大幅小于在止动器228、229处的磁场。设定的扭矩(否则就是由结构产生的基础力矩240)可以作用于脉动点226。

单独脉动点之间的角间距237是动态可变的并且与可用的脉动点或菜单项的数量相匹配。

图8b示出了一种变型，其中磁场不会朝着终端止动器228、229突然增大而是呈现陡峭分布。此外，在各自情况下在脉动点226处的两个旋转方向上设置磁场的斜坡式梯度，因此旋转阻力在相应旋转方向上增大。在此，通过同一操作装置100使得仅三个脉动点226是可用的，脉动点226的角间距237大于根据图8a的示例中的角间距。

图8c示出了一种变型，其中在单个脉动点226之间存在较低的摩擦阻力并且在各自情况下仅直接邻近于脉动点226产生较强磁场239，以便使得能够在单独脉动点226处锁定并且同时使得在单独脉动点之间仅使较小的转动阻力是可用的。

原则上，图8a、图8b和图8c的操作模式和磁场分布的混合也是可能的。例如，在不同的子菜单的情况下，可以发生磁场分布的相应的不同调节(通过角度的扭矩)。

在所有情况下，例如在脉动的情况下，还有可能的是，迄今为止切换不再发生在较低安培数和较高安培数的相同极性之间(因此，例如，+0.2A至+0.8A ＝脉动)，而是以具有可变极性的交替方式发生，即，从+0.2A至+0.8A，然后针对下一个脉动通过-0.2A至-0.8A，然后针对下一个力矩峰值从+0.2A至+0.8A等。

在所有情况下，还有可能通过语音指令来选择图8a、图8b和图8c的操作模式或这些操作模式的混合。用户通过语音输入(使用本地或远程语音识别，例如通过Alexa、AmazonEcho、Siri、Google语音输入等)选择功能(音量、电台等)。然后，磁流变制动装置使相应的操作模式可用(体积＝具有增加的制动力矩的脉动以用于增加体积；无线电台选择＝具有不同增量的脉动和其间的较小制动力矩，直到找到电台)。

该优选的低合金钢可以包含剩余磁场。钢优选地定期或在需要时(尤其是通过特殊的交变场)退磁。

材料FeSi3P(硅钢)或相关通用类型的材料优选地用于由磁场穿过的部件。

在所有情况下，可以执行语音或噪声控制。可使用语音控制来适应性地控制制动装置。

当旋转元件未旋转时，即当角度恒定时，电流优选地随时间连续减小。电流还可以根据速度(旋转元件的角速度)而改变。

附图标记列表

1 磁流变制动装置

1a 制动器壳体

2 制动器部件

3 制动器部件

4 安装座

5 间隙、通道

6 介质

8 场

10 尖锐区域

12 轴

13 壳体部分

13a 直径

13b 直径

13c 高度

13d 壁厚

13e 套筒部分

14 端件

15 端件、盖

19 磁性粒子

20 轴向方向

21 芯体

21b 最小直径

23 旋转按钮

24 外环

25 径向方向

26 线圈

26a 最大直径

26b 线圈座

26c 线圈平面

26d 径向方向至26c

27 控制装置

28 浇注复合物

30 支座

32 横向槽

33 (圆筒形)主体

35 线缆导管

36 接收座

36a 外径

37 圆筒形行进面

37a 外径

38 密封件

40 星形轮廓

40a 环形凸缘

40b 螺母

43 用户界面

45 线缆

49 罩

50 控制台

61 角段

62 角段

67 13的内表面

68 信号

69 振幅

70 传感器装置

71 磁环元件

72 磁场传感器

73 传感器线

74 暂触开关

75 屏蔽装置

76 屏蔽构件

77 分离元件

78 解耦装置

80 磁场集中器

81 磁场集中器

82 远端端部

83 臂

84 臂的径向长度

85 间隙高度

86 外表面

87 间隙尺寸

87a 凹陷

100 触觉操作装置

101 操作按钮

102 拇指轮

103 计算机鼠标

104 控制杆

105 游戏手柄

106 鼠标轮

110 封闭腔室

111 110的第一端部

112 第一支承点

113 磁场发生器

114 110的体积

115 封闭腔室的第二端部

116 第一支承点的直径

117 第二支承点的直径

118 第二支承点

119 短轴

120 补偿通道

121 2的端部部分

122 径向方向(全局)

200 装置部件

226 脉动点

228 终端止动件

229 终端止动器

237 角间距

238 止动力矩

239 脉动力矩

240 基本力矩

Claims

1.一种磁流变制动装置(1)，所述磁流变制动装置(1)具有制动器壳体(1a)和固定的安装座(4)并具有至少两个制动器部件(2、3)，其中，所述两个制动器部件(2、3)中的一个以旋转固定的方式连接至所述安装座(4)，并且其中，所述两个制动器部件(2、3)相对于彼此是连续可旋转的，其中，第一制动器部件(2)在轴向方向(20)上延伸并且包括在所述轴向方向(20)上延伸的导磁材料的芯体(21)，并且其中，第二制动器部件(3)包括壳体部分(13)，所述壳体部分(13)绕所述第一制动器部件(2)延伸并且被配置成是中空的，其中，配置了至少部分地填充有磁流变介质(6)的环绕间隙(5)，其特征在于，

至少一个电线圈(26)被容纳在所述制动器壳体(1a)中，其中，布置在所述壳体部分(13)与所述芯体(21)之间的是至少一个星形轮廓(40)，所述星形轮廓(40)上配置有磁场集中器(80、81)，所述磁场集中器径向地突出到所述间隙(5)中，使得在所述星形轮廓(40)的区域中产生具有可变间隙高度(5b)的环绕间隙(5)。

2.根据权利要求1所述的磁流变制动装置(1)，其中，至少一个磁场集中器(80、81)具有朝向远端端部渐缩的截面区域。

3.根据前述权利要求中任一项所述的磁流变制动装置(1)，其中，至少一个磁场集中器(80、81)被配置成在所述远端端部(82)上是圆角的。

4.根据前述权利要求中任一项所述的磁流变制动装置(1)，其中，所述芯体(21)包括作为所述磁场集中器(80、81)的多个臂(83)，和/或所述壳体部分(13)包括作为所述磁场集中器(80、81)的多个臂(83)，所述臂(83)径向伸出。

5.根据前述权利要求所述的磁流变制动装置(1)，其中，至少一个臂(83)被电线圈(26)包围。

6.根据前述权利要求所述的磁流变制动装置(1)，其中，在各种情况下，多个臂(83)均被电线圈(26)包围。

7.根据前述权利要求中任一项所述的磁流变制动装置(1)，其中，臂(83)的径向长度(84)小于所述臂(83)在所述轴向方向(20)上的长度。

8.根据前述权利要求中任一项所述的磁流变制动装置(1)，其中，至少一个电线圈(26)绕轴(12)缠绕，并且大致在所述轴向方向(20)上产生磁场。

9.根据前述权利要求中任一项所述的磁流变制动装置(1)，其中，至少一个电线圈(26)在所述轴向方向(20)上绕所述芯体(21)缠绕并且大致在径向方向(26d)上产生磁场(8)。

10.根据前述权利要求中任一项所述的磁流变制动装置(1)，其中，至少一个电线圈(26)绕所述轴(12)缠绕并且大致在所述轴向方向(20)上产生磁场。

11.根据前一权利要求所述的磁流变制动装置(1)，其中，所述电线圈(26)径向地容纳在所述芯体(21)与所述壳体部分(13)之间。

12.根据前述权利要求中任一项所述的磁流变制动装置(1)，其中，所述电线圈(26)被紧固到所述壳体部分(13)的内部上或绕所述芯体(21)缠绕。

13.根据前述权利要求中任一项所述的磁流变制动装置(1)，其中，至少两个星形轮廓(40)被容纳在所述制动器壳体(1a)中。

14.根据前一权利要求所述的磁流变制动装置(1)，其中，两个星形轮廓(40)被容纳成彼此轴向间隔开。

15.根据前述两项权利要求中任一项所述的磁流变制动装置(1)，其中，至少两个星形轮廓(40)具有不同的外部轮廓。

16.根据前述权利要求中任一项所述的磁流变制动装置(1)，其中，至少一个星形轮廓(40)被配置成具有径向突出的磁场集中器(81)的独立的环形凸缘(40a)。

17.根据前述权利要求中任一项所述的磁流变制动装置(1)，其中，至少一个星形轮廓(40)具有径向向外突出的磁场集中器(80)并且以导磁的方式紧固到所述芯体(21)上。

18.根据前述权利要求中任一项所述的磁流变制动装置(1)，其中，至少一个星形轮廓(40)具有径向向内突出的磁场集中器(81)并且以导磁的方式紧固到所述壳体部分(13)上。

19.根据前述权利要求中任一项所述的磁流变制动装置(1)，其中，所述电线圈(26)的磁场(8)穿过所述芯体(21)和具有所述磁场集中器(80、81)的所述星形轮廓(40)，并且穿过所述间隙(5)和所述壳体部分(13)的壁。

20.根据前述权利要求中任一项所述的磁流变制动装置(1)，其中，所述壳体部分(13)跨至少一个轴向部分具有圆筒形内表面(67)。

21.根据前述权利要求中任一项所述的磁流变制动装置(1)，其中，所述磁场集中器(80)通过至少一个角段(61、62)延伸跨过所述芯体(21)的外圆周。

22.根据前一权利要求所述的磁流变制动装置(1)，其中，各角段(61、62)小于150°。

23.根据前述两项权利要求中任一项所述的磁流变制动装置(1)，其中，没有磁场集中器(80)被布置在所述角段(61、62)之外。

24.根据前述三项权利要求中任一项所述的磁流变制动装置(1)，其中，在所述轴向方向(20)上绕所述芯体(21)缠绕的所述电线圈(26)在所述角段(61、62)之外被容纳在所述芯体(21)上。

25.根据前述权利要求中任一项所述的磁流变制动装置(1)，其中，所述电线圈(26)在线圈平面(26c)内的径向方向(26d)上的最大直径(26a)大于所述芯体(21)在横向于所述线圈平面(26c)的径向方向(25)上的最小直径(21b)。

26.根据前述权利要求中任一项所述的磁流变制动装置(1)，其中，所述电线圈(26)绕至少一个臂(83)轴向延伸，并且其中，在所述臂(83)的外端部与所述壳体部分(13)的内表面(67)之间的径向间隙高度(85)小于所述第一制动器部件(2)的在所述臂(83)旁边的外表面(86)与所述壳体部分(13)的所述内表面(67)之间的径向间隙尺寸(87)。

27.根据前述权利要求中任一项所述的磁流变制动装置(1)，其中，所述第二制动器部件(3)被容纳成能够在所述第一制动器部件(2)上轴向地位移，以能够在温度变化和/或泄漏的情况下实现体积补偿。

28.根据前述权利要求中任一项所述的磁流变制动装置(1)，其中，所述第二制动器部件(3)通过具有不同外径(116、117)的两个支承点(112、118)被可旋转地容纳在所述第一制动器部件(2)上，以便通过轴向位移引起在所述第一制动器部件(2)与所述第二制动器部件(3)之间配置的腔室(110)的体积变化。

29.根据前述两项权利要求中任一项所述的磁流变制动装置(1)，包括屏蔽装置(75)，所述屏蔽装置(75)用于至少部分地屏蔽传感器装置(70)免受所述电线圈(26)的磁场的影响。

30.根据前一权利要求所述的磁流变制动装置(1)，其中，所述屏蔽装置(75)包括至少一个屏蔽构件(76)，所述屏蔽构件(76)至少部分地包围磁环元件(71)，其中，所述屏蔽装置(75)包括至少一个分离元件(77)和/或至少一个磁解耦装置(78)，所述分离元件(77)布置在所述屏蔽构件(76)与所述磁环元件(71)之间，所述磁解耦装置(78)布置在所述屏蔽构件(76)与所述旋转部分(13)之间。

31.根据前述权利要求所述的磁流变制动装置(1)，其中，所述分离元件(77)和所述解耦装置(78)具有的磁导率比所述屏蔽构件(76)的磁导率小一定倍数。

32.根据前一权利要求所述的磁流变制动装置(1)，其中，所述屏蔽装置(78)包括至少一个轴向环形盘和至少一个环形套筒。

33.根据前述两项权利要求中任一项所述的磁流变制动装置(1)，其中，所述屏蔽装置(78)和所述磁环元件(71)布置成相互间隔开。

34.根据前述权利要求中任一项所述的磁流变制动装置(1)，其中，在所述制动器部件(2、3)之间配置有封闭腔室(110)，并且其中，所述第二制动器部件(3)在所述封闭腔室(110)的第一端部(111)处被可旋转地容纳在所述第一制动器部件(2)上，其中，所述封闭腔室(110)大致填充有所述磁流变介质(6)。

35.根据前述权利要求中任一项所述的磁流变制动装置(1)，其中，旋转按钮(23)或旋转轮被配置在所述壳体部分(13)上。

36.根据前述权利要求中任一项所述的磁流变制动装置(1)，其中，所述壳体部分(13)包括套筒部分(13)，所述套筒部分(13)由导磁材料制成，并且使得外环(24)能够用于所述磁场。

37.根据前述权利要求中任一项所述的磁流变制动装置(1)，其中，在所述间隙中产生大于350A/m的磁场强度。

38.一种装置部件(200)，所述装置部件具有根据前述权利要求中任一项所述的磁流变制动装置(1)。

39.根据前一权利要求所述的装置部件(200)，包括至少一个用户界面(43)、操作面板、显示器、具有或不具有触觉反馈的触敏显示器和/或至少一个传感器。