CN115996866A - 具有磁流变制动机构和车辆用可转动操作件的触觉操作装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆用触觉操作装置(100)，具有可转动的操作件(101)、磁场源(26)和用于制动该操作件(101)的转动运动的磁流变制动装置(1)。该磁流变制动装置(1)包括两个可彼此相对转动的制动部件(2,3)，其中的一个制动部件接合至该可转动的操作件(101)。第二制动部件(3)作为外制动部件(3)包围作为内制动部件(2)的第一制动部件(2)。在两个制动部件(2,3)之间形成带有磁流变介质(6)的具有环绕的制动间隙(5)的封闭的磁流变制动腔(110)。

Description

具有磁流变制动机构和车辆用可转动操作件的触觉操作装置

本发明涉及车辆用触觉操作装置，其具有可转动的操作件、至少一个磁场源和至少一个用于制动操作件的转动运动的磁流变制动机构。

具有磁流变制动机构的车辆用触觉操作装置可以在各种各样技术领域中被应用在机动车中(例如且非穷举地：机动车、机场跑道车和飞机、船舶、舟艇、农业技术中(拖拉机、联合收割机、收割机、其它农用田野机器、机场跑道设备……)、建筑机械)。触觉操作装置例如可被用在车内技术装置操作中，例如作为旋转调节器、作为旋转/按压调节器、用于信息娱乐、空调机(温度、通风级、分布...)、作为变速选档器、用于导航、用在自动定速仪中、用于间距控制、用于座椅调整、用在转向装置或方向盘中、用于操作底盘调节装置、用在驾驶模式调节中、用于窗玻璃雨刷调节、作为车窗或滑顶调节器、作为泊车助手或用于调节(部分)自动驾驶或用作方向盘替代物等。

该触觉操作装置具有磁流变制动机构，它尤其配设有磁流变介质、优选配设有磁流变流体。磁流变流体例如具有分散在油内的最细铁磁性微粒例如像羰基铁粉。在磁流变液体中使用具有由制造决定的1-10mpi直径的球形微粒，其中微粒尺寸和形状不统一。如果这种磁流变流体接受磁场作用，则磁流变流体的羰基铁微粒沿磁场线结链，从而磁流变流体(MRF)的流变性能根据磁场的形状和强度被显著影响(可传递的剪切应力)。这也适用于如下磁流变介质，磁流变介质的羰基铁微粒沿磁场线结链，从而依据磁场的形状和强度显著影响可传递的剪切应力。该触觉操作装置具有磁流变制动机构，它尤其配设有磁流变介质、优选配设有磁流变流体。磁流变流体例如具有分散在油内的最细铁磁性微粒例如像羰基铁粉。在磁流变液体中使用具有由制造决定的1μm至10μm直径的球形微粒，其中微粒尺寸和形状不统一。如果这种磁流变流体接受磁场作用，则磁流变流体的羰基铁微粒沿磁场线结链，从而磁流变流体(MRF)的流变性能根据磁场的形状和强度被显著影响(可传递的剪切应力)。这也适用于如下磁流变介质，磁流变介质的羰基铁微粒沿磁场线结链，从而依据磁场的形状和强度显著影响。

WO2012/034697A1公开一种磁流变传动装置，其具有两个可接合的部件，其接合强度可受到影响。为了影响接合强度，通道配设有磁流变介质。通道内的磁流变介质通过磁场受到影响。在通道内设有多个转动体，转动体上设置包含磁流变介质的锐角区域。通道或其至少一部分可承受磁场发生装置的磁场的作用以便可选择地使微粒结链(磁性)并与转动体楔死或放开它。磁流变传动装置也可用在技术设备操作用旋钮上。这种磁流变传动装置发挥功能并在相对小的构型或结构体积和能量需求的同时允许传递相当高的力或转矩。

WO2012/034697A1也公开旋钮或操作钮，其中真正的钮可绕轴转动地安装。可通过由电线圈产生的磁场控制该制动力矩。如果期望有较高的可产生的制动力矩，则代替球形转动体地也可使用柱形滚子，从而磁场作用于较长距离或较大面积(发生磁场密集和在较大面积范围形成楔)。尤其在具有相对小直径的旋钮或操作钮中表明，滚子的延长不一定导致最大可产生的制动力矩增大。事实表明这取决于磁场通过中心轴闭合或必须穿过它。小的轴直径限制可产生的制动力矩，因为制动所需的磁场在(轴)材料内快速饱和。被磁场穿过的材料不允许较高磁通，因此较强磁场也不会进入轴。总磁路内的被磁场穿过的最小横截面限定最大可能磁通，进而限定制动机构内的最大制动力矩。使用较长滚子作为转动体于是甚至可能不利地影响可产生的制动力矩，因为磁场分散于较长滚子面上。这取决于较小场强(单位传递面积)(小的磁场密集)。因为可获得的制动作用并非与磁场线性相关，而是在较强磁场下超比例增大，故可获得的制动作用与此相应地在较弱磁场下超比例减小。

但在用于车辆的触觉操作装置中，结构空间需求和价格(生产成本)通常也扮演重要角色。在批量生产中材料和生产方法的选择十分有意义。成本节约是一个重要主题。同时对精度提出严格要求。可有目的地用磁流变制动机构制动可转动的触觉操作件应一方面具有很低的基本力矩以得到轻松无负担的可操作性，另一方面应可施加相对高的制动力矩以便能得到明显可感的触觉反馈。

因此，本发明的任务是提供一种具有可转动的操作件和磁流变制动机构的用于车辆的触觉操作装置，其具有简单且低成本的结构并且尤其在小直径或甚至很小直径以及尤其很小结构空间时也允许高制动力矩。

该任务通过一种具有权利要求1的特征的用于车辆的触觉操作装置来完成。本发明的优选改进方案是从属权利要求的主题。用于车辆的触觉操作装置的其它优点和特征来自概述和实施例说明。

一种用于车辆的触觉操作装置包括至少一个可转动的操作件、至少一个磁场源和至少一个用于制动操作件的转动运动的磁流变制动机构。磁流变制动机构包括至少两个可彼此相对转动或至少枢转的制动部件，其中的一个制动部件接合至可转动的操作件。第二制动部件作为外制动部件至少部分包围作为内制动部件的第一制动部件。在这两个制动部件之间形成一个(至少局部)闭合的且带有磁流变介质的磁流变制动腔，制动腔具有至少一个(环绕的)间隙或制动间隙。尤其是，磁流变介质包括液态和/或气态的载体介质，其中容纳有可受磁力影响的微粒。微粒也可以无需载体介质地容纳在制动腔中。

该制动腔特别优选地通过至少一个密封件被(对外)密封。(尤其用磁流变介质润湿或与之接触的)密封件包括连接至内制动部件的密封底部和至少一个贴靠外制动部件的密封唇。该密封件优选包括仅连接至内制动部件的密封底部和/或至少一个仅贴靠外制动部件的密封唇。

这种具有可转动的操作件和至少一个磁流变制动机构的用于车辆的尤其用于机动车的触觉操作装置有许多优点。所述触觉操作装置的一个显著优点在于，该密封唇外侧贴靠外制动部件，而没有内侧贴靠内制动部件。这也在内制动部件或内制动部件部分的材料选择方面提供显著优点。不需要在密封底部区域内由金属或其它硬质材料制造内制动部件或安装由这种材料构成的单独套。在密封底部的容置区域中，内制动部件也可以由柔软材料例如塑料制造。这提供用于在构造和制造时实现改善的各种可能性。

但密封件的其它合适结构也是可能和有利的。尤其在密封件设计中也考虑载体介质，载体介质中容纳有可受磁力影响的微粒。可以规定该密封件具有至少一个连接至外制动部件的密封底部和/或至少一个贴靠内制动部件的密封唇。密封底部和密封唇的前述布置的组合也是可能的。

该磁流变制动机构可以容置在底座或支承体上。该支承体可以形成在托架上。例如该支承体可被安装在机动车的中央托架座或其它车辆部件上。

第一或内制动部件尤其沿轴向延伸并且能不可旋转地连接至支承体。在第一与第二制动部件之间形成环绕的间隙，其也可被称为制动间隙或有效间隙。该间隙至少部分填充有磁流变介质。

在此，磁流变介质尤其至少局部润湿第一和第二制动部件。润湿尤其是指任何类型的接触。例如作为用于可受磁力影响的微粒的介质也可规定空气或真空。于是，第一和第二制动部件至少局部被空气或仅被微粒接触或润湿。该密封件于是尤其也与空气或微粒接触。该密封件尤其适合且设计成也相对于位于空气和/或真空中的微粒来密封。第一制动部件包括轴向延伸的由导磁性材料构成的芯和(至少)一个电线圈。电线圈可以在径向或轴向上缠绕芯。

电线圈优选在轴向上缠绕该芯并限定出一个线圈平面，从而电线圈的磁场(相对于轴向的)横向延伸经过第一制动部件。

在此可能且优选的是在线圈平面内的径向上的电线圈最大(外)直径大于在横向于(且尤其大致垂直或垂直于)线圈平面的径向上的芯的最小(外)直径。

第一制动部件总是限定轴向。但第一制动部件也可以至少在局部相对于轴向成角度地形成。第一制动部件的芯在轴向上延伸的表述在本发明意义上是指芯也至少基本沿轴向延伸。该芯可以有如下走向，其优选平行于轴向取向，但也可以相对于轴向略成一个角度。例如该芯也可相对于轴向成2.5°或5°或10°或15°角度地取向。电线圈的绕组也不一定正好沿轴向绕芯(或径向围绕)取向。电线圈也能相对于轴向以一个5°或10°或15°等的角度缠绕芯。但在所有情况下优选的是在芯取向与轴向之间的角度和电线圈绕组相对于轴向的角度小于20°、尤其是小于10°。

特别优选地，间隙可承受磁场源的磁场的作用。在此，该磁场穿过该间隙。磁场被(局部)引导经过外制动部件的导磁性外制动体。外制动部件可尤其基本由导磁性外制动体组成或构成。特别优选地，外制动部件在接触密封唇的接触区域内被设计成比内制动部件在接触密封底部的接触部内更耐磨蚀。

特别优选地，该密封唇弹性构成并以(尤其小的)弹簧力弹性贴靠该外制动部件，优选贴靠导磁性外制动体。

该密封件优选具有连接至第一制动部件的密封底部和至少一个且尤其正好一个贴靠第二制动部件的环绕的(弹性)密封唇，第二制动部件设计成在接触(弹性)密封唇的接触区域内比内制动部件接触密封底部的接触部中更硬。

外制动部件优选在接触区域内比内制动部件在接触密封底部的接触部中更耐受由密封唇造成的磨损。密封唇相对于内制动部件的转动运动和由此可能出现的磨损得以避免。因此，不算所述芯，内制动部件可以由更轻且不太硬的材料构成，例如由塑料或软金属(尤其也由软磁性金属)构成。

在所有设计中，密封底部例如可与内制动部件粘接或者也通过弹性力被保持在内制动部件上。密封底部例如也可通过中心内固定环附着于内制动部件。为此可在密封底部的内周面上设有环绕槽，在环绕槽内插入例如该固定环(例如O形环或方形环等)。径向朝内突出的固定环于是附着于内制动部件的外表面，内制动部件或许也在其外表面具备环绕槽以按规定定位该密封底部和进而该密封件。但该密封件也可通过例如被旋紧的螺钉或螺母被夹紧。

优选的是该外制动部件可转动。在此，该外制动部件优选并非仅以一定(有限)角度值可枢转地安置，而是不受磁流变制动机构影响地可自由转动。该操作件优选接合至且尤其是基本上或也完全不可旋转地连接至外制动部件。

也可能的是该内制动部件可转动且该操作件接合至该内制动部件。

内制动部件优选具有由塑料构成的杆。优选将密封底部安置或固定在所述杆之处和/或之上。

特别优选地，该密封件具有U形、V形、C形或W形或盘形的横截面。特别优选地，U形、V形、C形或W形的横截面朝向制动间隙敞开。由此在例如由温度引起的内部压力增大的情况下更增强密封作用。

内制动部件尤其沿轴向延伸或限定轴向。内制动部件优选设计成定子单元，外制动部件优选设计成转子单元。转子单元优选相对于定子单元可转动。

尤其优选地，内制动部件具有带有由导磁性材料构成的芯的定子体和作为磁场源的缠绕在芯上的电线圈。

优选地，在由电线圈限定的平面(线圈平面)内的径向上的电线圈最大外径大于在横向于线圈平面的径向上的芯最小外径。

当电线圈在轴向上缠绕芯的至少一个主要部分或总体上缠绕该芯时，得到一个特殊优点。当在线圈平面内的径向上的电线圈最大外径大于在横向于且尤其是至少大致垂直于线圈平面的径向上的芯最小外径时，可以实现较大的芯直径。较大的芯横截面允许产生更强的磁场(在制动间隙或有效间隙内的较高场强)。由此可以在结构空间相同时产生较大的制动力，但或者在较小机构空间下产生一样大的制动力，单位结构体积可获得的转矩因此增大。根据需要也可能的是在很小的结构空间内还可产生相当大的制动力。

这是如此出现的，即，电线圈的磁场横向于第一制动部件的轴向(即关于纵轴线的径向)延伸，并且电线圈的直径被增大。

与随WO2012/034697A1公开的现有技术的一个显著区别是，在那里该电线圈设置在外部件上且电线圈绕组同心围绕该轴向延伸。由此在现有技术中产生磁场，其在轴向上延伸穿过两个部件中的内部件。大多由结构决定的细轴的内部件因此在现有技术中限制磁通横截面和进而要最大获得的总磁通。与此不同，该磁场或磁场线在此改进方案中沿其横向且因此横向延伸穿过第一或内制动部件。第一制动部件的延长在此在相同直径下增大可能磁通和进而制动力矩。大多在结构上(由结构空间决定)不大的可能的芯直径因此不再限制磁通。电线圈的绕组在本发明中优选(至少基本上)位于一个平面中或紧邻该平面，该平面包含该轴向的中心轴线。而在WO2012/034697A1中，中心轴线垂直于电线圈绕组的平面。

这种设计也相对于来自示出具有绕纵轴线缠绕的电线圈的磁流变制动机构的WO2019/138015A1的现有技术是有利的。与此不同，芯内磁场可增大且因此制动力也增大和/或结构空间缩小。在此现有技术中，滚子布置在整个周面上并且可以环绕运动。出乎意料的是，利用该结构可获得制动力增强，此时由于电线圈向外突出而滚子无法再绕行一整圈。

这是如此做到的，已有的结构空间被有利地且尤其尽量最佳地利用。目的是在相对运动的工作面(转动部件与固定部件)之间的有效间隙内产生尽量高的磁场强(许多安培/米)。为了实现这一点，在被磁场穿过的部件(磁路)内需要一定的磁性横截面，其又必须由具有与之匹配的绕线窗和电气设计(金属线粗度/金属线直径，绕组数/匝数)的电线圈供电。这全都在一个大多预设(通常尺寸设定得刚够用)的结构空间内完成。

在现有技术中的尝试表明，例如完全装备有辊的制动单元表明比部分装备时更小的制动力矩，因为在完全装备的制动单元中由电线圈产生的且通过几何形状受限的芯产生的磁场分散到多个传动件，由此每个传动单元分得不大的场强。不大的场强超比例地造成不大的制动力矩。在该结构的改进方案中，MRF制动器未被设计成具有非导磁性辊(这近似是占位体)，而是用于未产生转矩的构件的位置被用于增大电线圈和芯，从而产生更大磁场。由此得到在相同的结构空间内的制动力矩增大，因为由此该有效间隙内的场强被提高。该结构空间被尽可能最佳利用。

在磁流变制动机构中，该传动部件至少部分被磁流变介质包围。总体上，优选使用磁流变流体作为磁流变介质。

优选在间隙周围分散布置多个尤其可转动的传动部件。所述传动部件可能在该间隙内是可转动的且于是优选至少部分在第一和第二制动部件彼此相对转动期间转动。可转动的传动部件的中心组成部分或可转动的传动部件总体上是尤其形状稳定并且在转动期间(至少基本上)不改变外形。优选地，可转动的传动部件至少大致在第二制动部件相对于第一制动部件转动时转动。

在一个优选改进方案中，至少一个传动部件设计成滚子。术语“滚子”在本发明意义上是指转动体，其适于在该间隙内在第一或第二制动部件上滚动。

优选地，至少一个滚子具有柱形的或球形的或圆形的或倒圆的(基本形状稳定的)横截面。尤其是滚子可以具有(细长延伸的)柱形部。滚子在两端可被倒圆或收缩成尖头或设计成角状。其它部段和尤其是端部也是可能的。特别优选地，柱形辊作为滚子被装入。柱形滚子的显著优点是该滚子在柱形部的长度范围内可起效。由此提高效率。

本发明的一个显著优点在于，通过延长例如呈柱形的滚子可以产生更强的制动力矩。在滚子延长的同时，也能(有意义地)延长在第一制动部件的纵向上延伸的电线圈。利用沿轴向设计得较长的电线圈，提供较大的横截面积(磁场所经过的横截面积)用于磁场。因而在此改进方案中，第一制动部件的轴向延长也造成芯横截面的增大。由此能通过第一制动部件沿轴向延长获得更强的制动力矩。

在优选设计中，该传动部件的至少一部分由导磁性材料构成。可行的是将传动部件的一部分由非导磁性材料构成。这些传动部件优选由导磁性材料构成。在所有情况下，磁场在导磁性传动部件区域内密集。这导致磁场集中和局部增强(磁场线集中)。因为可产生的制动力矩与磁场强度之间的关系并非是线性的并且可产生的制动力矩随增强的磁场还超比例地增强，故由此可以获得可产生的制动力矩的显著增强(在相同的结构空间/尺寸的情况下)。

铁微粒被吸向磁场梯度(作用于可磁化微粒的力总是朝向较强磁场作用)。由此在较高磁场线密度的区域内的羰基铁微粒的浓度也提高。例如间隙内的磁场强由此从<350A/m增大至大于350A/m的值和增大至高达1000A/m(1kA/m)或更高的值。高(密集)场强从磁流变流体中吸引更多羰基铁微粒，因此出现羰基铁抱团(聚团)。这又允许产生较高的剪切应力和进而制动力矩。

在所有设计中，为了可产生的力矩的增大不需要增大第一制动部件的直径。因此这是很重要的，因为许多应用可能性不允许制动机构的较大外径或较大外径是严重的竞争缺点(例如像腕表中的过大的侧向调节轮)。为了增强/提高制动力矩，第一制动部件可以设计成轴向较长，这在技术上视结构空间不是缺点或是较小缺点。

外制动部件尤其具有导磁性外制动体。优选地，外制动部件且尤其是外制动部件的外制动体(沿轴向)至少局部具有柱形内表面。

在该芯的外周的至少一个角度段上，优选在芯与导磁性外制动体的柱形内表面之间布置至少一个传动部件。尤其是在该角度段上，该芯和/或定子单元具有在芯侧旁形成的异型件，其形成至少一个匹配于传动部件形状的容座。在设计成柱形的辊状传动部件的情况下，该芯在容座区域中优选相应设计成凹形。优选仅在容座与传动部件之间形成小间隙。由此该传动部件被容座包围且发生很有效地传递磁场至传动部件。

在其它设计中或抛开容座区域不算，(至少或仅)在该角度段范围内的芯外表面优选设计成柱形。

尤其是，电线圈在该角度段外地容置在芯上。特别优选地，电线圈在径向上比在角度段内的芯外表面更向外突出。

在所有设计中优选形成至少两个角度段，在其上设置传动部件，其中尤其是至少一个角度段且优选每个角度段小于150°。

在有利设计中传动部件仅布置在这个角度段或这些(尤其两个)角度段中。

在有利的改进方案中，在传动部件的径向靠外的端头与导磁性外制动体的柱形内表面之间可以形成比在线圈与(导磁性)外制动体的柱形内表面之间径向距离更小的径向间隙尺寸。在传动部件的径向外端，优选存在具有小间隙高度的间隙(有效间隙)。由此可以与高场强结合地调节有利的楔作用。

可能的是该芯固定连接至多个传动部件。于是可能的是没有传动部件可转动。但也可能的是一些传动部件固定连接至芯，其它传动部件作为或许也能相对于芯运动或转动的单独零件设置。它们能侧向转动地被引导。

固定连接至芯的传动部件可以与芯成一体构成或者与之固定连接且例如螺纹连接或铆接或焊接或者以任何其它方式不可旋转地联接。

优选地，至少一个(固定连接至芯的)传动部件形成该芯的对外突出的臂。

事实出乎意料地表明，在磁流变介质内的磁流变微粒的很强烈结链即便没有(转动的)滚子也能产生。利用强磁场和有效间隙内的高场强，可以获得羰基铁微粒的有效结链和抱团。该传动部件在所有情况下用作磁场聚集器。传动部件也可以被称为磁场聚集器。通过在传动部件区域内的高磁场聚集，也实现很高的场强和进而微粒的很强结链和抱团。楔效果增强该效果，因为间隙没有环绕具有恒定高度、而是缩窄。在传动部件区域中，该径向间隙高度被减小，而其旁边区域结链并且能形成一种块/团。

在所有设计中优选的是该第一制动部件可轴向移动地或可移动地容置在第二制动部件和/或支承体上。

优选包含至少一个传感器装置，其中该传感器装置包括至少一个(尤其是间接或直接安装在外制动部件上的特别优选与之不可旋转连接的)磁环单元和至少一个不可旋转地接合在第一制动部件上的以及在径向和/或轴向上邻近磁环单元布置的用于检测磁环单元的磁场的磁场传感器。尤其是使用至少一个霍尔传感器。两维或三维的霍尔传感器是有利的。磁环单元优选在径向一端具有南极并在对置的径向端具有北极。通过测量在磁环单元内(径向在其内)的磁场线的取向，因此可以进行两个制动部件彼此相对的角位的确定。

尤其是，该磁环单元(间接)安装在外制动体上。

在所有改进方案中优选的是，包含用于防止电线圈和/或其它部件的磁场和/或其它外磁场地至少部分屏蔽该传感器装置的至少一个屏蔽机构。

该屏蔽机构尤其包括至少一个至少局部包围磁环单元的屏蔽体。优选地，该屏蔽机构具有至少一个布置在屏蔽体和磁环单元之间的隔离单元和/或至少一个布置在屏蔽体和外制动部件(外制动体或与之相连的非导磁性体)之间的磁去耦机构。

该隔离单元和去耦机构尤其具有比屏蔽体小了许多倍的导磁能力。由此造成很有利的对或许干扰性的磁场的屏蔽。在此，或许设计成多件式的屏蔽体由这种导磁性材料构成并且具有这种壁厚，即，在正常常规运行中在屏蔽体的至少一个壁或多个壁中未出现磁饱和。由此保证有效屏蔽并且可以获得高的测量信号质量。

该屏蔽机构可以设计成多件式并且包括多个相互连接的部件。尤其是，该屏蔽机构包括至少一个环形套和至少一个轴向环形盘或例如两个轴向的环形盘，其中在每一端于是可以安置一个轴向环形盘。

尤其是，该传感器装置径向居中且大致轴向居中地安置在(限定柱形部体积)屏蔽机构上。轴向略偏心的位置可能在轴向位置通过被测磁场的强度来导出之时是有利的。

在特别有利的设计中，所述屏蔽机构和磁环单元在径向和轴向上彼此间隔布置。例如可以在屏蔽体和磁环单元之间设置由非导磁性或仅弱导磁性的材料构成的隔离单元。该隔离单元例如可以由塑料构成。例如该隔离单元可以由注塑件构成。该隔离单元优选保证所限定的距离和所限定的定位。

优选在两个制动部件之间形成闭合(对外封闭)的腔。可能且优选的是第二制动部件(大致)在闭合的腔的第一端可转动地容置或也支承在第一制动部件(第一支承部位)上。闭合的腔特别优选地基本且尤其完全被填充磁流变介质。

优选地，第二或外制动部件可轴向移动地容置和例如支承在第一或内制动部件上，从而闭合的制动腔的体积通过两个制动部件的彼此相对轴向移动而改变，以提供针对由温度引起的体积变化的补偿。

可能的是，在制动腔的第二端，第二制动部件可移动地容置在第一制动部件上(并且可在那里单独支承)，其中在闭合的制动腔的第一端上的第一支承部位的直径不同于在闭合的制动腔的第二端上的第二支承部位的直径。

在所有设计中优选的是在外制动部件上形成或容置该操作件并且其例如设计成转动件、旋钮、鼠标轮或转轮。优选地，该转动件例如可以与旋钮或转轮成一体构成。在这种设计中优选的是，旋钮或转动件设计成罐状，转动件的盖可以与设计成套件的转动件一体连接或被单独固定在其上。

该操作件优选包括由导磁性材料构成的外制动体。外制动体提供外环用于该磁场。用于产生制动力矩的磁场横向于轴向地穿过第一制动部件并且穿过间隙地来到设计成导磁性的传动件。从固定不动的或活动的传递件或可转动的滚子起，磁场进入外环或外制动体。在那里，磁场线回到第一或内制动部件的另一侧并又穿过(在对置侧)该间隙地来到传动件或滚子，随后磁场线又进入内制动部件。因此存在闭合的磁路或存在闭合的磁场线。

在滚子上在磁场影响下在第一和第二制动部件彼此相对运动时形成楔效果，就像原则上在WO2012/034697A1中描述的那样。该出版物的公开内容完全被一并纳入本申请中。本发明中的制动力矩一般也通过在固定不动的或活动的传动部件或滚子或转动体上的楔效果来产生。事实吃惊地表明并非总需要滚子。这尤其在结构很小的设备部件中是极有利的。在借助剪切力而不使用传动部件的制动作用下也可以实现相应结构。

优选地，外制动体的至少一个径向壁厚至少是间隙的间隙宽度和/或传动部件的直径的一半大小。优选地，外制动体的径向壁厚大于该间隙宽度的和/或该传动部件的直径的3/4。该外制动体的径向壁厚可以尤其也大于传动部件的直径。由于由导磁性材料构成的外制动体的壁厚足够大，故能保证能在滚子区域中产生该磁场的期望场强，以便能产生高制动力矩。

在所有设计中优选的是，第一或内制动部件的轴向长度大于传动部件的轴向长度。当传动部件在轴向上设计得比第一制动部件短时，这导致在传动部件和滚子的边缘区域内的磁场三维密集。该磁场可以实际上仅在传动部件或滚子所处的部段内穿过该间隙。

间隙轴向长度最好至少是传动部件的轴向长度的两倍。也可能且优选的是两个以上的传动部件和尤其是滚子在轴向上前后相继布置。此时例如可能的是导磁性传动部件和非导磁性传动部件在轴向上交替，从而例如每个第二或第三传动部件在轴向上设计成不导磁。由此产生磁场密集(在导磁性传动部件中在有效间隙内的高场强)，这对最大可产生的制动力矩有利。

在一些设计中，第一制动部件基本设计成柱形并且包括柱形主体作为芯和这个或这些电线圈。但也可以选择与之不同的形状(椭圆体……)。

也可能的是例如包含用于支承旋钮或设备部件的制动机构的球，其可以在远端居中布置以便提供在第一制动部件与第二制动部件之间的简单支承。

可能的是，该电线圈至少部分在定子单元(第一制动部件)的柱形定子体的轴向槽和/或横向槽内被缠绕。优选地，该电线圈的绕组或整个构件被浇入填料。优选的是或许有的轴向槽和/或横向槽内至少部分填充填料。由此防止磁流变介质或磁流变流体流入线圈金属线区域中。它能够在磁流变流体中导致流体分离。

优选地，该支承体和/或定子单元和优选该定子杆具有电缆套管。用于线圈和/或传感器电缆等的连接电缆可被引导穿过电缆套管。由此实现容易安装和低成本制造。

该支承体优选具有用于不可旋转地连接至第一制动部件的容座。在此，该支承体能以传力配合和/或形状配合的方式容纳第一制动部件。在工作中，制动力矩在第一制动部件与第二制动部件之间通过支承体被导走。

该定子单元优选具有用于支承单元的柱形容座并且第二制动部件可转动地支承在该定子单元上。

在柱形工作面上，优选设置用于密封间隙的密封件，该密封件尤其是比支承单元更靠近间隙布置。由此可可靠防磁流变介质地保护支承单元。这种设计允许紧凑结构和可靠运行。该支承单元可以例如是滑动轴承或滚动轴承。

触觉操作装置可以被固定在托架或其它部分上。

优选可以测量相对角度位置或绝对角度位置。优选地，精度好于1°并且尤其好于0.5°且特别优选好于0.2°或0.1°。

优选设置用户接口、操作面板、显示器、带有或不具有触觉反馈的触敏显示器和/或至少一个传感器。这种设计除了操作之外也同时允许在操作期间显示或输出信息。因此例如允许带有同时的输出显示的操作钮。

在所有设计中可能的是，在支承体或定子单元上安置压敏传感器，或者该定子单元配属有这种传感器。例如可以在定子单元中安置压敏传感器。但也可能的是将压电传感器安置在定子单元的底部或托架等上。也可以记录下两个制动部件相对轴向移位。在此可以进行触觉反馈。

在所有设计中优选的是，在外制动体的净内径与第一制动部件的最小外径之间的差大于1mm、2mm或3mm并且小于50mm。也优选的是该外制动体的外径在5mm或10mm与90mm之间。优选地，操作件的高度在5mm至100mm之间。在所有设计中优选的是包含控制装置，其设计用于用电线圈引起可变的且可有目的地控制的制动作用。

总之，本发明特别优选地按照楔紧(Keilklemmung)基本原理工作，在这里，传动部件以一定距离贴沿所述壁扫过或或许在其上滚动。通过磁场产生该楔效果，从而可产生高的制动力矩。优选横向于第一制动部件(芯)地产生磁场。在此，可以通过径向增大的电线圈在结构尺寸较小下产生较高的制动力矩。通过使用该轴向线圈能获得更好的缩放能力。由此可以借助较长的滚子和轴向较长的电线圈产生可缩放的较高制动力矩或在短小构型下产生相应较小的制动力矩。在此，第一制动部件的直径不一定选择较大以供相应磁场导通经过，因为随着轴向调整所述芯，芯面积(横截面积)也变大。在只需要相对小的制动力矩时，或许也可以缩短该轴向长度。结构空间可以与此相应地被调整。

另一优点是，即便是大批量，也可以简单地将用于电线圈的接线电缆引出。可以通过简单手段实现磁流变制动机构的密封性和缩放。

原则上，磁流变制动机构可以通过较长的滚子产生较大力矩，因为有效长度增加。通过再次明显较大的芯面来保证该传动部件总是遇到相应的磁通密度。在传动部件上的楔处的磁场强度可被选择为大于现有技术。可以采用设计得长的传动部件，可以将足够强的磁场转给它。

尤其是，电线圈所产生的磁场在径向上经过该芯，接着经过滚子并且通过(套件或)外制动体闭合。在此，磁场线一次在外制动体的一半且例如在下一半或左一半闭合并且一次在其另一半且例如在上一半或右一半闭合。该距离因此短，这造成更好的响应时间(较小的电感或时间常数(Tau))。在简单设计中，磁通因此基本上以两维形式延伸。此时无所谓将传动部件设计得多长、多短或多高。由此可以获得任意长度缩放，因为磁场传递面积随之增大。而在电线圈同心围绕第一制动部件的纵向缠绕(现有技术)的情况下，芯内横截面积总是保持不变并且只要直径不变就形成用于磁场的针鼻(Nadeloehr)。但第一制动部件的较大直径也改变磁流变制动机构的结构空间需求、安装尺寸和重量。此外，滚子的瞬时间距和转速变化，这并非总有利。而当像在本发明中那样可用的芯横截面增大和线性延长时，这没有改变。

若使用较长滚子，则长辊的制动效果可能好于有相同总长度的两个短辊。这尤其取决于液体须根据距离被排挤更长，因为该边缘离得更远(液动压力)。

在优选设计中，磁流变制动机构所具有的外制动体(进而第二制动机构)的直径在约5mm至40mm(+/-20％)之间并且在优选设计中约为10mm至20mm。

总之，本发明提供一种有利的具有磁流变制动机构(MR制动器)的触觉操作装置。在此，尤其大多在触觉应用中拟定MR制动器的外径。在此存在符合人机工程学的指南或结构空间设定条件。因此，芯横截面总体无法被简单增大，因为外径也因此增大(钮外径；手指用表面)。此外，随着外径增大，人们又需要更大锁止力矩，因为瞬时间距因此增大。指力、即在操作手指和制动件或制动件外表面之间的(切向)力必须或应保持不变，因为一方面使用者只能施加一定的力且手指(指尖)处所需力对于操作舒适(操作质量)是重要的。

本发明实现如下目的，获得尽量简单但还是可良好标定的、在紧凑外径下具有高的制动力矩的触觉操作装置。

浇注电线圈是有利的，以便MR液体(载体液)不进入线圈金属线之间的空隙中(毛细管作用)。此外，这可能导致分离。代替(柱形)线圈金属线地，也可以使用由铜或其它合适材料构成的扁平材料。

所述芯、滚子和外制动体可由简单的钢(例如S235)制造而没有对表面特性和硬度提出严格要求，其优选具有良好磁性性能。但也可采用(多个重叠堆置的)滚子或球或其它形状的传动部件。可以在滚子之间设置间隔架(导向板)。

在芯与外柱体之间的在电线圈旁还可用的空间(间隙)不一定必须(近乎)完全用滚子填充。也可以采用在滚子之间的间隔架或者一个或多个由非导磁性材料构成的滚子或传动部件连同由导磁性材料构成的滚子或传动部件。

逆转矩可以被导出至例如托架、底板、承板、壳体或其它构件。该定子单元优选具有供电缆引导穿过的孔。优选地，密封件(例如O形圈)相对于定子单元或内腔密封该电缆，从而没有液体可以从内腔经由电缆流到外面。除了(线圈)电缆外，也可以将温度传感器电缆或其它传感器电缆引导穿过该开口。

定子体也可以由与芯、滚子或外制动体不同的材料制造。优选的滚子高度在3mm与6mm之间，但也可以是1mm或2mm。

在外制动体上可以安置装饰性元件或其它操作件、例如带有橡胶的钮或摩擦轮或特殊的滚花等。至少一个被磁场穿过的部件最好至少部分或完全由材料FeSi3P构成。

在用于车辆的触觉操作装置的特别优选的改进方案中，外制动部件为了其可绕内制动部件转动而借助至少一个支承机构的至少一个支承单元支承在该支承体上，从而借助支承单元进行与内制动部件无关的外制动部件支承。

该转子单元为了其绕定子单元的可转动性借助至少一个支承机构的至少一个支承单元支承在支承体上，从而利用支承单元进行与定子单元无关的转子单元支承。

尤其是，外制动部件借助支承单元径向朝外地安装在支承体上。

有利的是该支承单元安置在外制动部件的径向外侧面上并且该外制动部件至少部分安置在该支承单元和内制动部件之间。

该支承单元优选在径向上仅部分包围外制动部件。支承单元优选以形状配合的方式径向包围外制动部件，从而外制动部件不会在径向上离开支承单元。尤其是外制动部件在此仅以其周面的径向局部支承在支承体上。

外制动部件优选未安置在内制动部件上且仅安置在支承体上。

可能且优选的是，至少一个支承单元提供至少一个固定支座用于阻断外制动部件的轴向活动性和/或该至少一个支承单元配属于至少一个用于外制动部件在至少一个方向上的轴向活动性的位移限制机构。

尤其是，内制动部件的杆借助至少一个杆座安置在支承体上。

定子单元最好不可旋转地安置在杆座上。尤其是，杆座可轴向移动地安置在支承体上并且杆座至少部分径向包围外制动部件。

优选的是外制动部件可轴向移动地安置在支承体上。

尤其是，内制动部件仅在一侧安装在支承体上和/或仅以杆的一端部安装在支承体上。

优选包含至少一个用于定向该内制动部件的轴向中心轴线、尤其相对于外制动部件的轴向中心轴线或转动轴线定向该杆的定向机构。

优选借助定向机构可以在杆座上定向该内制动部件的至少一个杆。尤其是，杆为此包括至少一个锥形定向部，其安置在该杆座的对应锥形定向部分之中和/或之处。

有利的是借助定向机构能在该支承体上定向该杆座和/或该杆座上定向外制动部件。

尤其是该杆座为此至少部分设计成轴对称，从而该杆座的径向包围外制动部件的部分的轴向中心轴线和该杆座的安装有内制动部件的部分的轴向中心轴线平行且尤其重叠地布置。

外制动部件可以可转动地安装在杆座的径向包围外制动部件的部分上。

该杆座的一个部分优选径向包围外制动部件并且以其外侧面至少部分安置在支承体内并且最好不可旋转地安置在那里。

尤其是，在外制动部件的转动运动减缓时出现的减缓力矩通过内制动部件可被导出至支承体。

在操作过程范围内被施加至外制动部件的压力载荷尤其至少通过支承单元绕过内转动部件地可导出至支承体。

该支承机构尤其包括至少另一个支承单元，且外制动部件尤其也借助该至少一个支承单元安装在支承体上。

外制动部件包括至少一个操作轮或设计成操作轮。操作轮优选是手指拨轮且也能够类似于鼠标轮设计。

磁流变介质包括尤其借助磁场可有目的地被影响的微粒。尤其是该微粒容纳在载体介质中。尤其是该载体介质通过环境空气和/或不同于环境空气的流体提供。载体介质可以至少也通过压力与环境空气区分开。例如微粒可以承受负压或在真空下容纳15

在流体中或环境空气或混合气体中。尤其是在转子单元和定子单元之间设有适配于各自介质的用于磁流变介质的空间或间隙。优选地，该密封件适合并设计成对外密封用于这种磁流变介质且例如用于作为介质的空气和/或液态介质中的微粒的间隙。

尤其设有铁磁性和/或铁氧体磁性和/或超顺磁性的微粒且优选至少有羰基铁粉构成的微粒。特别有利地，可以在此处所示的操作装置中使用磁流变介质，其由来自环境空气中的羰基铁粉提供。对此还可加入尤其改善润滑的辅料。微粒尤其具有在1微米至20微米之间的微粒尺寸分布。较小的(<1微米)乃至很小的(几纳米，一般为5纳米至10纳米)或较大的30微米、40微米和50微米的微粒也是可能的。

在一个优选改进方案中，该操作装置包括控制装置，其适合并设计成借助尤其是磁流变制动机构依据机动车运行状态制动该操作件的转动运动。优选地，运行状态包括至少一个驾驶运行和至少一个静态运行。静态运行尤其包括用于至少部分电驱动的车辆的牵引电池的至少一个充电运行。

该控制装置尤其适合并设计成依据运行状态自动且优选使用机器学习算法选择并调设或提议一个能用操作件操作的功能层面。该功能层面尤其包括至少一个娱乐功能。尤其是该娱乐功能依据静态运行被选择。该功能层面尤其包括至少一个驾驶辅助功能。尤其是驾驶辅助功能依据驾驶运行被选择。

优选且有利的是该控制装置适合且设计用于依据运行状态自动地且优选使用机械学习算法地锁闭和/或不提议一个功能层面。尤其依据驾驶运行有目的地锁闭和/或不提议适于使司机分心和/或在行驶期间被法律禁止的功能层面。尤其在该控制装置中可以存下应该锁闭和/或不提议哪个功能层面。

这种改进方案可以单纯示例性地设计如下(在此可以本身单独看地或在任何相互组合中实现一些特征)：电动车/混动车需要比内燃发动机车辆更多的加油(充电)时间。视充电结构和电池尺寸，它们也可能是许多小时。即便在快充站(800伏)，充电持续时间明显超过用化石燃料加油时。机动车配别有许多操作件，它们至少部分就像在此所述的操作件那样设计。在充电过程(静态运行)期间，车辆内的自适应(磁流变)操作件以触觉方式被驱控，使得司机因此能打发时间或工作(娱乐功能的调设)。汽车连同操作件于是成为办公室或游戏台。例如可以使用在方向盘或中央托架中的设计为旋转轮或拇指拨轮的操作件作为计算机鼠标轮，使用抬头显示器、仪表显示器或其它(触摸)显示器作为显示单元，使照明装置生效并且语音输入以例如口授文字。本身能一并考虑多功能座椅(其按摩功能)或底盘(如汽车或货车的空气底盘)并且更逼真地再调整一定的游戏状态。用于游戏中控制件的闪光灯、档杆、(换档)拨杆或踏板、打游戏(例如极速飞车……)中的(线控)汽车控制用踏板和尤其在具有线控功能的汽车中的方向盘或者全都共同作为飞行模拟仪操作/玩控。在此，触觉(力反馈)、即力关于位移或者转矩关于角度根据要求必须被可变调设和调整(尤其由有目的地驱控该制动机构的控制装置)。方向盘中的拇指拨轮的触觉反馈被如下扩展，例如与办公室应用(个人电脑)相关地可以容易滚动翻页，在换页时可在用户手指上感到短暂的力增大。输入轮可以在页尾、视图末尾、在最大/最小缩放时、在收听结束时等转动困难(停止)。在搜索被禁网页时被锁闭(如作为互联网内的儿童保护)。输入轮的栅格是可通断的并且栅格强度可改变。使用者可任意调节栅格距。文件夹大小或文件大小通过移动时的更大阻力被显示。在文件夹滚动时，在大文件夹时阻力较大，在小而单独的文件时较小。当光标接近一个期望的(钟意的)点(或固定点、以恒定距离等)时，称为鼠标轮的拇指拨轮可以改变其滚动性能。如果鼠标轮被用于打游戏，则转矩通常也被减小(例如不到1Nm)，因为在此针对自适应式转轮比针对开车时的菜单设定使用长许多的时间，即更加辛苦。在开车时或在驾驶运行中，操作件应该走得不太难(较高的转矩或力；例如2Nm以上)，以往内车辆遇到颤动并且开车是动态过程(外部有力作用)。因此，可产生更安全的用户输入。在停止或电池充电时的操作件使用是一个总体静态过程，此时操作件长时间高强度、但在平静环境中使用。过高的力或力矩在此导致输入件(手指、手、脚)的更快疲劳并且在高强度输入时有时导致着火(例如线切割着火)。另外，在游戏或办公室应用中转矩必须比汽车操作时更细微且多级地(各种形式)且以其它触觉曲线变化被改变。所述模式尤其在用作非行驶专属操作件时可被编程，从而每位使用者可以实现其自身相反。为此，可以实现简单的用于调整个别触觉反馈的应用软件。车辆内的触觉也可以由家用游戏机或办公室个人电脑接管(例如设定条件被存储在云中并被接管)。但触感应该在行驶专属输入时又进入标准模式，以便车辆司机在此获得可再现的司机事件反馈，尤其当它们与安全相关(例如自动定速仪、间距控制、油门、刹车……)时。上述内容也对汽车内的后侧位置有利。在那里，通风用自适应式旋转调节器或空调用输入器以触觉方式被用于游戏用输入器。例如儿童因此可以在电池充电时且也可以在行驶时多功能使用已有的操作件并因此打发时间。但车辆也可在车库内被用作“游戏模拟仪”或“行驶模拟仪”，这不一定只在电池充电时。这种实施方式也可以被用于其它车辆如载货汽车、越野车、摩托车、机场跑道车、飞机、自行车……、即交通工具，其具有可以自适应调整的操作件。

本发明的其它优点和特征来自以下参照附图所解释的实施例，图示出：

图1a示出具有磁流变制动机构的车辆用触觉操作装置的三维示意图；

图1b示出具有磁流变制动机构的另一车辆用触觉操作装置的三维示意图；

图2示出磁流变制动机构的滚子的极其示意性的横截面；

图3示出具有磁流变制动机构的用于车辆的触觉操作装置的示意性横截面；

图4a至图4c示出其它用于车辆的触觉操作装置的各不同横截面；

图5a至图5e示出用于车辆的触觉操作装置的其它设计的纯示意性截面侧视图；

图6至图12示出其它用于车辆的触觉操作装置的示意性总视图和细节图；

图13a至图13e示出在操作件操作时由磁流变制动机构造成的操作件活动性的纯示意性视图。

图1a示出车辆用触觉操作装置100或车辆用设备部件200，其上可以安装或包含至少一个磁流变制动机构1和至少一个操作件101。

图1a示出设计成触觉操作钮的车辆用触觉操作装置100。操作钮通过托架或支承体50固定在车辆之上或之中。例如操作钮101可以安置在仪表板上。操作钮101通过转动该操作件101被操作。用户接口43还可以被用来传送信息。

在图1b中示出呈具有拇指拨轮102的触觉操作装置100形式的设备部件200。拇指拨轮102优选例如被安装在车辆方向盘中。但拇指拨轮不限于该应用场合且也可以例如被安装在车辆的中央托架中。拇指拨轮102一般也可以视安装情况用任何其它手指来使用。

如果操作件101或拇指拨轮未被操作，则振动可以从车辆被传递给它。因此，振动可以从行驶车辆被传递至方向盘或中央托架。于是，例如可能出现该操作件或拇指拨轮不希望地因振动而运动。为了不出现这种情况，拇指拨轮的电线圈26a(见图3)可以在不使用时被略微通电，由此实际上造成基础力矩的增大。在此，软件监测操作件101。当操作件101(旋钮、拇指轮、拇指拨轮等)的转动角度在略微通电时也还进一步改变时，则这是使用者想要转动操作件101。于是，软件放开操作件101以便转动并且接着进一步出现角度变化(输入)。触摸传感器装置或近场传感器装置可被使用，以便控制器知道转动何时来自使用者和何时不是。这首先在这种传感器已经安装时是有意义的。小缺点是略微增加的耗电量和在转动一开始时的略微增大的基础力矩(钮涩滞)。

在这些实施例中，磁流变制动机构1具有可转动的操作件101。转动操作件101所需的转矩可通过磁流变制动机构1来调节。

在触觉操作装置100的顶侧可以设置用户接口43。这种用户接口43可以例如设计成显示装置或者触敏输入可能方式(触摸板、运动和手势控制、图像识别……)。

图2示出用于影响两个制动部件2和3之间力传递的用于车辆的磁流变制动机构1的极其示意性的横截面图。在此，在图2中的两个制动部件2、3之间设置有滚子或转动体11。滚子11在此设计成球或辊15。但也可能的是将滚子11设计成柱体或椭圆体、滚珠或其它可转动的转动体。在本意上，非旋转对称的转动体例如像齿轮或具有一定表面结构的转动体11也可被用作滚子。

在所有设计和实施方式中也可以想到使用若干或全部滚子11(不仅用来传递转矩、也用来)彼此相对支承制动部件2、3，因而不需要一个单独的支承机构30或单独的支承部位。在特别简单的实施方式中，这可通过例如呈辊状的由非导磁性材料或近似非导磁性材料构成的滚子11进行。

在制动部件2和3之间设有通道或间隙5，其具备间隙宽度5a并且在此填充有介质6。该介质在此是磁流变流体，其例如作为载体液体包含油，油内有铁磁性微粒19。乙二醇、脂肪、硅油、水、蜡和黏稠或稀液状物质也可以被用作载体介质，但不限于此。载体介质也可以是气态的和/或是气体混合物(例如空气或环境空气、氮气、气体或气体混合物、空气混合物)，或者可以放弃载体介质(真空或空气且例如环境空气)。在此情况下，仅通过可被磁场影响的微粒(例如羰基铁)填充入该有效间隙(间隙)或通道中。与其它的优选有润滑性能的微粒如石墨、钼、塑料颗粒、聚合物材料的混合是可能的。由所述材料构成的组合也可是可行的(如羰基铁粉与石墨和作为载体介质的空气的混合)。作为不带(液态)载体介质的羰基铁粉，例如可以采用巴斯夫(BASF)公司的名为CIP ER的粉末，其具有97％的最低铁含量但无涂层并具有5.1μm微粒平均尺寸，或者巴斯夫的CIP SQ-R，其具有至少98.5％铁含量、4.5μm平均尺寸和SiO₂涂层。各不同粉末在微粒尺寸分布、涂层和微粒形状等方面不同。

铁磁性或铁氧体磁性的微粒19优选是具有球形微粒的羰基铁粉，其中该微粒的尺寸分布和形状取决于具体应用场合。具体优选在1和20微米之间的微粒尺寸分布，但在这里较小的(<1微米)乃至很小的(几纳米，一般为5纳米至10纳米)或20微米、30微米、40微米和50微米的较大的微粒也是可能的。视应用场合不同，微粒尺寸也可以明显更大，甚至深入毫米范围(微粒球)。微粒也可以具有特殊的涂层/皮(钛涂层、陶瓷、碳皮、聚合物涂层等)，以便它们更好地承受住视应用场合不同所出现的高压力载荷或变得稳定。微粒也可以具有耐蚀或防导电的涂层。磁流变微粒可以针对这些应用场合不仅由羰基铁粉(纯铁、五羰基铁)制造，也例如可以由特殊的铁(硬化钢)或其它特殊材料(磁铁矿、钴……)或者其组合制造。磁滞小的超瞬磁性微粒也是可行且有利的。

滚子11通过两个制动部件2、3的相对运动17优选被置于绕其转动轴线12的转动中并且实际上在制动部件3的表面上滚动。同时，滚子11在另一制动部件2的表面上滚动，从而在那里存在相对速度18。

确切地讲，滚子11未直接接触制动部件2和/或3的表面并因此未直接在其上滚动。滚子11距制动部件2或3的其中一个表面的自由距离9例如为140μm。在一个具有1μm至10μm之间的微粒尺寸的具体设计中，自由距离尤其在75μm至300μm之间、特别优选在100μm至200μm之间。

自由距离9尤其是典型的平均微粒直径的至少10倍。优选地，自由距离9至少为最大典型微粒的10倍。因为缺少直接接触，故在制动部件2、3彼此相对运动时存在很小的基础摩擦/力/力矩。

如果磁流变制动机构1承受磁场作用，则场线依据滚子11与制动部件2、3之间距离。滚子11由铁磁性材料构成并且例如在此由ST37(S235)构成。钢种ST37具有约2000的磁导率μr(在相关区域中)。场线(磁路)穿过滚子并且集中在滚子中。在场线在滚子上的在此的径向进出面处，在通道或间隙5内存在高的磁通密度。那里不均匀的强磁场导致可磁极化微粒19的局部的强烈结链(磁性结链)。通过该滚子11朝向在磁流变流体内形成楔的方向的转动运动，该作用显著增强并且可能的制动力矩或离合力矩被极度增大，远超过通常在磁流变流体内可产生的值。优选地，滚子11和制动部件2、3至少部分由铁磁性材料构成，因为磁通密度越高，转动体11和制动部件2、3之间距离越小。由此在介质内形成基本呈楔形的区域16，在该区域中，磁场梯度显著增加直至在接触部位或最小距离区域内的锐角16a。

尽管滚子11与制动部件2、3之间有距离，但也可通过表面彼此相对速度将滚子11置于转动运动中。转动运动在有和没有作用磁场8的情况下都可行。

当磁流变制动机构1遇到在此在图2中未被示出的电线圈26a(见例如图3)的磁场8时，所述磁流变流体6的某些微粒19沿磁场8的场线结链。能注意到图2所画的矢量仅粗略示意性表示与MRF影响相关的场线区域。场线基本垂直于铁磁性构件的表面进入通道5并且首先不必在锐角区域16a内呈直线延伸。

同时，在滚子11的周面上比如一并使磁流变流体的材料转动，从而在制动部件3与滚子11之间形成锐角区域16a。在另一侧在滚子11与制动部件2之间出现相同的锐角区域10。锐角区域10例如可以在设计成柱形的滚子11的情况下具有楔形16。由楔形16造成滚子11的进一步转动受阻，从而磁场对磁流变流体的作用被增强，因为在锐角区域16a内的作用磁场造成在那里的介质6的更强烈结合。由此，在抱团中的磁流变流体作用增强(在流体内形成链和进而结合或黏度)，这使得转动体11的进一步转动或运动变得困难。

通过楔形16(微粒附着)，可以传递比用只利用剪切运动而无楔作用的相似结构所能实现的大许多的力或力矩。

直接可通过所加磁场传递的力只是可由该装置传递的力的一小部分。通过该磁场，楔形成和进而机械增力是可控的。磁流变效果的机械增强可以这样变化，即，当微粒形成楔时，也可以在所加磁场关断之后实现力传递。

事实表明，通过锐角区域16的楔作用，获得一定强度的磁场8的显著更大作用。在此，所述作用可增强许多倍。在一个具体情况下观察到在现有技术中在按照剪切原理的MRF离合器中的两个制动部件2、3的相对速度的约10倍强的影响，在MRF离合器中，两个相对运动的表面之间设有磁流变流体并且其遇到两个相对运动的表面的剪切力。在此通过楔作用的可能增强取决于不同因素。或许它还可以通过滚子11的较大表面粗糙度被增强。也可能的是在滚子11的外表面上设置对外突出的多个凸起，它们能导致还更强的楔形成。

楔作用或楔效果以面的方式分布在滚子11和部件2或3上。

图3示出具有磁流变制动机构1的触觉操作装置100的截面，磁流变制动机构具备两个制动部件2、3。第一制动部件2和第二制动部件3基本上沿轴向20延伸。

第一制动部件2在此布置在第二制动部件3内并被设计为定子单元22，其被可绕其旋转的转子单元23包围。定子单元22具有定子杆或杆22b和定子体22a。定子体22a通过支承体50被形状配合和/或传力配合地保持。支承体50例如可安装在外托架或设备上，如在中央托架或仪表板上或也在门上。支承体50按规定不可旋转地被固定。在此，第一或内制动部件2不可旋转地连接至支承体50。为此，定子单元22的杆22b不可旋转地容置在支承体50上。第二制动部件3相对于第一制动部件2可连续转动地容置在其上。

第二或外制动部件3设计成长条形并且具备制动体3a。外制动部件3在此形成可绕定子单元22转动的转子单元23，导磁性制动体3a在此形成导磁性转子体23b。操作件101在此接合至转子体23b或如此构成，即，操作件101的转动运动被转换为转子体23b的转动运动或直接造成其转动。在操作件101上可以设置覆层49，覆层于是在操作时被实际触摸。为此也可以例如涂覆一个较大的且或许很窄的轮。

第二外制动部件3在支承机构30上可转动地容置在支承体50上。支承机构30在此包括第一支承单元112和第二支承单元118。内制动部件2不可旋转且或许可轴向移动地容置在支承体50上。在支承机构30的支承单元112、118上，朝向全球径向122的力可以由支承机构30支承，此时第一制动部件2相对于第二制动部件3可轴向移动。

在制动部件2和3之间形成闭合的腔或制动腔110，其填充有MRF并且通过密封件10被对外密封。密封件10可靠密封内部并且具有密封底部10a和密封唇10b。密封底部10a在径向上靠内平行贴靠定子杆22b。密封唇10b在径向上靠外贴靠外制动部件3的制动体3a的内周面。制动部件3在转子体上具有圆柱形内径，其在径向上对外界定制动腔110。密封唇10b从内侧倾斜抵靠柱形内壁。密封件10在此具有大致呈U形或V形的横截面。所述U形或V形在此朝向制动腔110的内腔敞开。由此获得从内部对密封作用的增强。

该结构极其有利。在定子单元22接触密封底部10a的接触部2b中没有出现高的应力。因此可以选择廉价材料例如像塑料用于定子杆22b。定子单元因此可以例如呈一件式或尤其呈多件式注塑制造。定子杆必须不是很硬以防止磨损，因为未出现密封件10在定子杆22b上的摩擦磨损接触运动。不需要将由比例如金属更具抵抗能力的材料构成的套安装在定子杆上。因为在定子杆上未出现密封唇的滑动相对运动，故也不必规定防止密封唇在内制动部件2上的机械作用的保护。

而外制动部件3或外制动部件3的制动体3a设计成是导磁性的。磁场源26的磁场8被引导经过导磁性制动体3a且因此由比内制动部件2的杆明显更耐磨损的材料构成。或许，导磁性制动体3a也可以在内部在具有接触密封唇10b的接触区域3b中(或也完全地)具有附加硬化或硬化涂层。但一般制动体3a的导磁性材料例如像钢的材料性能足以能保证充分的稳定性。虽然用于在使用中使操作件101转动的低基础力矩是重要的，但事实表明，在摩擦技术中本身不利的结构借助径向对外的密封唇10b总体上导致比相反的结构更好的结果。而且摩擦力矩本身因较大的摩擦面范围和因为较大的直径而更大。这取决于简化的结构还有零件数量的减少和缩小的结构空间。总体实现了很紧凑的结构，其只具有最小的基础力矩和很高的最大制动力矩。很紧凑的结构可以再次缩小尺寸，由此也能再次减小基础力矩。这是出乎意料的结果。

第一制动部件2具有定子体22a和容置于其上的芯21。电线圈26a的绕组缠绕在芯21上。在此，电线圈26a的这些绕组可以向外超出柱形定子体22a，如图4b所示。但也可能的是电线圈26a的绕组不超出。

在径向上，在第一制动部件2的外壁与外制动体3a的内壁之间有间隙5，该间隙在此基本设计成空心柱形间隙。在间隙中安置有多个在此设计成滚子的传动部件11。滚子11在此被设计成柱形滚子并且具有略小于间隙5的间隙宽度的外径。间隙5在此还填充有磁流变介质。

在间隙区域中，例如可以布置填充有空气或其它气体的O形环等，其在温度波动时提供体积补偿。此外，如果随着工作进行磁流变流体或介质从内向外流出，则由此在那里形成储腔。在此，该定子体可以轴向移动以提供自动温度补偿和用于MRF的储腔。

间隙5的(可用)间隙长度在此大于滚子11的长度。在此，电线圈26a在轴向20上也设计成比滚子11的长度长。

在电线圈26a内能看到芯21。定子体22a具有径向增大的容座。电缆套管35向下延伸穿过杆22b。在那里引出用于连接电线圈26a和或许传感器导线的电缆45。控制装置27可以设置或配属在杆22b的根部中或也在外侧在其它合适位置中以完成按需控制。

制动腔110设计成对外闭合。闭合的腔110包括基本上充满磁流变介质6的体积114。

磁流变介质6的体积变化在此造成第一制动部件2相对于第二制动部件3的相对轴向移动。

若第一制动部件2固定不动，则第二制动部件3在体积增大的情况下按照图3的取向向右移动。由此闭合的腔110的体积114增大。因此尤其可以补偿由升温引起的磁流变介质6体积变化。磁场源26的功能未由此受影响。在可能由温度引起或因泄漏出现的体积减小情况下，第二制动部件3在此向左移动。

在位移时，在磁流变制动部件1内实际上总是存在环境压力。特别是因此阻止密封件10的附加受力。而在借助气泡的平衡装置中，内腔总是处于高压下，由此出现较大泄漏和由所需更好的密封造成的较大摩擦。

图4a以截面图示出具有相似的磁流变制动机构1的其它触觉操作装置100。可以看到横向槽32，电线圈26a在其中缠绕在芯21的轴向端。在轴向上分别设置填料28以在两端闭合。在电缆套管35区域内设置借助例如所画出的O形环等的单独密封。在那里，在O形环上未发生相对运动。

也可能的是其中一些分布在周围一部分上的滚子被设计成非导磁性的传动部件。优选地，所有滚子由导磁性材料例如钢构成。

操作件101的或第二制动部件3的转子体23的沿轴向20的长度或高度23c优选在5mm与90mm之间。可能且如图4a所示的是，在制动体3a的带有定子杆22b的端头安置一个单独的延长制动体3a的套23a。这种套23a不一定由导磁性材料构成并且在此优选并非由其构成。这种套23a增大电线圈26a和导磁性制动体3a距传感器装置70的轴向距离，从而获得测量结果的更好的磁去耦。

传感器装置70用于探测两个制动部件2、3的彼此相对角位，参见图4a中的右下方的放大细节。该探测利用磁环单元71和磁场传感器72进行。传感器装置70在此通过去耦机构78接合至第二制动部件3。去耦机构78将传感器装置磁去耦。传感器装置70在此还包括屏蔽机构75，其在此包括多个屏蔽体76并且三面包围磁环单元71。在磁环单元和屏蔽机构75之间设有隔离单元77。隔离单元77还屏蔽磁环单元71。由此，由磁环单元71限定的体积基本被屏蔽而不受电线圈26a或其它磁场的磁影响。

在第二制动部件3的外侧可以安置覆层49，从而旋钮23的外观形象基本由覆层49的表面来定。

制动体3a的或转子体23b的材料是导磁的且用于闭合磁路。转子体23b的壁厚23d优选至少是滚子11直径的一半大。

优选的是将芯21还有定子杆22b设计成两件式。分割优选沿图4a所示的中心线延伸，由此出现左半芯和右半芯。两个半芯可以通过不导磁元件(例如密封件)相互间隔开。优选地，填料体积28因此是半芯的一部分，由此得到具有用于电线圈分界面的环绕槽的半圆形元件。定子体22a也还优选被分为两半。定子体22a的一半也可以与一个半芯形成一部分(一体式设计)，或者一个半芯与一个完整的容纳单元设计成一体。

在这里，触觉操作装置100以磁流变制动机构1在一侧安装。第二制动部件3在此仅支承在闭合的制动腔110的第一端。所述支承在外制动部件3的外侧面上利用支承机构30进行。

当闭合制动腔内的体积变化时，第一制动部件2可以略微来回运动。在此又假定第一制动部件2不转动且可轴向移动地容置。有利地，该系统在一定的运动余地内实际上总是处于环境压力。防止密封件10的附加受力。

图4b和图4c示出磁流变制动机构1的各不同的示意性横截面，其可被用在根据图4a的设计中以及也可用在其它实施例中。

内制动部件2固定不动地设计并且被可连续转动的制动部件3包围。第二制动部件3具有围绕第一制动部件可转动的且空心且内部呈柱形构成的导磁性制动体3a。可以清楚看到在第一和第二制动部件2、3之间环绕的间隙5。间隙5在此至少部分且尤其完全填充有磁流变介质6。

第一制动部件2具有在轴向20上延伸的由导磁性材料构成的芯21和在轴向20上缠绕在芯21上且限定出线圈平面26c的电线圈26a。电线圈26的磁场8在轴向20的横向上延伸经过第一制动部件2或芯21。

可以清楚看到，在线圈平面26c内的径向26d上的电线圈26a的最大外径26b大于在横向于且例如垂直于线圈平面26c的径向25上的芯21的最小外径21b。

滚子11分别仅布置在角度段61、62内且无法围绕芯21完全转动，因为电线圈26a突入间隙5或通道中且因此防止整圈环绕。

由此，给滚子11提供少量地方。但这导致还更高的磁场8集中。图4b举例画出三条磁场线。

在图4c中，滚子11未容置在芯21的柱形外表面上，而是在专门适应于滚子11外形的容座63上，在其上优选略有间隙地容纳并引导滚子11。磁场8过渡至滚子11中是有利的，因为在芯21或容座63上的外表面64与滚子11之间提供更多传动面。

在此，根据图4c的横截面优选仅在轴向端区内存在，因此例如呈柱形的滚子11在端头处被引导穿过容座63并且在周向上被按规定保持。于是，该芯如在图4b中那样通过中心部段形成。

电线圈26a总是布置在角度段61、62之外。在这里，没有滚子11位于角度段61、62之外。

如下结构也是可能的，在此完全放弃滚子11。芯21于是具有向外突出的传动部件11，其从主体33起径向朝外延伸。线圈26的最大外径26a此时大于最小芯直径21b。间隙5的径向延伸尺寸在周面范围内改变。在传动部件11的外端上仅存在小的间隙尺寸65，而制动部件2与制动部件3之间的径向距离66在其它位置上大许多。

在所有实施例中，优选采用“横置线圈或轴向线圈”，在此，电线圈26a在轴向20上缠绕在芯21上并且又具有最大径向线圈直径26b，其大于芯21的最小芯直径21b。于是，滚子11或传动件没有布置在整个周面范围内。

优选在每个设计中都有用于探测触觉操作装置100的角位的传感器装置70。磁场传感器72优选被集成在杆22b或第一制动部件2之中或之上。

定子单元22尤其设计成两件式。由此，首先简化电线和尤其是传感器导线73在第一制动部件2内的安装。电缆可以通过敞开的电缆套管35布设。

图5a示出触觉操作装置100，其可被用在车辆中的不同的设备部件200上。触觉操作装置100包括带有转子单元23的可转动的操作件101。所述操作通过转动该转子单元23进行。

转子单元23可绕定子单元22转动地安装。定子单元22在此包括定子体22a和定子杆22b。转子单元23的转动轴线在这里由点划虚线表示。在这里，该转动轴线也同时对应于定子单元22和转子单元23的轴向中心轴线。

定子单元22被安装在支承体50上。

转子单元23绕定子单元22的转动运动或可转动性在这里借助磁流变设计的制动机构1有针对性地可减缓。制动机构1以此处未示出的磁场源26和例如电线圈26a产生磁场，磁场作用于作为制动介质的磁流变介质(MR液体)。这导致可磁极化微粒的局部强烈结链和在制动介质内的可传递的剪应力的增大。

制动机构1由此允许有目的地减缓(制动)和甚至完全锁止转动运动(高制动力矩)。因此可以利用制动机构1进行在转子单元23的转动运动期间的触觉回馈(触觉反馈)，例如通过可相应感觉到的栅格(波纹)或通过动态可调的止动。为了监测转子单元23的转动位置和为了能将其用于驱控制动机构1，设置在此未详细示出的传感器装置70(见图4a)。

制动介质容置在对外被密封的制动腔110中。制动腔110在此由转子单元23和定子单元22界定。

转子单元23在此(仅)保持在支承体50上(为了导出由制动产生的反作用转矩)。由此，可以显著减小操作装置100的轴向尺寸，这例如对于装入车辆方向盘中极其有利。此外，在此规定与定子单元22无关的转子单元23支承。因此，在随手指转动时的支承力和压力可以绕过定子单元22被直接导出至支承体50。定子单元仅见到反作用转矩，而没有支承力或径向力，由此定子杆22b的尺寸可设计得更细并进而节省空间。总体得到特别紧凑且耐用的以及同时触感精确的操作。

为了支承转子单元23，在此设置具有支承单元112和另一支承单元118的支承机构30。通过支承单元112、118，转子单元23径向对外安装或支承在支承体50上。为此，支承单元112、118在此安置在转子单元23的径向外侧面上。

在另一支承单元118的区域内，在转子单元23上在此设置位移限制机构44。由此实现转子单元23轴向位移规定距离。位移限制机构44也可以如此布置，即锁止轴向活动性。

当不希望有转子单元23相对于支承体50的轴向活动性时，一个或两个支承单元112、118也可以设计成固定支承。在此例如可以将另一支承单元118设计成固定支承。

为了允许或补偿该制动腔110内的制动介质的由温度决定或由泄漏决定的体积变化，制动腔110的体积可被调整。为此，转子单元23和定子单元22在此设计成可彼此相对轴向移动。在这里由双箭头草绘出用于这种体积补偿39的运动。

在体积补偿39时，定子杆22在此从制动腔110被移出或被移入该腔。为此，定子杆22b在此可轴向移动地容置在支承体50上。因此可在转动运动减缓时将减缓力矩导出到支承体50中，但定子杆22b也不可转动地接合至支承体50。

图5b示出前面提出的根据图5a的用于车辆的触觉操作装置100的改进方案。在这里，定子单元22以杆座14安装在支承体50上。杆座14可轴向移动地安置在支承体50上。而定子单元22不可旋转且不可轴向移动地安装在杆座14上。

由此，定子单元22在体积补偿时与杆座14一起相对于支承体50位移。基于杆座14及其相应大的半径，轴向运动在此可以在较大范围(大面积；大距离)内得到支承，从而总体得到改善的轴向引导和定向。

杆座14在这里以部段14a局部包围转子单元23的外侧面。支承单元112安置在杆座14上，使得转子单元23通过杆座14支承在支承体50上。也由此改善所述部件的轴向可移动性以及定向。

触觉操作装置100在此包括用于相对于转子单元23的轴向中心轴线或转动轴线定向该定子单元22的轴向中心轴线的定向机构7。对于定向机构7，杆座14在此设计成轴对称。由此，杆座14的径向包围转子单元23且安置有支承单元112的部段14a以及杆座14的部段14b具有同一轴向中心轴线。部段14b在此用于固定定子杆22b。

由此，杆座14在此允许转子单元23和定子单元22的精确同心定向且同时也相对于支承体50被定向。例如可如此提供这种定向机构7，即，杆座14被设计成具有用于部段14a的较大中心孔和用于部段14b的较小中心孔的转动件。

图5c示出参照图5b所提出的具有扩展的定向机构7的操作装置100，借此将获得定子杆22b在杆座14上或杆座中的更精确取向。定子杆22b为此包括锥形定向部7a。定向部7a安置在杆座14的对应锥形的定向部分7b中且例如在锥形凹部中。由此，定子单元22在与杆座14组装时被最佳(无间隙、同心)定向。

定子杆22b也可以通过杆座14内的锥形夹钳被定向。附加地或替代地，定子杆22b可以在杆座14内被螺纹固定或以其它方式传力配合或形状配合地固定。也可以实现材料接合固定，例如通过(超声波)焊接或粘接。

图5d示出参照图5c所提出的具有杆座14和转子单元23的替代布置的操作装置100。在此，该杆座以其部段14b包围转子单元23的设计成突出部37的径向外侧面。这种设计除了前述的优点外还提供很小的径向尺寸。

在这里，两个支承单元112、118直接安置在支承体50上。但替代地或附加地，也可以规定支承在突出部37上。

图5e示出参照图5a所提出的具有替代的支承结构的操作装置100。在这里，转子单元23在一个轴向端具有呈短轴头119形式的突出部，其上安置有该支承单元118。视已有的结构空间，此设计具有优点。

现在参照图6至图12来描述触觉操作装置100的另一个实施例，就像其能很有利地用在各不同设备部件200中那样。例如可以用在拇指拨轮102上。

在此如此设计支承体50，即，提供足够空间以便转子单元23能配备环绕的环等。

图6透视示出用于车辆的触觉操作装置100。定子单元22在此基本上看不到地被其它部件遮挡。在这里只能看到制动机构1的电子单元(PCB和插头)29。在这里，在支承体50上固定或夹固杆座14。在此处所示的视图中只能看到支承机构30的支承单元112。另一个支承单元118在此看不到地布置在转子单元23之后。

图7示出图6的操作装置100的支承体50。支承体50在此设计成例如由塑料构成的一体式异型件。在此能清楚看到支承单元112、118或其容纳区。在这种容纳区处，例如可以安置一个或多个滑动轴承或滚动轴承。容纳区也可以本身至少部分提供各自支承单元112、118。

图8示出根据图6的用于车辆的触觉操作装置100的局剖俯视图。为了提供操作件101，转子单元23在此配备有粗略画出的环绕环。在剖视区域中，在此能清楚看到定子杆22b的锥形定向部7和杆座14内的所属的定向部分7b。

用于密封制动腔110的密封件10具有大致呈V形的横截面并且以V形的一臂、即密封底部10a贴靠定子体。另一臂径向靠外地贴靠外制动部件3的导磁性制动体3b的内周面并通过密封唇10b对外密封制动腔110。由此可以提供很紧凑的制动腔110和制动机构1。制动机构1需要仅最小的结构体积。磁流变介质的所需量也很小，这降低成本。通过磁流变制动体3a，磁场源26的基本上由电线圈26a产生的且穿过内制动部件2与外制动部件3之间的径向环绕间隙5的磁场被闭合。

所示内部结构的一个显著优点是，传感器装置70在轴向和径向上远离电线圈26a和磁路的其它部件并且尤其也远离外制动部件3的外制动体3a布置。由此将显著减小在传感器装置70区域内的交变漏磁场的强度。传感器装置70包括磁场传感器72并检测转子单元23相对于定子单元22的转动角度。局部漏磁场的减小可以显著改善角度确定精度。

如果外制动部件3的导磁性外制动体3a被轴向进一步引导向传感器装置70，则出现在其中的且在工作中快速多次交变的磁场不利地影响精度。该结构以简单方式显著提高精度。

测量精度的进一步显著改善通过屏蔽机构75和去耦机构78来获得。屏蔽机构75在此环绕延伸并且横截面围绕磁环单元71地大致呈C形或U形，磁环单元在此在对置的径向部位具有南极和北极。在定子杆22b上的磁场的取向被测量。外磁场或磁场源26的磁场的影响在那里越小，可以越精确测量且因此越精确控制该制动机构1。

屏蔽机构75在简单情况下具有多个屏蔽体76和隔离单元77，它们共同形成屏蔽机构75。在一个具体例子中，两个侧向环形盘和一个筒形套形成三个相互匹配的屏蔽体，它们紧挨着并且保证可靠的对外屏蔽。在环绕轮廓内容纳有磁环单元71，其通过一个或多个隔离单元77与导磁性屏蔽体76间隔开地被保持。由此，外磁场基本远离磁环单元71和磁场传感器72。

密封件10的类型和布置也显著有助于测量精度的改善和结构简单，该密封件以密封唇10b外贴在转子体23b的内周面或外制动体3a上。

图9示出定子单元22连同杆座14。在此，为了更好概览起见而未示出转子单元23。能看到芯21。还能看到形成在芯的侧旁的用于引导传动部件或转动体11的容座或异型件22c。

图10单独示出杆座14。因此在这里能清楚看到定向机构7，其具有定子杆22b的定向部7a和杆座14内的定向部分7b。在此也能清楚看到径向靠内的用于支承部位112的杆座容纳区。在那里可以是例如支承单元112的一个或两个以上的支承部位。

杆座14在此配备有销34以实现不可旋转地接合至支承体50(反作用力矩经此被导出)。杆座14在此还在用于定子杆22b的容纳区中具有两个槽40。槽40用于不可旋转地容纳定子杆22b。为此，定子杆22b具有两个对应的凸起41，它们插入槽40中。另外，杆座14在此具有用于容纳或分布胶粘剂的胶槽42。借助胶粘剂，定子杆22b被粘接在杆座14上。

图11示出用于车辆的触觉操作装置100的截面，在此能看到内制动部件2和外制动部件3、密封件10、操作件101还有电线圈26a。也能看到杆座14。

图12示出定子单元22和杆座14的视图，在此看不到转子单元23。

图13a至图13d示出在操作用于车辆的该触觉操作装置100时的各不同触觉模式。

图13a纯示意性示出在操作件101转动时的运动区域的栅格的视图，其中活动性受到磁流变制动机构的影响并且提供与方向相关的空程。

用于车辆的触觉操作装置100在此被设计成拇指拨轮或操作轮。触觉模式在此描述用于控制操作件101的方法的一个可能的实施方式。

在此处所示的触觉模式中，操作件101与方向相关地依据在运动区域812内的运动809工作。如果操作件101向左转动，则制动机构1产生转动角度相关的带有许多止动点811的栅格810，使用者能作为可克服的转动时阻力感受到止动点。如果操作件101向右运动，则存在空程829，空程时操作件101可自由转动。由此，在此允许用户获得关于其输入的直接反馈。该触觉模式也称为按压和锁止816。

图13b示出该方法的另一触觉模式。在操作件101的线性运动之后，操作件101的活动性通过磁流变制动机构1被完全锁止。由此有效避免不希望有的用户同时错误输入。在止动点121处的力大到用户实际上无法克服它的程度。

图13c示出另一个触觉模式。在运动区域128内的栅格120在此与速度相关124或也与加速度相关124地改变。在操作件101被用户快速转动运动时，两个并排的栅格点121之间的距离在此与速度相关地改变。在所示运动17中，随着速度增大，用户在转动时所感受的止动点121的距离缩小。

图13d示出该方法的另一实施方式。操作件101在此可自由转动，因而有无穷的运动区域128。在此处当前的情况下，栅格120的一些止动点121在存在操作件101的高加速度时被跳过(栅格点125)。通过磁流变制动机构在操作件的运动区域内提供与速度相关的栅格。

操作件101的运动区域128可根据触觉模式可变且尤其可调节。因此可有利地使活动性和触觉反馈适应于用户的个别需求或依据使用或程序来调整。

图13e示出在程序开始时或在设备例如像收音机操作时的可能应用。操作件101能首先伴随小的阻力例如以最低程度或在其它情况下实际上根本无法实现地转动。接着，所需转矩陡然增大或猛然增大至阈值230。在越过阈值230之后，例如启动或接通设备。转动阻力降低至相对最小力矩231。接着马上在此改变操作件101的功能。当继续转动时例如改变音量。在此，根据斜率232线性增大所需转矩。也可能的是所述变化过程并非线性。也可能的是，从某个位置起(音量、敏感性、照明装置的亮度)调设出更大的斜率，或将所需力矩猛然增大一定程度。因此例如车辆也可以通过触觉操作装置(例如用方向盘中的拇指轮/滚轮)被起动。当操作件101(如轮或旋钮)转动时产生一个阈值。在越过阈值之后，一个功能被启动，例如像当点火钥匙经典地被转动到第一位置时。转动阻力随后降低至较小的或最小的力矩。当继续转动时，人们进入接通模式或柴油发动机中的预热。阻力此时恒定增大。进一步转动起动发动机，就像在经典的点火钥匙时那样。

该功能可以适应于任何应用场合，例如也在车辆中接电话时。首先用户接受通话，做法是他必须超过转矩阈值地旋转该旋钮。接着，转矩又处于较小值且用户可通过继续转动增大音量或通过反转减小音量。在挂断电话通话时，同样做法反向进行。同样的情况适用于收音机：为了接通，超过阈值地转动拇指轮，接着增大音量，阻力随音量增大。

优选低合金钢可以保持剩余磁场。所述钢优选被定期或按需退磁(尤其是通过特殊的交变磁场)。

针对被磁场穿过的部件，最好采用材料FeSi3P(硅钢)或有关联的材料。

在所有情况下可以执行语音控制或噪音控制。利用语音控制可以自适应控制该制动机构。

所述控制还可以得到人工智能(深度学习/机器学习)的支持，以还使触觉功能适配于用户并加以改善。

当转动单元未被转动时，即当角度是恒定时，电流优选随时间连续减小。电流也可以与速度相关(转动单元的转角速度)被改变。

附图标记列表：

1      磁流变制动机构

2      制动部件

2b     接触部

3      制动部件

3a     制动体

3b     接触区

5      间隙、通道、制动间隙

5a     间隙宽度

6      介质

7      定向机构

7a     定向部

7b     定向部分

8      场、磁场

9      自由距离

10     密封件

10a    密封底部

10b    密封唇

11     传动部件、滚子、转动体

12     转动轴线

14     杆座

14a    部段

14b    部段

15     柱体、球

16     楔形

16a    锐角区域

17     相对运动的方向

18     相对运动的方向

19     磁性微粒

20     轴向

21     芯

21b    最小直径

22     定子单元

22a    定子体

22b    定子杆、杆

22c    异型件

23     转子单元、旋钮

23a    套

23b    转子体

23c    高度

23d    壁厚

25     径向

26     磁场源

26a    线圈

26b    最大直径

26c    线圈平面

26d    26c的径向

27     控制装置

28     填料

29     电子单元

30     支承机构

32     横向槽

34     销

35     电缆套管

37     突出部

39     体积补偿

40     槽

41     凸起

42     胶槽

43     用户接口

44     位移限制机构

45     电缆

49     覆层

50     支承体、托架

61     角度段

62     角度段

63     用于11的容座

64     外表面

65     径向间隙尺寸

66     径向距离

67     23b的内表面

70     传感器装置

71     磁环单元

72     磁场传感器

73     传感器导线

75     屏蔽机构

76     屏蔽体

77     隔离单元

78     去耦机构

100    触觉操作装置

101    操作钮、操作件

102    拇指拨轮

110    制动腔、闭合腔

112    支承单元、第一支承部位

114    110的体积

118    支承单元、第二支承部位

119    短轴头

120    栅格

121    止动点

122    径向(全球)

123    方向相关性

124    速度相关、加速度相关

125    跳过

126    按压和锁止

127    空程、可自由转动

128    运动区域

200    设备部件

Claims (52)

1.一种用于车辆的触觉操作装置(100)，尤其是用于机动车的触觉操作装置(100)，所述触觉操作装置(100)具有可转动的操作件(101)、至少一个磁场源(26)和用于制动所述操作件(101)的转动运动的至少一个磁流变制动装置(1)，其中，所述磁流变制动装置(1)包括能够彼此相对转动的至少两个制动部件(2,3)，其中的一个制动部件接合至所述可转动的操作件(101)，其中，作为外制动部件(3)的第二制动部件(3)至少局部包围作为内制动部件(2)的第一制动部件(2)，并且其中，在两个所述制动部件(2,3)之间形成带有磁流变介质(6)的磁流变制动腔(110)，所述磁流变制动腔(110)具有至少一个间隙(5)。

2.根据权利要求1所述的用于车辆的触觉操作装置(100)，其中，所述外制动部件(3)包括外制动体(3a)，所述外制动体(3a)至少局部具有柱形内表面(67)，并且其中，在芯(21)的外周的至少一个角度段(61,62)上，至少一个传动部件(11)被布置在所述芯(21)与所述外制动体(3a)的所述柱形内表面之间。

3.根据权利要求2所述的用于车辆的触觉操作装置(100)，其中，在所述芯(21)的所述角度段(61,62)上和/或在所述芯(21)侧旁在定子单元(22)上形成的异型件(22c)具有匹配于所述传动部件(11)的形状的至少一个容座(63)。

4.根据权利要求2或3所述的用于车辆的触觉操作装置(100)，其中，所述芯(21)的外表面(64)在所述角度段(61,62)上被设计成柱形。

5.根据前述权利要求中任一项所述的触觉操作装置(100)，其中，所述磁流变制动腔(110)通过至少一个密封件(10)被密封，并且其中，所述密封件(10)包括连接至所述内制动部件(2)的密封底部(10a)和贴靠所述外制动部件(3)的(并且环绕弹性的)密封唇(3b)。

6.根据权利要求5所述的用于车辆的触觉操作装置(100)，其中，所述间隙(5)能承受所述磁场源(26)的磁场(8)的作用，并且其中，所述磁场穿过所述间隙(5)并且被引导经过所述外制动部件(3)的导磁性外制动体(3a)，并且其中，所述外制动部件(3)在接触所述密封唇(10b)的接触区(3b)中比所述内制动部件(2)在接触所述密封底部(10a)的接触部(2b)中更耐磨。

7.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的触觉操作装置(100)，其中，所述外制动部件(3)能够转动，并且其中，所述操作件(101)接合至所述外制动部件(3)，或者其中，所述内制动部件(2)能够转动，并且其中，所述操作件(101)接合至所述内制动部件(2)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的触觉操作装置(100)，其中，所述内制动部件(2)具有由塑料构成的杆(22a)，所述密封底部(10a)固定在所述杆(22a)上。

9.根据权利要求8所述的用于车辆的触觉操作装置(100)，其中，所述密封件(10)具有U形、V形、C形或W形的横截面并且朝向所述制动间隙(5)敞开。

10.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的触觉操作装置(100)，其中，所述内制动部件(2)在轴向(20)上延伸，并且其中，所述内制动部件(2)被设计成定子单元(22)并且所述外制动部件(3)被设计成转子单元(23)。

11.根据权利要求10所述的用于车辆的触觉操作装置(100)，其中，所述定子单元(22)具有定子体(22a)，所述定子体(22a)带有由导磁性材料构成的芯(21)和缠绕所述芯(21)的作为磁场源(26)的电线圈(26a)。

12.根据权利要求11所述的用于车辆的触觉操作装置(100)，其中，所述电线圈(26a)在轴向(20)上缠绕所述芯(21)并且限定一个线圈平面(26c)，使得所述电线圈(26a)的磁场(8)横向延伸穿过所述内制动部件(2)。

13.根据权利要求12所述的用于车辆的触觉操作装置(100)，其中，所述电线圈(26a)的最大外径(26b)在所述线圈平面(26c)内的径向(26d)上大于在横向于所述线圈平面(26c)的径向(25)上的所述芯(21)的最小外径(21b)。

14.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的触觉操作装置(100)，其中，在所述制动间隙(5)内设置至少一个传动部件(11)，并且其中，所述传动部件(11)的至少一部分由导磁性材料构成，并且其中，至少一个传动部件(11)被设计成滚子并且例如具有柱形或球形或圆形或倒圆的横截面。

15.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的触觉操作装置(100)，其中，所述电线圈(26a)在所述角度段(61,62)之外被容置在所述芯(21)上并且比所述角度段(61,62)内的所述芯(21)的外表面(64)径向更朝外地突出。

16.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的触觉操作装置(100)，其中，形成至少两个角度段(61,62)，在所述角度段上布置多个传动部件(11)，其中，至少一个角度段(61,62)小于150°，并且其中，传动部件(11)仅安置在所述角度段(61,62)中。

17.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的触觉操作装置(100)，其中，在所述传动部件(11)与所述外制动体(3a)的所述柱形内表面之间形成比在所述线圈(26)与所述外制动体(3a)的所述柱形内表面(67)之间的径向间距(66)更小的径向间隙尺寸(65)。

18.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的设备部件(200)，其中，所述内制动部件(2)以可轴向移动的方式被容纳。

19.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的触觉操作装置(100)，其中，所述触觉操作装置(100)包含传感器装置(70)，其中，所述传感器装置(70)包括固定在所述外制动部件(3)上的至少一个磁环单元(71)和以不可旋转的方式接合在所述内制动部件(2)上以及在径向和/或轴向上邻近所述磁环单元(71)布置的至少一个磁场传感器(72)，该至少一个磁场传感器(72)用于测量所述磁环单元(71)的磁场。

20.根据权利要求18或19所述的用于车辆的触觉操作装置(100)，所述触觉操作装置(100)包括用于至少部分屏蔽所述传感器装置(70)免受所述电线圈(26a)的磁场影响的屏蔽机构(75)。

21.根据权利要求20所述的用于车辆的触觉操作装置(100)，其中，所述屏蔽机构(75)包括至少部分包围所述磁环单元(71)的至少一个屏蔽体(76)，其中，所述屏蔽机构(75)包括被安置在所述屏蔽体(76)与所述磁环单元(71)之间的至少一个隔离单元(77)和/或被安置在所述屏蔽体(76)与所述转动件(13)之间的至少一个磁去耦机构(78)。

22.根据权利要求21所述的用于车辆的触觉操作装置(100)，其中，所述隔离单元(77)和所述去耦机构(78)具有比所述屏蔽体(76)小许多倍的导磁能力。

23.根据权利要求22所述的用于车辆的触觉操作装置(100)，其中，所述屏蔽机构(78)包括至少一个轴向环形盘和至少一个环形套。

24.根据权利要求22或23所述的用于车辆的触觉操作装置(100)，其中，所述屏蔽机构(78)和所述磁环单元(71)彼此间隔布置。

25.根据权利要求24所述的用于车辆的触觉操作装置(100)，其中，所述外制动部件(3)以可轴向移动的方式被容置在所述内制动部件(2)上，使得所述制动腔(110)的体积(114)通过所述制动部件(2,3)的相对轴向移动而变化，以提供针对由温度引起的体积变化的补偿。

26.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的触觉操作装置(100)，其中，所述操作件(101)在所述外制动部件(3)上形成并且例如被设计成转动件(13)、旋钮(23)或转动轮。

27.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的触觉操作装置(100)，其中，所述操作件(101)包围由导磁性材料构成的所述外制动体(3a)并且提供外环(14a)用于磁场，并且其中，所述外制动体(3a)的至少一个径向壁厚(23d)至少是所述间隙(5)的间隙宽度(5a)的一半大小和/或传动部件(11)的直径(11a)的一半大小。

28.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的触觉操作装置(100)，所述触觉操作装置(100)包括至少一个用户接口(43)、操作面板、显示器、具有或不具有触觉反馈的触敏显示器。

29.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的触觉操作装置(100)，其中，被所述磁场穿过的至少一个部件至少部分由材料FeSi3P构成和/或其中在有效间隙内产生大于350A/m的磁场强度。

30.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的触觉操作装置(1)，其中，所述外制动部件(3)为了其绕所述内制动部件(2)的可转动性而借助至少一个支承机构(30)的至少一个支承单元(112)支承在支承体(50)上，从而利用所述支承单元(112)实现所述外制动部件(3)与所述内制动部件(2)无关地支承。

31.根据权利要求30所述的用于车辆的触觉操作装置(1)，其中，所述外制动部件(3)借助所述支承单元(112)径向朝外地支承在所述支承体(50)上。

32.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的触觉操作装置(1)，其中，所述支承单元(112)被安置在所述外制动部件(3)的径向外侧面上，并且其中，所述外制动部件(3)至少部分被安置在所述支承单元(112)与所述内制动部件(2)之间。

33.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的触觉操作装置(1)，其中，所述支承单元(112)仅部分在径向上包围所述外制动部件(3)，并且其中，所述支承单元(112)以形状配合方式径向包围所述外制动部件(3)，使得所述外制动部件(3)在径向上不会离开所述支承单元(112)，并且其中，所述外制动部件(3)仅以其周面的一个径向局部支承在所述支承体(50)上。

34.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的触觉操作装置(1)，其中，所述外制动部件(3)未支承在所述内制动部件(2)上并且优选仅支承在所述支承体(50)上。

35.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的触觉操作装置(1)，其中，所述至少一个支承单元(112)提供用于阻断所述外制动部件(3)的轴向活动性的至少一个固定支承和/或其中，所述至少一个支承单元(112)配属于用于所述外制动部件(3)在至少一个方向上的轴向活动性的至少一个位移限制机构(44)。

36.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的触觉操作装置(1)，其中，所述内制动部件(2)的杆(22b)借助至少一个杆座(14)被安置在所述支承体(50)上。

37.根据权利要求36所述的用于车辆的触觉操作装置(1)，其中，所述定子单元(22)以不可旋转的方式被安置在所述杆座(14)上，并且其中，所述杆座(14)以可轴向移动的方式被安置在所述支承体(50)上，并且其中，所述杆座(14)至少局部径向包围所述外制动部件(3)。

38.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的触觉操作装置(1)，其中，所述外制动部件(3)以可轴向移动的方式安装在所述支承体(50)上。

39.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的触觉操作装置(1)，其中，所述内制动部件(2)仅在一侧被固定在所述支承体(50)上并且尤其仅以所述杆(22b)的一端部被固定在所述支承体(50)上。

40.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的触觉操作装置(1)，所述触觉操作装置(1)包括至少一个定向机构(7)，该至少一个定向机构(7)用于所述内制动部件(2)尤其是所述杆(22b)的轴向中心轴线相对于所述外制动部件(3)的轴向中心轴线或转动轴线定向。

41.根据权利要求40所述的用于车辆的触觉操作装置(1)，其中，借助所述定向机构(7)能在所述杆座(14)上定向所述内制动部件(2)的至少一个杆(22b)。

42.根据权利要求41所述的用于车辆的触觉操作装置(1)，其中，所述杆(22b)为此包括至少一个锥形定向部(7a)，该至少一个锥形定向部(7a)被安置在所述杆座(14)的对应的锥形定向件(7b)之中和/或之处。

43.根据权利要求40至42中任一项所述的用于车辆的触觉操作装置(1)，其中，借助所述定向机构(7)能在所述支承体(50)上定向所述杆座(14)和/或在所述杆座(14)上定向所述外制动部件(3)。

44.根据权利要求43所述的用于车辆的触觉操作装置(1)，其中，所述杆座(14)为此至少部分被设计成轴对称，使得所述杆座(14)的径向包围所述外制动部件(3)的部分(14a)的轴向中心轴线和所述杆座(14)的固定有所述内制动部件(2)的部分(14b)的轴向中心轴线平行且尤其重叠布置。

45.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的触觉操作装置(1)，其中，所述外制动部件(3)以可转动的方式支承在所述杆座(14)的径向包围所述外制动部件(3)的部分(14a)上。

46.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的触觉操作装置(1)，其中，所述杆座(14)的径向包围所述外制动部件(3)的部分(14a)以其外表面至少部分安置且优选以不可旋转的方式安置在所述支承体(50)内。

47.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的触觉操作装置(1)，其中，在所述外制动部件(3)的转动运动减缓时出现的减缓力矩通过所述内制动部件(2)能被导出至所述支承体(50)中。

48.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的触觉操作装置(1)，其中，在操作过程范围内被施加至所述外制动部件(3)的压力载荷至少通过所述支承单元(112)在绕过所述内制动部件(2)的情况下能导出至所述支承体(50)。

49.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的触觉操作装置(1)，所述触觉操作装置(1)包括控制装置，所述控制装置适合并被设计成借助所述制动装置(1)依据机动车的工作状态制动所述操作件(101)的转动运动，其中，所述工作状态包括至少一个驾驶运行和至少一个静态运行、优选是用于至少部分电驱动的车辆的牵引电池的充电运行。

50.根据权利要求49所述的用于车辆的触觉操作装置(1)，其中，所述控制装置适合并被设计成依据所述工作状态自动且优选使用机器学习算法地选择并调节或提议一个能用所述操作件(101)操作的功能层面。

51.根据权利要求49或50所述的用于车辆的触觉操作装置(1)，其中，所述控制装置适合并被设计成依据所述工作状态自动且优选使用机器学习算法地锁闭和/或不提议一个功能层面。

52.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的触觉操作装置(1)，其中，所述磁流变介质包含流态载体介质，在所述流态载体介质中容纳有能受磁力影响的微粒，并且其中，所述载体介质取自以下载体介质组：合成油、非合成油、液压油、乙二醇、水、脂肪及它们的组合。

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