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Die Erfindung betrifft ein Interieurbauteil für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Aus dem Serienfahrzeugbau von Kraftwagen ist bereits eine Vielzahl von Interieurbauteilen, beispielsweise im Bereich des Cockpits und der Armaturentafel, bekannt, welche zur Komfortsteigerung oder auch aus Sicherheitsaspekten eine weiche und nachgiebige beziehungsweise elastische Oberfläche aufweisen. Dies wird oft mit Hilfe von Schaumstoffen oder dergleichen elastischen Materialien beziehungsweise mit Textilien realisiert. Berührt man demzufolge die Oberfläche dieses Interieurbauteils, ist dieses verformbar und nachgiebig.
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Der
DE 10 2017 111 031 A1 ist bereits eine haptische Bedieneinrichtung mit einer magnetorheologischen Übertragungsvorrichtung als bekannt zu entnehmen. Diese Übertragungsvorrichtung umfasst zwei relativ zueinander drehbare Komponenten mit einem Drehkopf. Die magnetorheologische Übertragungsvorrichtung ermöglicht hierbei eine gezielte Beeinflussung beziehungsweise gedämpfte Drehbewegung des Drehkopfes.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Interieurbauteil für ein Kraftfahrzeug derart weiterzuentwickeln, dass das Interieurbauteil besonders vielseitig und somit besonders alltagstauglich eingesetzt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Interieurbauteil für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Interieurbauteil umfasst eine Oberfläche, welche in einem Kontaktbereich mit einer Person und/oder mit einem Gegenstand kontaktierbar ist. Das Interieurbauteil weist außerdem ein magnetorheologisches Element und wenigstens ein mit einer Steuerungseinrichtung verbundenes Sensorelement auf, welches ein Signal bereitstellen kann. In Abhängigkeit von dem Signal sind mittels der Steuerungseinrichtung Eigenschaften des magnetorheologischen Elements durch Anlegen eines Magnetfeldes veränderbar sind.
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Um dabei das Interieurbauteil besonders vielfältig und somit alltagstauglich einsetzen zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Kontaktbereich der Oberfläche in Abhängigkeit von einer Kontaktierung mit einer Person und/oder einem Gegenstand mittels des magnetorheologischen Elements veränderbar ist.
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Bei der vorliegenden Erfindung ist beispielsweise ein Magnet zum Bereitstellen des Magnetfeldes vorgesehen, unter dessen Einwirkung eine Festigkeit beziehungsweise Härte des magnetorheologischen Elements und dadurch eine Festigkeit des Interieurbauteils einstellbar ist. Mit anderen Worten lässt sich der als Elektromagnet ausgebildete Magnet einschalten beziehungsweise ausschalten, wodurch dessen Magnetfeld aktiviert beziehungsweise deaktiviert werden kann.
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Das magnetorheologische Element umfasst eine Mehrzahl von Partikeln, die magnetisch polarisierbar sind und beispielsweise in einer Trägerflüssigkeit fein verteilt vorliegen. Beim Anlegen des Magnetfeldes werden die magnetischen Partikel polarisiert, sodass die Partikel Ketten in Richtung von Feldlinien bilden, was zu einer Verfestigung des magnetorheologischen Elements führt. Hierbei ist die Verfestigung proportional zu einer Feldstärke. Mit anderen Worten wird das magnetorheologische Elements desto fester, je stärker die vorliegende Feldstärke ist. Durch diesen Mechanismus ist es bei solchen magnetorheologischen Elementen möglich, deren Eigenschaft mit hoher Geschwindigkeit und vor allem reversibel, also beliebig oft, zu durchzuführen.
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Es ist also durch das Einschalten beziehungsweise das Ausschalten des Magneten möglich, das magnetorheologische Element und somit das Interieurbauteil insbesondere an seiner Oberfläche in seiner Eigenschaft, insbesondere in Bezug auf die Festigkeit oder eine Form zu verändern. Hierdurch eröffnen sich vielfältige Nutzungsmöglichkeiten. Einerseits kann das derartige Interieurbauteil als Element eingesetzt werden, mit dem eine Person in Berührung kommt oder interagiert. Beispielsweise kann das derartige Interieurbauteil in diesem Zusammenhang als stützende Kontaktfläche, Griffbereich oder Aufstützbereich ausgebildet sein. Außerdem kann das Interieurbauteil auch durch einen Gegenstand kontaktierbar sein und beispielsweise als Getränke- beziehungsweise Becherhalter eingesetzt werden. Andererseits ist das derartige Interieurbauteil auch für den Gebrauch als zumindest Teil einer Bedienfläche einer Komponente im Innenraum des Fahrzeugs einsetzbar, beispielsweise als Lenkrad, Schalthebel oder dergleichen eines Kraftfahrzeugs. In diesem Fall kann die Oberfläche des Interieurbauteils folglich zumindest einen Teil der Bedienfläche ausbilden. Mit anderen Worten ist die Oberfläche des Interieurbauteil zumindest teilweise ein berührbarer beziehungsweise kontaktierbarer Bereich der Bedienfläche. Bei Berührung beziehungsweise Kontaktierung durch eine Person und/oder einen Gegenstand kann somit beispielsweise die Negativform einer Hand an der Oberfläche verfestigt werden, so dass ein besonders vorteilhafter Halt der Hand an der Oberfläche des Interieurbauteils gewährleistet ist.
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Darüber hinaus ist gemäß einer Ausführung der Erfindung ein Permanentmagnet bereitgestellt. Der Permanentmagnet stellt ein permanentes Magnetfeld bereit. Verschiedene Zustände des magnetorheologischen Elements und somit des Interieurbauteils beruhen daher auf einem Zusammenwirken des Permanentmagneten einerseits und des Elektromagneten andererseits. Somit hängen die verschiedenen Zustände des magnetorheologischen Elements und somit des Interieurbauteils von dem jeweils wirkenden Magnetfeld der Magneten ab. Dies wird im Folgenden näher erläutert.
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Demnach ist dauerhaft lediglich der Permanentmagnet mit seinem erzeugten Magnetfeld aktiv, was zur Folge hat, dass das magnetorheologische Element ohne Einwirkung des Magnetfelds des Elektromagneten in einem ersten, gegenüber einem zweiten Zustand härteren, Zustand verweilt. Mit anderen Worten befindet sich das magnetorheologische Element ohne weitere Einwirkung des Elektromagneten gewissermaßen standardgemäß im ersten, also gegenüber dem zweiten Zustand härteren Zustand.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Interieurbauteils; und
- 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Interieurbauteils.
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Gemäß der 1 ist ein Interieurbauteil ausgebildet, das ein magnetorheologisches Element 1 umfasst. Dieses Interieurbauteil ist mit einer Oberfläche 9 ausgebildet, die in einem Kontaktbereich mit einer Person, insbesondere dessen jeweilige Hand, und/oder einem Gegenstand 2 kontaktierbar ist. Das magnetorheologische Element 1 ist wiederum mit einer Steuerungseinrichtung 3 verbunden, welcher ihrerseits ein Sensorelement 4 zugeordnet ist.
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In Abhängigkeit von einem Signal S des Sensorelements 4 sind Eigenschaften des magnetorheologischen Elements 1 mittels der Steuerungseinrichtung 3 veränderbar. Diese Veränderungen der Eigenschaften werden durch Erzeugen eines Magnetfeldes B2 hervorgerufen. Hierbei verändern sich die Eigenschaften des magnetorheologischen Elements 1 in Abhängigkeit von einer Kontaktierung des Kontaktbereiches der Oberfläche 9.
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In einer ersten hier gezeigten Ausführungsform umfasst das magnetorheologische Element 1 eine magnetorheologische Flüssigkeit. Dieser Anwendungsfall ist in der 1 gezeigt.
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In einer zweiten hier gezeigten Ausführungsform umfasst das magnetorheologische Element 1 ein magnetorheologisches Elastomer. Dieser Anwendungsfall ist in der 2 gezeigt.
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In einer hier gezeigten Ausführung umfasst das magnetorheologische Element 1 einen Permanentmagneten 5, mittels welchem ein Magnetfeld B1 erzeugt wird. Dieses Magnetfeld B1 wird permanent aufrechterhalten. Mit anderen Worten lässt sich das Magnetfeld B1 nicht ein- oder ausschalten, sondern wirkt ständig auf das magnetorheologische Element 1.
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Dabei ist es hier vorgesehen, dass das magnetorheologische Element 1 zwischen zwei Zuständen Z1 und Z2 schaltbar ist. Hierbei handelt es sich bei einem ersten Zustand Z1 um einen Zustand, der gegenüber einem zweiten Zustand Z2 härter ist. Dementsprechend ist der zweite Zustand Z2 im Vergleich zum ersten Zustand Z1 weicher. Die Änderung beziehungsweise der Wechsel zwischen den Zuständen Z1 und Z2 wird durch Ein- beziehungsweise Ausschalten des Magnetfeldes B2 ermöglicht, das durch einen elektrisch zuschaltbaren Magneten 6 erzeugt wird. Der elektrisch zuschaltbare Magnet 6 ist in der Stärke seines erzeugten Magnetfeldes B2 derart ausgebildet, dass das Magnetfeld B2 das Magnetfeld B1 kompensiert. Mit anderen Worten wirkt bei eingeschaltetem elektrisch zuschaltbaren Magneten 6 insgesamt keine magnetische Kraft auf das magnetorheologische Element 1. Wieder mit anderen Worten heben sich die Magnetfelder B1 und B2 gegenseitig auf. Der Zustand des magnetorheologischen Elements 1 wird demnach durch das insgesamt, also resultierende, wirkende Magnetfeld bestimmt.
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Für einen ersten Fall, in dem der elektrisch zuschaltbare Magnet 6 ausgeschaltet ist und somit kein Magnetfeld B2 erzeugt, ergibt sich das insgesamt wirkende Magnetfeld aus dem durch den Permanentmagneten 5 erzeugten Magnetfeld B1. In diesem Fall befindet sich das magnetorheologische Element 1 im ersten, also gegenüber dem zweiten härteren, Zustand Z1.
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Für einen zweiten Fall, in dem der elektrisch zuschaltbare Magnet 6 eingeschaltet ist und somit das Magnetfeld B2 erzeugt, ergibt sich das insgesamt wirkende Magnetfeld aus dem durch den Permanentmagneten 5 erzeugten Magnetfeld B1 plus dem durch den elektrisch zuschaltbaren Magneten 6 erzeugten Magnetfeld B2. Wie eingangs beschrieben kompensieren sich die Magnetfelder B1 und B2 gegenseitig, sodass insgesamt keine magnetische Krafteinwirkung vorliegt. In diesem Fall befindet sich das magnetorheologische Element 1 im zweiten, also gegenüber dem ersten weicheren, Zustand Z2. In diesem Zustand Z2 ist das magnetorheologische Element 1 zumindest im Bereich der kontaktierbaren Oberflächen verformbar. Mit anderen Worten kann das magnetorheologische Element 1 beziehungsweise zumindest dessen Oberfläche 9 in dem Zustand Z2 von einer Person und/oder einem Gegenstand 4 berührt und verformt werden.
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Das Sensorelement 4 stellt fest, wenn sich die Person und/oder der Gegenstand 4 an das magnetorheologische Element 1 beziehungsweise dessen kontaktierbare Oberfläche 9 annähern beziehungsweise sich von dieser entfernen. In Abhängigkeit von dessen Signal S schaltet die Steuerungseinrichtung 3 den elektrisch zuschaltbaren Magneten 6 ein beziehungsweise aus. Mit anderen Worten wird bei einer Annäherung einer Person und/oder eines Gegenstands 2 an das magnetorheologische Element 1 beziehungsweise dessen kontaktierbare Oberfläche 9 der elektrisch zuschaltbare Magnet 6 eingeschaltet, sodass das magnetorheologische Element 1 in den zweiten, gegenüber dem ersten weicheren, Zustand Z2 versetzt wird. In diesem Zustand ist das magnetorheologische Element 1 in seiner Form veränderbar.
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Wenn das Sensorelement 4 anschließend ein Entfernen der Person und/oder des Gegenstands 4 feststellt und die Steuerungseinrichtung 3 in Abhängigkeit von dessen Signal S den elektrisch zuschaltbaren Magneten 6 wieder ausschaltet, wird das magnetorheologische Element 1 in der Folge wieder in den ersten, gegenüber dem zweiten härteren, Zustand Z1 versetzt. Mit anderen Worten werden die bei der Kontaktierung erfolgten Formveränderungen des magnetorheologischen Elements 1 somit konserviert.
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Da es bei einer Kontaktierung mit großvolumigen Bauteilen zu einer besonders großen Verdrängung innerhalb des magnetorheologischen Elements 1 kommen kann, kann es vorgesehen sein, zusätzlich ein Reservoir 8 vorzusehen. Dieses Reservoir 8 ist mittels eines Ventils 7 mit dem magnetorheologischen Element 1 verbunden, sodass bei einer Kontaktierung beziehungsweise einer Immersion mit einer Person und/oder einem Gegenstand 2 das im magnetorheologischen Element 1 verdrängte Volumen in das Reservoir 8 entweichen und somit verlagert werden kann. Sobald die Person und/oder der Gegenstand 2 wieder von beziehungsweise aus dem magnetorheologischen Element 1 entfernt wird, kann das ursprünglich verdrängte Volumen vom Reservoir 8 durch das Ventil 7 wieder in das magnetorheologische Element 1 übergehen. Ein solcher Anwendungsfall ist besonders dann denkbar, wenn das magnetorheologische Element 1 eine magnetorheologische Flüssigkeit umfasst.
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In 2 ist eine weitere Ausfürhungsform dargestellt. Diese Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der durch 1 gezeigten Ausfürhungsform, weshalb im Folgenden lediglich auf die Unterschiede zur ersten Ausführungsform eingegangen wird. Im Gegensatz zu der ersten Variante ist hierbei das magnetorheologische Element 1 mit einem Kissenelement 10 ausgebildet. Ein solches Kissenelement 10 umfasst eine Hülle beziehungsweise ein Hüllelement, sodass es im Inneren mit einem magnetorheologischen Material, beispielsweise einem magnetorheologischen Elastomer oder einer magnetorheologischen Flüssigkeit, befüllbar ist.
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Ein solches Kissenelement 10 ist insbesondere für die Kontaktierung durch eine Person und/oder einen Gegenstand mit kleinem beziehungsweise mit großem Volumen geeignet, wenn das magnetorheologische Element 1 mit einem flüssigen beziehungsweise gasförmigen Medium ausgebildet ist. Beispielsweise sind in diesem Zusammenhang Wasser beziehungsweise Luft als mögliche Medien zu nennen.
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Kommt es nun zu einer Kontaktierung durch beziehungsweise mit einer Person und/oder einem Gegenstand 2 findet entsprechend dem eindringenden Volumen in dem Kissenelement 10 eine Verdrängung statt. Um diese Verdrängung kompensieren zu können, ist analog zum ersten Ausführungsbeispiel das magnetorheologische Element 1 mit einem Reservoir 8 ausgebildet. Dieses Reservoir 8 ist mit einem Ventil 7 ausgebildet und mit dem Kissenelement 10 verbunden. Findet nun in dem Kissenelement 10 eine Verdrängung statt, so kann das verdrängte Volumen zwischenzeitlich mittels des Ventils 7 in das Reservoir 8 entweichen. Wird die Person und/oder der Gegenstand 2 wieder entfernt, strömt das ursprünglich verdrängte Volumen von dem Reservoir 8 wieder zurück zum Kissenelement 10. Insbesondere bei kleineren Gegenständen 2 kann dadurch der Druck in dem Kissenelement 10 konstant gehalten werden und somit die Schließkraft des Kissenelements 10 beziehungsweise des magnetorheologischen Elements 1 erhalten bleiben.
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In einer weiteren Variante handelt es sich bei dem Interieurbauteil um ein Lenkrad, einen Griff oder ein Aufstützelement zum Stützen eines Körperteils eines Insassen eines Kraftfahrzeugs.
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In einer weiteren Variante handelt es sich bei dem Interieurbauteil um ein Bedienelement.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017111031 A1 [0003]
