CN116324205A - 具有磁流变制动机构的转向装置和操作转向装置的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于借助活动的转向单元(301)控制车辆的转向装置(100)，其中转向单元(301)的运动可借助至少一个磁流变制动机构(1)被制动。制动机构(1)包括固定不动的支座(4)和至少两个制动部件(2、3)。一个制动部件(2、3)可通过转向单元(301)转动。一个制动部件(2、3)不可旋转地连接至支座(4)。两个制动部件(2、3)可绕旋转轴线(20)彼此相对连续转动。第一制动部件(2)沿旋转轴线(20)延伸且包括由导磁性材料构成的芯(21)。第二制动部件(3)包括绕第一制动部件(2)延伸的空心构成的壳罩(13)。在第一与第二制动部件(2、3)之间形成至少一个环绕的且至少部分填充有磁流变介质(6)的缝隙(5)。在此，缝隙(5)包括两个不同的制动缝隙部(5a、5b)。在第一制动缝隙部(5a)中在壳罩(13)与芯(21)之间形成盘形轮廓(41)，在第二制动缝隙部(5b)中在壳罩(13)与芯(21)之间形成与之不同的盘形轮廓(41)，或者缝隙(5)包括至少三个制动缝隙部(5a、5b、5c)。

Description

具有磁流变制动机构的转向装置和操作转向装置的方法

本发明涉及用于借助活动的转向单元控制车辆的转向装置以及操作转向装置的方法。该转向装置包括磁流变制动机构，其具有固定不动的支座和至少两个可绕旋转轴线彼此相对连续转动的制动部件。

对这种转向装置的要求很高。因此例如要求精确的转向反馈和尤其越过中位的无间隙或平稳的转向行为以及总体上很轻便的和谐转向行为。此外，制动机构必须能提供高制动力矩，例如用于在方向盘快速转动时的硬末端止挡(即高动能，此时方向盘在来回运动时例如以1000°/s急速转动)。因为方向盘中的操作件显著增加，故方向盘变得越来越重，这增大了动能。此外，当男(女)驾驶员(或使用者)在上/下车时扶住或支承在方向盘上(上/下车辅助)时也需要高制动力矩。这种制动力矩可以例如为25牛顿米、35牛顿米或更高。

同时，制动机构也必须能提供很低的制动力矩(小于1牛顿米，优选小于0.5牛顿米)，例如当为了在笔直驶出时保持车道仅完成很轻微的转向运动时。同样在转向运动经过中位时或在变换方向时需要低制动力矩(如1至3牛顿米)，以便相应轻柔地掌控车辆并且可以快速且同时和谐地驶过弯道。总体可以只用很轻便的转向装置实现灵敏且精确的转向。为此例如期望不到1牛顿米的制动力矩。

此外，各不同制动力矩应该尽量没有可感过渡或无级地以高调整质量来调节。另外，制动力矩应该以尽量短的反应时间并且例如能在不到100ms内进行调设。在此，用于转向装置的结构空间一般非常有限，例如在带有抬头显示器的现代车辆内的仪表盘中。

前述要求在技术上很难实现。一个问题是高制动力矩一般需要相应的摩擦直径和结构尺寸，这又不利地增大基本力矩(也称为空载力矩)。高的基本力矩又与轻便转向的要求相反。

因此例如已知摩擦离合器，其提供高的最大制动力矩。但是，获得制动力矩所需的摩擦面在不通电的情况下又不利地造成大的基本摩擦，例如在20牛顿米的最大制动力矩下的1牛顿米的基本摩擦。

此外已知带有电动机的转向系统，电动机或是直接或是通过减速传动机构或(齿型)带连接至方向盘。这种直接安装的电动机产生例如高达8牛顿米的主动制动力矩(额定力矩)并且暂时产生高达25牛顿米的被动制动力矩。但由于制动力矩相应高，故这种电动机大而笨重并且动作迟缓(质量惯性矩)而且通常也很昂贵。由于有大的工作范围，低制动力矩下的可调整性值得改善。

例如通过带传动机构传动且平行于转向支路安装的电动机(间接安置)应实现有利设计，因为附加的带传动机构、带轮、支架需要空间并且造成易弯曲性、间隙和附加成本。

转向系统中的电动机主要在低转速下必须产生高制动力矩，电流需求或功率需求也不利地较高。同时，电动机在低转速下或在停止状态下(例如为了提供末端止挡)具有很不利的效率并因此很快变热。这反过来又削弱效率，因为线圈电阻增大。由此，电机还是快速变热并且全都上扬，功率需求快速且很强烈地增大。

DE 10221241 A1公开了一种具有电动机和磁流变制动器的用于机动车的线控转向装置。

具有磁流变液体的制动单元已由现有技术公开，例如按照各不同结构尺寸(5Nm、12Nm、20Nm)的Lord公司的MRF制动器：https://www.lord.com/products-and-solutions/steer-by-wire-tactile-feedback-device。它们通常也作为“线控转向触觉反馈”来使用。制动器本身发挥功能。但MRF制动器的缺点是其相对于最大力矩(工作范围)的相对高的基本摩擦(基本力矩)。5Nm制动器的工作范围根据Lord公司的网页/说明书为0.5至5Nm(倍数10)，在12Nm制动器情况下，工作范围为1Nm至12Nm(倍数12)，在20Nm制动器情况下，工作范围为1Nm至20Nm(倍数20)。相对小的工作范围不足以用于许多应用场合，因为所述批量产品主要被用在大型马达应用场合(尤其是大多戴手套操作，如工业、农用机器、叉车...)。

对于(主要)小型马达应用如轿车转向，在较高的最大力矩的同时保持低许多的基本力矩是有利的，即显著较大的工作范围。尤其是，高基本力矩例如在转向时急速导致疲劳或感觉起来不舒适。但已知的MRF制动器不允许大的工作范围，因为摩擦面过大。较小的摩擦面虽然将会减小基本力矩，但最大力矩因此也将会变小，这恰好在转向系统中是不利的。

与之相比，本发明的任务是提供一种改进的转向装置。尤其是，转向装置应该尽量基本上满足前述的要求并且优选同时提供可靠安全的功能以及可以经济制造。

该任务通过一种具有权利要求1的特征的转向装置完成。本发明的方法是权利要求38的主题。本发明的优选改进方案是从属权利要求的主题。本发明的其它优点和特征来自概述和实施例说明。

本发明的转向装置用于借助(至少有时手动)活动的转向单元控制(转向)车辆。转向单元的运动可借助至少一个磁流变制动机构来制动(尤其是可阻尼)。制动机构包括固定不动的支座和至少两个制动部件。至少两个制动部件中的至少一个可通过转向单元转动。尤其是该制动部件可转动地接合至转向单元。至少两个制动部件中的至少另一个不可旋转地连接至支座。这两个制动部件可绕旋转轴线彼此相对连续转动。第一制动部件沿旋转轴线延伸。这意味着，第一制动部件至少局部沿旋转轴线延伸。或者第一制动部件的至少一个部分或优选第一制动部件的主要部分沿旋转轴线延伸。第一制动部件包括由导磁性材料构成的芯。第二制动部件包括围绕第一制动部件(尤其在径向和/或轴向上)延伸的空心构成的壳罩。在第一制动部件与第二制动部件之间形成至少一个环绕的且至少部分填充有磁流变介质的缝隙。在此，缝隙包括至少三个(尤其是轴向相互间隔且优选环绕的)制动缝隙部。在此，制动缝隙部可以被设计成相同或不同。尤其是，制动缝隙部可以关于其盘形轮廓相同或不同地构成。附加地或替代地，缝隙包括至少两个不同的制动缝隙部。制动缝隙部尤其是在径向上形成。附加地或替代地，该制动缝隙部也可以在轴向上形成。在此，在第一制动缝隙部之中或之处在壳罩与芯之间形成盘形轮廓。在第二制动缝隙部之处或之中在壳罩与芯之间形成与之(即与第一制动缝隙部)不同形成的盘形轮廓。

根据本发明的转向装置带来许多优点。一个显著优点在于，例如设有两个单独的电线圈(连同与之配合的制动缝隙部)并且可被不同控制。由此可以更好地且更灵敏地并且根据需要也以很高的力矩来调节该转向。因此可以例如在低转速下或停止状态中以一个或第一电线圈(连同与之配合的制动缝隙)调节制动作用，而利用第二电线圈(加上制动缝隙)可以例如在较高转速下最佳调制动力矩。各自电流强度和电流曲线的调节可以彼此无关地进行。

尤其当可供使用的电子装置不具有大的调整期时有利的是，两个(相同或有时也不同的)线圈可针对各不同的转矩和转速被彼此无关地调整。例如在车载电子装置仅提供有限的功率或电压的轿车时就是如此情况。在那里，第一电线圈(具有例如在制动缝隙部内的星形轮廓)可以被用于低的制动力矩，此时应该以高的分辨率产生小力矩(如0.1Nm)。可调的转矩在此情况下也不与速度相关(或仅最低程度相关)。第二电线圈例如可以调节或调整在其它的且例如第二或第三制动缝隙部中的磁场以用于高锁止力矩或最大力矩，例如用于下车辅助。这种高力矩大多不需要高分辨率并且速度相关性在此情况下并非是决定性的。

本发明例如允许对于停止下的制动(锁定)例如采用电线圈或(为此额外设计的)磁回路，借此可以产生很高的制动力矩。在此，(在高力矩下的停止状态中)可再现性通常不必很精确，这降低了结构复杂性和成本。只要制动力矩足够高且未被超过，固定制动部件就不会转动。另一电线圈或另一磁回路于是例如可以设计成在连续工作中在转动时有目的地制动相应的制动部件。这一般需要较高的可再现性，以便在触觉上不会注意到差别或仅注意到略有差别。大多数情况下需要对结构条件的较高要求并且可能需要较高的技术复杂性并决定较高成本。本发明以简单方式允许两种性能并且总体上允许低成本的设计。

优选地，在轴向上在第一制动缝隙部与第二制动缝隙部之间布置至少一个第三制动缝隙部。尤其是，第一制动缝隙部分配有至少一个第一电线圈，第二制动缝隙部分配有至少一个可单独控制的第二电线圈。

另外，至少两个制动缝隙部的两个有针对性不同形成的盘形轮廓提供一个显著优点。因此例如可以用第一制动缝隙部产生低的且同时很精确调整的制动力矩。例如可以利用第二制动缝隙部产生很高的制动力矩，以便例如用于末端止挡或上下车辅助。一个特殊优点是，在此两个制动部具有很小的基本力矩。另一优点是，这种制动机构总体上仅需要少量结构空间并且结构不复杂地实现并且可以经济地制造。此外，本发明的转向装置特别可靠，因为制动缝隙部允许冗余。

第一和第二制动缝隙部优选在径向(和/或轴向)上设计成不同和/或在功能上不同。优选地，第一制动缝隙部和第二制动缝隙部设计成不一样宽(缝隙高度)和/或具有不同的横截面轮廓。

第二制动缝隙部优选具有在制动缝隙部范围内可变的缝隙高度。尤其是，第二制动缝隙部具有被设计成星形轮廓的盘形轮廓。第一制动缝隙部优选具有在制动缝隙部范围内保持不变的缝隙高度。尤其是，第一制动缝隙部具有带有柱形外几何形状的盘形轮廓。也可能且优选的是，第一制动缝隙部与第二制动缝隙部相比具有在制动缝隙部范围内变化不太大的缝隙高度。于是第一制动缝隙部尤其也具有星形轮廓。

在一个有利的优选设计中，转向装置包括至少一个用于产生驱动力矩以用于转向单元的主动运动的驱动装置。尤其是，驱动装置包括至少一个电动机。电动机的至少主要部分在径向上(优选也在轴向上)布置在由缝隙(尤其是制动机构的制动缝隙部)限定的外周内。尤其是，这一个电动机的至少一个转子和/或定子布置在这种外周内。该缝隙关于其外周尤其在径向上且优选也在轴向上包围电动机。

该转向装置可被用在机动车(例如轿车；越野车)、飞机、飞行器、船舶、艇、在农业技术中例如在拖拉机或联合收割机、收割机和其它农业田野机器中(越野车)。也可以用在建筑机械和例如叉车或类似机器中或也在用于模拟车辆控制的模拟器中(游戏；模拟赛车；计算机外围设备...)。该转向装置尤其也可被用于至少有时自主驾驶的车辆。

转向单元例如可以设计成方向盘、操控杆或转向杆、驾驶杆、操控角架、控制踏板、控制杆或操纵杆或操作轮。用于转向车辆的活动转向单元的其它构型也是可能的。转向单元的运动尤其是转动运动。尤其是该转向单元可以在至少两个转动方向上运动。转向单元的运动也可以是另一种运动。转向装置可以包括至少一个传动机构，其适于且设计成将转向单元的运动转换成制动机构的其中一个部件的转动运动。

在所有设计中优选的是可以实时调节该制动力矩。

尤其是，转向装置包括至少一个用于将用转向单元执行的转向运动转换为车辆运动的致动器装置。尤其是该转向单元和致动器装置仅电有效连接和/或仅电磁有效连接。尤其是该转向单元和致动器装置(在正常工作中)未机械接合。在正常工作中可规定机械接合。转向装置尤其是线控转向装置。这也包含如下的线控转向装置，其在特殊情况下诸如在紧急情况或故障安全情况中接合转向支路，即尤其是存在在转向单元或驾驶员与轮之间的机械接合。在这种设计中，本发明提供特别多的优点。

但也可能的是将该转向装置设计成机械转向装置且优选是伺服转向装置。在这种转向装置下也可以有利地采用这两个不同的制动缝隙部。

制动机构在磁流变介质有效影响下尤其是具有制动力矩。制动机构在磁流变介质无效影响下尤其是具有基本力矩。在此，基本力矩比用制动机构可提供的最大制动力矩至少小50倍、优选至少小90倍且特别优选至少小100倍。这提供很大的工作范围。这提供特别有利的转向行为并且能利用在此提出的制动机构很好地实现。对于转向单元的运动阻力尤其得到如下转矩，其至少由制动力矩和基本力矩组成。

可能且有利的是，该制动机构在磁流变介质无效影响下具有最大为0.5牛顿米且优选最大是0.25牛顿米且特别优选最大是0.1牛顿米的基本力矩。

尤其是，可以用制动机构通过磁流变介质的有效影响产生至少25牛顿米、优选至少45牛顿米且特别优选是至少50牛顿米的最大制动力矩。

在所有设计中优选且有利的是，利用一个(尤其是第二)制动缝隙部可以产生是用另一个(尤其是第一)制动缝隙部所能产生的至少两倍的制动力矩。尤其是，可以利用一个(尤其是第二)制动缝隙部产生用另一个(尤其是第一)制动缝隙部所能产生的至少三倍、优选至少五倍、特别优选是至少10倍的制动力矩。

利用第一制动缝隙部，尤其是只能产生最大制动力矩的一部分且优选是不到一半。尤其是，可以利用第一制动缝隙部产生最大制动力矩的不到四分之一、优选不到八分之一。尤其是，可利用第一制动缝隙部所产生的制动力矩在0牛顿米与10牛顿米之间，优选在0牛顿米与8牛顿米之间，特别优选在0牛顿米与5牛顿米之间。这种制动力矩能利用第一制动缝隙部以很高的调整质量来调节。

利用第二制动缝隙部，尤其是可以产生最大制动力矩的主要部分且优选至少三分之二。尤其是，可以利用第二制动缝隙部产生最大制动力矩的至少四分之三或甚至至少90％。可能的是最大制动力矩看单独用第二制动缝隙部来产生。可能的是与第二制动缝隙部同时地也启用第一制动缝隙部来支持。在这种制动力矩情况下可以很有利地采用第二制动缝隙部，因为在此情况下其性能与可调节性习惯地并非缺点。

优选且有利的是可以第一制动缝隙部以比用第二制动缝隙部更高的分辨率调节制动力矩。优选地，第一制动缝隙部具有比第二制动缝隙部高至少10倍的分辨率。

尤其是，可以用第一制动缝隙部以至少0.5牛顿米、优选至少0.25牛顿米且特别优选是至少0.15牛顿米的分辨率产生制动力矩。

在所有设计中优选且有利的是，第一制动缝隙部分配有第一电线圈，第二制动缝隙部分配有第二电线圈。尤其是所述线圈可单独控制。尤其是，所述线圈用于产生(磁)场以影响磁流变介质。尤其是，线圈可以通过(下述)转向控制器(尤其以智能方式)被控制。这种设计允许很灵敏的转向行为并且还提供可靠冗余。

在前述设计中优选且有利的是，较低的制动力矩可以用一个制动缝隙部或仅用制动缝隙部的一部分产生。较高的制动力矩优选可以用至少两个制动缝隙部或其较大部分或甚至全部的制动缝隙部来产生。

也可行的是，所述至少两个制动缝隙部通过统一线圈来供电。于是例如在壳罩与芯之间设置至少一个绕旋转轴线缠绕的且包围芯的电线圈。

在特殊情况/极限情况或紧急情况下，电动机可为此被接通且因此额外提升最大制动力矩。

转向装置尤其是包括至少一个用于控制该制动机构的转向控制器。尤其是，可利用转向控制器尤其彼此无关地调节至少两个制动缝隙部的制动力矩。尤其是，转向控制器用于依据转向单元的位置和/或依据转向单元的运动参数和/或依据车辆工作状态和/或依据“数据”控制该制动机构。

“数据”例如可以是：车辆数据如车速、横向加速度；空间姿态；制动值；GPS位置；环境识别；(位于车辆环境中的)其它车辆的数据/位；是/否有挂车；乘客数据(体型、重量、外套、坐姿、基于借助人工智能和提议的数据评估的分析数据；噪声，姿势)；外部数据(例如驾驶员住宅发送数据至汽车；车库内的车库数据…)。

在冬季穿着厚外套的人的转向行为不同于在夏天穿着薄衫的人的转向行为。厚外套限制活动余地并因此导致不同的转向行为。如果控制电子装置因为“数据”发现这一点，则可以调整行为，例如：快速打转向装置以避让在穿着合身的厚外套情况下是困难的(身体难活动)并且在现实中缓慢。在此，可以通过如下方式来智能应对，在方向盘处的转向角度与在这个或这些轮处的转向角度之比被增大，使得避让过程还是能快速进行。此外，所需转向操作力(辅助)可被减小，因为重的壳罩起到阻尼器作用。

如果基于“数据”或/和近场识别例如发现驾驶员疲劳且漫不经心地转向，则这可被智能补偿。在此情况下，驾驶员可被警告(起伏或振动)或转向单元借助例如人工智能以不同方式实现驾驶员指令(打方向盘)，即，方向盘运动并非按照1:1进入轮调整中。故在笔直道路(高速路)上可以防止车辆“画龙”和增摆。

另一方面，这种智能电子装置能基于数据分析(转向运动、面貌识别、滑稽的驾驶员动作样式、温度、呼吸声…)识别疲劳并且干预(警告；减速直至停止；自主停车…)。这尤其在例如头晕眼花、心肌梗塞等情况下是有利的。

车辆的转向或运动也可以在数据分析发现儿童在开车(力、握住、近场识别)时被阻止。在存疑情况下，转向力矩可以被暂时增大以由此识别驾驶员是否在车辆投入使用时足够有力，而对于儿童则是无力。

车辆(机器学习/人工智能/GPS数据…)例如知道现在相当于凹坑或明显的车辙，此时驾驶员因此缘故(车身运动，拉动方向盘…)不平稳地或不正确地转向车辆(车辙划得太靠边…)。而在此该智能制动单元起效并且使不需要的或行驶动态削弱的转向运动“平稳”，从而良好、安全且舒适地到达行驶目的地。

类似情况下也出现在雪、打滑地面、石头等情况下。转向装置尤其是适应于此并且主动和被动力矩被相应调整。如果车辆在冬季在弯道行驶(如转向不足)时因打滑地面(雪、冰…)而滑行，则驾驶员大多因惊慌而过度转向。一旦车辆然后再次具有抓地力，车辆就会因转向而过度转弯，这会导致事故。在此，转向力矩应被增大或(以触觉反馈，例如以起伏形式)提醒驾驶员他过度转向。

当漂移(例如也又在冬季的冰雪情况下)时情况正好相反。在此，不熟练的驾驶员大多转向太小并因此车辆“失控”而侧滑。在此也可以很轻便地完成转向，此时则要求过度转向。

有些人喜欢在上方(在10点钟与2点钟之间)握住方向盘。这导致在振动时更大的转向角度变化或者方向盘在此身体姿态下很难被平稳握住，或者也可能向上摆动(也称为晕动症)。如果内室监测装置发现这样握住方向盘，则力矩尤其可被增大一些，这将导致更平稳的行驶。

小个子也具有与大个子截然不同的方向盘握姿并且也因为不同长短的四肢尺寸具有不同的杠杆距离。短胳膊需要在较大的方向盘运动时经常够着抓握，这导致不稳的转向机动。如果发现握姿或不利的运动学胳膊位置(“数据”，近场识别；转动角度分析...)，则控制器或人工智能可以尤其使该过程“平稳”，即，使之更协调。

这在驾驶员已长时间途中奔波时也可能是有利的。

可执行变道时的触觉反馈。如果两次变道，则进行不同的反馈。所有这些都与“数据”(如导航系统、环境识别…)相结合。转向尤其是给出相应反馈。

本发明在以下情况下也是有利的：在市区或车库中的停车位或停放区是昂贵的且应该被尽量最佳利用。停放区可以是不同大小的且在驶入车库时通过数据包(无线电、WLAN、5G…)被理想地分配给车辆。在停车入位时，“智能车库”应支持停车入位过程，即，设定理想的停车姿态并将其传输给停泊车辆。智能转向装置于是执行停车或者提议哪些由驾驶员于是是否接受和执行(例如当车库未识别的物体处于停车空位时)。“智能车库”在此也知晓并通知相邻车辆是否有副驾，即本车是否能紧贴副驾门停放。相邻车辆的使用者也可以被存储且通知“车库”他随副驾返回。如果一台车辆长时间停放且这被通知智能车库或停放空间并且旁边停的车时间更短，则它甚至可被紧贴车门停放，这又将节约许多停放空间。在例如在机场停车库中的网上售票情况下，现在已经可以准确知道停泊时间。

借助转向装置和距最近车辆的距离的停车入位过程也可以在有利设计中适配于所需的开门角度，以便驾驶员或乘客能完美地上下车。车辆基于“数据”知晓乘客的打开角度或身体尺寸。智能车库亦可以获知/识别并智能分配(使用)所需距离。

如果智能转向基于“数据”注意到轧上不应轧上的区域(如步行道区、自行车道、禁止区、建筑入口...)，则可以输出触觉反馈直到干预(反转向；车辆停止)。但优选总是首先输出警告反馈，并且驾驶员也可以对此加大压力(即没有管束，而是大多仅警告)。

尤其是，转向单元的位置可通过转动角度来描述(可相对描述或绝对描述)。运动参数尤其是包括来自一组特征参数的至少一个特征参数，包括：速度；角速度；转矩；加速度(负和正)；持续时间。例如因此可以在特别快速的转向运动时进行有针对性的减速。

为了依据前述参数控制该制动机构，尤其是设置至少一个用于测量该参数的传感器装置。尤其是转向控制器有效连接至至少一个这种传感器装置。位置和/或运动参数可以在转向单元处和/或在制动机构处用传感器来获得。例如制动机构包括至少一个用于测量第一部件相对于第二部件的相对位置的传感器装置。

工作状态尤其是通过一组特征参数中的至少一个特征参数来定义，其包括：车速；车辆加速度(负和正)；轮位；驾驶盘位置；转向装置回转；载重状态；使用者体型；使用者档案；外部温度；内部温度；气候状况；季节；交通状况；道路状态或地形条件；安全系统或辅助系统的调节参数。

转向控制器优选适于并设计成依据待调设的制动力矩的大小来选择至少两个制动缝隙部中的至少一个制动缝隙部并且至少借此制动转向单元的运动。尤其是，转向控制器考虑可用各自制动缝隙部最大程度产生哪个制动力矩。尤其是，分别给至少两个制动缝隙部分配待调设的制动力矩的至少一个数值范围。视待调设的制动力矩位于哪个数值范围内，因此可以选择合适的制动缝隙部。

也可能且有利的是，转向控制器适于且设计成依据待调设的制动力矩的大小来选择至少三个制动缝隙部中的至少两个(或至少三个或至少四个)制动缝隙部并且通过其组合来产生制动力矩。

转向控制器优选适于且设计成当车速高于极限值(且存在车辆正常运行)时至少主要且优选仅用第一制动缝隙部来产生用于制动转向单元运动的制动力矩。这种极限值例如为15km/h或25km/h。在这种或更高的速度下，必须以很高的分辨率调设制动力矩，以便没有负面影响到转向行为。这种制动力矩可以通过组合至少三个制动缝隙部中的至少两个(或至少三个或至少四个)制动缝隙部来产生。

转向控制器尤其适于且设计成锁止转向单元的活动性并且主要且最好仅用第二制动缝隙部产生为此所需的制动力矩。尤其是，该转向单元的活动性可以借助制动机构被锁止。尤其是由此可以提供方向盘锁。尤其是可以由此在转向单元处提供支承可能性。例如，被锁止的转向单元可被用来在下车和/或上车时的停住。这种制动力矩可以通过组合至少三个制动缝隙部中的至少两个(或至少三个或至少四个)制动缝隙部来产生。

尤其是，转向控制器适于且设计成至少主要且优选仅用第二制动缝隙部产生用于转向单元活动性的末端止挡。这种末端止挡例如在所述轮或驾驶盘来到其按规定的运动行程的末尾时被产生。这种末端止挡可以通过组合至少三个制动缝隙中的至少两个(或至少三个或至少四个)来产生。

转向装置例如可以包括方向盘。车辆大多在方向盘中装入不同的功能，例如用于车载电脑操作等的键、旋钮和转轮，但还有显示器、方向盘加热器等，它们全都需要电流并必须获得和发出信号。电连接例如可以通过摩擦接触、感应、无线电或卷簧来完成。

有利且优选的是，转向控制器适于且设计成依据驾驶辅助系统制动或甚至锁止转向单元的活动性。由此可以防止危险的转向运动。尤其是，转向控制器为此选择至少两个制动缝隙部中的至少一个制动缝隙部并控制它。例如针对灵敏的制动选择第一制动缝隙部，针对锁止选择第二制动缝隙部。例如转向控制器为此可以选择并组合至少三个制动缝隙部中的至少两个(或至少三个或至少四个)制动缝隙部。

作为驾驶辅助系统，例如可以设置车道保持系统。因此可以通过制动该转向单元来阻止离开车道或向驾驶员警告指示(例如起伏)。另外，可以当驾驶辅助系统识别出危险行驶状况和例如车辆侧滑时防止触觉转向运动和/或由转向单元的有针对性制动造成的过调。

驾驶辅助系统也可以包括停车入位辅助。于是可通过制动或锁止该转向单元例如来防止轮接触障碍(路沿石)。尤其是该转向控制器和/或驾驶辅助系统包括至少一个用于识别这种状况的传感器装置(环景；图像识别；雷达、激光雷达…)。这种传感器装置可以例如包括环境传感器系统和/或GPS系统。

可能的是该转向控制器适于且设计成将使用者特性考虑用于调节制动力矩。例如使用者特性可以包括坐姿、使用者体型、使用者体重、使用者服装和/或使用者是否能开车。使用者特性可以被存储在使用者档案中和/或可用传感器测量。例如为此设置近场识别装置和/或内部摄像头(例如具有图像识别/面貌识别功能)。

该转向控制器尤其适于且设计成也依据转向单元保持在哪个位置来调节制动力矩。因此可以通过较高的制动力矩补偿转向单元的不利停止，以便例如在凹坑处不会出现不希望的转向运动。

在所有设计中优选且有利的是转向控制器适于且设计成产生在转向单元处触觉可感的反馈。反馈尤其包括规定的制动力矩序列。例如这种反馈可作为在转向单元处的振动被察觉到。也可察觉到颤抖和/或起伏。可能的是该制动力矩可以用可调频率来产生。尤其依据转向单元的位置和/或运动参数和/或车辆工作状态和/或使用者特性可以产生这种反馈。例如该反馈可用于有危险的机动时警告或用于在疲劳时唤醒。该反馈也可以用作变道用信号。

在所有设计中优选的是，转向控制器适于且设计成借助至少一种机器学习算法(也称为人工智能)来查明使用者行为并且在调节制动力矩时予以考虑。为此尤其连续记录并评估数据。因此例如可以依据已有的肌肉力或疲劳或驾驶行为来阻尼转向单元的运动。图像识别装置可有助于此。如果它识别在例如停车时的扭曲面貌(一定姿势)，则可以提高辅助能力。也可能的是考虑该转向装置或其它车辆部分的变化由老化引起的变化。

磁流变介质优选包含至少一种金属粉末。尤其是金属粉末所具有的体积比例为至少50％、优选至少60％或至少70％。通过使用这种介质可以获得很小的基本力矩。同时可以基于高的体积比例获得很高的最大制动力矩。另外，这种介质可以在转向装置待预期的温度下以保持不变的性能来使用。粉末尤其是容纳在气态载体介质且例如空气中。

金属粉末优选设计成羰基铁粉(纯铁)或包含至少这种羰基铁粉。其它的磁流变响应粉末也是可能的。

金属粉末特别优选地配备有涂层。

转向装置可以包括至少一个顽磁机构和/或至少一个永磁单元，其适于且设计成在未供应电流下也利用至少两个制动缝隙部中的至少一个维持制动力矩。顽磁机构尤其是有效连接至转向控制器。尤其是顽磁机构通过至少其中一个所述线圈来提供。

转向装置可以包括至少一个安全装置。该安全装置尤其适于且设计成至少部分从缝隙中排出磁流变介质。尤其是安全装置可以至少以如下程度排出该介质，即，使得转向单元基本上可自由运动。尤其是该安全装置可以消除制动力矩和/或基本力矩。例如该磁流变介质借助正压和/或负压从缝隙被排出。该安全装置可以包括至少一个压力容器和/或起爆管(Sprengkapsel)等。这种安全装置在制动机构干扰时用作紧急系统(所谓故障安全机制)。

在所有设计中特别优选的是，制动机构、尤其是第一和/或第二部件和/或缝隙具有小于100mm的最大直径(尤其在至少25Nm的最大制动力矩下)。由此该制动机构可以尤其节约结构空间地安装(例如在仪表盘中)。此处提出的制动机构尤其好地适用于这种最大直径。

在所有设计中优选的是，该转向装置包括至少一个用于产生驱动力矩以用于转向单元的主动运动的驱动装置。该驱动装置尤其用于产生驱动力矩，转向单元必须克服该驱动力矩被手动运动。该驱动装置也可以用于将转向单元复位至基本位置。尤其是该驱动装置包括至少一个电驱动装置且例如电动机。电动机也可以是盘形转子马达、行波马达或轴流马达。附加地或替代地，驱动装置也可以包括至少一个蓄力器和例如弹簧等。

尤其是第二制动缝隙部的最大制动力矩至少为驱动装置的最大驱动力矩的两倍。尤其是利用驱动装置可以产生小于等于12牛顿米且最好是小于等于8牛顿米的最大驱动力矩。

制动机构优选可以在驱动装置失效时提供制动力矩，制动力矩至少与其驱动力矩一样大。这种转向装置是特别安全可靠的，因为这两个制动缝隙部与可补偿驱动装置的可能性一起提供三重冗余。

此处提出的制动机构与驱动装置结合地提供如下特殊优点，驱动装置和例如电动机的尺寸可以被设定为小许多。此外，应被动施加的所有力矩由制动机构承担。由此可以节约电能，这尤其在电动车情况下相当有利。

小(弱)许多的电动机可以在误操作(如错误的传感器信号)情况下也不再使驾驶员容易脱手方向盘。另外，当识别出不可信状态(电动机会明显起效，尽管车辆在公路上高速行驶)时，磁流变制动单元可反作用且过度制动电动机。

优选且有利的是，转向控制器适于且设计成至少近似通过调整该制动力矩(尤其借助第一制动缝隙部)来补偿(调整)驱动装置的驱动力矩的波动。尤其是可以以如下程度补偿波动，即，无法在转向单元上触觉可感受到波动。这种波动尤其是涉及驱动力矩随转动角度的变化。尤其是，转向控制器适于且设计成在转动角度范围内基本恒定地调整驱动力矩。

盘形轮廓可以包括至少一个星形轮廓。尤其在星形轮廓区域得到在制动缝隙部范围内可变的缝隙高度。尤其是在星形轮廓处布置多个磁场集中器。尤其是磁场集中器径向突入制动缝隙部中。这种星形轮廓减小相对转动的部分之间的摩擦面，由此表现出很小的基本力矩。同时，由星形轮廓造成所谓的磁流变介质的结块，这允许很高的制动力矩。

在一个特别优选且有利的设计中设有至少三个制动缝隙部。尤其是在轴向上在第一制动缝隙部和第二制动缝隙部之间设置至少一个第三制动缝隙部。尤其是给第一制动缝隙部分配至少一个第一电线圈，给第二制动缝隙部分配至少一个可单独控制的第二电线圈。尤其是给第三制动缝隙部不仅分配第一电线圈、也分配第二电线圈。

提供这种具有两个电线圈的系统的冗余方案也是有利的。当一个线圈失效时，另一个线圈仍然可以产生磁场，因此通过所属的制动缝隙部提供可调转矩(尽管并不总是具有相同的质量)。冗余对于需要高的故障安全性的应用场合极其有利。

可设有至少两个(功能)不同(尤其是在径向和/或轴向上)设计的制动缝隙部。制动缝隙部例如彼此分开构成并且在有利设计中在轴向上相互分开。

也可能的是在第一制动缝隙部和第二制动缝隙部处至少部分采用不同的材料。尤其在第一制动缝隙部和第二制动缝隙部的区域中，在芯和/或壳罩处所用的材料至少局部不同。可采用相同的或不同的材料和结构用于电线圈。

这两个制动缝隙部可以具有(相对运动部分的)不同的工作游隙和缝隙尺寸和/或缝隙轮廓和缝隙走向。小的缝隙高度可以带来较高力矩，但通常在调整技术上难以掌控。大的缝隙高度一般有相反的表现(低力矩但可更好调整)。因此视要求的不同可以给(第一)电线圈或另一(第二)电线圈(电磁线圈)通电。因此例如末端止挡(止挡、阻挡)大多需要很高的力矩和少量的调整基数，因为执行机构几乎停住(停止)。在此，在制动缝隙部内的小缝隙(缝隙高度)或可能的转动体/滚子是高效的。而在较高转速下的尽量恒定的制动一般需要高的调整质量，在此，在制动缝隙部处的较大的缝隙高度和/或盘形轮廓/星形轮廓是有利的。

第一制动部件限定轴向。尤其是，第一制动部件的对称轴线是所述旋转轴线。优选地，第一制动部件的芯在轴向上延伸，但也可以相对于轴向略成一个角度。

本发明允许在结构空间小的情况下在不同转速下产生高的制动力矩。磁场分别基本在径向上或至少横向于旋转轴线地穿过在芯与壳罩之间的两个不同的制动缝隙部。

在优选改进方案中，第一电线圈和第二电线圈设计成不同。第一电线圈和第二电线圈优选在一组参数中的至少一个参数方面不同，该组作为参数包含金属线直径、金属线形状、绕组数、绕线窗、线圈宽度、线圈直径和材料。

优选地，第一制动缝隙部的半径或(一般的或最大的)直径大致且尤其是正好与第二制动缝隙部和/或第三制动缝隙部的半径或(一般的或最大的)直径一样。由此在较高转速和从静止启动时也能产生大力矩。

磁流变介质尤其至少局部润湿第一和第二制动部件。

第一电线圈和第二电线圈优选绕旋转轴线缠绕并且基本上在轴向上在芯内产生磁场。这两个电线圈在此在径向上容纳在所述芯与壳罩之间。电线圈在此可以缠绕到芯上或者在内侧被固定在壳罩上。

该芯由(良)导磁性材料构成。第一制动部件包括该芯以及尤其是尤其至少部分或完全由非导磁性材料构成的轴或杆。优选地，所述轴(杆)和芯可分离地相互连接。

盘形轮廓至少部分或完全也由(良)导磁性材料构成。

在一个优选改进方案中，盘形轮廓被设计成单独的盘形体。也可能的是，盘形轮廓设计成与该芯成一体并且例如设计成T形，其中该T形状的长臂沿旋转轴线延伸。也可能的是，盘形轮廓的一部分与该芯成一体构成并且被补充单独的盘形体。在简单的特别优选的设计中，该盘形轮廓由固定在芯之处或之上的单独的盘形体构成。

盘形体优选安装到芯上。为此，芯尤其具有适配的容槽。可能且优选的例如是盘形体连接至或压紧到芯上。但也可能的是盘形轮廓或盘形体连接至壳罩并例如被压入其中。也可以想到使用两个相互匹配的盘形体，在它们之间形成径向的制动缝隙部。在此可以将空心柱形的第一盘形轮廓安装到芯上并且将具有相应大的内径的空心柱形的第二盘形轮廓装入壳罩中，从而两个盘形轮廓例如在轴向上相互对准并且两者间留下小的(径向)间隙。在两个盘形轮廓之间于是留有尤其是基本上径向形成的制动缝隙部。

在特别优选的设计中，盘形轮廓具有至少一个盘组。盘组尤其通过多个优选彼此紧贴的盘形板构成。这种设计例如允许作为冲切件加工盘形板。冲切件可以很容易且廉价地大批制造。如果它们相互重叠并且例如相互压紧，则可以简单且廉价地提供一种盘组或具有明显较厚的盘形体。由此可以很廉价地制造盘形板还有盘组。

优选的是至少几个盘形板或几乎所有盘形板或所有盘形板分别设计成圆形并且具有相同的直径或相似的直径。但也可以采用几个或若干非圆形设计的盘形板，在其上例如径向靠外地形成非圆形外轮廓或齿结构或星结构。如果将设计成圆形和非圆形的盘形板重叠成一个盘组，则可以产生完整的外轮廓，其可能在局部导致较大磁场集中。也可能的是盘组包括多个设计成圆形(或非圆形)的具有不同外径的盘形板。因此可以交替设置具有较小和较大直径的圆形盘形板。

一些盘也可以具有各不同的性能(例如因为不同的材料)。一些盘也可以由(烧结的)磁性材料(例如钕)构成。

在特别优选的设计中，盘形轮廓总体上具有柱形外轮廓。也可能且优选的是盘形轮廓包括星形轮廓或设计成星形轮廓。

可能且优选的是，盘形轮廓在至少一个轴向侧具有(轴向)朝外凸出的外轮廓。盘形轮廓在此可以总体上设计成锥形、凸肚形、倒圆状或阶梯状。尤其是，盘形轮廓在外轮廓区域内被设计成回转对称。向外凸出的外轮廓例如可以支承在盖等上或在那里被引导。向外凸出的外轮廓由此允许提供磁流变颗粒储存器。

优选地，在第二制动缝隙部中的径向空隙和在盘形轮廓处在第一制动缝隙部中的缝隙高度以及在第三制动缝隙部中的缝隙高度(显著)小于在缝隙其它区域内的径向距离。电线圈外径或覆于电线圈的覆层或电线圈包封的外径至壳罩的径向内壁的径向距离(在轴向上)在两个制动缝隙部外优选(显著)大于在两个制动缝隙部中。尺寸差可以达到和远超过2倍或3倍。

因为该间隙很小，故在许多情况下可以至少在具有盘形轮廓的末端放弃单独支承。盘形轮廓于是与壳罩一起担负相对于芯引导或支承壳罩。这允许更简单且还成本更低的结构。

在所有设计中，内轮廓和/或优选是壳罩可以是非圆形的(例如椭圆形…)。芯也可以相对于壳罩偏心安装。由此在(转子相对于定子)转动时得到在规定位置处的变化的相对缝隙。

在特别优选的设计中，所述电线圈在轴向上布置在第一与第二制动缝隙部之间。尤其优选地，至少一个制动缝隙部在轴向上间接或直接邻接其中一个电线圈。

在所有设计中特别优选的是，磁回路的磁场至少部分分别在轴向上穿过芯和壳罩并且有相当一部分在径向上且特别优选基本在径向上穿过第三制动缝隙部。此外，第一电线圈的磁场的相当一部分在径向上且尤其优选基本在径向上穿过第一制动缝隙部，而第二电线圈的磁场穿过第二制动缝隙部。在简单的设计中，每个电线圈围绕芯缠绕并且在旋转轴线的轴向上在芯内分别产生磁场，磁场在电线圈的各自末端被径向朝外传导并且在一个轴向端经过盘形轮廓和第一或第二制动缝隙部离开并在另一轴向端通过第三制动缝隙部分别从芯进入壳罩或相反。这种设计允许特别简单、低成本且还有效的结构。

尤其优选地，盘形轮廓可转动地引导壳罩并用作支承部位。

优选地，在制动部件之间形成闭合的腔。尤其是，闭合的腔至少有相当一部分且尤其是基本上填充有磁流变介质如磁流变流体和/或例如(干的或粉末状)羰基铁粉。尤其是第二制动部件可转动地容置在第一制动部件上。

第一制动部件优选包括轴，其至少部分由非导磁性材料构成。在该轴上或内部件上固定有由磁性材料构成的芯。

优选地，第二制动部件可轴向移动地容置在第一制动部件上。这例如(也)可以用于实现在温度变化和/或泄漏时的体积补偿。优选的是两个制动部件的相对的径向位置和/或轴向位置用传感器来测量。

优选且有利的是可以获得转向装置的(尤其是绝对)位置。尤其是可以获得制动部件的(尤其是相对)位置。应该尤其不仅获得制动部件的相对位置，也获得转向装置的绝对位置。因为转向装置可以具备电接线端例如像卷簧并且其不会断裂。为此尤其是安装至少一个绝对传感器，其识别转向止挡的末端。制动器于是尤其产生末端止挡。当车辆停放且转向轮回转无法在空档下实现时，绝对传感器尤其也是必需的。当车辆又投入使用时，转向控制器可以由此识别轮处于哪个回转角度。

转矩传感器还可以安装在转向支路或转向轴中。

在所有设计中优选的是，在腔的一端、尤其在远端设置点击件。这种点击件尤其允许两个状态，其中在点击件操作之后，例如板片可听闻地和/或触觉可感知地被切换且同时执行(小)的轴向位移。这种例如设计成速动件或速动片的点击件例如从键盘或其它装置中知道并且允许在按键操作等时的廉价且有效可感知的反馈。

点击件优选安置在腔的一端。尤其优选地，弹性膜将腔与点击件分隔开。点击件可以设计成速动件或速动片。由此可以在该轴进一步插入腔中或又拔出时提供在腔处的体积补偿。

在特别优选的改进方案中如此设计速动片，在速动片的两个状态之间的所限定的速动片体积的改变适配于轴的横截面积乘以在操作时的速动片的轴错位。尤其是，两个体积相差不到50％或25％并且优选不到10％或不到5％。速动片适配于轴的这种设计用于只需提供小的体积或有可能甚至不必提供体积用于速动片操作时的体积补偿。

与也在腔的远端附近将第一制动缝隙部设计成具有盘形轮廓相关地使用在腔的远端上的点击件或速动件允许壳罩的特别简单有效的引导和支承，因为仅存在小的径向间隙并且盘形轮廓因此能在壳罩的径向上担负(在许多情况下)充分的引导工作。

在优选改进方案中包含有一个传感器装置或至少一个传感器装置用于检测芯与壳罩之间的相对转动角度。

优选包含有一个传感器装置或至少一个传感器装置用于检测壳罩相对于芯的相对轴向位置。该传感器装置或至少一个传感器装置尤其优选地包括至少一个磁场传感器，其设计成检测转动角度和轴向位置。在特别有利的设计中，该传感器装置包括至少一个霍尔传感器。

在简单的优选设计中，磁场传感器容置在固定不动的制动部件上并遇到沿径向作用的磁场作用。借此可通过磁场传感器相对于磁场的取向确定转动角度。传感器装置相对于壳罩的轴向位移可通过磁场强度的强弱来推导。

特别优选地包含有至少一个用于相对于电线圈的磁场至少部分屏蔽传感器装置的屏蔽机构。屏蔽机构优选包括至少一个屏蔽体。屏蔽体尤其设计成将用于对磁场传感器施以规定(如径向)磁场的磁环单元与电线圈的干扰磁影响屏蔽开。为此，屏蔽体最好局部围绕磁环单元。优选地，屏蔽机构朝向三侧包围磁环单元，即从轴向两侧和径向朝外。屏蔽机构优选包括至少一个布置在屏蔽体和磁环单元之间的分隔单元。由此，使磁环单元的磁场与屏蔽体分离。另外，优选包含有至少一个布置在屏蔽体和壳罩之间的磁去耦机构。分隔单元和/或去耦机构优选具有比屏蔽体小许多倍的导磁性。优选地，所述屏蔽机构和磁环单元彼此间隔布置。

屏蔽机构能够明显改善测量质量。尤其是由此可以获得精细的角度分辨率和小的轴向距离。

磁线圈的控制优选大多或主要在工作时间内以尤其是12伏电压进行。在触觉上(通常)特别有利的是，磁流变制动机构的制动力矩尽量快速地达到最大值或设定值。这有时仅只能以较大电压实现。最大制动力矩通常通过制动缝隙内的最大磁场获得。因为磁场通过电线圈(磁线圈)内的电流产生，故因此也必须尽量快速地将电流调节至最大值。原则上，人们可以总将电压调节到高值，在具体情况下不是至例如12V而是至例如24V。但所有构件(电线圈或磁线圈、线圈金属线等)为此必须被相应不同设计(且例如使用具有较大直径的金属线)。

因此在优选设计和改进方案中，仅在触觉反馈开始时调节出较高电压(高于持久工作所需)。尤其是在触觉反馈开始时或几乎紧接在其后，优选将较高电压设置在0.5ms至50ms之间的时段内、优选在1ms至20ms之间的时段内且尤其优选在5ms至15ms之间的时段内(例如比在持久工作时所需的高1.1倍或1.2倍或1.5倍或2倍或3倍)。维持较高电压，直到电流(或磁场)达到期望的后续值或最大值(近似例如到90％或95％)和/或达到或超过较高电压可作用于此的时段。接着将电压回调至例如12V的较低电压。该系统更快速反应并且更快速地调节出期望的制动力矩。

尤其在现代的电动车中，在车辆中存在多种电压并且可实现高电压/电流，因此它们不必被准确产生或转变。在电动车中也可以有高许多的电压(如高达800伏)和这种电流强度，使得前述性能可被有利利用。

尤其是，在磁流变介质的单独的可磁极化颗粒之间的磁场强度大于300kA/m。尤其是，可在缝隙、优选是至少其中一个所述制动缝隙部内产生的磁场强度大于500kA/m。

尤其是该转向装置包括至少四个制动缝隙部。尤其是针对每两个制动缝隙部设有至少一个共用的线圈。

转向装置可以包括至少两个磁流变制动机构。尤其是可以用制动机构制动同一(唯一)转向单元的运动。该制动机构尤其为此相互机械和/或电连接。

根据本方明的方法用于利用具有两个制动部件的磁流变制动机构操作转向装置，其中这两个制动部件可绕旋转轴线彼此相对连续转动，其中第一制动部件沿旋转轴线延伸并包括由导磁性材料构成的芯，并且其中第二制动部件包括围绕第一制动部件延伸的空心构成的壳罩，其中在第一与第二制动部件之间形成至少三个彼此轴向间隔且环绕的、至少部分填充有磁流变介质的制动缝隙部。在此，第一电线圈在第一制动缝隙部中产生(第一)可控磁场。与此无关地，第二电线圈在第二制动缝隙部中产生(第二)可控磁场，以便尤其依据转速来产生不同强度的制动作用。在此，第一和第二电线圈的磁场尤其是都通过第三制动缝隙被闭合。

根据本发明的方法也特别有利地完成前述任务。该方法尤其被设计成可据此操作本发明的转向装置。尤其是，转向装置可根据本发明的方法来操作。

在本发明范围内，锁止尤其是指，伴随适合工作要施加的手动力不会进行专项单元的运动(在至少一个转动方向上和/或在两个(全部)适合工作的转动方向上)。尤其借助该制动机构也可放开转向单元的活动性。在本发明范围内，放开尤其是指存在制动机构的适合工作的基本力矩(也称为空载力矩)，而不存在例如由线圈通电造成的附加接通的磁流变延缓。当活动性被放开时，磁流变制动机构尤其不起效，故未产生用于有效影响磁流变介质的场。

本发明的其它的优点和特征来自以下参照附图所解释的实施例，其中：

图1示出了根据本发明的具有磁流变制动机构的转向装置的纯示意图；

图2示出了制动机构的侧视图；

图3a至图3c示出了制动机构的各截面；

图4a至图4b示出了传感器装置和测量结果的极其示意性的视图；

图5示出了制动机构连同处于不同位置的速动片的极其示意性的视图；

图6示出了两个不同设计的电线圈；

图7a至图7b以截面图和透视图示出了另一触觉制动机构；

图8示出了另一制动机构1的横截面示意图；

图9示出了用于控制电线圈的极其示意性的电路；

图10示出了包含用于说明制动机构的工作方式的制动力矩曲线的草图；

图11示出了包含制动力矩曲线的另一草图。

图1示出了根据本发明的用于借助转向单元301转向在此未被详细示出的车辆的转向装置100。转向单元101在此设计成可转动的方向盘，其不可旋转地连接至转向轴311。

转向装置100在此设计成线控转向装置。为此采用用于将利用转向单元301所实现的转向运动转换为车辆运动的致动器装置303。例如致动器装置303转向这个或这些车轮。致动器装置303仅电连接至转向单元101。

转向单元的转动运动借助传感器装置70和例如转动角度传感器来测量。依据转动角度，致动器装置303于是例如转向这个或这些车轮。因此例如可以转向前轮和/或还有后轮，或者在三轮车情况下也实现三轮车的倾斜姿态。因此也能转向前轴和后轴的或甚至所有轴的轮(所谓蟹行)。

在此，设计成电动机的驱动装置307被接合至转向轴311。通过驱动装置307可以主动转动转向单元301。由此转向单元例如在弯道行驶时被主动运动，就像也在传统的机械转向装置时那样。

转向单元101的运动可以借助磁流变制动机构1被有目的地制动。为了依据各不同参数和例如转向角度控制制动机构1还有驱动装置307，在此设置转向控制器302。为此，转向控制器302有效连接至传感器装置70。

转向控制器302例如也考虑驾驶辅助系统304的数据。由此可视驾驶情况有目的地影响转向单元301的运动。转向控制器302也可以有效连接至其它在此未被详细示出的传感器，以便能依据其它参数有针对性地影响转向特性。

制动机构1在此配备有安全装置306，其从在此看不到的缝隙5内排出在此也看不到的磁流变介质6。因此例如可以在干扰时很顺利可靠地取消制动力矩。缝隙5和介质6关于以下的附图被详细提出。

图2示出了具有支座4的制动机构1的侧视图，支座通过螺母51例如可被固定在托架50上。制动机构1具有两个制动部件2、3，在图2中看不到其中的在此靠内的制动部件2。内制动部件2连接至支座4。支座4和内制动部件2在此设计成固定不动。另一制动部件3包括壳罩13且可转动地容置在第一制动部件2上。

制动机构1具有紧凑结构并且在具备在此呈两件式的作为屏罩的屏蔽体76的屏蔽机构75内具备在此看不到的用于检测壳罩13的转动位置和轴向位置的传感器装置70。通过销16，壳罩13被连接至左侧盖14和右侧盖15以密封内部闭合的腔10。

在图3a至图3c中绘制出了例如图2的制动机构1的可能的横截面。在支座4上容置有制动部件2，其沿轴向延伸并固定在芯21上。芯21在径向上被作为外制动部件或第二制动部件3的(导磁性)壳罩13包围。

导磁性芯21被两个绕芯21缠绕的电线圈26包围。第一电线圈261延伸经过轴向宽度26e。在芯21的朝向支座4的一端形成盘形轮廓41，盘形轮廓在此安装在芯上并且例如被压紧。盘形轮廓41为此具有设计成空心柱形的盘形体42。在芯上的容槽也可以设计成非圆形。

芯21尤其可由烧结材料(金属)制造。芯因此可简单地以期望形状制造。

盘形体42在此由盘组44构成，其通过多个薄盘形板46构成。在此，盘形板46分别设计成冲切件并且例如可以由1mm、2mm或3mm厚的导磁性金属板冲切而成。故可以简单且廉价地冲切出所需数量的盘形板，以便产生盘形体42的期望厚度。

一些盘形板46相互压紧在一起并被安装在芯21上且因此例如被螺纹连接或压紧。在盘形体42区域中在盘形轮廓41的外径与壳罩13的内周面之间留有具有小缝隙高度41b的制动缝隙部5a。盘形轮廓41的轴向宽度41e或其制动缝隙部5a在此通过盘形板46的数量确定且可被选为大于或小于所示情况。

盘形轮廓41在此轴向紧接第一电线圈261，第一电线圈容置于线圈架26b中并径向靠外地通过填料28被完全密封。

盘形体42连接至芯21和固定不动的制动部件2并且在工作中不转动。这允许形成孔或凹空部以便用于电连接第一和第二电线圈261、262的电缆45穿过。电线圈261、262可以由此被简单、廉价且快速连接。

在此在近端、即芯21的朝向支座4的一端形成盘形轮廓41。在远端、即在芯21的另一端形成第二制动缝隙部5b。第二制动缝隙部5b延伸经过轴向宽度11e。在那里也设置盘形轮廓41，其在此关于其几何形状与近端的盘形轮廓41相似或相同地形成。但也可能的是，盘形轮廓41在此不同于近端的盘形轮廓41形成并且例如在缝隙高度或(星形轮廓40的)缝隙高度变化尺度方面不同。不同于近端的盘形轮廓41，盘形轮廓41在此(环绕)与芯成一体地构成，就像在图3b的下侧部分中示意性示出的那样。但盘形轮廓41可以包括具有多个盘形板46的(环绕)盘组。

通过第二制动缝隙部5b可用第二电线圈262获得很高的制动力矩，尤其在壳罩13的低转速情况下。通过在盘形轮廓41区域中的第一制动缝隙部5a，可以用第一电线圈261在高转速下将总还是强的磁场从芯21传递入壳罩13，因为缝隙高度41b显著小于在其制动缝隙部5b区域内的径向空隙11c。由此可产生尤其在较高转速下也能实现的高转矩。由此可以通过有针对性地单独控制两个电线圈261、262在整个转速范围内提供高的且可分别细调的转矩。

第二制动缝隙部5b的轴向宽度11e和第一制动缝隙部5a的宽度41e在此大致相等(+/-25％)并且分别比第三制动缝隙部5c的轴向宽度短。总体上获得很紧凑的结构。

壳罩13在图3a中被旋钮23状的覆层49包围。旋钮23被设计成至少部分透明，以便能通过呈如LED形式的发光件18被照明。照明在此可以根据状况或也与状况无关地被控制。此实施方式主要假想用于计算机游戏用转向装置，但也可以有利地被用在车辆中。

在前端，在壳罩13内的闭合腔110通过前盖14被封闭，制动部件2穿过前盖。密封件38用于密封。在后端或远端，腔110首先由弹性膜31界定，在此设计为速动片状的点击件29朝外与之相接。

第二线圈262或所属的芯材在此还设计成顽磁机构305。当顽磁机构305在先已被激活时，在供电关断之后也留下磁场，磁场影响介质6并因此维持制动力矩。故无需附加耗电地例如可以实现方向盘锁止。停放车辆因此会尽量少地耗电、优选根本不耗电，因为否则电池可能被放空(不仅在具有内燃发动机的车辆中，也在电动车中)。方向盘锁止因此也应该在无电流下施加高的锁止力矩。这可以提供顽磁机构。

图3b示出了具有制动机构1的略有不同的图示，其中在这里不同于图3a地省去覆层49或旋钮23。

图3a与图3b之间的主要区别在于，在图3b中具有盘形轮廓41的第一制动缝隙部5a设置在壳罩13的远端，而第二制动缝隙部5b设置在壳罩13的近端。

在此设计中例如可以在腔110外在密封件38与传感器装置70之间还设有用于相对于制动部件2支承壳罩13的支承件。但在此也可能的是该支承在一端仅通过密封件38实现，在另一远端仅通过盘形轮廓41实现。

盘形轮廓41可以设计成与芯(环绕)成一体，就像在图3b的下侧部分中示意性示出的那样。或者盘形轮廓41包括具有多个盘形板46的(环绕)盘组，就像例如在图3b的上侧部分中示出的那样。盘形轮廓也作为实心独立件被套装到芯上，即，实际上由具有相应较厚的唯一盘形板构成。

图3b举例绘制出了第一电线圈261和第二电线圈262的几条磁场线8，它们指明在芯21和壳罩13内的磁场线的基本轴向的走向。另外也能看到，在制动缝隙部5a和5b内分别发生磁场线8的(大致)径向穿过。在制动缝隙部5a内在较高转速下产生较高转矩，而在制动缝隙部5b内在较低转速下产生较高力矩。各磁场分别在中央区域通过(大致)第三制动缝隙部5c处的径向过渡而闭合。在制动缝隙部5c处，类似于第一制动缝隙部地实际上存在窄缝隙，此时在那里使用柱形盘形轮廓41。

磁场传感器72安装在传感器电路板79上并且可以通过针状触点79a被接触。借此也给电线圈26供应电流。

至少在传感器装置70和磁场传感器72的区域内形成优选由导磁性较差或非导磁性的材料构成的内制动部件2，以确保尽量无干扰地探测在轴12或第一制动部件2内的磁环单元71的磁场的取向和强度。在那里，尤其以受保护的方式容纳传感器装置70(防水防尘)。

在图3b中能看到O形圈39，其相对于壳罩13密封盖14。

第三制动缝隙部5c形成在环形轮廓61上。环形轮廓61可以作为单独环套装或安装在芯21上，或者环形轮廓61与芯21成一体构成。环形轮廓61总是导磁耦合至芯21。

图3b在上半部纯示意性地还示出了一个替代实施例，在此集成有第四制动缝隙部5d。第四制动缝隙部5d例如可以如此出现，即，环形轮廓61提供两个彼此分开的制动缝隙部5c、5d。例如可以包含两个导磁性环形件，它们通过导磁性较差的中间件或环形件61a被相互分开。于是，形成两个轴向分开的制动缝隙部5c和5d。在其它设计中，电线圈261、262和制动缝隙部5c、5d也可以被进一步分隔开地布置，从而出现两个相互远离分开的磁回路。

具有三个制动缝隙部且居中的制动缝隙部5c设置用于两个电线圈261、262的结构能够实现很紧凑的结构。

如图3a或图3b所示的结构提供了一种有利的设计。第二电线圈262通过滚子11允许在第二制动缝隙部5b中的很强的制动力矩，尤其在低转速下或在停止时。第一电线圈261在较高转速下在第一制动缝隙部5a内的很小的缝隙高度范围内允许高制动力矩。

如果应该制动转动运动并提供一种止挡，则在第一制动缝隙部5a处的第一电线圈261在较高转速下允许比在第二制动缝隙部5b处的第二电线圈262更强的制动。在相对小的过渡转速情况下，利用第二电线圈262在第二制动缝隙部5b处可产生的制动力矩大于在第一制动缝隙部5a处在此转速下可产生的制动力矩。通过有针对性不同的制动缝隙部5a、5b的组合，因此可以针对各不同的转速分别调节出最佳条件。

在腔110内容纳有磁流变介质，其含有磁流变颗粒19。在腔110内在制动部件2、3之间设有缝隙5。在缝隙5处形成所述三个制动缝隙部5a、5b和5c。腔110在此至少部分填充有磁流变介质6。该介质在此优选是磁流变流体，其例如作为载体液包含油，油中有铁磁性颗粒19。乙二醇、脂肪、水和粘稠物质也可被用作载体介质，但不限于此。载体介质也可以是气态的或者可以放弃载体介质(真空)。在此情况下仅将可受磁场影响的颗粒19填充入腔110。

铁磁性颗粒19优选是羰基铁粉，其中，所述颗粒的尺寸分布取决于具体应用场合。具体优选的是在1至10微米之间的颗粒尺寸分布，但在这里也可以实现20、30、40和50微米的更大颗粒。视应用场合状况的不同，颗粒尺寸也可以明显增大，甚至进入毫米范围(颗粒球)。颗粒也可以具有特殊的涂层/皮壳(钛涂层、陶瓷皮、碳皮等)，以便它们更好地承受视应用场合不同而出现的高压力载荷。磁流变颗粒可以针对所述应用场合不仅由羰基铁粉(纯铁)制造，也可以例如由特殊铁(硬化钢)制造。

可能的是仅将可被磁场影响的颗粒填充到例如缝隙5或腔110中，其中或许空气或惰性气体被添加。当例如仅使用空气或其它气体时，可以为此混合各种不同的固体以改善一定性能。例如石墨粉可被混合以减小羰基铁颗粒之间的摩擦，因为石墨呈现出润滑作用。颗粒尤其是可以涂覆有PTFE。涂覆PTFE或相似涂层尤其可防止颗粒结团以及形成较大的块。这种较大的块不容易分解或者在某些情况下甚至不再分解。或者，盘形体或滚动体也可以被涂覆PTFE以便减小摩擦。在采用MRF但没有油或其它流体作为载体介质的情况下，必须保证水在制动腔(MR空间或MRF空间)中冷凝。例如硅酸胶(称为硅胶)或其它干燥剂为此可被混合，其吸收水并因此去除环境中的水分。

在所有的设计、改进方案和实施例中优选可以采用不含载体液体的粉末。于是可以采用高达约80体积％的羰基铁(铁粉)，这显著增大制动力矩，当其余设计参数与之适配(例如每个颗粒的场强应该在此情况下就像在磁流变液体(MRF)中一样大致保持不变，即，在制动缝隙部或制动缝隙或有效缝隙内的场强应该在从例如LORD MRF 140(40体积百分比羰基铁连同例如作为载体液的油)变换为80％羰基铁粉(无载体液))时达到双倍高。我们在此提到高于200kA/m直至高达1000kA/m(1000000A/m)以上值的缝隙内磁场强度。在有效缝隙内以粉末为介质的另一优点是，必然出现很小的沉积和未在“MR液体内的铁粉被吸引向磁场梯度(力总是朝向较强磁场作用于磁化颗粒，载体介质将被“排挤”)”意义上形成块，因此获得高的颗粒集中。有望实现最大颗粒集中。这改善了力矩的可再现性(相同电流下总是出现相似的制动力矩)。

在所有设计中特别优选的是可磁极化颗粒(相当一部分)包含非圆形颗粒(非球形粒)，在此最大直径和与之垂直的最大横向延伸尺寸之比为大于1.25或1.5。该比例也可作为最大纵向延伸尺寸与最大横向延伸尺寸之比形成，其中尤其测量相互垂直的纵向延伸尺寸和横向延伸尺寸。

非圆形颗粒的使用是特别有利的，因为它们允许有效的倾斜结构，因为颗粒的分别不同的非圆形部分相互夹紧或相互楔紧。

也可能且优选的是最大直径和与之垂直的最大横向延伸尺寸之比为1.75或2.0或更大。

优选地，可磁极化颗粒的至少一个部分被设计成在磁场影响下以面的方式相互夹紧或楔紧。这例如在如下颗粒的情况下是可能的，颗粒在局部设计成角状或例如总体呈三角形或多角形等。因此，两个(以上)相应设计的颗粒相互夹紧并且能造成很有效的颗粒相互结团和两个制动部件或离合部件相互夹紧和制动。

优选地，可磁极化颗粒的至少一个部分被设计成在磁场影响下在两个以上的彼此间隔的位点处相互夹紧或楔紧。这种非圆形构成的颗粒允许很有效地增大制动力或制动力矩，因为它们不同于球形颗粒地并非仅在一个位点或小的角度区域内接触，而是在多个位点或以面的方式接触。

优选地，可磁极化颗粒的至少一个部分具有至少一个凹槽部。这种向内隆起的凹槽部允许特别有效地与其它颗粒的部分楔紧。

优选地，至少一个离合或制动部件的至少一个邻接制动缝隙的表面壁设计成至少部分不光滑或(局部)凹凸不平。也可能的是该颗粒或可磁极化颗粒的相当一部分有序或无序地在外表面上具有突出部或凸起和/或凹部。由此可以加强与颗粒一起倾斜。例如至少一个表面可以具有呈在高尔夫球时的尖凹坑或倒圆凹坑形式的凸起和/或凹部。也可能的是表面具有尖或倒圆的锯齿轮廓。(至少其中几个)凸起或凹部的相对高度优选为可磁极化颗粒的最小直径的至少5％或10％。

事实表明，可以用高磁场强度获得特别有效的一些颗粒的倾斜和夹紧。为此在制动缝隙内优选产生大于150千安/米(kA/m)或250千安/米或500kA/m以上的磁场强度。尤其是，在制动缝隙、优选是至少其中一个制动缝隙部内可产生或在那里将产生大于500千安/米(kA/m)或750千安/米或1000kA/m以上的磁场强度。

当仅采用粉末而不带液态载体介质时，可以选择不同的密封类型并且基本摩擦由此被减小。因此，该密封不必被强烈压紧到表面上，因为不必针对液体进行密封，而是仅针对颗粒来密封。但也可以采用例如非接触式轴封如迷宫密封。这种密封仅安放在两个相互转动部件之一上。另外，温度关联性被降低或几乎被消除。流态载体介质随变化的温度改变其黏度，而羰基铁粉在很大的温度范围内几乎不改变其性能(直至达到居里温度)。由温度引起的体积变化在粉末情况下也是可忽略不计的，因为颗粒在一些颗粒的体积变化时能相互再分布。

羰基铁颗粒的最大体积占比在粉末形态(约74％)下也比在具有例如作为载体介质的油的MRF中更高。

磁流变颗粒19在磁场加载下结链，如在图3c中左侧极其示意性示出的那样。由此出现楔效果，其在低和中等转速下导致制动力矩的显著加强。

为了更详细说明该效果，参照申请人的国家申请WO 2018/215350 A1中的图4，其关于效果解释以适当方式被完全纳入本申请的公开范围内。

图3c原则上示出了制动缝隙部5a、5b和5c的示意性横截面。在图3c中的右侧示出了在盘形轮廓41区域中的第一或第三制动缝隙部5a、5c的横截面。盘形轮廓41提供盘形体42，其在此安装到芯21上或者以一件式作为环形凸缘形成在其上。径向靠外地在盘形轮廓41的外轮廓与壳罩13的内周面之间存在缝隙高度41b，其明显小于且可选择为明显小于第二制动缝隙部5b中的径向空隙11c。盘形体42可以实心构成或者可设计成盘组44且包括多个盘形板46。第一和第三制动缝隙部5a、5c原则上可具有相同的或相似的横截面。

仅示例性地在图3c的右侧部分中用虚线绘制出了滚子11以表明区别。可以清楚看到在盘形体42中允许较小的缝隙高度41b。由此可以在那里获得并传递强的制动力矩和高的磁场强度。可以无关地通过其它电线圈在第二制动缝隙部5b中调节出期望的磁场强度和制动作用。两个磁场通过第三制动缝隙部5c被闭合。

在图3c中的左侧示出了制动缝隙部的另一实施例的横截面。制动缝隙部具有被设计成星形轮廓40的盘形轮廓41。星形轮廓40具有非圆形周面。由此出现其缝隙高度40c在周长范围内可变的制动缝隙部。由此也可以出现一种楔效果，并且尤其在低转速下调节出高转矩。径向朝外(或朝内)突出的元件可以被称为磁场集中器80，其在局部集中磁场。星形轮廓40也可设计成盘组44并且包括多个(如星形)盘形板46。

星形轮廓也可在轴向上形成。这意味着出现在轴向上可变的缝隙高度。由此该磁场可以在轴向上集中在具有较小缝隙高度的位点处，并且在较高的缝隙中被减小。也可以想到由“径向”和“轴向”的组合或/和倾斜的星形轮廓。

尤其是，此设计方案作为带有滚子的(第二)制动缝隙部(5b)的替代品适用于第二制动缝隙部5b。

图4a详细示出了传感器装置70。第一制动部件2和在此被设计成壳罩13的第二制动部件3仅被表明(虚线)。传感器装置70通过去耦机构78以磁去耦方式支承在可转动的第二制动部件上。屏蔽机构75在此由三个屏蔽体76构成，它们减小电线圈26的磁场8的漏磁。屏蔽机构75也可以仅由多个罐状体或一个罐状体和一个盘状体组成，它们相互连接。

此外，还设有用于磁隔离的隔离单元77。磁环单元71被用于测量磁流变制动机构1的取向或转动角度。磁场传感器72布置于在该区域中未设计成磁性的第一制动部件2内。就像例如通过速动片操作所造成的微小相对轴向位移可以被用于探测操作钮101的操作，如图4b所示。由箭头示出的磁场线的转动角度和取向可以通过磁场传感器72来检测。

这种轴向位移造成传感器装置70的接收信号68根据图4b的图示变化。图4b示出了由磁场传感器72检测的信号68的振幅69的与制动部件2、3的彼此相对轴向位移相关的变化曲线。磁场传感器72相对于磁环单元71的轴向位移造成探测到的信号68的振幅69的改变。操作钮101的轴向位移或下压因此可以被测知。

利用相同的传感器72，也可以测知转动角度，其中为了测知转动角度，磁场8的方向(所绘箭头)被查明。该强度确定轴向位置。因此可以从信号68的改变中推断出按键或速动片29的操作。这是有利的，因为唯一的(多维)霍尔传感器可被用来确定角度位置和确定轴向位置。

图6纯示意性示出了两个不同设计的电线圈261、262，其中绕组数量可能是不同的。金属线263、264的直径的尺寸/类型和形状和材料可能是不同的。电线圈261、262的尺寸和外形在此可以是相同的(用实线表示)，或也可以是不同的，故第二电线圈262也可以例如具有比虚线所示的更小的横截面。由此可以在磁回路处调节出不同的特性。一个磁回路可以针对比较快速的反应速度和/或较高的制动力矩，而另一个磁回路在制动性能方面可以设计得更好和/或能效更高。可以获得截然不同的性能组合。在制动缝隙部处的材料也可以是不同的。

图7a示出了另一制动机构1的示意性横截面，其中第一制动部件2容置于作为轴12构成的支座4上。在此设计中也设有三个制动缝隙部5a、5b、5c，其中在第一和第二制动缝隙部5a、5b处分别形成盘形轮廓41。

在内部可设有用于磁流变颗粒的储存器32以确保给制动缝隙部充分供应磁流变颗粒。尤其是羰基铁颗粒从周围环境被吸引并被集中在磁场过渡区内。

在图7a中，盖14安装在前端(左端)，盖15安装在后端。

盘形体41在此被设计成与芯21成一体，但也可以被设计成具有多个盘形板46的盘组44。

壳罩13和进而制动回路在此所具有的外径在80mm与130mm之间。在此处的例子中它是125mm。相应大的直径很好地允许获得高力矩。

在空心构成的轴12上形成电缆通孔12a，用于给两个电线圈261、262供电的电缆被穿过电缆通孔。在内部件上容置(单独)芯21。在芯21上，两个电线圈261、262被卷绕在线圈架26b上。在两个电线圈261、262之间容置或形成用于第三制动缝隙部5c的环形轮廓61。在简单设计中，环形轮廓61作为单独件安装在芯21上并且提供在环形轮廓61的外表面与壳罩13的内周面之间的细缝隙，如图7a中的上侧所示。环形轮廓61也可以与芯成一体构成，见图7a的下侧。第三制动缝隙部5c用于闭合两个电线圈261、262的两个磁场。

第一电线圈261的磁场基本在径向上延伸经过第一制动缝隙部5a和第三制动缝隙部5c并且在轴向上延伸经过芯21以及壳罩13。第二电线圈262的磁场基本在径向上延伸经过第二制动缝隙部5b和第三制动缝隙部5c并且在轴向上延伸经过芯21以及壳罩13。两个电线圈261、262被如此缠绕和通电，即，两个电线圈261、262的磁场在第三制动缝隙部5c区域内朝相同方向延伸，就像在图3b中也示出的那样。

总体提供了一种可以成本很低廉地制造的制动机构1，其中必要时通过借助盘形轮廓41的“支承”可节约至少一个支承，由此也降低结构高度。获得很小的基本摩擦。由于采用少量零部件，故制造变得简单且低成本。因零部件较少，也改善了误差要求，因为避免误差链。

利用两个电线圈261、262可以分别单独调节制动力矩。

图7b以透视图示出了图7a的制动机构1。

图8示出了另一制动机构1的示意性横截面，其在此配备有设计成驱动电机90的驱动装置307。驱动电机90可以主动转动转向单元301。驱动电机90在此被集成到制动机构1中并且例如被设计成BLDC电机(无刷直流电机)。在此，驱动电机90包括芯91和绕组92以及一个或多个永磁铁93和一个(静立)支承件94。但不具有永磁铁的实施方式(例如电激励电动机)也是可行的。

支承件94在此固定不动且固定连接至支座4，因此在制动时以及主动驱动时都能产生力矩(Actio＝Reactio)。在此，驱动电机90的前述部件在此在径向和轴向上都布置在由制动缝隙部5a、5b、5c限定的外周内。MRF制动器可以说在径向上围绕驱动电机90构造，由此可以显著节省结构空间。这尤其在用于自主驾驶车辆的转向装置1的情况下是有利的。因为在那里通常期望方向盘可被坐在驾驶员座上的人向前移动300mm，以便该人例如能在车辆自主驾驶时用笔记本电脑工作。针对这种大的行程，驾驶舱内通常未提供足够的结构空间。利用在此所示的发明，提供了这样的结构空间。.

图9示意性示出了用于快速控制电线圈26的电路。电线圈26(磁线圈)在此通过H电路来控制。这在图9中仅通过开关来表明。在正常工作或持久工作中所用的具有例如12V较低电压的电压源35a提供用于正常工作的电压。对于电压高峰，为此通过开关接通具有例如18V或24V的较高电压的电压源35b。于是暂时断开具有较低电压的电压源35a。在达到最大电流之后，具有较高电压的电压源35b又与电路和电线圈26隔断开，并且又接通具有较低电压的电压源35a。开关在此可以是任何电气元件，它们尤其能够实现毫秒级的通断。

由此，电线圈26中的电流更快速地达到期望值。在具体情况下，在10ms内而不是40ms内达到期望的电流强度。电压之间的切换可以通过电路实现。

图10以示意图示出了两个所产生的制动力矩曲线，其中在电输入功率(被标准化且因而在此无量纲)上方绘制出了所产生的制动力矩(被标准化且因此在此无量纲)。在左侧示出了用于BLDC电机(无刷直流电机)的曲线，在右侧示出了用于磁流变制动机构的曲线。可以看到电动机的相同的制动力矩需要比磁流变制动机构高许多的功率。对于“14”的制动力矩，电动机需要超过“130”的标准化功率，而磁流变制动机构需要不到“0.3”的(显著)较低功率。功耗的比例大于100:1并且在此约为500:1。

磁流变离合装置和制动器通常具有以下优点，它们为了接合或阻尼运动只需要少量电流、轻柔、产生少量热并且很快速反应(ms)等。少量电流需求在诸如电动车的电池驱动部件的情况下是特别有利的，在此，所有部件的耗电自动强烈地体现在车辆行程距离上。但在具有内燃机或一般电气设备的车辆中，耗电也是主题。

该系统需要比单独借助电动机的控制少许多的电流。通常，对于电动机动车目前适用的是以1kWh走过约6公里，而1kWh电池容量耗资约230欧元，其中1kWh电池容量造成约6公斤超重。即便该数据未来会变，能量需求还是会扮演重要角色。图11示出了磁流变制动机构1针对随时间的两个不同电流强度曲线所出现的制动力矩曲线。在此，在该图的上半部中的虚线曲线表示传统曲线，此时电流强度被直接提高至所力求的电流强度。

在此，在0.1秒时刻将电流强度从0安培提高至2安培。所得到的制动力矩曲线或接合强度曲线在图13的下半部中被虚线示出。可传递的制动力矩在虚线曲线中从0.1秒开始时刻在约25毫秒(0.125秒时刻)内增大至约1.25的读取值(标准化至例如中等值或标准单位)，并且在约75毫秒(0.175秒时刻)后渐近(近似)达到调节出的约为1.5的极限值。

而在离合过程开始时或在制动或阻尼过程开始时将电流强度三倍提高到例如在此是6安培，就像用实线示出的那样，制动力矩强许多地增大并且已经在约10毫秒后达到1.5的终值。在此，具有更高电流强度的“电流暴增”在此仅启动约10ms。随后，如上面实线所示地将电流强度降低至2安培。通过短暂提高电流强度(电流暴增)，可以进行离合力矩、阻尼力矩或制动力矩的明显更快速的调设(以供使用)。这在许多方面极其有利，因为可以体验到快速停住和直接触觉感觉(反馈)。该结构的一大优点是外部无需电缆、传感器和电子装置。因此在所有设计中可以实现高的IP等级。原则上，所有都在安装挡板后。

电线圈优选完全与具有磁流变介质的空间分隔开，尤其通过填料。

在优选设计方案中可以实现轴向位移，其中尤其是液体量在内部被移动。在盖与盘形轮廓之间优选设有足够的空间，以便位于其间的介质(或液体)或羰基未被密封(否则这可能导致高的轴向调节力)。由此提供附加的MRF储存器，颗粒能自此补流入盘形轮廓或滚子的区域中。即，磁性颗粒总是流向较强的场，因为磁性颗粒被磁场梯度吸引。

密封件优选在轴上延伸。得到回转运动(超过100000转是可能的)并且可能出现用于按键的线性运动。因此，该密封件未磨合并形成槽道且因而摩擦小且泄漏(携油)在使用寿命期间内不会很高，具有硬工作面的相应的材料副是优选的。

第一制动缝隙部5a优选配备有盘形轮廓。第二制动缝隙部5b尤其配备有滚子、尤其是辊。滚子且尤其是具有圆形内环的辊能够实现高的静态力矩。盘形轮廓允许良好磁场传递和高转速下的高力矩。

也称为混合解决方案的组合解决方案融合两个优点。而磁场的轴向过渡部在现有技术中具有较小的过渡面积且因此出现较小制动力矩。另外，轴向磁场过渡具有较小的距离(半径)并因此已经产生较小力矩。也沿径向的具有盘形轮廓的制动缝隙部5a与之相比具有较大直径并因此在相同的力下产生较大力矩。另外，该面积较大，因为较大周面限定较大面积。当轮廓盘的宽度大于直径的1/6时，在(相当大的)径向制动缝隙部处的可传递制动力矩已经大于在轴向面上的最大可传递制动力矩！最后，磁讯号因在盘形轮廓处的较小缝隙高度而变小。所有这些造成即便在较高转速下的较高制动力矩。

用于按压功能的体积补偿可以通过在壳罩的末端上的膜来提供。点击件如速动片(金属弹片)位于膜后。它提供触觉可感的压力点。此外，人们听到在达到压力点时的点击并且速动片将整个钮或壳罩又压回到初始位置(类似于计算机鼠标中的鼠标键)。

于是，该膜密封MRF腔。在膜后的体积在按压时作为体积补偿。在正常位置中，速动片具有隆凸。如果钮在轴向上被移动，则制动机构的定子压到膜和速动片上。速动片由此被压平。

作为透明材料，可以再次使用玻璃或者PMMA(有机玻璃)。PMMA的优点是，可以使用乳白色玻璃，其在内部折射光并因此可以均匀照亮整个表面。为了照明可以采用一个或多个也可以有不同颜色的LED。

在所有设计方案中，外制动部件也能设计成不可旋转并且内制动部件可以是可转动部件。在此情况下，电线圈借助导线的电接触必须通过外制动部件实现，或者例如通过滑动触点实现。

利用在此提出的发明，转向装置100的所需工作范围可以被分为多个子范围。第一子范围由驱动装置307提供并提供例如在0至8牛顿米之间的主动驱动力矩。第二子范围由第一制动缝隙部5a提供并提供例如在0至5牛顿米之间的制动力矩。第三子范围由第二制动缝隙部5b提供并提供例如在0至25牛顿米之间的制动力矩。在此，因为在第一制动缝隙部5a内的盘形轮廓41而获得用于第一子范围的很高的调整质量。因为该子范围对于转向精度特别重要，故高调整质量在此很有利地影响转向行为。

在此提出的转向装置100还有以下优点，所需主动力矩(驱动力矩)可以通过结构紧凑且灵活的电动机以高的调整质量和较低的耗电量(部分负载区域内的更高效率)来获得。所需的低被动力矩(制动力矩例如达到8牛顿米)在此通过第一制动缝隙部5a以很小的基本力矩和高的调整质量在低耗电量的同时获得。所需的较高被动力矩(制动力矩例如达到25牛顿米)在此利用第二制动缝隙部5b也以很小的基本力矩和正常调整质量在低耗电量的同时获得。由此得到三重冗余。

同时，可以对转向运动无噪声且无颠簸地进行影响。此外，制动机构1可以在驱动装置307误操作下制动其主动力矩。另外，可以通过制动机构平整或调平电机曲线(在转动角度范围内的波动转矩)。此外，制动机构1所耗电流明显少于用于产生相似制动力矩的电动机。

所提出的转向装置也可以与车载电脑、显示仪器或抬头显示器组合地用作游戏手柄或驾驶模拟器或飞行模拟器。当车辆被停放(例如在电动车情况下在充电过程中)或者汽车具备自行模式时，使用者可以将转向装置用作电脑游戏的输入装置。在从游戏模式切换到真实驾驶操作时优选输出触觉反馈。

该转向装置的一定参数也可以通过车载电脑或其它输入装置以顾客专属方式在系统极限内被调节或配置或存储(个性化)。调用个别设定条件可借助钥匙识别、智能手机或智能设备通信、驾驶员识别(图像识别；面貌识别)、姿势控制、语音控制、数据分析或手动输入来进行。

附图标记列表

1磁流变制动机构

2,3制动部件

4支座

5缝隙

5a用于41的制动缝隙部

5b用于11的制动分析部

5c用于61的制动缝隙部

5d制动缝隙部

6介质

8磁场、场

11滚子

11b 5b的缝隙高度

11c 5b处的径向空隙

11d 11的直径

11e 11的轴向宽度

11f支架

12轴线

12a电缆通孔

13壳罩

14封闭、盖

15封闭、盖

16销

18发光件

19磁性颗粒

20旋转轴线、轴向

21芯

22毂

23旋钮

26线圈

26b线圈架

26e轴向宽度

28填料

29速动片

29a导向机构

29b体积

31膜

32储存器

35a 12V电压源

35b 18V电压源

38密封件

39O形圈

40星形轮廓

40c缝隙高度

41盘形轮廓

41a一体式环形凸缘

41b 5a的缝隙高度

41e 5a的轴向宽度

42环形体、盘形体

42a容槽

43用户接口

44盘组

45电缆

46盘形板

47所产生的外轮廓

48填充螺钉

49覆层

50托架

51螺母

61环形轮廓

68信号

69振幅

70传感器装置

71磁环单元

72磁场传感器

75屏蔽机构

76屏蔽体

77分隔单元

78去耦机构

79传感器电路板

79a针形触点

80磁场集中器

90驱动电机

91芯

92绕组

93永磁铁

94支承件

100转向装置

101操作钮

102操作滚轮

110闭合腔

200仪器部件

261电线圈

262电线圈

263金属线

264金属线

301转向单元

302转向控制器

303致动器装置

304驾驶辅助系统

305顽磁机构

306安全装置

307驱动装置

311转向轴

Claims (39)

1.一种用于借助活动的转向单元(301)来控制车辆的转向装置(100)，其中，所述转向单元(301)的运动能借助至少一个磁流变制动机构(1)被制动，并且其中，所述制动机构(1)包括固定不动的支座(4)和至少两个制动部件(2、3)，其中，这两个制动部件(2、3)中的至少一个能通过所述转向单元(310)转动，并且其中，这两个制动部件(2、3)中的至少另一个不可旋转地连接至所述支座(4)，并且其中，这两个制动部件(2、3)能绕旋转轴线(20)彼此相对连续转动，其中，第一制动部件(2)沿所述旋转轴线(20)延伸并且包括由导磁性材料构成的芯(21)，并且其中，第二制动部件(3)包括绕所述第一制动部件(2)延伸的空心构成的壳罩(13)，其中，在所述第一制动部件(2)与所述第二制动部件(3)之间形成至少一个环绕的且至少部分填充有磁流变介质(6)的缝隙(5)，其特征是，所述缝隙(5)包括至少三个制动缝隙部(5a、5b、5c)，或者所述缝隙(5)包括至少两个不同的制动缝隙部(5a、5b)，并且在第一制动缝隙部(5a)中在所述壳罩(13)与所述芯(21)之间形成盘形轮廓(41)，并且在第二制动缝隙部(5b)中在所述壳罩(13)与所述芯(21)之间形成与在所述第一制动缝隙部(5a)处不同的盘形轮廓(41)。

2.根据权利要求1所述的转向装置(100)，其中，在轴向上在第一制动缝隙部(5a)与第二制动缝隙部(5b)之间设置至少一个第三制动缝隙部(5c)，并且其中，给所述第一制动缝隙部(5a)分配第一电线圈(261)并且给所述第二制动缝隙部(5b)分配单独可控的第二电线圈(262)。

3.根据前述权利要求中任一项所述的转向装置(100)，所述转向装置(100)包括用于产生驱动力矩以用于所述转向单元(301)的主动运动的至少一个驱动装置(307)，其中，所述驱动装置(307)包括至少一个电动机，所述至少一个电动机至少以主要部分在径向上布置在由所述缝隙(5)限定的外轮廓内。

4.根据前述权利要求中任一项所述的转向装置(100)，所述转向装置(100)包括用于将利用所述转向单元(301)实现的转向运动转换为车辆运动的致动器机构(303)，其中，所述转向单元(301)和所述致动器机构(303)仅电有效连接和/或电磁有效连接，从而提供所谓的线控转向。

5.根据前述权利要求中任一项所述的转向装置(100)，其中，所述制动机构(1)在所述磁流变介质(6)的有效影响下具有制动力矩，并且在所述磁流变介质(6)的无效影响下具有基本力矩，并且其中，所述基本力矩比最大可提供的制动力矩小至少50倍、优选小至少90倍。

6.根据前述权利要求中任一项所述的转向装置(100)，其中，给所述第一制动缝隙部(5a)分配第一电线圈(261)并且给所述第二制动缝隙部(5b)分配单独可控的第二电线圈(262)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的转向装置(100)，所述转向装置(100)包括至少一个转向控制器(302)，用于依据所述转向单元(301)的位置和/或所述转向单元(301)的运动参数和/或所述车辆的工作状态来控制所述制动机构(1)，其中，所述至少两个制动缝隙部(5a、5b)通过所述转向控制器(302)能被单独控制。

8.根据权利要求7所述的转向装置(100)，其中，所述转向控制器(302)适于并且被设计成依据待调节出的制动力矩的大小选择所述至少两个制动缝隙部(5a、5b)中的至少一个制动缝隙部(5a、5b)和/或将至少其中两个所述制动缝隙部(5a、5b、5c、5d)相组合并以此制动所述转向单元(301)的运动。

9.根据前两项权利要求中任一项所述的转向装置(100)，其中，所述转向控制器(302)适于并且被设计成当车速高于极限值时至少主要且优选仅以所述第一制动缝隙部(5a)产生用于制动所述转向单元(301)的运动的制动力矩。

10.根据前三项权利要求中任一项所述的转向装置(100)，其中，所述转向控制器(302)适于并且被设计成锁定所述转向单元(301)的活动性，并且主要且优选仅以所述第二制动缝隙部(5b)和/或以由至少两个制动缝隙部(5a、5b、5c、5d)构成的组合产生所需的制动力矩。

11.根据前四项权利要求中任一项所述的转向装置(100)，其中，所述转向控制器(302)适于且设计成至少主要且最好仅以第二制动缝隙部(5b)和/或以由至少两个制动缝隙部(5a,5b,5c,5d)构成的组合产生用于该转向单元(301)的活动性的末端止挡。

12.根据前五项权利要求中任一项所述的转向装置(100)，其中，所述转向控制器(302)适于并且被设计成依据驾驶辅助系统(304)来制动或甚至锁定所述转向单元(301)的活动性，从而例如能阻止危险的转向运动，并且为此选择并控制所述至少两个制动缝隙部(5a、5b)中的至少一个制动缝隙部(5a、5b)。

13.根据前六项权利要求中任一项所述的转向装置(100)，其中，所述转向控制器(302)适于并且被设计成将使用者特性考虑用于调节制动力矩。

14.根据前七项权利要求中任一项所述的转向装置(100)，其中，所述转向控制器(302)适于并且被设计成还依据在哪个位置握持所述转向单元(301)来调节制动力矩。

15.根据前八项权利要求中任一项所述的转向装置(100)，其中，所述转向控制器(302)适于并且被设计成产生具有规定的制动力矩序列的在所述转向单元(301)处触觉可感的反馈。

16.根据前九项权利要求中任一项所述的转向装置(100)，其中，所述转向控制器(302)适于并且被设计成借助至少一种机器学习算法查明使用者行为并考虑用于调节制动力矩。

17.根据前述权利要求中任一项所述的转向装置(100)，其中，所述磁流变介质(6)包括至少一种金属粉末，并且其中，所述金属粉末具有至少50％且优选至少60％的体积比例。

18.根据权利要求17所述的转向装置(100)，其中，所述金属粉末配设有涂层。

19.根据前述权利要求中任一项所述的转向装置(100)，所述转向装置(100)包括至少一个顽磁机构(305)和/或至少一个永磁单元，所述至少一个顽磁机构(305)和/或至少一个永磁单元适于并且被设计成在未供应电流下也以至少两个制动缝隙部(5a、5b、5c)中的至少一个制动缝隙部来维持制动力矩。

20.根据前述权利要求中任一项所述的转向装置(100)，所述转向装置(100)包括至少一个安全装置(306)，所述至少一个安全装置(306)适于并且被设计成至少部分从所述缝隙(5)中排出所述磁流变介质(6)。

21.根据前述权利要求中任一项所述的转向装置(100)，其中，所述缝隙(5)具有小于100mm的最大直径。

22.根据前述权利要求中任一项所述的转向装置(100)，所述转向装置(100)包括用于产生用于所述转向单元(301)主动运动的驱动力矩的至少一个驱动装置(307)。

23.根据权利要求22所述的转向装置(100)，其中，所述第二制动缝隙部(5b)的最大制动力矩至少是所述驱动装置(307)的最大驱动力矩的两倍。

24.根据前两项权利要求中任一项所述的转向装置(100)，其中，所述制动机构(1)在所述驱动装置(307)失效时能提供至少与该驱动装置(307)的驱动力矩一样大的制动力矩。

25.根据前三项权利要求中任一项所述的转向装置(100)，其中，所述转向控制器(302)适于并且被设计成通过制动力矩的调整至少近似平衡所述驱动装置(307)的驱动力矩的波动。

26.根据前述权利要求中任一项所述的转向装置(100)，其中，所述盘形轮廓(41)包括至少一个星形轮廓(40)，使得在所述星形轮廓(40)的区域内，在所述制动缝隙部(5a)的周围存在可变的缝隙高度(40c)，并且其中，在所述星形轮廓(40)处设有沿径向突入所述制动缝隙部(5a)中的多个磁场集中器(80、81)。

27.根据前述权利要求中任一项所述的转向装置(100)，其中，所述第一电线圈(261)和所述第二电线圈(262)分别容置在所述壳罩(13)与所述芯(21)之间并且分别绕所述旋转轴线(20)缠绕。

28.根据前述权利要求中任一项所述的转向装置(100)，其中，所述第一电线圈(261)和所述第二电线圈(262)不同地构成，并且其中，所述第一电线圈(261)和所述第二电线圈(262)在一组参数中的至少一个参数方面不同，该组参数包含金属线直径和金属线横截面、绕组数、绕线窗、绕组类型、线圈宽度、线圈直径和材料作为参数。

29.根据前述权利要求中任一项所述的转向装置(100)，其中，所述第三制动缝隙部(5c)通过布置在所述壳罩(13)与所述芯(21)之间的至少一个环形轮廓(61)形成。

30.根据权利要求29所述的转向装置(100)，其中，所述第一电线圈(261)在轴向上布置在所述第一制动缝隙部(5a)与所述环形轮廓(61)之间，并且其中，所述第二电线圈(262)在轴向上布置在所述环形轮廓(61)与所述第二制动缝隙部(5b)之间。

31.根据前两项权利要求中任一项所述的转向装置(100)，其中，所述环形轮廓(61)被设计为单独部分，并且其中，所述第一电线圈(261)的磁场(8)和所述第二电线圈(262)的磁场(8)延伸经过所述环形轮廓(61)。

32.根据前述权利要求中任一项所述的转向装置(100)，其中，包含用于检测所述芯(21)与所述壳罩(13)之间的相对转动角度的传感器装置(70)，和/或包含用于检测所述壳罩(13)相对于所述制动部件(2)的相对轴向位置的传感器装置(70)。

33.根据前述权利要求中任一项所述的转向装置(100)，其中，在所述磁流变介质(6)的可磁极化的单独颗粒之间的磁场强度大于300kA/m。

34.根据前述权利要求中任一项所述的转向装置(100)，其中，能在所述缝隙(5)中产生的磁场强度大于500kA/m。

35.根据前述权利要求中任一项所述的转向装置(100)，所述转向装置(100)包括至少四个制动缝隙部(5a、5b、5c、5d)。

36.根据前述权利要求中任一项所述的转向装置(100)，所述转向装置(100)包括至少两个磁流变制动机构(1)。

37.一种用于利用具有两个制动部件(2、3)的磁流变制动机构(1)操作转向装置(100)的方法，其中，这两个制动部件(2、3)能彼此相对绕旋转轴线(20)连续转动，其中，第一制动部件(2)沿所述旋转轴线(20)延伸并且包括由导磁性材料构成的芯(21)，并且其中，第二制动部件(3)包括绕所述第一制动部件(2)延伸的空心构成的壳罩(13)，其中，在所述第一制动部件(2)与所述第二制动部件(3)之间形成至少三个在轴向上彼此间隔且环绕的制动缝隙部(5a、5b、5c)，所述制动缝隙部(5a、5b、5c)至少部分填充有磁流变介质(6)，其特征是，第一电线圈(261)在第一制动缝隙部(5a)和第三制动缝隙部(5c)内产生可控磁场，并且与此无关地第二电线圈(262)在第二制动缝隙部(5b)和第三制动缝隙部(5c)内产生可控磁场，以便依据转速产生强弱不同的制动作用。

38.根据权利要求37所述的方法，其中，利用所述第一电线圈(261)和所述第二电线圈(262)产生快慢不同的制动作用。

39.根据前两项权利要求中任一项所述的方法，其中，利用所述第一电线圈(261)和所述第二电线圈(262)产生不同能效的制动作用。

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