DE102019129548A1

DE102019129548A1 - Magnetorheologische Bremsvorrichtung, insbesondere Bedieneinrichtung

Info

Publication number: DE102019129548A1
Application number: DE102019129548.3A
Authority: DE
Inventors: Stefan Battlogg
Original assignee: Inventus Engineering GmbH
Current assignee: Inventus Engineering GmbH
Priority date: 2019-10-31
Filing date: 2019-10-31
Publication date: 2021-05-06

Abstract

Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) zur Einstellung von Bedienzuständen mittels Drehbewegungen, mit einer Achseinheit (2) und mit einem um die Achseinheit (2) drehbaren Drehkörper (3). Die Drehbarkeit des Drehkörpers (3) ist mittels einer magnetorheologischen Bremseinrichtung (4) gezielt verzögerbar und/oder blockierbar. Eine Sensoreinrichtung (5) dient zur Erfassung einer Drehposition des Drehkörpers (3) und umfasst eine Magnetringeinheit (15) und einen drehfest an der Achseinheit (2) angebundenen sowie radial und/oder axial benachbart zu der Magnetringeinheit (15) angeordneten Magnetfeldsensor (25).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine magnetorheologische Bremsvorrichtung zum Verzögern von Drehbewegungen und insbesondere eine magnetorheologische Bedieneinrichtung zur Einstellung von Bedienzuständen wenigstens mittels Drehbewegungen. Die Bremsvorrichtung weist wenigstens eine Achseinheit und wenigstens einen um die Achseinheit drehbaren Drehkörper auf. Die Drehbarkeit des Drehkörpers ist mittels wenigstens einer magnetorheologischen Bremseinrichtung gezielt verzögerbar und/oder blockierbar.
Solche Bremsvorrichtungen ermöglichen ein besonders gezieltes Verzögern bis hin zu einem Blockieren von Drehbewegungen. Mitunter sind die Bremsvorrichtungen als Bedieneinrichtungen ausgebildet. Solche Bedieneinrichtungen finden immer häufiger in verschiedensten Geräten und z. B. in Kraftfahrzeugen (z.B. Bedienelement in der Mittelkonsole, in dem Lenkrad, beim Sitz...), der Medizintechnik (z.B. zum Einstellen der medizinischen Geräte) oder bei Smart Devices (z.B. Smartphone, Smartwatch, Computerperipherie, Computermaus, Gamecontroller, Joystick), OFF-Highway Fahrzeugen (z. B. Bedienelemente in Landmaschinen), Booten/Schiffen, Flugzeugen Verwendung, um beispielsweise Menüs auszuwählen oder auch um präzise Steuerungen vornehmen zu können. Mittels der magnetorheologischen Bremseinrichtung können z. B. unterschiedliche Momente, Anschläge und Rasterungen für die Drehbewegung eingestellt werden. So kann eine besondere Haptik bei der Einstellung von Bedienzuständen erreicht werden (haptisches Feedback), welche den Benutzer unterstützt und sehr gezielte Einstellungen erlaubt und somit die Bedienkomplexität reduziert.
Um die magnetorheologische Bremseinrichtung gezielt ansteuern zu können, ist in der Regel eine Sensoreinrichtung zur Überwachung der Drehposition vorgesehen. Allerdings bringt deren konstruktive Unterbringung in der Bremsvorrichtung erhebliche Schwierigkeiten mit sich.
So muss die Sensoreinrichtung (z.B. Abstand des Magnetringes zum Sensor) in der Regel innerhalb eines sehr schmalen Toleranzbandes zu den zu überwachenden Bauteilen angeordnet werden. Z. B. führen Abweichungen der Abstände solcher Bauteile zu einer Verschlechterung des Messsignals und zu störendem Rauschen. Das ist besonders bei feinen Rasterungen, Drehrichtungsumkehr mit Anschlag bzw. Sperrung in eine Drehrichtung (Clockwise oder Counterclockwise) und bei präzisen Einstelloptionen von großem Nachteil (z.B. Sensor mit 90.112 Inkrementen). Zudem ergeben sich aufgrund der meist zahlreichen betroffenen Bauteile viele Schnittstellen mit einer langen Toleranzkette und somit eine hohe Summentoleranz.
Weitere Probleme ergeben sich durch die meist nur sehr geringen Abmessungen der Bremsvorrichtung. So stehen z. B. für eine als Daumenwalze ausgebildete Bremsvorrichtung oft nur 12 mm im Durchmesser bereit, wie z.B. bei einem mit einem Finger (z.B. Daumen) drehbaren Rad (Walze) in einem Lenkrad bzw. einer Lenkradspeiche von z.B. einem Kraftfahrzeug. Somit ist der Bauraum für die Sensoreinrichtung sehr begrenzt. Insgesamt ergibt sich dadurch ein montage-, kosten- und bauraumtechnischer Optimierungsbedarf.
Demgegenüber ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Bremsvorrichtung zur Verfügung zu stellen. Insbesondere soll die konstruktive Unterbringung (Bauraumbedarf, Anordnung der Bauteile, Summentoleranz der Bauteile...) der Sensoreinrichtung verbessert werden. Dabei soll vorzugsweise eine zuverlässige und möglichst präzise sensorische Erfassung und zugleich eine Bauraum sparende Integration in der magnetorheologische Bremsvorrichtung möglich sein.
Diese Aufgabe wird durch eine Bremsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der allgemeinen Beschreibung und der Beschreibung der Ausführungsbeispiele.
Die erfindungsgemäße Bremsvorrichtung ist magnetorheologisch ausgebildet und dient zur Einstellung von Bedienzuständen wenigstens mittels Drehbewegungen. Die Bremsvorrichtung umfasst wenigstens eine Achseinheit. Die Bremsvorrichtung umfasst wenigstens einen Drehkörper. Der Drehkörper ist um die Achseinheit drehbar. Eine Drehbarkeit des Drehkörpers (relativ zu der Achseinheit) ist mittels wenigstens einer magnetorheologischen Bremseinrichtung gezielt verzögerbar und/oder blockierbar. Die Bremsvorrichtung umfasst wenigstens eine Sensoreinrichtung zur Erfassung einer Drehposition des Drehkörpers insbesondere in Bezug zu Achseinheit. Dabei umfasst die Sensoreinrichtung wenigstens einen drehfest an der Achseinheit angebundenen Magnetfeldsensor. Insbesondere ist der Magnetfeldsensor radial und/oder axial benachbart zu wenigstens einer Magnetringeinheit angeordnet. Insbesondere umfasst die Sensoreinrichtung wenigstens eine Magnetringeinheit.
Die erfindungsgemäße Bremsvorrichtung bietet viele Vorteile. Einen erheblichen Vorteil bietet die Anordnung des Magnetfeldsensors. Dadurch wird eine Bauraum sparende Unterbringung mit einer besonders kurzen Toleranzkette der Bauteile (geringe Summentoleranz bzw. wenige Bauteile zwischen der Sensorbefestigung und der Magnetbefestigung) und zugleich eine besonders zuverlässige sensorische Erfassung ermöglicht. Die Anbindung des Magnetfeldsensors an der Achseinheit bietet dabei eine besonders toleranzoptimierte Integration.
Vorzugsweise ist der Drehkörper als eine Fingerwalze und besonders bevorzugt als eine Daumenwalze ausgebildet. Bevorzugt ist der Drehkörper als ein zylindrisches Bauteil ausgebildet, welches mittels wenigstens eines Fingers in Rotation versetzt wird. Insbesondere ist die Bremsvorrichtung für eine Bedienung mit nur einem Finger vorgesehen. Insbesondere ist die Bremsvorrichtung dazu geeignet und ausgebildet, in einer liegenden Position bedient zu werden. Insbesondere nimmt die Drehachse des Drehkörpers dabei eine mehr horizontale als vertikale Stellung ein. Möglich ist aber auch, dass die Bremsvorrichtung stehend (vertikale Ausrichtung) bedienbar ist. Dabei wird die Bremsvorrichtung insbesondere meist mit zwei oder mehreren Fingern umfasst. Der Drehkörper kann auch als ein Drehknopf oder dergleichen ausgebildet sein und insbesondere wenigstens eine Drückfunktion und/oder Ziehfunktion (Push oder/und Pull) beinhalten. Durch diese Push/Pullfunktion können z.B. angewählte Menüs ausgewählt oder bestätigt werden.
Insbesondere weist der Drehkörper bzw. die Fingerwalze einen Durchmesser von weniger als 50 mm und vorzugsweise weniger als 20 mm und besonders bevorzugt weniger als 15 mm auf. Beispielsweise weist der Drehkörper einen Durchmesser von maximal 12 mm auf. Möglich und vorteilhaft für bestimmte Anwendungen sind aber auch größere oder kleinere Durchmesser für den Drehkörper.
Es ist möglich, dass der Drehkörper mit wenigstens einem Zusatzteil zur Durchmesservergrößerung umgeben ist. Das Zusatzbauteil ist beispielsweise als ein Ring oder dergleichen ausgebildet. Das Zusatzbauteil kann zur Verbesserung der Haptik mit wenigstens einer Kontur versehen sein und insbesondere geriffelt () und/oder gummiert oder dergleichen sein.
Die Magnetringeinheit ist vorzugsweise an einer axialen Stirnseite des Drehkörpers angeordnet. Das bietet eine besonders vorteilhafte Unterbringung der Magnetringeinheit. Die Magnetringeinheit kann unmittelbar an der axialen Stirnseite befestigt sein. Möglich ist aber auch, dass die Magnetringeinheit über wenigstens ein Verbindungselement an der axialen Stirnseite des Drehkörpers befestigt ist. Möglich ist auch, dass die Magnetringeinheit an der axialen Stirnseite des Drehkörpers angeordnet ist und über entsprechende Verbindungselemente an einer anderen Position der Bremsvorrichtung befestigt ist.
Es ist bevorzugt und vorteilhaft, dass die Magnetringeinheit den Magnetfeldsensor wenigstens abschnittsweise ringartig umgibt. Insbesondere ist die Magnetringeinheit radial um den Magnetfeldsensor herum angeordnet. Insbesondere ist der Magnetfeldsensor in axialer Richtung zentriert zu der Magnetringeinheit angeordnet. Darunter wird verstanden, dass der Magnetfeldsensor auf gleicher axialer Längsposition wie die Magnetringeinheit angeordnet ist. Der Magnetfeldsensor kann aber auch in axialer Richtung versetzt zu der Magnetringeinheit angeordnet sein. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung beziehen sich solche Positionsangaben und insbesondere die Angaben „radial“ und „axial“ insbesondere auf eine Drehachse des Drehkörpers.
Bevorzugt und vorteilhaft ist auch, dass die Magnetringeinheit und der Magnetfeldsensor in einer koaxialen Weise zueinander angeordnet sind. Das bietet eine besonders Bauraum sparende Unterbringung auch bei besonders geringen Abmessungen und beispielsweise bei einer Daumenwalze. Insbesondere ist der Magnetfeldsensor dabei von der Magnetringeinheit umgeben. Dabei ist der Magnetfeldsensor insbesondere axial und/oder radial zu der Magnetringeinheit zentriert. Insbesondere weist der Magnetfeldsensor einen gezielten radialen Versatz zur Drehachse der Magnetringeinheit auf. Der Magnetfeldsensor kann aber auch wenigstens in axialer Richtung versetzt zu der Magnetringeinheit angeordnet sein.
Es kann vorgesehen sein, dass der Magnetfeldsensor versetzt zur Drehachse der Magnetringeinheit angeordnet ist. Das kann auch dann vorgesehen sein, wenn insgesamt eine zentrale Anordnung für den Magnetfeldsensor vorgesehen ist, beispielsweise wenn der Magnetfeldsensor innerhalb der Achseinheit angeordnet ist und von der Magnetringeinheit ringförmig umgeben ist. Durch einen gezielten Versatz des Magnetfeldsensors gegenüber der Drehachse der Magnetringeinheit ist eine verbesserte Drehwinkelmessung möglich. So kann beispielsweise auch bei nur zwei Polen der Magnetringeinheit jede Drehposition genau definiert und somit jeder Winkel möglichst genau gemessen werden. So ist ein Absolutwertgeber besonders unaufwendig umsetzbar.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist der Magnetfeldsensor innerhalb der Achseinheit angeordnet. Das bietet eine besonders kompakte und zugleich toleranzoptimierte Unterbringung des Magnetfeldsensors. Die Achseinheit weist dazu insbesondere wenigstens eine Bohrung auf, in welcher der Magnetfeldsensor angeordnet ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden unter einer Bohrung insbesondere auch alle geeigneten anderen Durchgangsöffnungen verstanden, unabhängig davon, ob diese mittels eines Bohrverfahrens hergestellt sind oder nicht. Die Bohrung verläuft insbesondere in Längsrichtung der Achseinheit. Die Bohrung ist insbesondere durchgehend ausgeführt oder kann auch als Sackloch ausgebildet sein.
Insbesondere ist der Magnetfeldsensor in der Achseinheit zentriert angeordnet. Insbesondere ist wenigstens ein aktiver Sensorabschnitt des Magnetfeldsensors innerhalb der Achseinheit angeordnet. Vorzugsweise ist der gesamte Magnetfeldsensor innerhalb der Achseinheit angeordnet. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung beziehen sich die Positionsangaben für den Magnetfeldsensor insbesondere auf wenigstens den aktiven Sensorabschnitt.
Der Magnetfeldsensor ist vorzugsweise in der Bohrung der Achseinheit angeordnet, durch welche auch wenigstens eine elektrische Anbindung der Bremseinrichtung verläuft. Die elektrische Anbindung umfasst dabei insbesondere wenigstens eine Versorgungsleitung und/oder Steuerleitung für die Spuleneinheit. Das bietet eine vorteilhafte Ausnutzung des Bauraums und ermöglicht zugleich eine besonders unaufwendige Übermittlung der Sensorsignale. Insbesondere tritt die elektrische Anbindung stirnseitig aus der Achseinheit heraus.
Der Magnetfeldsensor ist insbesondere auf wenigstens einer Leiterplatte angeordnet. Die Leiterplatte ist beispielsweise ein Print oder umfasst wenigstens einen solchen. An der Leiterplatte ist vorzugsweise auch wenigstens die Bremseinrichtung, insbesondere die Spuleneinheit, elektrisch angebunden. An der Leiterplatte ist vorzugsweise auch wenigstens eine Anschlussleitung zur Kontaktierung der Bremsvorrichtung angebunden. Es ist bevorzugt und vorteilhaft, dass die Leiterplatte innerhalb der Achseinheit angeordnet ist. Bevorzugt ist auch, dass sich die Anschlussleitung aus der Achseinheit heraus erstreckt.
Insbesondere ist die Leiterplatte dabei in der zuvor beschriebenen Bohrung angeordnet. Insbesondere verläuft die Anschlussleitung durch die Bohrung. Insbesondere tritt die Anschlussleitung an einer Stirnseite aus der Achseinheit heraus. Das bietet eine besonders unaufwendige und zügige Montage und zugleich eine kompakte Unterbringung der entsprechenden Komponenten.
Die Anschlussleitung umfasst insbesondere wenigstens eine Steckereinheit. Beispielsweise ist eine Steckereinheit mit sechs oder acht Pins vorgesehen. So kann die Bremsvorrichtung besonders zügig und zugleich zuverlässig mit der zu bedienen Komponente und beispielsweise einer Fahrzeugelektronik verbunden werden. Durch Aufstecken des Steckers kann die Bedieneinheit auch in der Montageposition (z.B. Halter des Bedienteils) fixiert werden.
Vorzugsweise ist der Magnetfeldsensor in der Achseinheit vergossen und/oder mit wenigstens einem Werkstoff umspritzt. Insbesondere ist dazu die Bohrung wenigstens teilweise mit dem Werkstoff gefüllt. Besonders bevorzugt ist die Leiterplatte in der Achseinheit mit wenigstens einem Werkstoff umspritzt. Vorzugsweise ist ein Kunststoff oder ein anderer geeigneter Werkstoff vorgesehen. So können der Magnetfeldsensor bzw. die Leiterplatte zuverlässig vor äußeren Einflüssen geschützt und zugleich unaufwendig befestigt werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Magnetfeldsensor an einem axialen Ende der Achseinheit stirnseitig und besonders bevorzugt stirnseitig zentriert angeordnet. Diese Unterbringung bietet Vorteile sowohl hinsichtlich der Sensorqualität als auch des Montageaufwands sowie des Bauraumbedarfs. Insbesondere ist der Magnetfeldsensor an derjenigen Stirnseite der Achseinheit angeordnet, welche innerhalb des Drehkörpers angeordnet ist. Dabei ist die Magnetringeinheit vorzugsweise außerhalb des Drehkörpers angeordnet. Die Magnetringeinheit kann aber auch innerhalb des Drehkörpers angeordnet sein. In einer solchen Ausgestaltung kann der Magnetfeldsensor in Bezug zur axialen Richtung versetzt zu der Magnetringeinheit angeordnet sein. Der Magnetfeldsensor kann aber auch auf gleicher axialer Längsposition wie die Magnetringeinheit worden sein.
Insbesondere ist der Magnetfeldsensor unmittelbar an der Achseinheit befestigt. Beispielsweise kann der Magnetfeldsensor mittels Umspritzen oder dergleichen mit der Achseinheit verbunden sein. Möglich ist aber auch, dass der Magnetfeldsensor mittels wenigstens eine Verbindungsstruktur an der Achseinheit befestigt ist. Der Magnetfeldsensor kann auch wenigstens teilweise in die Stirnseite Achseinheit eingelassen sein. Es es kann auch vorgesehen sein, dass der Magnetfeldsensor an einem axialen Ende der Achseinheit radial angeordnet ist.
Insbesondere umgibt die Magnetringeinheit die Achseinheit wenigstens abschnittsweise ringartig. Insbesondere ist die Magnetringeinheit radial um die Achseinheit angeordnet. Insbesondere ist die Magnetringeinheit in Bezug auf die Längsrichtung der Achseinheit derart angeordnet. Insbesondere sind die Magnetringeinheit und die Achseinheit in einer koaxialen Weise zueinander angeordnet. Dabei ist die Achseinheit vorzugsweise im Zentrum der Anordnung.
In einer vorteilhaften und bevorzugten Weiterbildung ist der Magnetfeldsensor zwischen der Magnetringeinheit und der Achseinheit angeordnet. Insbesondere ist der Magnetfeldsensor dann radial innerhalb der Magnetringeinheit angeordnet. Insbesondere umgibt die Magnetringeinheit den Magnetfeldsensor dann ringartig.
In einer anderen bevorzugten und ebenfalls vorteilhaften Weiterbildung ist die Magnetringeinheit zwischen dem Magnetfeldsensor und der Achseinheit angeordnet. Der Magnetfeldsensor ist dann insbesondere radial außerhalb der Magnetringeinheit angeordnet. Der Magnetfeldsensor und die Magnetringeinheit sind dann insbesondere radial übereinander angeordnet.
Es ist bevorzugt, dass der Drehkörper mittels wenigstens einer Lagereinrichtung auf der Achseinheit drehbar gelagert ist. Zum Beispiel umfasst die Lagereinrichtung wenigstens ein Wälzlager und/oder Gleitlager und/oder wenigstens ein Lager einer anderen geeigneten Bauweise.
Die Bremseinrichtung umfasst vorzugsweise wenigstens eine Keillagereinrichtung. Der Bremseinrichtung kann auch wenigstens eine Keillagereinrichtung zugeordnet sein. Die Keillagereinrichtung umfasst insbesondere wenigstens einen und vorzugsweise eine Mehrzahl von Wälzkörpern. Es können zylindrische und/oder kugelförmige Wälzkörper vorgesehen sein. Die Keillagereinrichtung ist dabei insbesondere als ein Wälzlager ausgebildet oder umfasst wenigstens ein solches.
Die Bremseinrichtung ist insbesondere dazu geeignet und ausgebildet, mittels der Keillagereinrichtung und der Spuleneinheit und des magnetorheologischen Mediums die Drehbarkeit des Drehkörpers gezielt zu dämpfen und/oder zu verzögern und/oder zu blockieren. Die Bremseinrichtung ist insbesondere dazu geeignet und ausgebildet, mittels der Keillagereinrichtung und der Spuleneinheit und des magnetorheologischen Mediums ein Moment für die Drehbarkeit des Drehkörpers nach einer Verzögerung bzw. Blockierung auch wieder gezielt zu reduzieren.
Dabei ist die Keillagereinrichtung, insbesondere deren Wälzlager und bevorzugt dessen Wälzkörper, vorzugsweise axial zwischen der Magnetringeinheit und der Bremseinrichtung, insbesondere einer Spuleneinheit der Bremseinrichtung, angeordnet. So ergibt sich eine besonders vorteilhafte Beabstandung der Magnetringeinheit zum Magnetfeld der Spuleneinheit.
Die Dämpfung erfolgt insbesondere über den sogenannten Keileffekt, welcher schon in früheren Patentanmeldungen der Anmelderin offenbart wurde (z. B. in DE 10 2018 100 390.0 ). Dazu befinden sich Wälzkörper im Drehkörper benachbart zur Spuleneinheit und Achseneinheit. Die Wälzkörper werden von magnetorheologischer Flüssigkeit umgeben. Das Magnetfeld der Spuleneinheit tritt über das Gehäuse des Drehkörpers durch die Walzkörper durch und schließt über die Achseneinheit. Dabei bilden sich im magnetorheologischen Fluid Keile aus, die die Bewegung der Wälzkörper und somit des Drehkörpers bremsen. Die Wälzkörper können Kugeln, zylindrische Walzen oder andere Teile sein.
Der Magnetfeldsensor ist insbesondere axial zwischen der Keillagereinrichtung und der Magnetringeinheit angeordnet. Der Magnetfeldsensor kann auch axial zwischen der Spuleneinheit und der Magnetringeinheit angeordnet sein.
Die Magnetringeinheit ist insbesondere axial zwischen der Keillagereinrichtung und dem Magnetfeldsensor angeordnet. Die Magnetringeinheit kann axial zwischen der Spuleneinheit und dem Magnetfeldsensor angeordnet sein. Solche Ausführungen ermöglichen eine kompakte Bauweise und zugleich eine vorteilhafte Erfassungsqualität.
Es ist möglich, dass der Magnetfeldsensor und insbesondere auch die Magnetringeinheit an derjenigen Stirnseite des Drehkörpers angeordnet sind, an welcher auch eine Stirnseite der Achseinheit liegt, aus welcher wenigstens eine Signalleitung des Magnetfeldsensors austritt, sodass die Signalleitung nicht durch ein Magnetfeld der Bremseinrichtung verläuft. Das hat den Vorteil, dass die Signale des Magnetfeldsensors nicht durch das Magnetfeld der Spuleneinrichtung gestört werden. Insbesondere ist auch die Anschlussleitung der Bremsvorrichtung an dieser Stirnseite angeordnet.
Es ist auch möglich, dass der Magnetfeldsensor und insbesondere auch die Magnetringeinheit an derjenigen Stirnseite des Drehkörpers angeordnet sind, welche eine Stirnseite der Achseinheit gegenüberliegt, aus welcher wenigstens eine Signalleitung des Magnetfeldsensors austritt. In einer solchen Ausgestaltung erfolgt eine Signalübertragung in der Signalleitung vorzugsweise optisch. So werden die Signale des Magnetfeldsensors trotz des Hindurchtretens durch das Magnetfeld der Spuleneinrichtung nicht ungünstig gestört. Insbesondere erfolgt die Signalübertragung wenigstens dort optisch, wo die Signalleitung durch das Magnetfeld der Spuleneinrichtung verläuft. Insbesondere umfasst die Signalleitung wenigstens abschnittsweise wenigstens einen Lichtwellenleiter oder ist als ein solcher ausgebildet. Insbesondere verläuft die Signalleitung wenigstens abschnittsweise durch die Bohrung in der Achseinheit.
Die Signalleitung wird vorzugsweise wenigstens abschnittsweise durch wenigstens eine Bohrung in der Achseinheit bereitgestellt. Vorzugsweise dient die Achseinheit selbst als Lichtwellenleiter. Die Bohrung ist insbesondere die zuvor beschriebene Bohrung. In einer solchen Ausführung ist der Magnetfeldsensor insbesondere stirnseitig an der Achseinheit oder innerhalb der Achseinheit angeordnet.
In allen Ausgestaltungen ist es besonders bevorzugt, dass die Magnetringeinheit und/oder der Magnetfeldsensor innerhalb einer durch den Drehkörper begrenzten Umfangslinie angeordnet sind. Insbesondere stehen die Magnetringeinheit und/oder der Magnetfeldsensor nicht über den Umfang des Drehkörpers hinaus. Insbesondere sind die Magnetringeinheit und der Magnetfeldsensor radial innerhalb von der Umfangslinie des Drehkörpers angeordnet.
Insbesondere wird die Umfangslinie dabei durch den Drehkörper selbst und nicht durch ein auf dem Drehkörper angeordnetes Zusatzteil begrenzt.
Es ist möglich, dass die Magnetringeinheit außerhalb eines von dem Drehkörper begrenzten Aufnahmeraums angeordnet ist. Dabei ist insbesondere zwischen der Magnetringeinheit und dem Drehkörper wenigstens eine Dichtungseinrichtung angeordnet. Insbesondere liegt die Dichtungseinrichtung abdichtend an dem Drehkörper und der Achseinheit an, um das Austreten eines im Aufnahmeraum angeordneten magnetorheologischen Mediums zu verhindern. Die Dichtungseinrichtung umfasst insbesondere wenigstens einen Dichtabschnitt, welcher an der Achseinheit anliegt. Die Dichtungseinrichtung umfasst insbesondere wenigstens einen Dichtabschnitt, welcher an dem Drehkörper anliegt. Die Dichtungseinrichtung umfasst wenigstens eine Schleifdichtung oder ist als eine solche ausgebildet. Möglich ist aber auch, dass die Magnetringeinheit innerhalb des Aufnahmeraums angeordnet ist.
Vorzugsweise ist zwischen der Magnetringeinheit und der Bremseinrichtung, insbesondere deren Spuleneinheit, wenigstens eine insbesondere magnetisch leitfähige Wandung angeordnet. Insbesondere ist die Wandung dazu geeignet und ausgebildet, ein Magnetfeld der Magnetringeinheit derart abzuschirmen, dass dieses nicht in die Bremseinrichtung und/oder den Aufnahmeraum hinein streut und dadurch das magnetorheologische Medium ungünstig beeinflusst.
Die Wandung umfasst dazu insbesondere einen ferromagnetischen und/oder paramagnetischen Werkstoff oder besteht aus einem solchen. Die Wandung kann auch einen diamagnetischen Werkstoff umfassen oder aus einem solchen bestehen. Es ist möglich, dass der Drehkörper aus einem solchen Werkstoff gefertigt ist. Beispielsweise ist als Werkstoff eine Nickel-Eisen-Legierung mit z. B. 69-82% Nickel vorgesehen. Möglich sind auch andere das Magnetfeld abschirmende Metalle (sog. µ-Metalle). Insbesondere weist die Wandung eine relative magnetische Permeabilität von wenigstens 1000 und vorzugsweise wenigstens 10.000 und besonders bevorzugt wenigstens 100.000 oder wenigstens 500.000 auf.
Die Wandung wird vorzugsweise wenigstens teilweise durch eine Stirnwand des Drehkörpers bereitgestellt. Das ist insbesondere eine geschlossene Stirnwand, durch welche sich die Achseinheit nicht erstreckt. Dann ist die Wandung insbesondere einstückig mit dem Drehkörper ausgebildet.
Möglich und bevorzugt ist auch, dass die Wandung eine offen ausgebildete Stirnseite des Drehkörpers wenigstens teilweise verschließt. Dann ist es bevorzugt, dass sich die Achseinheit durch die Wandung erstreckt. Dann weist die Wandung insbesondere wenigstens eine Durchgangsöffnung für die Achseinheit auf. Möglich und vorteilhaft ist auch, dass die Wandung als eine Tragstruktur für die Dichtungseinrichtung ausgebildet ist. Insbesondere sind an der Wandung jeweils wenigstens ein Dichtabschnitt für die Achseinheit und den Drehkörper befestigt. In solchen Ausführungen ist die Wandung insbesondere an der Achseinheit befestigt.
Es ist möglich, dass der Magnetfeldsensor innerhalb eines von dem Drehkörper begrenzten Aufnahmeraums angeordnet ist. Der Drehkörper stellt insbesondere einen Aufnahmeraum bereit. Insbesondere ist der Magnetfeldsensor mittels wenigstens einer Dichtungseinheit von einem im Aufnahmeraum angeordneten magnetorheologischen Medium getrennt. Die Dichtungseinheit umfasst insbesondere wenigstens einen radial um die Achseinheit verlaufenden Dichtring (O-Ring) oder dergleichen. Die Dichtungseinheit liegt insbesondere abdichtend an dem Drehkörper und der Achseinheit an.
Insbesondere ist der Magnetfeldsensor dann in einer stirnseitigen Ausbuchtung des Drehkörpers angeordnet. Insbesondere liegt die Magnetringeinheit dann außerhalb des Drehkörpers. Die Ausbuchtung ist insbesondere zentriert an der Stirnseite angeordnet. In einer solchen Ausgestaltung ist der Magnetfeldsensor insbesondere stirnseitig an der Achseinheit angeordnet. Die Ausbuchtung ist insbesondere an der Stirnseite des Drehkörpers angeordnet, aus welcher die Achseinheit nicht heraustritt. Der Magnetfeldsensor kann auch außerhalb des Drehkörpers angeordnet sein.
Es ist möglich und bevorzugt, dass der Magnetfeldsensor dazu geeignet und ausgebildet ist, zusätzlich zu der Drehposition auch wenigstens eine axiale Position des Drehkörpers in Bezug zu der Achseinheit zu erfassen. Insbesondere ist der Magnetfeldsensor dann als ein dreidimensionaler Magnetfeldsensor ausgebildet. Insbesondere erfolgt die Erfassung der axialen Position mittels der Magnetringeinheit. Insbesondere erfolgt die Erfassung der axialen Position mittels einer axialen Position der Magnetringeinheit relativ zum Magnetfeldsensor. Eine solche Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft für eine Bremsvorrichtung, bei der auch mittels Druckbewegungen die Bedienzustände eingestellt werden. Insbesondere ist die Bremsvorrichtung dazu geeignet und ausgebildet, Bedienzustände auch mittels wenigstens einer Druckbewegung einzustellen. Die Druckbewegung erfolgt insbesondere in Richtung der Drehachse für die Drehbewegung des Drehkörpers.
Insbesondere ist die Achseinheit feststehend ausgebildet. Insbesondere stellt die Achseinheit eine Tragstruktur für daran aufgenommene Komponenten und insbesondere für den daran gelagerten Drehkörper und/oder für die Bremseinrichtung und/oder für die Sensoreinrichtung bereit. Es kann vorgesehen sein, dass die Achseinheit in einem bestimmungsgemäß montierten Zustand der Bremsvorrichtung an wenigstens einer Konsole oder dergleichen angebunden ist. Insbesondere umfasst die Achseinheit wenigstens eine Achse, insbesondere Hohlachse, oder ist als eine solche ausgebildet. Insbesondere stellt eine Längsachse der Achseinheit die Drehachse des Drehkörpers bereit. Insbesondere sind die Achseinheit und der Drehkörper in einer koaxialen Weise zueinander angeordnet.
Der Drehkörper ist insbesondere hülsenartig ausgebildet, und besteht insbesondere aus magnetisch leitendem Material. Insbesondere umfasst der Drehkörper wenigstens eine Drehhülse oder ist als eine solche ausgebildet. Der Drehkörper ist insbesondere als ein Drehknopf ausgebildet. Insbesondere ist der Drehkörper zylindrisch ausgebildet. Der Drehkörper weist insbesondere zwei Stirnseiten und eine sich dazwischen erstreckende zylindrische Wandung auf. Dabei weist der Drehkörper vorzugsweise wenigstens eine verschlossene Stirnseite auf. Möglich ist auch, dass beide Stirnseiten wenigstens teilweise verschlossen sind. Insbesondere ist der Drehkörper einstückig ausgebildet, wobei insbesondere die zylindrische Wandung mit wenigstens einer Stirnwandung einstückig verbunden ist.
Insbesondere erstreckt sich die Achseinheit in den Drehkörper und vorzugsweise in dessen Aufnahmeraum. Insbesondere ist der Drehkörper derart ausgebildet und auf der Achseinheit angeordnet, dass sich die Achseinheit an einer offenen Stirnseite aus dem Drehkörper heraus erstreckt. Dabei ist insbesondere die andere Stirnseite des Drehkörpers verschlossen.
Die Bremseinrichtung umfasst insbesondere wenigstens eine ansteuerbare Spuleneinheit zur Erzeugung eines gezielten Magnetfeldes. Die Bremseinrichtung und vorzugsweise wenigstens die Spuleneinheit sind insbesondere drehfest an der Achseinheit angeordnet.
Die Bremseinrichtung umfasst insbesondere wenigstens ein magnetorheologisches Medium. Das Medium ist insbesondere ein Fluid, welches vorzugsweise als Träger für Partikel eine Flüssigkeit umfasst. In dem Fluid sind insbesondere magnetische und vorzugsweise ferromagnetische Partikel vorhanden. Möglich ist auch, dass das Medium lediglich Partikel umfasst und auf das Trägermedium verzichtet wird (Vakuum).
Insbesondere ist die Bremseinrichtung in Abhängigkeit wenigstens eines von der Sensoreinrichtung erfassten Signals ansteuerbar.
Vorzugsweise ist eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Bremseinrichtung in Abhängigkeit der Sensoreinrichtung vorgesehen. Insbesondere ist die Steuereinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, in Abhängigkeit des Signals der Sensoreinrichtung ein gezieltes Magnetfeld mit der Spuleneinheit zu erzeugen. Die Bremseinrichtung ist insbesondere auch eine Dämpfereinrichtung.
Insbesondere ist für das Medium wenigstens ein Aufnahmeraum vorgesehen. Insbesondere wird der Aufnahmeraum durch den Drehkörper bereitgestellt. Es ist möglich, dass in dem Aufnahmeraum weitere Komponenten und beispielsweise die Keillagereinrichtung und/oder die Spuleneinheit und/oder der Magnetfeldsensor und/oder die Magnetringeinheit angeordnet sind. Es ist möglich, dass der Aufnahmeraum in gegeneinander abgedichtete Teilräume unterteilt ist. Vorzugsweise ist ein Teilraum für das magnetorheologische Medium vorgesehen. Insbesondere ist der Magnetfeldsensor in einem anderen Teilraum bzw. nicht in dem Teilraum mit dem Medium angeordnet.
Insbesondere umfasst die Bremsvorrichtung, insbesondere die Bremseinrichtung, wenigstens eine Keillagereinrichtung und vorzugsweise wenigstens ein Wälzlager. Insbesondere ist die Keillagereinrichtung, vorzugsweise deren Wälzkörper, von dem Medium (direkt) umgeben. Vorzugweise umfasst die Bremsvorrichtung wenigstens eine Dichtungseinrichtung und/oder wenigstens eine Dichteinheit, um ein Austreten des Mediums aus dem Aufnahmeraum zu verhindern. Insbesondere ist der Aufnahmeraum gegenüber dem Drehkörper und der Achseinheit abgedichtet. Die Keillagereinrichtung umgibt die Achseinheit insbesondere radial.
Die Sensoreinrichtung ist insbesondere als ein Absolutwertgeber ausgebildet. Die Sensoreinrichtung kann auch als ein Inkrementalgeber oder als eine andere geeignete Bauart ausgebildet sein. Die Sensoreinrichtung ist insbesondere mit der Steuereinrichtung und/oder der Bremseinrichtung wirkverbunden.
Die Magnetringeinheit ist insbesondere ringförmig geschlossen ausgebildet. Die Magnetringeinheit kann auch ringförmig offen ausgebildet sein. Insbesondere umfasst die Magnetringeinheit wenigstens einen Permanentmagnet oder ist als ein solcher ausgebildet. Insbesondere stellt die Magnetringeinheit wenigstens einen magnetischen Nordpol und wenigstens einem magnetischen Südpol bereit. Der Magnetringeinheit ist insbesondere wenigstens eine Abschirmeinrichtung zur Abschirmung ihres Magnetfeldes von dem Magnetfeld der Spuleneinheit zugeordnet. Die Abschirmeinrichtung umfasst insbesondere die zuvor beschriebene Wandung oder wird durch diese bereitgestellt.
Der Magnetfeldsensor ist insbesondere dazu geeignet und ausgebildet, die Ausrichtung des Magnetfeldes der Magnetringeinheit zu erfassen. Insbesondere ist der Magnetfeldsensor als ein Hall-Sensor ausgebildet oder umfasst wenigstens einen solchen. Möglich sind auch andere geeignete Sensortypen zur Erfassung des Magnetfeldes der Magnetringeinheit.
Eine für die Verwendung mit der Erfindung geeignete Bremseinrichtung wird auch in der Patentanmeldung DE 10 2018 100 390.0 beschrieben. Die gesamte Offenbarung der DE 10 2018 100 390.0 wird hiermit Teil des Offenbarungsgehalts der vorliegenden Anmeldung.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert werden.
In den Figuren zeigen:

1 eine rein schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung in einer geschnittenen Seitenansicht; und
2-5 rein schematische Darstellungen weiterer Ausgestaltungen der Bremsvorrichtung in geschnittenen Seitenansichten.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Bremsvorrichtung 1, welche hier als Bedieneinrichtung 100 ausgebildet ist und einen drehbaren und als Fingerwalze 23 bzw. Daumenwalze ausgebildeten Drehkörper 3 zur Einstellung von Bedienzuständen aufweist. Die Bedienung erfolgt hier also wenigstens durch Drehen des Drehkörpers 3.
Der Drehkörper 3 ist mittels einer hier nicht näher gezeigten Lagereinrichtung auf einer Achseinheit 2 drehbar gelagert. Der Drehkörper 3 kann auch mittels einer hier als Wälzlager ausgebildeten Keillagereinrichtung 6 auf einer Achseinheit 2 drehbar gelagert sein. Bevorzugt ist die Keillagereinrichtung 6 jedoch nicht oder nur teilweise für die Lagerung des Drehkörpers 3 auf der Achseinheit vorgesehen, sondern dient für die nachfolgend vorgestellte Bremseinrichtung 4.
Die Achseinheit 2 kann an einem zu bedienenden Objekt und beispielsweise in einem Innenraum eines Kraftfahrzeugs oder an einem Medizingerät oder Smart Device montiert werden. Dazu kann die Achseinheit 2 hier nicht näher dargestellte Montagemittel aufweisen.
Es kann hier vorgesehen sein, dass der Drehkörper 3 auch in Längsrichtung bzw. entlang der Drehachse auf der Achseinheit 2 verschiebbar ist. Dann erfolgt eine Bedienung sowohl über das Drehen als auch ein Drücken und/oder Ziehen bzw. Verschieben des Drehknopfs 3.
Der Drehkörper 3 ist hier hülsenartig ausgebildet und umfasst eine zylindrische Wand und eine einstückig damit verbundene Stirnwand. An einer offenen Stirnseite des Drehkörpers 3 tritt die Achseinheit 2 heraus.
Die Fingerwalze 23 kann mit einem hier gestrichelt angedeuteten Zusatzteil 33 ausgestattet sein. Dadurch wird eine Durchmesservergrößerung erreicht, sodass die Drehbarkeit erleichtert wird, zum Beispiel bei einem mit einem Finger drehbaren Rad einer Computermaus oder Gamecontroller oder einem Drehrad bei einer Computertastatur-Daumenwalze.
Die Drehbewegung des Drehknopfs 3 ist hier durch eine in einem Aufnahmeraum 13 im Inneren des Drehknopfs 3 angeordnete magnetorheologische Bremseinrichtung 4 gedämpft. Die Bremseinrichtung 4 erzeugt mit einer Spuleneinheit 24 ein Magnetfeld, das auf ein im Aufnahmeraum 13 befindliches magnetorheologisches Medium 34 einwirkt. Das führt zu einer lokalen und starken Vernetzung von magnetisch polarisierbaren Partikeln im Medium 34. Die Bremseinrichtung 4 ermöglicht dadurch eine gezielte Verzögerung und sogar ein vollständiges Blockieren der Drehbewegung. So kann mit der Bremseinrichtung 4 eine haptische Rückkopplung während der Drehbewegung des Drehkörpers 3 erfolgen, beispielsweise durch eine entsprechend wahrnehmbare Rasterung bzw. durch dynamisch einstellbare Anschläge.
Zur Versorgung und Ansteuerung der Spuleneinheit 24 umfasst die Bremseinrichtung 4 hier eine elektrische Anbindung 14, welche beispielsweise in der Art einer Leiterplatte bzw. Prints oder als Kabelleitung ausgebildet ist. Die Anschlussleitung 11 erstreckt sich hier durch eine in Längsrichtung der Achseinheit 2 verlaufende Bohrung 12.
Der Aufnahmeraum 13 ist hier mit einer Dichtungseinrichtung 7 und einer Dichtungseinheit 17 nach außen abgedichtet, um ein Austreten des Mediums 34 zu verhindern. Dabei verschließt die Dichtungseinrichtung 7 die offene Stirnseite des Drehkörpers 3. Dazu liegt ein erstes Dichtteil 27 an der Innenseite des Drehkörpers 3 an. Ein zweites Dichtteil 37 liegt an der Achseinheit 3 an. Die Dichtteile 27, 37 sind hier an einer als Wandung 8 ausgebildeten Tragstruktur befestigt.
Die Dichtungseinheit 17 ist hier als O-Ring ausgebildet und umgibt die Achseinheit 3 radial. Die Dichtungseinheit 17 liegt an der Achseinheit 2 und dem Drehkörper 3 an. Dadurch wird der mit dem Medium 34 befüllte Teil des Aufnahmeraums 13 gegenüber einem anderen Teil des Aufnahmeraums 13 abgedichtet.
Um die Drehposition des Drehkörpers 3 zu überwachen zur Ansteuerung der Bremseinrichtung 4 einsetzen zu können, ist hier eine Sensoreinrichtung 5 vorgesehen. Die Sensoreinrichtung 5 umfasst eine Magnetringeinheit 15 und einen Magnetfeldsensor 25.
Die Magnetringeinheit 15 ist hier diametral polarisiert und weist einen Nordpol und einen Südpol auf. Der hier als Hall-Sensor ausgebildete Magnetfeldsensor 25 misst das von der Magnetringeinheit 15 ausgehende Magnetfeld und ermöglicht so eine zuverlässige Bestimmung des Drehwinkels.
Zudem ist der Magnetfeldsensor 25 hier bevorzugt dreidimensional ausgebildet, sodass zusätzlich zur Rotation auch eine axiale Verschiebung des Drehkörpers 3 gegenüber der Achseinheit 2 gemessen werden kann. Dadurch können sowohl die Drehung als auch eine Druckknopf-Funktion (Push/Pull) gleichzeitig mit demselben Sensor 25 gemessen werden. Die Bremsvorrichtung 1 kann aber auch nur mit einer Drehfunktion ausgestattet sein.
Die Sensoreinrichtung 5 ist besonders vorteilhaft in die Bremsvorrichtung 1 integriert. Dazu ist der Sensor 25 hier in die Bohrung 12 der Achseinheit 2 eingesetzt. Die Magnetringeinheit 15 umgibt den Sensor 25 radial und ist an dem Drehkörper 3 befestigt. Das hat den Vorteil, dass nicht Längentoleranzen, sondern nur genau herzustellende Durchmesser-Toleranzen zur Geltung kommen. Die radiale Lagerluft zwischen dem sich drehenden Drehkörper 3 und der stillstehenden Achseinheit 2 sind entsprechend gering und auch in der Serienfertigung gut beherrschbar.
Ein weiterer Vorteil ist, dass axiale Bewegungen bzw. Verschiebungen zwischen Drehkörper 3 und Achseinheit 2 das Sensorsignal nicht ungünstig beeinflussen, da in die radiale Richtung gemessen wird und der radiale Abstand für die Qualität des Messsignals im Wesentlichen maßgebend ist.
Ein Vorteil ist auch, dass die hier gezeigte Anordnung besonders unempfindlich gegen Verschmutzung und Flüssigkeiten ist, da der Sensor innen liegend angeordnet ist. Zudem kann der Sensor 25 in der Bohrung 12 beispielsweise mit einem Kunststoff umspritzt werden.
Um die Unterbringung des Sensors 25 weiter zu verbessern, ist dieser hier auf einer Leiterplatte 35 bzw. Print angeordnet. Dabei ist hier an der Leiterplatte 35 auch die Spuleneinheit 24 bzw. deren Anbindung 14 kontaktiert.
Des Weiteren ist an der Leiterplatte 35 auch die Anschlussleitung 11 angebunden, über welche die gesamte Bremsvorrichtung 1 mit dem zu bedienenden System verbunden wird. So kann an der Leiterplatte 35 beispielsweise ein 6- oder 8-poliger Stecker befestigt werden, über den dann sowohl der Sensor 25 als auch die Spuleneinheit 24 mit der entsprechenden Steuerung verbunden werden. In der Anschlussleitung 11 ist hier auch die Signalleitung 45 zum Übermitteln des Sensorsignals angeordnet.
So kann die Bremsvorrichtung 1 besonders einfach und schnell installiert werden. Um das ganze System besonders robust gegenüber Fehlern und Störungen zu gestalten, kann die Leiterplatte 35 in der Bohrung 12 mitsamt des Sensors 25 in der Achseinheit 2 vergossen werden.
In der 2 ist eine Ausgestaltung der Bremsvorrichtung 1 gezeigt, welche sich im Wesentlichen in der konstruktiven Unterbringung der Sensoreinrichtung 5 von der zuvor beschriebenen Ausführung unterscheidet. Dabei ist die Magnetringeinheit 15 hier an derjenigen Stirnseite des Drehkörpers 3 angeordnet, welche verschlossen ist bzw. durch welche sich nicht die Achseinheit 2 erstreckt.
Für den Magnetfeldsensor 25 ist hier eine besonders Bauraum sparende Unterbringung innerhalb des Drehkörpers 3 vorgesehen. Dazu ist der Magnetfeldsensor 25 im Aufnahmeraum 13 angeordnet. Dabei liegt der Sensor 25 in dem Teil des Aufnahmeraums 13, welcher durch die Dichtungseinheit 17 von dem Teil mit dem Medium 34 abgetrennt ist. Dieser Teil des Aufnahmeraums 13 liegt hier in einer zentralen Ausbuchtung des Drehkörpers 3. Dabei ist der Sensor 25 hier an einer Stirnseite der Achseinheit 2 befestigt.
Die axial versetzte Positionierung der Magnetringeinheit 15 ist hier stark schematisiert und kann beispielsweise auch enger an dem Drehkörper 3 anliegend erfolgen, sodass die Magnetringeinheit 15 den Sensor 25 ringförmig umgibt.
Bei der hier gezeigten Ausgestaltung ist der Sensor 25 an derjenigen Stirnseite des Drehkörpers 3 angeordnet, welche der Austrittsseite für die Signalleitung 45 bzw. die Anschlussleitung 11 gegenüberliegt. Daher wird das Sensorsignal hier durch die Bohrung 12 in der Achseinheit zur gegenüberliegenden Seite geleitet und muss daher das Magnetfeld der Spuleneinheit 24 passieren.
Um eine Störung des Signals zu vermeiden, erfolgt die Signalübertragung hier optisch. Dazu wird das Lichtsignal hier einfach durch die Bohrung 12 der Achseinheit 2 hindurchgestrahlt. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Signalleitung 45 wenigstens im Bereich der Spuleneinheit 24 als ein Lichtwellenleiter ausgebildet ist. Zum Senden bzw. Empfangen der Signale sind entsprechende hier nicht näher dargestellte Fotodioden vorgesehen.
Die 3 zeigt eine Ausgestaltung, welche sich im Wesentlichen in der konstruktiven Unterbringung der Sensoreinrichtung 5 von den zuvor beschriebenen Ausführungen unterscheidet. Der Magnetfeldsensor 25 ist hier außerhalb der Achseinheit 2 angeordnet ist und von der Magnetringeinheit 15 radial umgeben. Eine solche Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, wenn ein besonders kleiner Achsendurchmesser erforderlich ist. Zudem wird eine erhebliche Verkürzung der Toleranzkette erreicht. Dabei ist der Sensor 25 hier ortsfest an der Achseinheit 2 befestigt, während die Magnetringeinheit 15 zusammen mit dem Drehkörper 3 drehbar ist. Eine solche Anordnung ist besonders zudem gering fehleranfällig durch Toleranzen, da im Wesentlichen nur die Lagetoleranz der Achseinheit 2 ins Gewicht fällt. Zudem hat die hier gezeigte Anordnung den Vorteil, dass auch in axiale Richtung besonders reproduzierbar gemessen werden kann, was bei einer Ausführung mit Druckfunktion sehr vorteilhaft ist.
Die 4 zeigt eine Ausgestaltung, welche sich im Wesentlichen in der konstruktiven Unterbringung der Sensoreinrichtung 5 von den zuvor beschriebenen Ausführungen unterscheidet. Der Magnetfeldsensor 25 ist hier radial außerhalb der Magnetringeinheit 15 angeordnet. Das bietet eine besonders einfache und unaufwendige Fertigung und zugleich eine erhebliche Verkürzung der Toleranzkette. Beispielsweise kann der Sensor 25 an der Achseinheit 2 befestigt sein. Möglich ist aber auch, dass der Sensor 25 in eine Verschlusskappe oder dergleichen integriert wird.
In der 5 ist eine Ausführung gezeigt, welche sich im Wesentlichen in der konstruktiven Unterbringung der Sensoreinrichtung 5 von den zuvor beschriebenen Ausführungen unterscheidet. Der Magnetfeldsensor 25 ist hier axial neben der Magnetringeinheit 15 positioniert. Eine solche Ausführung ist beispielsweise vorteilhaft, wenn die Magnetringeinheit 15 in axialer Richtung besonders schmal ausfallen soll. Vorteilhaft ist, dass die Magnetringeinheit 15 in der hier gezeigten Ausführung in radialer Richtung breiter ausfallen kann. Auch die hier gezeigte Ausführung bietet eine erhebliche Verkürzung der Toleranzkette.
Bei den in den 1 und 3 bis 5 gezeigten Ausführungen ist die Wandung 8 magnetisch leitfähig ausgebildet. Dadurch kann verhindert werden, dass sich das Magnetfeld der Magnetringeinheit 15 und das Magnetfeld der Spuleneinheit 24 gegenseitig ungünstig beeinflussen. Beispielsweise ist die Wandung 8 aus einem Magnetfeld abschirmenden Metall und beispielsweise aus einem Metall mit einer relativen magnetischen Permeabilität von wenigstens 100.000 ausgebildet. Beispielsweise ist die Wandung 8 aus einer Nickel-Eisen-Legierung gefertigt. Zugleich dient die Wandung 8 hier als Anbindung für die Dichtungseinrichtung 7. Um das Magnetfeld der in der 2 gezeigten Magnetringeinheit 15 von dem Magnetfeld der Spuleneinheit 24 abzuschirmen, ist dort die Stirnseite des Drehkörpers 3 aus einem magnetisch leitfähigen Material gefertigt.
Bezugszeichenliste

1: Bremsvorrichtung
2: Achseinheit
3: Drehkörper
4: Bremseinrichtung
5: Sensoreinrichtung
6: Keillagereinrichtung (Wälzkörper)
7: Dichtungseinrichtung
8: Wandung
11: Anschlussleitung
12: Bohrung
13: Aufnahmeraum
14: Anbindung
15: Magnetringeinheit
17: Dichtungseinheit
23: Fingerwalze
24: Spuleneinheit
25: Magnetfeldsensor
27: Dichtteil
33: Zusatzteil
34: Medium
35: Leiterplatte
37: Dichtteil
45: Signalleitung
100: Bedieneinrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102018100390 [0033, 0061]

Claims

Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) zum Verzögern von Drehbewegungen, insbesondere magnetorheologische Bedieneinrichtung (100) zur Einstellung von Bedienzuständen wenigstens mittels Drehbewegungen, mit wenigstens einer Achseinheit (2) und mit wenigstens einem um die Achseinheit (2) drehbaren Drehkörper (3), wobei die Drehbarkeit des Drehkörpers (3) mittels wenigstens einer magnetorheologischen Bremseinrichtung (4) gezielt verzögerbar und/oder blockierbar ist und umfassend wenigstens eine Sensoreinrichtung (5) zur Erfassung einer Drehposition des Drehkörpers (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (5) wenigstens eine Magnetringeinheit (15) und wenigstens einen drehfest an der Achseinheit (2) angebundenen sowie radial und/oder axial benachbart zu der Magnetringeinheit (15) angeordneten Magnetfeldsensor (25) umfasst.
Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Drehkörper (3) als eine Fingerwalze (23) ausgebildet ist.
Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Magnetringeinheit (15) an einer axialen Stirnseite des Drehkörpers (3) angeordnet ist.
Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Magnetringeinheit (15) den Magnetfeldsensor (25) wenigstens abschnittsweise ringartig umgibt.
Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Magnetringeinheit (15) und der Magnetfeldsensor (25) in einer koaxialen Weise zueinander angeordnet sind.
Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Magnetfeldsensor (25) innerhalb der Achseinheit (2) angeordnet ist.
Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Magnetfeldsensor (25) in einer Bohrung (12) der Achseinheit (2) angeordnet ist, durch welche auch eine elektrische Anbindung (14) der Bremseinrichtung (4) verläuft.
Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei der Magnetfeldsensor (25) auf wenigstens einer Leiterplatte (35) angeordnet ist und wobei an der Leiterplatte (35) auch wenigstens die Bremseinrichtung (4) elektrisch angebunden ist und wobei an der Leiterplatte (35) auch wenigstens eine Anschlussleitung (11) zur Kontaktierung der Bremsvorrichtung (1) angebunden ist und wobei die Leiterplatte (35) innerhalb der Achseinheit (2) angeordnet ist und sich die Anschlussleitung (11) aus der Achseinheit (2) heraus erstreckt.
Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, wobei der Magnetfeldsensor (25) in der Achseinheit (2) mit wenigstens einem Werkstoff umspritzt ist und/oder wobei die Leiterplatte (35) in der Achseinheit (2) mit wenigstens einem Werkstoff umspritzt ist.
Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Magnetfeldsensor (25) an einem axialen Ende der Achseinheit (2) stirnseitig angeordnet ist.
Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Magnetringeinheit (15) die Achseinheit (2) wenigstens abschnittsweise ringartig umgibt.
Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Magnetfeldsensor(25) zwischen der Magnetringeinheit (15) und der Achseinheit (2) angeordnet ist oder wobei die Magnetringeinheit (15) zwischen dem Magnetfeldsensor (25) und der Achseinheit (2) angeordnet ist.
Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Drehkörper (3) mittels wenigstens einer Keillagereinrichtung (6) verzögerbar und/oder blockierbar ist und wobei die Keillagereinrichtung (6) axial zwischen der Magnetringeinheit (15) und einer Spuleneinheit (24) der Bremseinrichtung (4) angeordnet ist.
Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Magnetfeldsensor (25) axial zwischen der Keillagereinrichtung (6) und der Magnetringeinheit (15) angeordnet ist oder wobei die Magnetringeinheit (15) axial zwischen der Keillagereinrichtung (6) und dem Magnetfeldsensor (25) angeordnet ist.
Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Magnetfeldsensor (25) und die Magnetringeinheit (15) an derjenigen Stirnseite des Drehkörpers (3) angeordnet sind, an welcher auch eine Stirnseite der Achseinheit (2) liegt, aus welcher wenigstens eine Signalleitung (45) des Magnetfeldsensors (25) austritt, sodass die Signalleitung (45) nicht durch ein Magnetfeld der Bremseinrichtung (4) verläuft.
Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Magnetfeldsensor (25) und die Magnetringeinheit (15) an derjenigen Stirnseite des Drehkörpers (3) angeordnet sind, welche einer Stirnseite der Achseinheit (2) gegenüberliegt, aus welcher wenigstens eine Signalleitung (45) des Magnetfeldsensors (25) austritt und wobei eine Signalübertragung in der Signalleitung (45) optisch erfolgt.
Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Signalleitung (45) wenigstens abschnittsweise durch wenigstens eine Bohrung in der Achseinheit (2) bereitgestellt wird, sodass die Achseinheit (2) selbst als Lichtwellenleiter dient.
Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Magnetringeinheit (15) und der Magnetfeldsensor (25) innerhalb einer durch den Drehkörper (3) begrenzten Umfangslinie angeordnet sind.
Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Magnetringeinheit (15) außerhalb eines von dem Drehkörper (3) begrenzten Aufnahmeraums (13) angeordnet ist und wobei zwischen der Magnetringeinheit (15) und dem Drehkörper (3) wenigstens eine Dichtungseinrichtung (7) angeordnet ist, welche abdichtend an dem Drehkörper (3) und der Achseinheit (2) anliegt, um das Austreten eines im Aufnahmeraum (13) angeordneten magnetorheologischen Mediums (34) zuverhindern.
Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen der Magnetringeinheit (15) und der Bremseinrichtung (4) wenigstens eine magnetisch leitfähige Wandung (8) angeordnet ist.
Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach den beiden vorhergehenden Ansprüchen, wobei die Wandung (8) wenigstens teilweise durch eine Stirnwand des Drehkörpers (3) bereitgestellt wird und/oder wobei die Wandung (8) eine offen ausgebildete Stirnseite des Drehkörpers (3) wenigstens teilweise verschließt und/oder wobei die Wandung (8) als eine Tragstruktur für die Dichtungseinrichtung (7) ausgebildet ist.
Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Magnetfeldsensor (25) innerhalb eines von dem Drehkörper (3) begrenzten Aufnahmeraums (13) angeordnet ist und wobei der Magnetfeldsensor (25) mittels wenigstens einer Dichtungseinheit (17) von einem im Aufnahmeraum (13) angeordneten magnetorheologischen Medium (34) getrennt ist.
Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Magnetfeldsensor (25) dazu geeignet und ausgebildet ist, zusätzlich zu der Drehposition des Drehkörpers (3) auch wenigstens eine axiale Position des Drehkörpers (3) in Bezug zur Achseinheit (2) zu erfassen.