-
Die Erfindung betrifft eine haptische Bedieneinrichtung für Fahrzeuge und insbesondere Kraftfahrzeuge mit wenigstens einer magnetorheologischen Bremseinrichtung mit einem feststehenden Halter und mit wenigstens zwei Bremskomponenten und/oder Dämpferkomponenten. Die erfindungsgemäße haptische Bedieneinrichtung mit einer magnetorheologische Bremseinrichtung kann vielfältig in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Die erfindungsgemäße haptische Bedieneinrichtung kann zum Beispiel bei der Bedienung von technischen Einrichtungen in Fahrzeugen verwendet werden, z. B. als Drehsteller; Dreh-/Drücksteller; für Infotainment, die Klimaanlage (Temperatur, Lüftungsstufe, Verteilung...), als Getriebewahlschalter, zur Navigation, beim Tempomat, zur Abstandsregelung, für die Sitzverstellung, in der Lenkung oder im Lenkrad, zur Fahrwerksverstellung, bei der Fahrmodiverstellung, für die Scheibenwischereinstellung, als Fenster- oder Schiebedachversteller, als Parkassistent oder zum Einstellen des (teil-) autonomen Fahrens oder als Lenkradersatz etc.
-
Magnetorheologische Fluide weisen beispielsweise in einem Öl verteilt feinste ferromagnetische Partikel wie beispielsweise Carbonyleisenpulver auf. In magnetorheologischen Flüssigkeiten werden annähernd runde oder kugelförmige Partikel mit einem herstellungsbedingten Durchmesser von 1 bis 10 um verwendet, wobei die Partikelgröße und Form nicht einheitlich ist. Wird ein solches magnetorheologisches Fluid mit einem Magnetfeld beaufschlagt, so verketten sich die Carbonyleisenpartikel des magnetorheologischen Fluids entlang der Magnetfeldlinien, sodass die rheologischen Eigenschaften des magnetorheologischen Fluides (MRF) abhängig von Form und Stärke des Magnetfeldes erheblich beeinflusst werden (übertragbare Schubspannungen).
-
Mit der
WO 2012/034697 A1 und der
DE 10 2010 055 833 A1 ist eine magnetorheologische Übertragungsvorrichtung bekannt geworden, die zwei koppelbare Komponenten aufweist, deren Kopplungsintensität beeinflussbar ist. Zur Beeinflussung der Kopplungsintensität ist ein Kanal mit einem magnetorheologischen Medium vorgesehen. Über ein Magnetfeld wird das magnetorheologische Medium in dem Kanal beeinflusst. In dem Kanal sind Drehkörper vorgesehen, an denen spitzwinklige und das magnetorheologische Medium enthaltende Bereiche vorgesehen sind. Der Kanal oder wenigstens ein Teil davon ist mit dem Magnetfeld einer Magnetfelderzeugungseinrichtung beaufschlagbar, um die Partikel wahlweise (magnetisch) zu verketten und mit dem Drehkörper zu verkeilen oder freizugeben. Diese magnetorheologische Übertragungsvorrichtung kann auch an einem Drehknopf zur Bedienung von technischen Geräten eingesetzt werden. Eine solche magnetorheologische Übertragungsvorrichtung funktioniert und erlaubt die Übertragung von recht hohen Kräften oder Drehmomenten bei gleichzeitig relativ kleiner Bauform bzw. Bauvolumen.
-
In der
WO 2012/034697 A1 und der
DE 10 2010 055 833 A1 ist auch ein Drehknopf oder Bedienknopf offenbart, bei dem der eigentliche Knopf um eine Welle drehbar angebracht ist. Über das von einer elektrischen Spule erzeugte Magnetfeld kann das Bremsmoment gesteuert werden. Wird ein höheres erzeugbares Bremsmoment gewünscht, so können statt kugelförmiger Drehkörper auch zylindrische Walzen eingesetzt werden, sodass das Magnetfeld auf einer längeren Strecke bzw. größeren Fläche wirkt (es findet eine Magnetfeldkonzentration und Keilbildung über eine größere Fläche statt). Es hat sich insbesondere bei Dreh- oder Bedienknöpfen mit relativ kleinem Durchmesser gezeigt, dass eine Verlängerung der Wälzkörper nicht unbedingt zu einer Erhöhung des maximal erzeugbaren Bremsmomentes führt. Es hat sich herausgestellt, dass dies daran liegt, dass das Magnetfeld durch die zentrale Welle geschlossen wird bzw. hindurch gehen muss. Der kleine Durchmesser der Welle begrenzt das erzeugbare Bremsmoment, da das für die Bremsung erforderliche Magnetfeld im (Wellen-)Material schnell gesättigt ist. Das vom Magnetfeld durchflossene Material lässt keinen höheren Magnetfluss mehr zu, weshalb auch kein stärkeres Magnetfeld zu den Walzen gelangen kann. Der kleinste vom Magnetfeld durchflossene Querschnitt im Gesamtmagnetkreis definiert den maximal möglichen Magnetfluss und damit das maximale Bremsmoment in der Bremsvorrichtung. Der Einsatz von längeren Walzen als Drehkörpern kann sich dann sogar nachteilig auf das erzeugbare Bremsmoment auswirken, da sich das Magnetfeld über die längere Walzenfläche verteilt. Es liegt eine geringere Feldstärke an (geringe Magnetfeldkonzentration). Weil die erzielbare Bremswirkung nicht linear von dem Magnetfeld abhängt, sondern bei stärkeren Magnetfeldern überproportional steigt, sinkt die erzielbare Bremswirkung dementsprechend bei schwächeren Magnetfeldern überproportional.
-
Die
DE 10 2018 100 390 A1 offenbart eine magnetorheologische Bremseinrichtung mit einer Spule, welche axial um den Kern gewickelt ist. Das Magnetfeld erstreckt sich axial durch den Kern.
-
Mit der
CN 108930731 A ist eine magnetorheologische Bremse bekannt geworden, welche im Leerlauf keine Verluste durch Fluidreibung erzeugt. Hierfür ist im Gehäuse ein Sammelraum für das Fluid im Leerlauf vorhanden. An beiden bewegten Teilen sind bogenförmige Erhebungen vorhanden. Die
DE 11 2004 002 908 B4 offenbart eine Kupplung für ein Kraftfahrzeug. Die Sperrkupplung umfasst ein magnetorheologisches Fluid, welches durch zwei elektrische Spulen ansteuerbar ist. Die Fluidräume zwischen den Planetenrädern sind durch ein magnetisches Feld beaufschlagbar.
-
Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine haptische Bedieneinrichtung mit einer magnetorheologischen Bremseinrichtung für Fahrzeuge zur Verfügung zu stellen, welche insbesondere auch bei kleinen oder sogar bei sehr kleinen Durchmessern ein hohes Bremsmoment (Drehmoment) bzw. ein höheres Bremsmoment (Drehmoment) erlaubt als es im Stand der Technik der Fall ist.
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine haptische Bedieneinrichtung für Fahrzeuge mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und Merkmale der haptischen Bedieneinrichtung ergeben sich aus der allgemeinen Beschreibung und der Beschreibung der Ausführungsbeispiele.
-
Eine erfindungsgemäße haptische Bedieneinrichtung für Fahrzeuge und insbesondere Kraftfahrzeuge umfasst wenigstens eine magnetorheologische Bremseinrichtung mit einem Bremsgehäuse und weist einen feststehenden Halter und wenigstens zwei Bremskomponenten auf. Eine der beiden Bremskomponente ist mit dem Halter drehfest verbunden und die beiden Bremskomponenten sind relativ zueinander kontinuierlich drehbar. Eine erste Bremskomponente erstreckt sich in einer axialen Richtung und umfasst einen sich in der axialen Richtung erstreckenden Kern aus einem magnetisch leitfähigen Material. Die zweite Bremskomponente umfasst ein sich um die erste Bremskomponente herum drehbares und hohl ausgebildetes Mantelteil. Zwischen der ersten und der zweiten Bremskomponente ist ein umlaufender und wenigstens zum Teil und insbesondere vollständig mit einem magnetorheologischen Medium gefüllter Spalt ausgebildet. Dabei benetzt das magnetorheologische Medium die Bremskomponenten. In dem Bremsgehäuse ist (wenigstens) eine elektrische Spule aufgenommen. Zwischen dem Mantelteil und dem Kern ist wenigstens eine Sternkontur mit daran ausgebildeten Magnetfeldkonzentratoren angeordnet bzw. aufgenommen, welche radial in den Spalt hineinragen, sodass sich im Bereich der Sternkontur ein umlaufender Spalt mit (über dem Umfangswinkel) veränderlicher Spalthöhe ergibt. Wenigstens eine Sternkontur ist als separater Ringflansch mit radial abstehenden Magnetfeldkonzentratoren ausgebildet.
-
Die erste Bremskomponente definiert eine axiale Richtung. Die erste Bremskomponente kann aber auch wenigstens örtlich zur axialen Richtung gewinkelt ausgebildet sein. Unter der Formulierung, dass sich der Kern der ersten Bremskomponente in der axialen Richtung erstreckt, wird im Sinne der vorliegenden Erfindung verstanden, dass sich der Kern wenigstens auch im Wesentlichen in die axiale Richtung erstreckt. Der Kern kann einen Verlauf aufweisen, der einen leichten Winkel zur axialen Richtung aufweist. Beispielsweise kann der Kern auch unter einem Winkel von 2,5° oder 5° oder 10° oder 15° zur axialen Richtung ausgerichtet sein. Die Wicklung der elektrischen Spule kann radial um den Kern herum oder kann auch (ebenso nicht exakt) in axialer Richtung um den Kern ausgerichtet sein. Auch die elektrische Spule kann unter einem Winkel von 5° oder 10° oder 15° oder dergleichen zur axialen oder radialen Richtung sein. Bei einer axialen Wicklung der elektrischen Spule um den Kern ist es bevorzugt, dass ein Winkel zwischen der Ausrichtung des Kerns und der axialen Richtung und ein Winkel der Wicklung der elektrischen Spule zur axialen Richtung kleiner 20° und insbesondere kleiner 10° beträgt.
-
Die erfindungsgemäße haptische Bedieneinrichtung für Fahrzeuge hat viele Vorteile. Ein erheblicher Vorteil der erfindungsgemäßen haptischen Bedieneinrichtung für Fahrzeuge besteht darin, dass durch die Sternkontur oder sternähnliche Kontur mit den Magnetfeldkonzentratoren ein hohes Bremsmoment (hohe Schubspannungen) erzeugbar ist.
-
Ein besonderer Vorteil ergibt sich dadurch, dass die Magnetfeldkonzentratoren fest mit dem Kern bzw. dem Mantelteil verbunden sind und insbesondere einstückig damit verbunden sind. Dadurch wird ein besonders einfacher und kostengünstig herstellbarer Aufbau mit geringerem Montagaufwand ermöglicht. Es hat sich in überraschender Weise herausgestellt, dass die Magnetfeldkonzentratoren nicht als sich selbst drehende oder als drehbare Wälzkörper ausgebildet sein müssen, sondern, dass auch feststehende Magnetfeldkonzentratoren zuverlässig und reproduzierbar eine starke Erhöhung des erzeugbaren Bremsmomentes zur Verfügung stellen.
-
Die Magnetfeldkonzentratoren können entweder separat gefertigt und mit der Sternkontur verbunden sein oder direkt mit dem Kern oder dem Mantelteil fest verbunden und z. B. verschraubt, vernietet, verlötet, verschweißt oder gegebenenfalls auch verklebt oder verpresst werden. Erstaunlicher Weise ist es auch möglich, die Magnetfeldkonzentratoren an dem Mantelteil anzubringen. Insgesamt wird ein hohes Bremsmoment bei kleinem (und noch kleinerem) Bauraum erzeugt. Dadurch kann das Bremsmoment insgesamt vergrößert oder bei kleinerem Bauraum gleich gehalten werden. Es eröffnen sich auch neue Möglichkeiten, da mit einem erheblich kleineren Bauraum ein größeres Bremsmoment erzeugt werden kann als bisher.
-
Eine erfindungsgemäße haptische Bedieneinrichtung ist für den Einsatz in allen Arten von Fahrzeugen vorgesehen. Insbesondere in Kraftfahrzeugen. Der Einsatz ist auch an Motorrädern möglich. Die Erfindung kann in ON-Highway und OFF-Highway-Fahrzeugen eingesetzt werden. Die erfindungsgemäße haptische Bedieneinrichtung kann in und an Fahrzeugen für die Land- und Luftfahrt eingesetzt werden. Es können selbstfahrende Fahrzeuge und (teil-) autonome Fahrzeuge, Taxis, Robotertaxis damit ausgerüstet werden.
-
Unter einer Sternkontur im Sinne der vorliegenden Erfindung wird auch eine sternähnliche Kontur verstanden. Eine Sternkontur im Sinne der der vorliegenden Erfindung weist radial abstehende Konturelemente als Magnetfeldkonzentratoren auf. Insbesondere ist ein lokaler Radius an einem Konturelement größer als an einer Stelle in Umfangsrichtung benachbart dazu. Der maximale lokale Radius ist dort vorzugsweise um wenigstens 0,1% und insbesondere wenigstens 0,25 % (und vorzugsweise mehr) größer als ein minimaler lokaler Radius in Umfangsrichtung benachbart dazu. Es sind vorzugsweise mehrere Konturelemente über dem Umfang ausgebildet.
-
Vorzugsweise ist die elektrische Spule um wenigstens einen Abschnitt des Kerns gewickelt, sodass ein Magnetfeld der elektrischen Spule durch den Kern und die Magnetfeldkonzentratoren und durch den (sich axial und/oder radial erstreckenden) Spalt in eine Wandung des Mantelteils hinein verläuft.
-
Vorzugsweise verläuft das Magnetfeld bzw. verlaufen die Magnetfeldlinien quer durch die erste bzw. innere Bremskomponente. Eine Verlängerung der ersten Bremskomponente erhöht dann bei gleichem Durchmesser den möglichen Magnetfluss und damit das Bremsmoment. Der meist konstruktiv nicht größer mögliche Kerndurchmesser beschränkt dann nicht den Magnetfluss.
-
Bei der magnetorheologischen Bremseinrichtung bilden die Magnetfeldkonzentratoren Übertragungskomponenten. Die Magnetfeldkonzentratoren bzw. die Übertragungskomponenten sind wenigstens zum Teil und insbesondere im Wesentlichen vollständig oder vollständig von einem magnetorheologischen Medium umgeben. Insgesamt wird vorzugsweise ein magnetorheologisches Fluid als magnetorheologisches Medium eingesetzt.
-
Vorzugsweise sind über dem Umfang des Spaltes mehrere Magnetfeldkonzentratoren (als Übertragungskomponenten) verteilt angeordnet. Die Magnetfeldkonzentratoren sind nicht um sich selbst herum drehbar, drehen sich aber mit der Bremskomponente, an der sie befestigt sind. Dadurch kommt es bei einer Drehung zu einer Relativbewegung im Spalt.
-
Es ist möglich, dass zusätzlich zu den Magnetfeldkonzentratoren oder statt einzelnen Segmenten der Sternkontur auch noch weitere Übertragungskomponenten umfasst sind, die z. B. als Wälzkörper ausgebildet sind. Unter dem Begriff „Wälzkörper“ ist im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Drehkörper zu verstehen, der geeignet ist, in dem Spalt auf der ersten bzw. zweiten Bremskomponente abzurollen.
-
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist wenigstens ein Magnetfeldkonzentrator eine sich zum distalen Ende hin verjüngende Querschnittsfläche auf.
-
Vorzugsweise ist wenigstens ein Magnetfeldkonzentrator am distalen Ende abgerundet ausgebildet.
-
Es ist bevorzugt, dass der Kern eine Mehrzahl an Armen und/oder das Mantelteil eine Mehrzahl an Armen als Magnetfeldkonzentratoren umfasst, die radial und/oder axial abstehen. Von dem Kern stehen Arme radial nach außen und/oder axial zur Seite ab. Von dem Mantelteil stehen Arme vorzugsweise radial nach innen und/oder auch axial zur Seite ab.
-
In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass wenigstens ein Arm von einer elektrischen Spule umgeben ist. Besonders bevorzugt ist eine Mehrzahl von Armen jeweils von einer elektrischen Spule umgeben.
-
Vorzugsweise ist eine radiale Länge eines (radial abstehenden) Armes kleiner als eine Länge des Armes in der axialen Richtung.
-
Vorzugsweise ist wenigstens eine elektrische Spule um die Achse herum gewickelt und erzeugt im Kern im Wesentlichen ein Magnetfeld in axialer Richtung (radiale Spule).
-
Die elektrische Spule ist vorzugsweise radial (umlaufend) zwischen dem Kern und dem Mantelteil aufgenommen.
-
Insbesondere ist die elektrische Spule oder wenigstens eine elektrische Spule innen an dem Mantelteil befestigt. Dann ist die elektrische Spule radial von dem Kern an der ersten Bremskomponente beabstandet. Möglich und bevorzugt ist es auch, dass wenigstens eine elektrische Spule um den Kern gewickelt ist. Eine elektrische Spule kann radial um den Kern herum gewickelt sein. Möglich ist es auch, dass die elektrische Spule axial um den Kern herum gewickelt ist. Dann erstreckt sich eine Symmetrieachse der elektrischen Spule quer zu der Längserstreckung der ersten Bremskomponente.
-
In bevorzugten Ausgestaltungen sind wenigstens zwei Sternkonturen in dem Bremsgehäuse aufgenommen sind. Die Sternkonturen können gleich und insbesondere auch unterschiedlich ausgestaltet sein.
-
Vorzugsweise sind zwei Sternkonturen axial voneinander beabstandet aufgenommen. Möglich ist es auch, dass drei, vier oder mehr Sternkonturen (jeweils) axial voneinander beabstandet aufgenommen sind. Jede dieser Sternkonturen kann gleich ausgebildet sein oder auch eine andere Form als die andere Sternkonturen haben.
-
Es ist bevorzugt, dass jeweils zwei Sternkonturen paarweise gleich ausgebildet sind.
-
Wenigstens eine Sternkontur ist erfindungsgemäß als separater (und vorzugsweise hohler) Ringflansch mit radial abstehenden Magnetfeldkonzentratoren ausgebildet.
-
Die Magnetfeldkonzentratoren können radial nach außen abstehend ausgebildet sein. Dann ist der Ringflansch vorzugsweise mit dem Kern fest (und vorzugsweise lösbar) verbunden.
-
Die Magnetfeldkonzentratoren können schräg nach außen abstehend ausgebildet sein. Dann ist der Ringflansch vorzugsweise mit dem Kern fest (und vorzugsweise lösbar) verbunden.
-
Die Magnetfeldkonzentratoren können seitlich (axial) abstehend ausgebildet sein. Dann ist der Ringflansch vorzugsweise mit dem Kern fest (und vorzugsweise lösbar) verbunden.
-
Die Magnetfeldkonzentratoren können auch radial nach innen abstehend ausgebildet sein. Dann ist der Ringflansch vorzugsweise mit dem Mantelteil fest (und vorzugsweise lösbar) verbunden.
-
Die Magnetfeldkonzentratoren können auch schräg nach innen abstehend ausgebildet sein. Dann ist der Ringflansch vorzugsweise mit dem Mantelteil fest (und vorzugsweise lösbar) verbunden.
-
Die Magnetfeldkonzentratoren können auch seitlich (axial) nach innen abstehend ausgebildet sein. Dann ist der Ringflansch vorzugsweise mit dem Mantelteil fest (und vorzugsweise lösbar) verbunden.
-
Vorzugsweise weisen wenigstens zwei Sternkonturen eine unterschiedliche Außenkontur auf. Die Außenkontur kann z. B. radial innen und/oder radial außen und/oder an wenigstens einer axialen Seite unterschiedlich sein.
-
Vorzugsweise weist wenigstens eine Sternkontur radial nach außen abstehende Magnetfeldkonzentratoren auf und ist magnetisch leitend mit und insbesondere auf dem Kern befestigt. Beispielsweise kann die Sternkontur durch Klemmen oder durch eine Verschraubung auf dem Kern gesichert werden.
-
Vorzugsweise weist wenigstens eine Sternkontur radial nach innen abstehende Magnetfeldkonzentratoren auf und ist magnetisch leitend mit (und insbesondere in) dem Mantelteil befestigt.
-
Vorzugsweise verläuft ein Magnetfeld der elektrischen Spule durch den Kern und wenigstens eine Sternkontur mit den Magnetfeldkonzentratoren und durch den Spalt und die Wandung des Mantelteils.
-
Wenn zwei axial beabstandete Sternkonturen umfasst sind, verläuft ein Magnetfeld der elektrischen Spule vorzugsweise axial durch den Kern, axial durch die Wandung des Mantelteils und durch beide Sternkonturen mit den Magnetfeldkonzentratoren und die Spalte zwischen Sternkontur und Kern bzw. Mantelteil.
-
In besonders bevorzugten Weiterbildungen ist wenigstens eine elektrische Spule in axialer Richtung um den Kern gewickelt und erzeugt im Wesentlichen ein Magnetfeld in radialer Richtung (liegende Spule).
-
Insbesondere bilden die Magnetfeldkonzentratoren eine (im Querschnitt) sternförmige Außenkontur.
-
Vorzugsweise weist das Mantelteil über wenigstens einen axialen Abschnitt eine zylindrische Innenoberfläche auf.
-
Vorzugsweise erstreckt sich die elektrische Spule um wenigstens einen Arm axial herum. Insbesondere ist eine radiale Spalthöhe zwischen einem Außenende eines Armes und einer Innenoberfläche des Mantelteils geringer als ein radiales Spaltmaß zwischen der Außenoberfläche der ersten Bremskomponente neben dem Arm und der Innenoberfläche des Mantelteils. Neben dem Arm kann die Oberfläche des Grundkörpers ausgebildet sein. Neben dem Arm kann auch eine Oberfläche einer Vergussmasse sein, wenn diese eingefüllt wird, um z. B. das Volumen für das magnetorheologische Medium und insbesondere magnetorheologische Fluid (MRF) zu reduzieren.
-
Vorzugsweise ist die zweite Bremskomponente axial verschieblich bzw. verschiebbar an der ersten Bremskomponente aufgenommen, um einen Volumenausgleich bei Temperaturänderungen zu ermöglichen.
-
Vorzugsweise ist zwischen den Bremskomponenten (wenigstens) eine geschlossene (und nach außen abgedichtete) Kammer ausgebildet ist. Die zweite Bremskomponente ist an einem ersten Ende der geschlossenen Kammer an der ersten Bremskomponente (an einer ersten Lagerstelle) drehbar aufgenommen und insbesondere gelagert, wobei die geschlossene Kammer im Wesentlichen oder vollständig mit dem magnetorheologischen Medium gefüllt ist.
-
Vorzugsweise ist die zweite Bremskomponente axial verschieblich an der ersten Bremskomponente aufgenommen und insbesondere gelagert, sodass sich ein Volumen der geschlossenen Kammer durch eine relative axiale Verschiebung der Bremskomponenten verändert, um einen Ausgleich für temperaturbedingte Volumenänderungen zur Verfügung zu stellen.
-
Vorteilhaft ist es, wenn die elektrische Spule in axialer Richtung um den Kern gewickelt ist und im Wesentlichen ein Magnetfeld in radialer Richtung erzeugt. Dann ergibt sich der Vorteil, dass durch eine Verlängerung eines Magnetfeldkonzentrators in axialer Richtung ein stärkeres Bremsmoment erzeugbar ist. Gleichzeitig mit der Verlängerung des Magnetfeldkonzentrators kann (in sinnvoller Weise) auch die elektrische Spule verlängert werden, die sich in Längsrichtung der ersten Bremskomponente erstreckt. Mit einer elektrischen Spule, die in axialer Richtung länger ausgebildet ist, wird eine größere Durchtrittsfläche (vom Magnetfeld durchflossene Querschnittsfläche) für das Magnetfeld zur Verfügung gestellt. Deshalb bewirkt eine Verlängerung der ersten Bremskomponente in axialer Richtung auch eine Vergrößerung des Querschnitts des Kerns. Dadurch kann ein stärkeres Bremsmoment durch eine Verlängerung der ersten Bremskomponente in axialer Richtung erreicht werden.
-
In bevorzugten Ausgestaltungen besteht wenigstens ein Teil der Magnetfeldkonzentratoren aus einem magnetisch leitfähigen Material. Es ist auch möglich, dass ein Teil der Übertragungskomponenten aus einem magnetisch nicht leitfähigen Material besteht. Werden Magnetfeldkonzentratoren eingesetzt, die aus einem magnetisch leitfähigen Material bestehen und werden gleichzeitig auch Übertragungskomponenten eingesetzt, die aus einem magnetisch nicht leitfähigen Material bestehen, so konzentriert sich das Magnetfeld im Bereich der magnetisch leitfähigen Magnetfeldkonzentratoren. Das führt zu der Konzentration des Magnetfeldes (Erhöhung der magnetischen Feldstärke) und zu einer örtlichen Verstärkung (Magnetfeldlinienkonzentration). Zum Beispiel erhöht sich die magnetische Feldstärke im Spalt dadurch von Werten von kleiner 350 kA/m auf Werte bis zu 1.000 kA/m oder darüber. Die (hohe bzw.) konzentrierte Feldstärke zieht mehr Carbonyleisenpartikel aus der magnetorheologischen Flüssigkeit an, es kommt zu einer Carbonyleisen-Anhäufung (Haufenbildung). Dies wiederum erlaubt die Generierung höherer Schubspannungen und damit Bremsmomente.
-
Da der Zusammenhang zwischen erzeugbarem Bremsmoment und Stärke des Magnetfeldes nicht linear ist und da das erzeugbare Bremsmoment mit stärker werdendem Magnetfeld noch überproportional stärker wird, kann dadurch eine erhebliche Verstärkung des erzeugbaren Bremsmomentes (bei gleichem Bauraum/Abmessungen) erzielt werden. Es ist auch möglich, die Anzahl der Magnetfeldkonzentratoren entsprechend kleiner zu wählen.
-
In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass das Mantelteil an einem Drehknopf oder Drehrad ausgebildet ist oder eine solches umfasst. Vorzugsweise kann das Drehteil einstückig mit dem Drehknopf oder Drehrad gebildet werden. Bei solchen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass der Drehknopf bzw. das Mantelteil „topf“-förmig ausgebildet ist. Der „Deckel“ des Mantelteils kann einstückig mit einem als Hülsenteil ausgebildeten Drehteil verbunden sein oder separat daran befestigt werden.
-
Vorzugsweise besteht das Mantelteil aus einem magnetisch leitenden Material bzw. umfasst ein magnetisch leitendes Hülsenteil und stellt einen Außenring für das Magnetfeld zur Verfügung. Das Magnetfeld zu Erzeugung eines Bremsmomentes verläuft durch die erste Bremskomponente und durchtritt den Spalt an den Magnetfeldkonzentratoren, die magnetisch leitend ausgebildet sind. Von den Magnetfeldkonzentratoren aus tritt das Magnetfeld in das Mantelteil ein. Dort verlaufen die Magnetfeldlinien zurück, bevor die Magnetfeldlinien wieder in die erste Bremskomponente eintreten. Somit liegt ein geschlossener Magnetkreis bzw. liegen geschlossene Magnetfeldlinien vor.
-
An den Magnetfeldkonzentratoren bildet sich unter dem Einfluss eines Magnetfeldes bei einer Relativdrehung der ersten und der zweiten Bremskomponente relativ zueinander ein Keileffekt aus, so wie er grundsätzlich in der
WO 2012/034697 A1 beschrieben ist. Die Offenbarung dieser Druckschrift wird vollständig mit in diese Anmeldung aufgenommen. Das Bremsmoment bei der vorliegenden Erfindung wird ebenfalls durch den Keileffekt bzw. die Haufenbildung an den Magnetfeldkonzentratoren erzeugt, auch wenn die Magnetfeldkonzentratoren sich nicht um sich selbst drehen können, sondern an der ersten oder zweiten Bremskomponente befestigt sind.
-
Vorzugsweise ist wenigstens eine radiale Wandstärke des Mantelteils bzw. des Hülsenteils des Mantelteils wenigstens halb so groß wie eine Spaltbreite des Spaltes und/oder eine radiale Länge eines Magnetfeldkonzentrators. Vorzugsweise ist eine radiale Wandstärke (des Hülsenteils) des Mantelteils größer als 3/4 der Spaltbreite des Spaltes. Die radiale Wandstärke (des Hülsenteils) des Mantelteils kann insbesondere auch größer sein als eine radiale Länge eines Magnetfeldkonzentrators. Durch eine genügende Wandstärke des aus einem magnetisch leitenden Materials bestehenden Mantelteils bzw. des Hülsenteils des Drehteils kann gewährleistet werden, dass die gewünschte Feldstärke des Magnetfeldes im Bereich der Wälzkörper erzeugt werden kann, um ein hohes Bremsmoment erzeugen zu können.
-
In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass eine Länge der ersten Bremskomponente in der axialen Richtung größer ist als eine Länge einer Magnetfeldkonzentrators in der axialen Richtung. Wenn der Magnetfeldkonzentrators in der axialen Richtung kürzer ausgebildet ist als die erste Bremskomponente führt dies zu einer dreidimensionalen Konzentration des Magnetfeldes im Randbereich des Magnetfeldkonzentrators. Das Magnetfeld kann den Spalt praktisch nur in den Abschnitten durchtreten, in denen sich ein Magnetfeldkonzentrator befindet.
-
Vorzugsweise ist eine Länge des Spaltes in der axialen Richtung wenigstens doppelt so groß wie eine Länge eines Magnetfeldkonzentrators in axialer Richtung. Möglich und bevorzugt ist es auch, dass zwei oder mehr Magnetfeldkonzentratoren in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind.
-
Vorzugsweise ist die erste Bremskomponente im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet und umfasst einen wenigstens abschnittsweisen rotationssymmetrischen oder zylindrischen Grundkörper als Kern und die elektrische Spule bzw. die elektrischen Spulen. Möglich ist es auch, dass beispielsweise eine Kugel zum Lagern eines Drehknopfes umfasst ist, die am distalen Ende zentral angeordnet sein kann, um eine einfache und reibungsarme Lagerung zwischen der ersten Bremskomponente und der zweiten Bremskomponente zur Verfügung zu stellen.
-
Die elektrische Spule kann bei Einsatz einer „liegenden Spule“ in Axialnuten und Quernuten des zylindrischen Grundkörpers (der ersten Bremskomponente) gewickelt sein. Bei Einsatz einer „radialen Spule“ kann die elektrische Spule in einer umlaufenden Nut gewickelt sein. Vorzugsweise sind die jeweiligen Nuten wenigstens teilweise mit Vergussmasse gefüllt oder umspritzt. Dadurch wird verhindert, dass in den Bereich der Spulendrähte magnetorheologisches Medium bzw. magnetorheologisches Fluid eintritt. Das könnte zu einer Entmischung des Fluids führen.
-
Vorzugsweise weist der Halter eine Kabeldurchführung auf. Durch den Halter bzw. durch die Kabeldurchführung des Halters können Anschlusskabel für die Spule und/oder Sensorkabel und dergleichen mehr geführt werden. Dadurch werden eine leichte Montage und eine kostengünstige Herstellung ermöglicht.
-
Vorzugsweise weist der Halter eine Aufnahme zur drehfesten Verbindung mit der ersten Bremskomponente auf. Dabei kann der Halter die erste Bremskomponente kraftschlüssig und/oder formschlüssig aufnehmen. Im Betrieb wird das Bremsmoment zwischen der ersten Bremskomponente und der zweiten Bremskomponente über den Halter abgeführt.
-
Vorzugsweise weist der Halter eine zylindrische Lauffläche für ein Lager auf und stützt das Mantelteil drehbar auf dem Halter ab.
-
An der zylindrischen Lauffläche ist vorzugsweise eine Dichtung zum Abdichten des Spaltes angeordnet, wobei die Dichtung insbesondere näher an dem Spalt angeordnet ist als das Lager. Dadurch wird das Lager zuverlässig vor dem magnetorheologischen Medium geschützt. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht einen kompakten Aufbau und einen zuverlässigen Betrieb. Das Lager kann z. B. ein Gleit- oder Wälzlager sein.
-
Vorzugsweise ist die zylindrische Lauffläche gehärtet und/oder weist eine höhere Oberflächenqualität als die radial äußere Oberfläche der Aufnahme auf. Dadurch können Fertigungskosten verringert werden.
-
In vorteilhaften Ausgestaltungen weist die zylindrische Lauffläche einen Außendurchmesser auf, der wenigstens 3 mm kleiner ist als ein Außendurchmesser der Aufnahme des Halters.
-
Vorzugsweise ist der Halter an einer Konsole oder einer anderen Komponente befestigt.
-
In bevorzugten Weiterbildungen umfasst die haptische Bedieneinrichtung wenigstens eine magnetorheologischen Bremseinrichtung und kann weiterhin wenigstens eine Benutzerschnittstelle, ein Bedienpanel, ein Display, ein berührungsempfindliches Display mit oder ohne haptischem Feedback und/oder wenigstens einen Sensor umfassen.
-
Möglich ist auch die Verwendung in einer haptischen Bedieneinrichtung, die wenigstens eine magnetorheologischen Bremseinrichtung umfasst. Vorzugsweise ist weiterhin eine Benutzerschnittstelle, ein Bedienpanel, ein Display, ein berührungsempfindliches Display mit oder ohne haptischem Feedback und/oder wenigstens ein Sensor umfasst. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht neben der Bedienung auch gleichzeitig die Anzeige oder Ausgabe von Informationen während der Bedienung. Damit wird beispielsweise ein Bedienknopf mit gleichzeitigem Ausgabedisplay ermöglicht.
-
In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass eine Differenz zwischen einem lichten Innendurchmesser (des Hülsenteils) des Mantelteils und einem Außendurchmesser der ersten Bremskomponente größer 3 mm und kleiner 90 mm beträgt. Es ist ebenso bevorzugt, dass ein Außendurchmesser des (Hülsenteils) Mantelteils zwischen 5 mm oder 10 mm und 120 mm beträgt. Vorzugsweise beträgt eine Höhe des Mantelteils zwischen 5 mm und 120 mm. In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass eine Steuereinrichtung umfasst ist, welche dazu ausgebildet ist, mit der elektrischen Spule eine variable Bremswirkung hervorzurufen.
-
Insgesamt arbeitet die vorliegende Erfindung besonders bevorzugt nach dem Grundprinzip der Keilklemmung, wobei ein Magnetfeldkonzentrator mit einem gewissen Abstand an den Wänden vorbei streift. Durch ein Magnetfeld entsteht der Keileffekt, sodass ein hohes Bremsmoment erzeugbar ist.
-
Durch den Einsatz einer „liegenden Spule“ kann zudem noch eine bessere Skalierbarkeit erreicht werden. Dadurch wird es möglich, mittels längerer Magnetfeldkonzentratoren und einer axial längeren elektrischen Spule ein skalierbares und größeres Bremsmoment erzeugt. Dabei muss der Durchmesser der ersten Bremskomponente nicht größer gewählt werden, um ein entsprechendes Magnetfeld durchzuleiten, denn mit einer axialen Verlängerung des Kerns wird auch die Fläche des Kerns (Querschnittsfläche) größer. Gegebenenfalls kann die axiale Länge auch erheblich reduziert werden, wenn nur ein relativ geringes Bremsmoment benötigt wird. Der Bauraum kann dementsprechend angepasst werden.
-
Ein weiterer Vorteil ist, dass auch für eine Großserie das Herausführen des elektrischen Anschlusskabels für die elektrische Spule einfach möglich ist. Es kann über einfache Mittel eine Dichtheit der magnetorheologischen Bremseinrichtung und ein Skalieren ermöglicht werden.
-
Grundsätzlich kann über (in axialer Richtung) längere Magnetfeldkonzentratoren ein größeres Moment von der magnetorheologischen Bremseinrichtung erzeugt werden, da die Wirklänge steigt. Gleichzeitig wird durch die größere Kernfläche gewährleistet, dass die Magnetfeldkonzentratoren immer einer entsprechenden magnetischen Flussdichte ausgesetzt werden. Die Magnetfeldstärke beim „Keil“ an den Magnetfeldkonzentratoren kann höher gewählt werden als im Stand der Technik. Es können lange Magnetfeldkonzentratoren oder mehrere axial versetzte Magnetfeldkonzentratoren eingesetzt werden, denen ein genügend starkes Magnetfeld zugeleitet werden kann.
-
Insbesondere geht das von elektrischen Spule erzeugte Magnetfeld bei Einsatz einer „radialen Spule“ axial durch den Kern, radial durch die Magnetfeldkonzentratoren und schließt sich axial über das (Hülsenteil bzw.) das Mantelteil bzw. den Außenzylinder. Dabei schließen sich die Magnetfeldlinien einmal in der einen und z. B. unteren bzw. linken und einmal in der anderen und z. B. oberen bzw. rechten Hälfte des Mantelteils.
-
In einfachen Ausgestaltungen verläuft der Magnetfluss somit im Wesentlichen zweidimensional. Dabei ist es egal, wie lang oder hoch die Magnetfeldkonzentratoren ausgebildet werden. Dadurch kann eine beliebige Skalierung in der Länge erreicht werden, da die Magnetfeldübertragungsfläche mit wächst.
-
Bei konzentrisch um die Längsrichtung der ersten Bremskomponente gewickelten elektrischen Spulen („radialen Spulen“) bleibt die Querschnittsfläche im Kern hingegen gleich und kann ein Nadelöhr für das Magnetfeld bilden, solange der Durchmesser nicht verändert wird. Bei Drehknöpfen im Kraftfahrzeug weist der Kern regelmäßig einen genügenden Durchmesser auf, um das gewünschte Bremsmoment aufzubringen. Dort ist der benötigte Durchmesser der ersten Bremskomponente nicht besonders nachteilig für den Bauraumbedarf, die Einbauabmessungen und das Gewicht der magnetorheologischen Bremseinrichtung. Vorteilhaft ist, dass sich bei den nun eingesetzten feststehenden Magnetfeldkonzentratoren nicht die Drehzahl von Wälzkörpern ändert, was nachteilig sein kann.
-
Werden längere Magnetfeldkonzentratoren eingesetzt, so kann der Bremseffekt eines sich in axialer Richtung lang erstreckenden Magnetfeldkonzentrators besser sein als bei zwei kurzen, die die gleiche Gesamtlänge aufweisen. Das liegt unter anderem daran, dass die Flüssigkeit abstandsmässig länger verdrängt werden muss, da der Rand weiter entfernt ist (hydrodynamischer Druck). Zwei kurze Sternkonturen können wiederum Vorteile aufgrund eines symmetrischen Aufbaus aufweisen.
-
In bevorzugten Ausgestaltungen weist die magnetorheologische Bremseinrichtung einen Durchmesser (des Hülsenteils) des Mantelteils von zwischen etwa 5 und 80 mm (+/- 20%) auf in bevorzugten Ausgestaltungen etwa 10 bis 40 mm.
-
Ingesamt stellt die Erfindung eine vorteilhafte haptische Bedieneinrichtung mit einer magnetorheologischen Bremseinrichtung („MRF Bremse“) zur Verfügung. Dabei ist der Außendurchmesser der MRF Bremse besonders bei haptischen Anwendungen meist vorgegeben. Hier gibt es ergonomische Richtlinien. Deshalb kann der Kernquerschnitt generell nicht so einfach vergrößert werden, weil damit der Außendurchmesser auch größer wird (Knopfaußendurchmesser; Fläche für die Finger). Zudem benötigt man mit größer werdendem Außendurchmesser wieder mehr Sperrmoment, da der Momentenabstand deswegen größer wurde (Die Fingerkraft, also die (Tangential)kraft zwischen den Betätigungsfinger(n) und dem Bremselement bzw. dem Außenoberfläche des Bremselements muss bzw. sollte gleich bleiben, da einerseits vom Benutzer nur eine bestimmte Kraft aufgebracht werden kann und die notwendigen Kräfte an den Fingern (Fingerspitzen) für das Wohlbefinden bei der Betätigung (Bedienqualität) wichtig sind).
-
Die elektrische Spule (Elektrospule) kann sich in bevorzugten Ausgestaltungen axial erstrecken. Das von der Spule erzeugte Magnetfeld geht dann radial durch den Kern, dann durch die Magnetfeldkonzentratoren und schließt sich über den Außenzylinder (jeweils durch die entgegengesetzten Hälften). Dies bleibt immer gleich, egal wie hoch (oder lang) die Wälzkörper bzw. MRF Bremse ist.
-
Die Erfindung erreicht das Ziel, eine möglichst einfache aber dennoch gut skalierbare MRF Bremse mit hohem Bremsmoment bei einem kompakten Außendurchmesser zu erhalten.
-
Statt einem (zylindrischen) Spulendraht kann auch ein Flachmaterial oder Draht mir angepasster Kontur aus Kupfer oder einem anderen geeigneten Werkstoff verwendet werden.
-
Der Kern, die Magnetfeldkonzentratoren und der Außenzylinder können aus einem einfachen Stahl (z. B. S235), ohne große Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit und -härte, gefertigt sein, welcher vorzugsweise gute magnetische Eigenschaften aufweist. Die sich zueinander bewegenden und das Bremsmoment erzeugenden Flächen können rau sein oder/und eine Oberflächenstruktur aufweisen (z. B. Rändel, Pyramiden...).
-
Der Kern samt elektrischer Spule und Vergussmasse werden vorzugsweise in einem „Halter“ zentriert und fixiert (kraftschlüssige oder formschlüssige Verbindung) und das Gegendrehmoment über diesen an eine Konsole oder Grundplatte oder Aufnahmeplatte oder ein Gehäuse abgeleitet. Der Halter hat vorzugsweise eine Bohrung, durch welche die Kabel geführt werden. Vorzugsweise dichtet ein Dichtelement (z. B. O-Ring) das Kabel gegenüber dem Halter bzw. dem Innenraum ab, sodass vom Innenraum keine Flüssigkeit über das Kabel nach außen gelangen kann. Zusätzlich zum (Spulen-)Kabel kann auch ein Temperatursensorkabel oder anderes Sensorkabel durch diese Öffnung geführt werden.
-
Der Halter kann auch aus einem anderen Material wie der Kern, Walzkörper oder Außenzylinder hergestellt sein. Die Durchmesserreduktion des Halters an der Lauffläche hat den Vorteil, dass der Reibradius für das Dichtelement geringer wird, was die Gesamtreibung reduziert. Zudem kann wegen der dadurch erhöhten Bauhöhe ein Lagerelement verwendet werden, welches den gleichen Lageraußendurchmesser aufweist wie der Innendurchmesser des Mantelteils. Dies reduziert die Herstellkosten vom Mantelteil, es wird kein fertigungstechnischer Absatz (Eindrehung) benötigt. Die bevorzugte Walzkörperhöhe liegt zwischen 3 und 6 mm, kann aber auch 1 oder 2 mm sein. In diesem Bereich ist es schwierig, gute Lager oder Dichtelemente zu erhalten, wenn der Innendurchmesser vom Halter nicht zusätzlich Bauhöhe schafft.
-
Über dem Außenzylinder bzw. dem Mantelteil kann ein dekoratives oder anderes Element angebracht werden, z. B. ein gummierter Knopf.
-
Axial oben gesehen ist zwischen dem Außenzylinder und der Vergussmasse vorzugsweise eine Kugel oder ein kugelförmiges kugelförmiges oder kugelähnliches Bauteil (kann auch eine Halbkugel sein). Dies führt die zwei Teile relativ zueinander. Vorzugsweise ist die Kugel in der Vergussmasse fixiert und die innere axiale Stirnseite des Außenzylinders dreht sich relativ dazu. Damit wird eine einfache, reibungsarme und kostengünstige Lagerung (Lagerstelle) geschaffen. Möglich ist auch eine Kegelform oder dergleichen. Statt dieser Art der Lagerung kann aber auch jede andere Art der Lagerung gewählt werden (z. B. Gleit- oder Wälzlagerung).
-
Vorzugsweise besteht zumindest eine vom Magnetfeld durchflossene Komponente wenigstens teilweise oder vollständig aus dem Werkstoff FeSi3P.
-
Grundsätzlich kann eine Sternkontur nicht auf den Kern aufgebracht werden, sondern auch von innen in das umgebende Mantelteil oder Hülsenteil. Eine solche Konstruktion kann Vorteile bei der Spulenauslegung bringen. Außerdem gewinnt man Platz. Es können auch in diesem Fall verschiedene Spulenvarianten gewählt werden. Möglich ist eine axiale Spule bzw. „liegende Spule“. Möglich ist auch eine Spule, die um die Drehachse herum gewickelt ist. Vorzugsweise ist radial außerhalb der elektrischen Spule kein Kernmaterial mehr vorhanden, da sonst das Magnetfeld darüber geschlossen werden könnte, wodurch magnetische Verluste entstehen können. Denkbar ist es auch, mehr als eine „liegende Spule“ zu verwenden, je nachdem, wie man sie positioniert. Eine radiale Spule wäre auch gut denkbar, da so das Feld über alle „Zähne“ bzw. Magnetfeldkonzentratoren gleichzeitig geschlossen wird.
-
In bevorzugten Weiterbildungen aller Ausgestaltungen hängt das maximal erzeugbare Drehmoment (Feldstärkenverlauf im Wirkspalt; Keileffekt) und/oder die Reaktionszeit (die Zeit, bis das Moment bei schlagartiger Bestromung oder Stromsprüngen anliegt = Sprungantwort) von dem gewähltem Einlaufwinkel bei den Armen bzw. den jeweils distalen Enden der Magnetfeldkonzentratoren ab. Der durch die Außengestaltung des radialen Endes der Arme und der Gegenfläche erzeugte Winkel und die Flächenlänge beeinflusst beim Aufbau eines Magnetfeldes bzw. der Feldstärke im Wirkspalt das maximal erzeugbare Drehmoment und die Reaktionszeit. Flachere (kleinere) Einlaufwinkel und/oder längere Flächen erhöhen das erzielbare Moment. Größere (steilere) Einlaufwinkel und oder kürzere Flächen verkürzen die Reaktionszeit. Flachere Winkel sind z. B. ein Winkel zwischen 0° und 10°, oder bevorzugt zwischen 10° und 20°. Größere Winkel sind zwischen 20° und 30° oder zwischen 30 und 45°. Möglich ist auch, dass negative Winkel gemacht werden, also Richtung innen gekrümmt. Z. B. -5°.
-
Es kann auch vorteilhaft sein, verschiedene Konturen/Winkel/Formen zu mischen. Ein Zacken/Zahn der Sternkontur erzeugt dann bei niederen Drehzahlen höhere Momente, der andere Zacken/Zahn bei mittleren Drehzahlen und der dritte Zacken/Zahn bei hohen Drehzahlen. So kann eine Bremsvorrichtung zur Verfügung gestellt werden, welche über das ganze Drehzahlband hohe Momente erzeugt.
-
Eine Scheibe oder ein Ringflansch ohne Sternkontur ist einfacher zu fertigen und kann so günstiger gefertigt werden. Die Bremsleistung (Bremsmoment) ist aber nicht dieselbe. Je nach Anforderungen an Bauraum, Herstellkosten und möglichem Bremsmoment kann somit entweder eine Sternkontur (für höhere Leistungsdichten) oder auch eine durchgehende Scheibe bei geringeren Anforderungen an die Leistungsdichte aber höheren Anforderungen an die Herstellkosten verwendet werden. Die Scheibe kann rotationssymmetrisch ausgebildet sein.
-
Zu Berücksichtigen sind aber neben dem unterschiedlichen Bremsmoment der verschiedenen Konturen zusätzlich noch verschiedene Ansprechzeiten. Je mehr magnetisierbares Material verbaut wird, desto länger braucht das Magnetfeld, um das gesamte Material zu magnetisieren und die volle Leistung zu erbringen (Induktivität). Das bedeutet, dass weniger Material die Ansprechzeit des Aktors verkürzt.
-
Es ist also ein zusätzliches Kriterium bei der Wahl der Kontur, welche Ansprech-/Schaltzeiten für die Anwendung notwendig sind. Je nach Kunde und Einsatzzweck ändern sich diese Anforderungen. Ganz feine Ticks/Rippel (wechselndes Drehmoment) benötigen sehr kurze Ansprechzeiten (wenige Millisekunden).
-
Typische Abmessungen bzw. Werte der Konturelemente bzw. „Zähne“ von Sternkonturen betragen 5% bis 15% von dem Gesamtdurchmesser. Z. B. ist in einer konkreten Ausgestaltung der maximale Durchmesser der Sternkontur (mit nach außen ragenden Konturelementen bzw. „Zähnen“) 36 mm und die Höhe eines Konturelements bzw. Magnetfeldkonzentrators bzw. der Zähne beträgt etwa 2,5 mm. Ein minimaler Durchmesser beträgt somit 31 mm. Das entspricht einer relativen Größe von 7% des Durchmessers. Eine Sternkontur mit typischen Abweichungen von der Scheibenform weist z. B. Vertiefungen von 5-10% des gesamten Durchmessers auf.
-
Bevorzugt ist ein Bereich der Tiefe der Vertiefungen (bzw. Höhe der Konturelemente) von 0,25% bis 25%. Insbesondere zwischen 0,5 % und 10 %.
-
Die Fertigungskosten werden bei kleineren Höhen der Zähne (Konturelemente) geringer. Deshalb kann es vorteilhaft sein, nur sehr kleine Abweichungen von der runden Scheibe zu verwenden.
-
Eine Sternkontur mit geringeren Abweichungen von der Scheibenform wären z. B. kleine Einbuchtungen von 1-3% des gesamten Durchmessers.
-
Auch die Breite der Sternkontur kann variieren. Ein bevorzugten Ausgestaltungen liegt die Breite zwischen 1 mm und 25 mm. Konkret wurden 3 mm und 6 mm Breite erfolgreich getestet.
-
Vorzugsweise wird insbesondere die erfindungsgemäße haptische Bedieneinrichtung verwendet, um eine hohe Leistungsdichte eine Bremseinrichtung oder Bremseinheit mit magnetorheologischer Flüssigkeit zu erzeugen, wobei dies durch Konturelemente erzielt wird, welche das Magnetfeld konzentrieren.
-
Insbesondere wird damit das Carbonyleisenpartikel aus der Umgebung angezogen und im Magnetfeldübergangsbereich konzentriert.
-
Es wird ein Verfahren zum Erzeugen einer erhöhten Leistungsdichte einer Bremseinrichtung mit zwei Bremskomponenten und mit magnetorheologischer Flüssigkeit und mindestens einer elektrischen Spule offenbart, wobei die erhöhte Leistungsdichte durch eine feststehende Bremskomponente und ein sich rotativ um die Mittelachse der feststehende Bremskomponente bewegende und mit diesem magnetisch direkt in Kontakt stehenden Bremskomponente erzeugt wird, wobei Konturelemente an einer der beiden Bremskomponente angeordnet und insbesondere damit drehfest verbunden sind, welche das Magnetfeld konzentrieren.
-
Eine weiteres Verfahren dient zum Erzeugen einer hohen Leistungsdichte mit einer Bremseinrichtung mit magnetorheologischer Flüssigkeit und mindestens einer elektrischen Spule, wobei dies durch ein feststehendes Element und ein sich rotative um die Mittelachse des feststehenden Elementes bewegendes und mit diesem magnetisch direkt in Kontakt stehenden Element erzeugt wird, welche das Magnetfeld konzentrieren.
-
Insbesondere werden Carbonyleisenpartikel aus der Umgebung angezogen und im Magnetfeldübergangsbereich konzentriert.
-
Vorzugsweise ist die sich rotativ um die Mittelachse bewegende Bremskomponente einteilig.
-
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, welche im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert werden.
-
In den Figuren zeigen:
- 1 eine schematische dreidimensionale Ansicht einer haptischen Bedieneinrichtung für Fahrzeuge mit einer magnetorheologischen Bremseinrichtung;
- 2 einen Querschnitt einer weiteren haptischen Bedieneinrichtung für Fahrzeuge mit einer magnetorheologischen Bremseinrichtung;
- 3a-3b eine magnetorheologische Bremseinrichtung für eine haptische Bedieneinrichtung für Fahrzeuge mit einem Keildämpfer mit zwei Sternkonturen, jeweils auf einer Seite der elektrischen Spule;
- 4 einen anderen Querschnitt einer
magnetorheologischen Bremseinrichtung;
- 5 weitere schematische Querschnitte einer magnetorheologischen Bremseinrichtung im Schnitt;
- 6 noch einen schematischen Querschnitt einer magnetorheologischen Bremseinrichtung;
- 7a-7c mögliche Drehmomentverläufe über dem Drehwinkel einer haptischen Bedieneinrichtung für Fahrzeuge mit einer magnetorheologischen Bremseinrichtung.
-
1 zeigt eine erfindungsgemäße haptische Bedieneinrichtung für Fahrzeuge 100 als Gerätekomponente 200. In der haptischen Bedieneinrichtung für Fahrzeuge 100 ist eine magnetorheologische Bremseinrichtung 1 eingesetzt bzw. enthalten.
-
1 zeigt einen haptischen Bedienknopf 101. Der Bedienknopf ist über die Konsole 50 befestigt. Der Bedienknopf 101 wird über das Mantelteil 13 oder Hülsenteil 13e bedient. Die Benutzerschnittstelle 43 kann zusätzlich genutzt werden, um Informationen zu übermitteln.
-
In diesem Ausführungsbeispiel weist die magnetorheologische Bremseinrichtung 1 ein Mantelteil 13 oder Drehteil bzw. Hülsenteil 13e auf, welches drehbar aufgenommen ist. Das zur Drehung des Mantelteils 13 oder Drehteils 13 erforderliche Drehmoment ist einstellbar.
-
Auf der Oberseite der magnetorheologischen Bremseinrichtung 1 kann eine Benutzerschnittstelle 43 angeordnet sein. Eine solche Benutzerschnittstelle 43 kann beispielsweise als Anzeigeeinrichtung oder auch als berührungsempfindliche Eingabemöglichkeit (Touchpad, Bewegungs- und Gestensteuerung, Bilderkennung ...) ausgebildet sein.
-
Eine haptische Bedieneinrichtung 100 kann beispielsweise zur Bedienung im Kraftfahrzeug eingesetzt werden. In einem Fahrzeug kann die haptische Bedieneinrichtung 100 beispielsweise zur Bedienung von Klimaanlagen, Radios, dem Entertainment, der Navigation, der Distanzkontrolle, dem Fahrassistenten, zur Einstellung der Sitze und zur Bedienung des Infotainments eingesetzt werden.
-
2 zeigt eine erfindungsgemäße haptische Bedieneinrichtung 100 im Schnitt mit einer magnetorheologischen Bremseinrichtung 1. Es sind die Quernuten 32 erkennbar, in denen die elektrische Spule 26 der Magnetfelderzeugungseinrichtung 113 an den axialen Enden des Kerns 21 gewickelt ist. Anschusskabel 45 werden hier nach unten herausgeführt. Das Magnetfeld erstreckt sich innerhalb des Kerns 21 senkrecht zu der Spulenebene 26c in radialer Richtung 26d. In axialer Richtung ist zum Abschluss an beiden Enden jeweils Vergussmasse 28 vorgesehen. Im Bereich der Kabeldurchführung 35 ist eine separate Dichtung über beispielsweise den eingezeichneten O-Ring oder dergleichen vorgesehen.
-
Die Wandstärke des hier zylindrischen Mantelteils berechnet sich aus der zwischen Außendurchmesser 13b und Innendurchmesser 13a des Mantelteils 13.
-
Eine Länge bzw. Höhe 13c des Magnetfeldkonzentrators 80 und des Mantelteils 13 bzw. des Hülsenteils 13e oder der zweiten Bremskomponente 3 in axialer Richtung 20 beträgt vorzugsweise zwischen 1 mm und 100 mm oder zwischen 5 mm und 90 mm. Außen kann auf der zweiten Bremskomponente 3 ein Überzug 49 angebracht sein, sodass das äußere Erscheinungsbild des Drehknopfes 23 im Wesentlichen durch die Oberfläche des Überzugs 49 bestimmt wird.
-
Das Material des Hülsenteils 13e oder des Mantelteils 13 insgesamt ist magnetisch leitend und dient zur Schließung des Magnetkreises. Eine Wandstärke 13d des Hülsenteils 13e ist vorzugsweise wenigstens halb so groß wie eine radiale Erstreckung der Magnetfeldkonzentratoren 80. Das Mantelteil 13 bildet einen Außenring 24.
-
Der Durchmesser 36a der Aufnahme 36 ist vorzugsweise erheblich größer als der Durchmesser 37a der zylindrischen Lauffläche 37. Dadurch wird die Reibung an der Dichtung 38 reduziert. Außerdem können standardisierte Lager eingesetzt werden.
-
Ein nicht dargestellter (angeflanschter) Sensor (Drehgeber, Winkelgeber) detektiert die Drehzahl (den Verdrehwinkel) der Bedieneinheit.
-
Hier ist die haptische Bedieneinrichtung 100 mit der magnetorheologischen Bremseinrichtung 1 einseitig gelagert. Die zweite Bremskomponente 3 ist hier nur an dem ersten Ende der geschlossenen Kammer 110 an einem Endabschnitt 121 der ersten Bremskomponente 2 aufgenommen, d. h. die zweite Bremskomponente 3 ist lediglich an der ersten Lagerstelle 112 durch die Lagerung 30 gelagert. Bei einer Änderung des Volumens innerhalb der geschlossenen Kammer kann sich die zweite Bremskomponente 3 leicht hin und her bewegen. Hierbei ist wieder angenommen, dass die erste Bremskomponente 2 feststeht. In diesem Fall fährt ein Teil des Durchmessers der ersten Bremskomponente 2 an der ersten Lagerstelle 112 aus oder ein. Das Volumen 114 der geschlossenen Kammer 110 verändert sich. Vorteilhaft ist das System innerhalb des gegebenen Bewegungsspielraums praktisch immer bei Umgebungsdruck. Eine zusätzliche Belastung der Dichtung 38 wird verhindert.
-
3a und 3b zeigen eine andere magnetorheologische Bremseinrichtung 1 für eine haptische Bedieneinrichtung 100. Die magnetorheologische Bremseinrichtung 1 umfasst ein Bremsgehäuse 1a, welches hier (3b) im Wesentlichen aus den beiden Abschlüssen bzw. Deckeln 14, 15 und dem Mantelteil 13 besteht.
-
Die erste Bremskomponente 2 umfasst die Achse 12, die an wenigstens einer Seite abgedichtet aus dem Bremsgehäuse 1a herausgeführt ist. Die zweite Bremskomponente 3 umfasst das Bremsgehäuse 1a. Außen an dem Bremsgehäuse 1a ist der Bedienknopf 101 aufgenommen oder ausgebildet.
-
Die Achse 12 kann auch eine Durchgangsöffnung und z. B. eine Längsbohrung aufweisen.
-
Regelmäßig ist die erste Bremskomponente 2 mit einem hier nicht sichtbaren Halter 4 an einer Konsole 50 oder an anderen Teilen oder Komponenten drehfest aufgenommen. Dann bildet wenigstens das Mantelteil 13 einen rotierbaren Teil eines Bedienknopfes 101 oder dergleichen. Das zur Drehung des Mantelteils 13 erforderliche Drehmoment ist einstellbar. Möglich ist es aber auch, dass das Bremsgehäuse 1a drehfest montiert ist und dass die Achse 12 drehbar ist.
-
In 3a ist die magnetorheologische Bremseinrichtung 1 ohne äußeres Bremsgehäuse 1a und ohne Mantelteil 13 dargestellt. Hier sind zwei Sternkonturen 40 umfasst, die entlang der Achse 12 in axialer Richtung 20 voneinander beabstandet an dem Kern 21 aufgenommen sind. Jede Sternkontur 40 ist als separates Teil ausgebildet und ist hier über eine separate Schraubmutter 40b auf dem Kern 21 festgeklemmt. Die Sternkontur kann innen zylindrisch oder konisch ausgestaltet sein.
-
Gegebenenfalls können der Kern 21 und die Sternkonturen 40 auch aneinander angepasste unrunde Außen- bzw. Innenkonturen aufweisen, um eine drehfeste Aufnahme der Sternkontur 40 an dem Kern 21 zu gewährleisten. In 3a ist oben links eine Ansicht einer Sternkontur 40 gezeigt, die innen eine Durchgangsöffnung aufweist. Die Innenkontur kann zylindrisch (durchgezogen eingezeichnet) oder auch unrund (Polygon, Mehreck, oval etc.) ausgebildet sein (gestrichelt eingezeichnet).
-
Radial außen an der Sternkontur 40 sind die Magnetfeldkonzentratoren 80 ausgebildet. Zwischen den einzelnen Magnetfeldkonzentratoren 80 ist jeweils eine Vertiefung 87a ausgebildet. Hier sind alle Magnetfeldkonzentratoren 80 einer Sternkontur 40 einstückig an der Sternkontur 40 ausgebildet. Drehbare Walzen oder sonstige Drehkörper sind als Magnetfeldkonzentratoren 80 und auch sonst nicht vorhanden.
-
Die beiden Sternkonturen 40 der magnetorheologischen Bremseinrichtung 1 nach 3a können gleich ausgebildet sein. Möglich ist es aber auch, dass am rechten und linken Ende unterschiedliche Sternkonturen 40 angeordnet sind. Insbesondere können die Magnetfeldkonzentratoren (die in allen Ausgestaltungen auch als Konturelemente bezeichnet werden können) auch an den Sternkonturen 40 rechts und links unterschiedlich ausgeformt sein (vgl. die im oberen Teil von 3a jeweils einzeln abgebildeten Sternkonturen). Möglich ist es auch, dass an einem oder jedem Ende jeweils zwei (oder drei) unterschiedliche Sternkonturen aufgenommen sind. Dabei können die Konturelemente geometrisch unterschiedlich ausgestaltet sein und zueinander unterschiedliche Abmessungen aufweisen.
-
Im Querschnitt nach 3b ist zu sehen, dass die Achse 12 (auch Welle genannt) über Dichtungen 38 gegenüber dem Bremsgehäuse 1a abgedichtet ist. Zwischen den beiden Sternkonturen 40 ist der Spulenhalter 26b aufgenommen, an dem die elektrische Spule 26 gewickelt ist. Die elektrische Spule 26 kann unmittelbar und direkt an das Mantelteil 13 angrenzen und ist dann magnetisch isoliert von dem Kern 21 gehalten. Oder die elektrische Spule 26 kann unmittelbar und direkt an den Kern 21 angrenzen und ist dann magnetisch isoliert von dem Mantelteil 13 gehalten.
-
Beispielhaft ist eine Magnetfeldlinie 8 eingezeichnet. Das Magnetfeld verläuft zwischen den Sternkonturen 40 im Wesentlichen axial durch das Mantelteil 13 und durchtritt im Bereich der beiden Sternkonturen 40 etwa radial den dortigen Spalt 5 und wird durch die Magnetfeldkonzentratoren 80 konzentriert, sodass sich im Bereich der Magnetfeldkonzentratoren 80 ein Keileffekt ergibt. Das Magnetfeld wird innerhalb des Kerns 21 in axialer Richtung 20 geschlossen.
-
Im Prinzip weist die magnetorheologische Bremseinrichtung 1 ein Keillager mit zwei Sternkonturen 40 auf. Im Zentrum ist eine magnetisch leitende Achse oder Welle 12, um die radial eine elektrische Spule 26 gewickelt ist. Die elektrische Spule 26 erzeugt ein Magnetfeld 8, welches durch die Welle 12 als Kern 21 verstärkt wird. Die Magnetfeldlinien 8 führen durch die Sternkontur 40 auf der einen Seite, über die magnetisch leitende Außenwand in dem Mantelteil 13 weiter zur zweiten Sternkontur 40 auf der anderen Seite, über die die Feldlinien wieder zur Welle 12 schließen. So wird das Magnetfeld 8 sehr effizient ausgenutzt. Im Spalt 5 zwischen Sternkontur 40 und Außenwand (Mantelteil 13) befindet sich MRF als Dämpfmedium.
-
In diesem Aufbau können verschiedene Sternkonturen angebracht werden. Die Welle 12 weist dazu hier eine konische Aufnahme auf, auf welche die Ringflansche 40a mit den jeweils daran ausgebildeten (z. B. eingefrästen) Sternkonturen 40 geschoben werden. Eine Gewindemutter 40b hinter dem Ringflansch 40a presst beim Anziehen dann den Ringflansche 40a auf die Welle 12.
-
4 zeigt zwei schematische Querschnitte anderer Ausführungsformen mit einem (zylindrischen) Grundkörper 33. Die Sternkontur mit den Magnetfeldkonzentratoren 80 werden durch einzelne nach außen abstehende radiale Arme 83 ausgebildet, wobei die radialen Arme 83 einstückig mit dem Kern 21 ausgebildet sind und aus einem gut magnetisch leitenden Material bestehen.
-
Hier ist jeder einzelne Arm 83 von einer elektrischen Spule 26 der Magnetfelderzeugungseinrichtung 113 umwickelt. Die elektrischen Spulen 26 werden vorzugsweise gemeinsam angesteuert, können aber auch unterschiedlich und/oder einzeln angesteuert werden. Die distalen und hier radial äußeren Enden 82 der Arme 83 können keilförmig, abgerundet oder auch eckig ausgebildet sein. Bei radial nach innen abstehenden Armen 83 als Magnetfeldkonzentratoren 81 kann dementsprechend das radial innere Ende als distales Ende 82 keilförmig, abgerundet oder auch eckig ausgebildet sein. Durch die Form werden das maximal erzeugbare Moment und die Reaktionszeit beeinflusst.
-
Die Armhöhe 84 ist erheblich größer (Faktor 10, 50, 100 und weit mehr) als die radiale Spalthöhe 85 zwischen einem Außenende eines Armes 83 und einer Innenoberfläche 67 des Mantelteils 13.
-
Die radiale Spalthöhe 85 zwischen einem Außenende eines Armes 83 und einer Innenoberfläche 67 des Mantelteils 13 ist aber erheblich geringer als ein radiales Spaltmaß 87 zwischen der Außenoberfläche 86 (Kern 21 oder auch Oberfläche einer Vergussmasse 28) der ersten Bremskomponente 2 neben dem Arm 83 und der Innenoberfläche 67 des Mantelteils 13. Vorzugsweise ist das Verhältnis von dem radialen Spaltmaß 87 zu der radialen Spalthöhe 85 größer 2, 5 oder 10 oder mehr. Eine gewisse Vergrößerung ist wichtig für die Keilbildung.
-
In 5 sind drei verschiedene Außenkonturen eines Kerns 21 an einem mit einem zylindrischen Hohlraum ausgebildeten Mantelteil 13 abgebildet. Die radial an den Sternkonturen 40 nach außen abstehenden Magnetfeldkonzentratoren 80 können unterschiedlich geformt sein. Die nach außen ragenden Magnetfeldkonzentratoren 80 bilden einen über dem Umfang variablen Spalt 5, sodass das Magnetfeld 8 im Bereich der Magnetfeldkonzentratoren 80 gebündelt wird, wenn es von dem Kern 21 in das Mantelteil 13 übertritt. Die Sternkonturen 40 werden durch Ringflansche mit davon nach außen abstehenden Magnetfeldkonzentratoren 80 gebildet. Die Ringflansche sind jeweils hohl ausgebildet und können innen unrund geformt sein, um eine drehfeste Verbindung mit dem dann dort auch unrund gestalteten Kern zu gewährleisten.
-
Rein schematisch dargestellt ist in der linken Abbildung von 5 eine gestrichelte Variante, bei der die Magnetfeldkonzentratoren 81 nach innen abstehen und innen der Kern 21 vorgesehen ist. Dann entsteht ein umgekehrtes Bild. Durch die Formung der Enden der Magnetfeldkonzentratoren 80 bzw. 81 können unterschiedliche Eigenschaften erreicht werden. So kann der Fokus auf ein höheres Bremsmoment oder eine schnelle Reaktionszeit gesetzt werden.
-
6 zeigt eine schematische Variante mit einem zentralen zylindrischen Kern 21 und einem Mantelteil 13, von dem periodisch radial nach innen Magnetfeldkonzentratoren 81 abstehen. Eine stark schematische Magnetfeldlinie 8 ist eingezeichnet, die radial den Spalt 5 zwischen dem Kern 21 und einem Magnetfeldkonzentrator 81 durchtritt. An der Engstelle verkettet sich in dem mit dem Medium 6 gefüllten Spalt 6 ein Haufen der Partikel 19 des MRF und bildet einen Keil (Haufen) in einem spitzwinkligen Bereich 10, der ein hohes Bremsmoment erzeugt.
-
Neben der dargestellten Variante, bei der die elektrische Spule in axialer Richtung um den Kern gewickelt ist, ist auch eine Variante möglich, bei der die elektrische Spule 26 radial um die Drehachse (2) herum gewickelt ist.
-
In den 7a, 7b und 7c sind mögliche Ausführungsvarianten zur Steuerung eines dynamisch erzeugten Magnetfeldes bzw. eines dynamisch erzeugten Bremsmoments in Abhängigkeit von dem Drehwinkel dargestellt.
-
7a zeigt dabei eine Variante, bei der ein Drehknopf als haptische Bedienhilfe eingesetzt wird. Dargestellt ist der Drehwiderstand über dem Drehwinkel. Mit der Steuerung 27 kann ein linker Endanschlag 228 und ein rechter Endanschlag 229 erzeugt werden. Beim Weiterdrehen des Drehknopfes 23 wird dort ein hohes Magnetfeld bzw. Anschlagmoment 238 erzeugt, wodurch der Drehknopf 23 einen hohen Widerstand gegenüber einer Drehbewegung entgegensetzt. Der Benutzer erhält die haptische Rückmeldung eines Endanschlags.
-
Dabei kann eine Rasterung der Drehbewegung erfolgen bzw. erzeugt werden (Rippel/Ticks). Beispielsweise kann dies verwendet werden, um durch ein grafisches Menü zu navigieren und Menüpunkte auszuwählen. Hier ist direkt neben dem linken Endanschlag 228 ein erster Rasterpunkt 226 vorgesehen, der bei einer Bedienung z. B. einem ersten Menüpunkt entspricht. Soll der nächste Menüpunkt angewählt werden, so muss der Drehknopf 100 im Uhrzeigersinn gedreht werden. Dazu muss das dynamisch erzeugte höhere Magnetfeld bzw. Rastmoment 239 bzw. dessen Reibmoment überwunden werden, bevor der nächste Rasterpunkt 226 erreicht wird. In 7a wird für einen gewissen Winkelbereich jeweils an den Rasterpunkten 226 und an den dazwischenliegenden Bereichen ein jeweils konstantes Magnetfeld erzeugt, welches an den Rasterpunkten erheblich geringer ist als in den dazwischenliegenden Bereichen und nochmals deutlich geringer als an den Anschlägen 228, 229. An den Rasterpunkten 226 kann ein eingestelltes Moment wirken oder aber das sich konstruktiv ergebende Grundmoment 240.
-
Ein Winkelabstand 237 zwischen einzelnen Rasterpunkten ist dynamisch veränderbar und wird an die Anzahl der zur Verfügung stehenden Rasterpunkte bzw. Menüpunkte angepasst.
-
7b zeigt eine Variante, bei der zu den Endanschlägen 228, 229 hin das Magnetfeld nicht schlagartig ansteigt, sondern einen steilen Verlauf nimmt. Weiterhin sind an den Rasterpunkten 226 zu beiden Drehseiten hin jeweils rampenartige Steigungen des Magnetfeldes vorgesehen, wodurch der Drehwiderstand in die entsprechenden Drehrichtungen hin zunimmt. Hier werden mit der gleichen Bedieneinrichtung 100 nur drei Rasterpunkte 226 zur Verfügung gestellt, deren Winkelabstand 237 größer ist als in dem Beispiel gemäß 7a.
-
7c zeigt eine Variante, bei der zwischen einzelnen Rasterpunkten 226 ein geringerer Drehwiderstand vorliegt und nur direkt benachbart zu den Rasterpunkten 226 jeweils ein erhöhtes Magnetfeld 239 erzeugt wird, um ein Einrasten an den einzelnen Rasterpunkten 226 zu ermöglichen und gleichzeitig nur einen geringen Drehwiderstand zwischen einzelnen Rasterpunkten zur Verfügung zu stellen.
-
Grundsätzlich ist auch eine Mischung der Betriebsweisen und der Magnetfeldverläufe der 7a, 7b und 7c möglich. Z. B. kann bei unterschiedlichen Untermenüs eine entsprechend unterschiedliche Einstellung des Magnetfeldverlaufes erfolgen (Drehmoment über Winkel).
-
Möglich ist es in allen Fällen auch, dass bei z. B. einem Ripple (Raster) nicht wie bislang zwischen wenig und mehr Stromstärke mit gleicher Polung geschaltet wird (also z. B. +0,2 auf +0,8A = Rippel), sondern abwechslungsweise mit verändertet Polung, d. h. von +0,2 auf +0,8A und dann den nächsten Rippel mit -0,2A auf - 0,8A und dann die nächste Momentenspitze von +0,2 auf +0,8A usw.
-
Möglich ist in allen Fällen auch, dass die Betriebsweisen der 7a, 7b und 7c oder eine Mischung der Betriebsweisen durch Sprachbefehle ausgewählt werden. Der Benutzer wählt per Spracheingabe (mit lokaler oder entfernter Spracherkennung, z.B. über Alexa, Amazon Echo, Siri, Google Spracheingabe...) eine Funktion (Lautstärke, Senderwahl...) aus. Die magnetorheologische Bremseinrichtung stellt dann einen entsprechende Betriebsweise zur Verfügung (Lautstärke = Raster mit zunehmendem Bremsmoment für zunehmende Lautstärke; Radiosenderauswahl = Raster mit verschiedener Schrittweite, dazwischen geringes Bremsmoment, bis Sender gefunden wird).
-
Der vorzugsweise niederlegierte Stahl kann ein Restmagnetfeld behalten. Der Stahl wird vorzugsweise regelmäßig oder bei Bedarf entmagnetisiert (u.a. durch ein spezielles Wechselfeld).
-
Bevorzugt wird für die vom Magnetfeld durchflossenen Komponenten der Werkstoff FeSi3P (Siliziumstahl bzw. Silicon Steel) oder ein artverwandter Werkstoffe verwendet.
-
In allen Fällen kann eine Sprach- oder Geräuschsteuerung durchgeführt werden. Mit der Sprachsteuerung kann die Bremseinrichtung adaptiv gesteuert werden.
-
Wenn die Dreheinheit nicht gedreht wird, d. h. der Winkel ist konstant, wird vorzugsweise über die Zeit der Strom kontinuierlich verringert. Der Strom kann auch geschwindigkeitsabhängig (Drehwinkelgeschwindigkeit der Dreheinheit) variiert werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Magnetorheologische Bremseinrichtung
- 1a
- Bremsgehäuse
- 2, 3
- Bremskomponente
- 4
- Halter
- 5
- Spalt, Kanal
- 6
- Medium
- 8
- Feld
- 10
- spitzwinkliger Bereich
- 12
- Achse
- 13
- Mantelteil
- 13a
- Durchmesser
- 13b
- Durchmesser
- 13c
- Höhe
- 13d
- Wandstärke
- 13e
- Hülsenteil
- 14
- Abschluss
- 15
- Abschluss, Deckel
- 19
- magnetische Partikel
- 20
- axiale Richtung
- 21
- Kern
- 23
- Drehknopf
- 24
- Außenring
- 26
- Spule
- 26c
- Spulenebene
- 26d
- radiale Richtung zu 26c
- 27
- Steuereinrichtung
- 28
- Vergussmasse
- 30
- Lager
- 32
- Quernut
- 33
- Grundkörper
- 35
- Kabeldurchführung
- 36
- Aufnahme
- 36a
- Außendurchmesser
- 37
- zylindrische Lauffläche
- 37a
- Außendurchmesser
- 38
- Dichtung
- 40
- Sternkontur
- 40a
- Ringflansch
- 40b
- Mutter
- 43
- Benutzerschnittstelle
- 45
- Kabel
- 49
- Überzug
- 50
- Konsole
- 67
- Innenoberfläche von 13
- 80
- Magnetfeldkonzentrator
- 81
- Magnetfeldkonzentrator
- 82
- distales Ende
- 83
- Arm
- 84
- radiale Länge des Arms
- 85
- Spalthöhe
- 86
- Außenoberfläche
- 87
- Spaltmaß
- 87a
- Vertiefung
- 100
- Haptische Bedieneinrichtung
- 101
- Bedienkopf
- 110
- geschlossene Kammer
- 112
- erste Lagerstelle
- 113
- Magnetfelderzeugungseinrichtung
- 114
- Volumen von 110
- 116
- Durchmesser erste Lagerstelle
- 121
- Endabschnitt von 2
- 200
- Gerätekomponente
- 226
- Rasterpunkt
- 228
- Endanschlag
- 229
- Endanschlag
- 237
- Winkelabstand
- 238
- Anschlagmoment
- 239
- Rastermoment
- 240
- Grundmoment
