DE102022115073A1 - Stellvorrichtung für ein Fahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Stellvorrichtung - Google Patents

Stellvorrichtung für ein Fahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Stellvorrichtung Download PDF

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    • G05G1/08Controlling members for hand actuation by rotary movement, e.g. hand wheels

Abstract

Eine Stellvorrichtung (100) für ein Fahrzeug weist ein Hohlrad (105), eine Mehrzahl von Planetenrädern (110), ein Sonnenrad (115), ein magnetorheologisches Medium (120) und eine Spule (125) auf. Das Hohlrad (105) weist erste Zahnflanken (130) mit einem ersten Neigungswinkel auf. Die Planetenräder (110) weisen eine Schrägverzahnung auf, wobei die Planetenräder (110) zweite Zahnflanken (135) mit einem zweiten Neigungswinkel aufweisen. Die Planetenräder (110) sind mechanisch mit dem Sonnenrad (115) gekoppelt. Das magnetorheologische Medium (120) ist zwischen dem Sonnenrad (115) und dem Hohlrad (105) angeordnet, und ausgebildet, um in einem Ruhezustand eine erste Widerstandscharakteristik für eine Drehbewegung der Planetenräder (110) und in einem Aktivierungszustand eine zweite Widerstandscharakteristik für die Drehbewegung der Planetenräder (110) zu bewirken. Die Spule (125) ist an dem Hohlrad (105) angeordnet und ausgebildet, um ein Magnetfeld zu erzeugen, wobei das Magnetfeld ausgebildet ist, um ein Überführen des magnetorheologischen Mediums (120) zwischen dem Ruhezustand und dem Aktivierungszustand zu bewirken.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Stellvorrichtung für ein Fahrzeug und auf ein Verfahren zum Betreiben einer Stellvorrichtung.
  • Magnetorheologische Flüssigkeit (MRF) wird in unterschiedlichen Dämpfern, Bremsen und Aktoren eingesetzt. Bremsen auf Basis von MRF basieren in der Regel auf einer oder mehreren Scheiben, die von MRF umgeben sind und bei Aktivierung der Bremse mit einem magnetischen Feld durchflossen werden. Die magnetorheologische Flüssigkeit wird bei diesem Prinzip auf Scherung belastet und erzeugt ein Haltemoment proportional zum Spulenstrom. Ein entsprechendes mechanisches Konzept kann einen zusätzlichen Permanentmagneten umfassen, der ein Grundmoment erzeugt. Ein alternatives Wirkprinzip verwendet ein mit MRF geflutetes Tonnenlager.
  • Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Stellvorrichtung für ein Fahrzeug und ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer Stellvorrichtung gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
  • Die mit dem vorgestellten Ansatz erreichbaren Vorteile bestehen darin, dass eine ein magnetorheologisches Medium umfassende Stellvorrichtung geschaffen wird, bei der eine Zwangsführung von Planetenrädern genutzt wird, die es ermöglicht, dass das magnetorheologisches Medium in einen definierten und effektiven regelbaren Wirkmechanismus überführt werden kann.
  • Eine Stelleinrichtung für ein Fahrzeug weist ein Hohlrad, eine Mehrzahl von Planetenrädern, ein Sonnenrad, ein magnetorheologisches Medium und eine Spule auf. Das Hohlrad weist eine Mehrzahl von ersten Zahnflanken auf, wobei die ersten Zahnflanken einen ersten Neigungswinkel aufweisen. Die Planetenräder weisen eine Schrägverzahnung auf, sowie eine Mehrzahl von zweiten Zahnflanken, wobei die zweiten Zahnflanken einen zweiten Neigungswinkel aufweisen, wobei der zweite Neigungswinkel sich von dem ersten Neigungswinkel unterscheidet, wobei die Planetenräder mit den Hohlrad kämmen. Die Planetenräder sind mit dem Sonnenrad mechanisch gekoppelt. Das magnetorheologische Medium, das zwischen dem Sonnenrad und dem Hohlrad angeordnet ist, ist ausgebildet, um in einem Ruhezustand eine erste Widerstandscharakteristik für eine Drehbewegung der Planetenräder und in einem Aktivierungszustand eine zweite Widerstandscharakteristik für die Drehbewegung der Planetenräder zu bewirken. Die Spule, die an dem Hohlrad angeordnet ist, ist ausgebildet, um ein Magnetfeld zu erzeugen, wobei das Magnetfeld ausgebildet ist, um ein Überführen des magnetorheologischen Mediums zwischen dem Ruhezustand und dem Aktivierungszustand zu bewirken.
  • Bei einer Stellvorrichtung kann es sich um eine Vorrichtung handeln, die es einer Person ermöglicht, eine beliebige Fahrzeugfunktion des Fahrzeugs zu bedienen. Beispielsweise kann die Stellvorrichtung als ein Drehschalter oder Drehknopf ausgeführt sein. Die Stellvorrichtung kann als eine Bedienvorrichtung oder als eine Betätigungsvorrichtung bzw. ein Aktor ausgeführt sein. Beispielsweise kann eine solche Bedienvorrichtung von einem Insassen des Fahrzeugs bedient werden. Durch die Verwendung des magnetorheologischen Mediums können unterschiedliche Drehcharakteristika der Stellvorrichtung realisiert werden. Eine Drehcharakteristik kann sich beispielsweise auf einen Drehwiderstand, einen freigegebenen Drehwinkel oder eine von einem Nutzer bei einer Drehbewegung spürbare Rasterung beziehen. Bei einem Hohlrad kann es sich um einen äußeren Zahnradring eines Planetengetriebes handeln, wobei das Hohlrad radial innenliegende Zahnflanken aufweist. Unter Planetenrädern können Rotationskörper verstanden werden, die in erste Zahnflanken des Hohlrades und in eine Zahnkontur eines Sonnenrades eingreifen können. Die Schrägverzahnung der Planetenräder kann eine entsprechende Verzahnung des Hohlrades und optional des Sonnenrades bedingen. Bei einem magnetorheologischen Medium kann es sich um ein heterogenes Stoffgemisch von magnetisch polarisierbaren Partikeln handeln. Das magnetorheologischen Medium wird auch als magnetorheologische Flüssigkeit bezeichnet. Bei dem magnetorheologischen Medium kann es sich alternativ auch um ein Pulver handeln. Beim Anlegen eines Magnetfeldes, hervorgerufen durch ein Bestromen einer Spule, verfestigt sich das magnetorheologische Medium. Der Ruhezustand des magnetorheologischen Mediums kann als ein Zustand verstanden werden, in dem kein Magnetfeld auf das magnetorheologische Medium wirkt, die Spule also nicht bestromt wird. Der Aktivierungszustand des magnetorheologischen Mediums kann als ein Zustand verstanden werden, in dem ein Magnetfeld auf das magnetorheologische Medium wirkt, die Spule also bestromt wird. Die erste Widerstandscharakteristik kann einen fluidmechanischen Widerstand repräsentieren, der geringer ist als ein durch die zweite Widerstandscharakteristik repräsentierter fluidmechanischer Widerstand. Durch Anlegen des äußeren Magnetfelds können viskoelastische oder dynamisch-mechanische Eigenschaften des magnetorheologischen Mediums schnell und reversibel verändert werden, wobei zwischen dem Ruhezustand und dem Aktivierungszustand eine Verformung des magnetorheologischen Mediums stattfindet.
  • Der hier vorgestellte Ansatz weist eine Zwangsführung von Planetenrädern auf, wodurch unter verschiedenen Temperaturbedingungen deutlich abweichende Haltemomente vermieden werden und erforderliche Kräfte sicher erreicht werden können. Der physikalische Wirkmechanismus ist abgegrenzt, da die Planetenräder selbst bei zu viel Spiel zwischen Außen- und Innenradius walzen und das vor bzw. an den Planetenrädern befindliche magnetorheologische Medium nicht „zerdrücken“, sondern durch Eigenrotation am Außenradius gleiten und das magnetorheologische Medium im Zwischenraum nicht scheren können. Durch diesen Effekt ist die resultierende Haltekraft sicher regelbar, da sich diese zwei unterschiedlich starken Effekte nicht überlagern und genau prognostiziert werden kann, welches Moment sich als Resultat einstellt.
  • Das Sonnenrad kann ohne oder mit einer Zahnkontur ausgeführt sein. Eine Zahnkontur des Sonnenrads bietet den Vorteil, dass die zweiten Zahnflanken der Planetenräder in die Zahnkontur des Sonnenrades eingreifen können und eine bestimmte und sichere Zwangsführung gewährleistet wird.
  • Die Stellvorrichtung kann ohne einen Planetenträger ausgeführt sein. Dies ermöglicht einen einfachen Aufbau. Alternativ kann die Stellvorrichtung einen Planetenträger zum Tragen der Planetenräder aufweisen. Der Planetenträger kann zwischen dem Sonnenrad und dem Hohlrad angeordnet sein. Die Planetenräder können an dem Planetenträger drehbar gelagert sein. Dies bietet den Vorteil, dass die Planetenräder optimal geführt werden können, wenn sie vom Planetenträger getragen werden. Dies erhöht außerdem die Stabilität.
  • Der Planetenträger kann als Festlager ausgeführt sein. Hierbei können das Hohlrad und das Sonnenrad gegenläufig zueinander drehbar sein. Dies kann sich vorteilhaft auf die Strömung des magnetorheologischen Mediums auswirken.
  • Auch kann der Planetenträger ausgeformt sein, um ein für das magnetorheologische Medium zwischen dem Sonnenrad und dem Hohlrad verfügbares Volumen zu verringern. Dazu kann der Planetenträger Verdrängungsabschnitte zur Volumenverdrängung aufweisen und zusätzlich oder alternativ können an dem Planetenträger Festkörper zur Volumenverdrängung angeordnet sein. Dadurch können Kosten für die Stellvorrichtung und deren Betrieb gesenkt werden, indem eine geringere Menge des magnetorheologischen Mediums benötigt wird. Durch eine geeignete Auswahl des Materials und der Geometrie der Festkörper sind zusätzliche Steigerungen des Haltemoments und Verbesserungen der Regelbarkeit erreichbar.
  • Das Sonnenrad kann als Festlager ausgeführt sein. Dabei kann das Hohlrad mit einem Stellelement der Stellvorrichtung koppelbar sein. Dies bietet den Vorteil, dass eine kompakte Bauweise mit einem geringen Volumen realisiert werden kann.
  • Das Hohlrad kann als Festlager ausgeführt sein. Hierbei kann das Sonnenrad mit einem Stellelement der Stellvorrichtung koppelbar sein. Dies bietet den Vorteil, dass eine kompakte Bauweise mit einem geringen Volumen realisiert werden kann.
  • Das Sonnenrad kann die gleiche Geometrie aufweisen wie die Planetenräder. Genauer gesagt können Abmessungen und eine Zahnkorrektur des Sonnenrades und der Planetenräder identisch sein. Dies bietet den Vorteil, dass der mechanische Aufbau der Bremse vereinfacht werden und die Anzahl unterschiedlicher Bauteile reduziert werden kann.
  • Die Planetenräder können eine weich-elastische Beschichtung aufweisen. Dies bietet den Vorteil, dass eine verbesserte Lastverteilung ermöglicht werden kann, damit ein Zerquetschen des magnetorheologischen Mediums verhindert werden kann.
  • Die Stellvorrichtung kann ein Stellelement aufweisen, wobei das Stellelement mit dem Sonnenrad oder dem Hohlrad starr verbunden oder gekoppelt sein kann. Das Stellelement kann ausgeformt und angeordnet sein, um von einem Benutzer der Stellvorrichtung manuell betätigt zu werden, beispielsweise durch eine Drehbewegung. Über die Kopplung des Stellelements mit dem Sonnenrad oder dem Hohlrad kann dem Benutzer abhängig von einem Viskositätszustand des magnetorheologischen Mediums eine präzise haptische oder taktile Rückkopplung vermittelt werden.
  • Ein Verfahren zum Betreiben einer Stellvorrichtung weist einen Schritt des Aktivierens und einen Schritt des Deaktivierens auf. Im Schritt des Aktivierens wird die Spule aktiviert, um ein Magnetfeld zu erzeugen, um ein Überführen des magnetorheologischen Mediums von dem Ruhezustand zu dem Aktivierungszustand zu bewirken, um die zweite Widerstandscharakteristik für die Drehbewegung der Planetenräder zu bewirken. Im Schritt des Aktivierens kann die Spule beispielsweise durch eine Stromquelle bestromt werden. Im Schritt des Deaktivierens wird die Spule deaktiviert, um ein Überführen des magnetorheologischen Mediums von dem Aktivierungszustand zu dem Ruhezustand zu bewirken, um die erste Widerstandscharakteristik für die Drehbewegung der Planetenräder zu bewirken. Im Schritt des Deaktivierens kann eine Bestromung der Spule durch beispielsweise eine Stromquelle deaktiviert werden.
  • Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.
  • Ein Steuergerät kann ein elektrisches Gerät sein, das elektrische Signale, beispielsweise Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine oder mehrere geeignete Schnittstellen aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein können. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil einer integrierten Schaltung sein, in der Funktionen des Steuergeräts umgesetzt sind. Die Schnittstellen können auch eigene, integrierte Schaltkreise sein oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
  • Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem Computer oder einem Steuergerät ausgeführt wird.
  • Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung einer Stellvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 2 eine schematische Darstellung einer Stellvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
    • 3 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Betreiben einer Stellvorrichtung.
  • In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Stellvorrichtung 100 für ein Fahrzeug. Die Stellvorrichtung 100 ist beispielsweise dazu ausgebildet, um einem Benutzer eine Bedienung einer beliebigen Fahrzeugfunktion des Fahrzeugs zu ermöglichen. Beispielsweise kann die Stellvorrichtung 100 durch einen Insassen des Fahrzeugs manuell betätigt werden, z. B. über ein Stellelement 170 der Stellvorrichtung 100.
  • Die Stellvorrichtung 100 weist ein Hohlrad 105, eine Mehrzahl von Planetenrädern 110, ein Sonnenrad 115, ein magnetorheologisches Medium 120 und eine Spule 125 auf. Dabei ist durch das Hohlrad 105, die Mehrzahl von Planetenrädern 110 und das Sonnenrad 115 ein Umlaufrädergetriebe bzw. Planetengetriebe gebildet. Das magnetorheologische Medium 120 ist in einem von dem Hohlrad 105 und dem Sonnenrad 115 begrenzten Hohlraum angeordnet und umgibt die Mehrzahl von Planetenrädern 110.
  • An dem Hohlrad 105 ist die Spule 125 angeordnet. Die Spule 125 ist ausgebildet, um unter Einprägung eines elektrischen Stroms ein auf das magnetorheologische Medium 120 wirkende Magnetfeld zu erzeugen. Das Magnetfeld ist ausgebildet, um ein Überführen des magnetorheologischen Mediums 120 zwischen dem Ruhezustand und dem Aktivierungszustand zu bewirken. Beispielhaft ist die Spule 125 ringförmig ausgeführt, wobei ein Mittelpunkt der Spule mit einem Mittelpunkt des Sonnenrads 115 zusammenfällt.
  • Das Hohlrad 105 weist eine Mehrzahl von ersten Zahnflanken 130 auf. Die ersten Zahnflanken 130 weisen einen ersten Neigungswinkel gemessen relativ zum Radius des Hohlrades 105 auf.
  • Die Planetenräder 110 weisen eine Schrägverzahnung sowie eine Mehrzahl von zweiten Zahnflanken 135 auf. Die zweiten Zahnflanken 135 weisen einen zweiten Neigungswinkel auf, wobei sich der zweite Neigungswinkel der zweiten Zahnflanken 135 von dem ersten Neigungswinkel der ersten Zahnflanken 130 unterscheidet. Die zweiten Zahnflanken 135 der Planetenräder 110 greifen in die ersten Zahnflanken 130 des Hohlrades 105 ein. Die Planetenräder 110 sind gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel an einem optionalen Planetenträger 140 angeordnet. Der Planetenträger 140 ist zwischen dem Sonnenrad 115 und dem Hohlrad 105 angeordnet und ist ausgebildet, um die Planetenräder 110 zu tragen. Die Planetenräder 110 sind mechanisch mit dem Sonnenrad 115 gekoppelt. Das Sonnenrad 115 weist beispielhaft eine Zahnkontur 145 auf, um in die zweiten Zahnflanken 135 der Planetenräder 110 einzugreifen.
  • Zwischen dem Sonnenrad 115 und dem Hohlrad 105 ist das magnetorheologische Medium 120 angeordnet. Das magnetorheologische Medium 120 ist ausgebildet, um in einem Ruhezustand eine erste Widerstandscharakteristik für die Drehbewegung der Planetenräder 110 zu bewirken, und in einem Aktivierungszustand eine zweite Widerstandscharakteristik für die Drehbewegung der Planetenräder 110 zu bewirken. Beispielsweise ist das magnetorheologische Medium 120 dazu in dem Ruhezustand dünnflüssiger als in dem Aktivierungszustand. Umso dünnflüssiger das magnetorheologische Medium 120 ist, umso geringer wird eine Drehbewegung der Planetenräder 110 durch das magnetorheologische Medium 120 gebremst. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das magnetorheologische Medium 120 zumindest einen Zwischenzustand auf, in dem das das magnetorheologische Medium 120 dickflüssiger als in dem Ruhezustand jedoch dünnflüssiger als in dem Aktivierungszustand ist.
  • Je nach Ausführungsbeispiel ist der Planetenträger 140, das Sonnenrad 115 oder das Hohlrad 105 als Festlager ausgeführt. Optional kann der Planetenträger 140 ausgeformt sein, um ein für das magnetorheologische Medium 120 zwischen dem Sonnenrad 115 und dem Hohlrad 105 verfügbares Volumen zu verringern. Dazu kann der Planetenträger 140 Verdrängungsabschnitte 150 zur Volumenverdrängung aufweisen und zusätzlich oder alternativ können an dem Planetenträger 140 Festkörper 160 zur Volumenverdrängung angeordnet sein. Die Verdrängsabschnitte 150 sind beispielsweise als Ausbuchtungen realisiert. Die Festkörper 160 können als separate Elemente ausgeführt sein, die starr mit dem Planetenträger 140 verbunden sind.
  • Das Sonnenrad 115 kann eine abweichende oder die gleiche Geometrie aufweisen wie die Planetenräder 110. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Sonnrad 115 ohne Verzahnung ausgeführt.
  • Die Planetenräder 110 weisen gemäß einem Ausführungsbeispiel eine optionale weich-elastische Beschichtung auf, insbesondere im Bereich der zweiten Zahnflanken 135.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Stellelement 170 mit dem Sonnenrad 115 oder dem Hohlrad 105 starr verbunden. Versetzt ein Benutzer das Stellelement 170 in eine Drehbewegung, so überträgt sich diese Drehbewegung auf das starr verbundene Sonnenrad 115 oder entsprechend auf das starr verbundene Hohlrad 105 und damit auf die Planetenräder 110. Je nach Zustand des magnetorheologischen Mediums 120 wird der Drehbewegung ein mehr oder weniger großer Widerstand entgegengesetzt, der gemäß einem Ausführungsbeispiel bis zu einer Blockade des Stellelements 170 führen kann.
  • Beispielsweise ist das Stellelement 170 als eine Hülse ausgeführt, in der das Sonnenrad 115 angeordnet ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist eine äußere Oberfläche des Sonnenrads 115 als das Stellelement 170 oder Teil des Stellelements 170 ausgeführt.
  • Die Verzahnung der Planetenräder 110 ist schräg ausgeführt, sodass die Planetenräder 110 eine Schrägverzahnung aufweisen. Im Gegensatz zu einer Geradverzahnung kann somit erreicht werden, dass das magnetorheologische Medium 120 bei einer Kompression definiert fließen kann und Kraftspitzen proportional zur Zahngeometrie minimiert werden können.
  • Die Geometrie der ersten Zahnflanken 130 des Hohlrades 105 und der zweiten Zahnflanken 135 der Planetenräder 110 ist derart gewählt, dass wirksame Flächenpressungen möglichst minimiert werden, um zu vermeiden, dass das magnetorheologische Medium 120 zwischen den ersten Zahnflanken und den zweiten Zahnflanken 135 zermalmt würde. Anders ausgedrückt weisen die ersten Zahnflanken 130 einen ersten Neigungswinkel auf und die zweiten Zahnflanken 135 einen zweiten Neigungswinkel, der sich von dem ersten Neigungswinkel unterscheidet. Hierbei kann gegenüber einem konventionellen Planetengetriebe mehr Zahnspiel vorgesehen sein. Zudem kann eine weichelastische Beschichtung für die zweiten Zahnflanken135 der Planetenräder 110 vorgesehen sein, um eine Lastverteilung zu verbessern.
  • Gegenüber einem Wälzlager ohne Zwangsführung weist der hier vorgestellte Ansatz ein größeres Volumen für das kostenintensive magnetorheologische Medium 120 auf. Zusätzliche Festkörper 160 auf dem Planetenträger 140 oder Verdrängungsabschnitte 150 desselben können verwendet werden, um das erforderliche Volumen von magnetorheologischem Medium 120 zu verringern. Hierbei sind die magnetischen Eigenschaften der Planetenräder 110 und deren Wirkung auf das Magnetfeld sowie die geometrische Gestaltung und deren Wirkung auf die Dynamik des magnetorheologischen Mediums 120 zu berücksichtigen. Durch eine geeignete Auswahl des Materials und der Geometrie der Planetenräder 110 sind zusätzliche Steigerungen des Haltemoments und Verbesserungen der Regelbarkeit erreichbar.
  • Je nach Anwendung kann in vorteilhafter Weise das Sonnenrad 115, das Hohlrad 105 oder der Planetenträger 140 als Festlager ausgeführt sein. Für die Strömung des magnetorheologischen Mediums 120 kann es optimal sein, das Hohlrad 105 und das Sonnenrad 115 gegenläufig rotieren zu lassen und dementsprechend z. B. den Planetenträger 140 als Festlager zu verwenden. Aufgrund der Schrägverzahnung kommt es zu einer Strömung des magnetorheologischen Mediums 120 in axialer Richtung. Bei gleichläufigem Hohlrad 105 und Sonnenrad 115 ist diese Strömung in die gleiche Richtung, während bei gegenläufigem Hohlrad 105 und Sonnenrad 115 das magnetorheologische Medium 120 in entgegengesetzte Richtungen strömt. Bei einer gleichgerichteten Strömung könnte es zu einem Aufstauen des magnetorheologischen Mediums 120 kommen und somit zu einer veränderten Drehmomentcharakteristik. Bei gegeneinander gerichteten Strömungen wird das magnetorheologische Medium 120 durch die Rotation zwischen Hohlrad 105 und Sonnenrad 115 der Stellvorrichtung 100 umgewälzt, sodass eine Strömung ohne mechanische Funktion vermieden werden kann. Der mechanische Aufbau der Stellvorrichtung 100 kann vereinfacht werden, indem der Planetenträger 140 entfernt, das Sonnenrad 115 ohne Lagerung ausgeführt wird oder das Sonnenrad 115 die gleiche Geometrie erhält wie die Planetenräder 110. Eine Anpassung der Stellvorrichtung 100 ist mit geringem Aufwand möglich, indem die Anzahl der Planetenräder 110 verändert wird.
  • 2 zeigt eine Darstellung einer Stellvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die in 1 beschriebene Stellvorrichtung 100 oder eine ähnliche Stellvorrichtung handeln. Die Stellvorrichtung 100 ist beispielhaft an einem Lenkrad 200 eines Fahrzeugs angeordnet. An dem Sonnenrad oder dem Hohlrad der Stellvorrichtung 100 ist beispielhaft das Stellelement 170 starr angeordnet. Das Stellelement 170 ist von einem Insassen des Fahrzeugs manuell durch eine Drehbewegung 210 betätigbar, genauer gesagt drehbar.
  • 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 300 zum Betreiben einer Stellvorrichtung. Die Stellvorrichtung entspricht oder ähnelt hierbei einer der in einer der 1 bis 2 beschriebenen Stellvorrichtungen. Das Verfahren 300 weist einen Schritt 305 des Aktivierens und einen Schritt 310 des Deaktivierens auf. Die Schritte 305, 310 können in unterschiedlicher Reihenfolge und wiederholt ausgeführt werden.
  • Im Schritt 305 des Aktivierens wird die Spule aktiviert, um ein Magnetfeld zu erzeugen, um ein Überführen des magnetorheologischen Mediums von dem Ruhezustand zu dem Aktivierungszustand zu bewirken, um die zweite Widerstandscharakteristik für die Drehbewegung der Planetenräder zu bewirken. Im Schritt 305 des Aktivierens wird die Spule durch eine Stromquelle bestromt, um die Spule zu aktivieren.
  • Im Schritt 310 des Deaktivierens wird die Spule deaktiviert, um ein Überführen des magnetorheologischen Mediums von dem Aktivierungszustand zu dem Ruhezustand zu bewirken, um die erste Widerstandscharakteristik für die Drehbewegung der Planetenräder zu bewirken. Im Schritt 310 des Deaktivierens wird eine Bestromung der Spule durch eine Stromquelle deaktiviert, um die Spule zu deaktivieren.
  • Bezugszeichen
  • 100
    Stellvorrichtung
    105
    Hohlrad
    110
    Planetenräder
    115
    Sonnenrad
    120
    magnetorheologisches Medium
    125
    Spule
    130
    erste Zahnflanken
    135
    zweite Zahnflanken
    140
    Planetenträger
    145
    Zahnkontur
    150
    Verdrängungsabschnitte
    160
    Festkörper
    170
    Stellelement
    200
    Lenkrad
    210
    Drehbewegung
    300
    Verfahren zum Betreiben einer Stellvorrichtung
    305
    Schritt des Aktivierens
    310
    Schritt des Deaktivierens

Claims (11)

  1. Stellvorrichtung (100) für ein Fahrzeug, wobei die Stellvorrichtung (100) die folgenden Merkmale aufweist: ein Hohlrad (105), das eine Mehrzahl von ersten Zahnflanken (130) aufweist, wobei die ersten Zahnflanken (130) einen ersten Neigungswinkel aufweisen; eine Mehrzahl von Planetenrädern (110), die eine Schrägverzahnung aufweisen, wobei die Planetenräder (110) eine Mehrzahl von zweiten Zahnflanken (135) aufweisen, wobei die zweiten Zahnflanken (135) einen zweiten Neigungswinkel aufweisen, wobei der zweite Neigungswinkel sich von dem ersten Neigungswinkel unterscheidet, wobei die Planetenräder (110) mit den Hohlrad (105) kämmen; ein Sonnenrad (115), mit dem die Planetenräder (110) mechanisch gekoppelt sind; ein magnetorheologisches Medium (120), das zwischen dem Sonnenrad (115) und dem Hohlrad (105) angeordnet ist, und das ausgebildet ist, um in einem Ruhezustand eine erste Widerstandscharakteristik für eine Drehbewegung der Planetenräder (110) und in einem Aktivierungszustand eine zweite Widerstandscharakteristik für die Drehbewegung der Planetenräder (110) zu bewirken; und eine Spule (125), die an dem Hohlrad (105) angeordnet ist und ausgebildet ist, um ein Magnetfeld zu erzeugen, wobei das Magnetfeld ausgebildet ist, um ein Überführen des magnetorheologischen Mediums (120) zwischen dem Ruhezustand und dem Aktivierungszustand zu bewirken.
  2. Stellvorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, wobei das Sonnenrad (115) eine Zahnkontur (145) aufweist.
  3. Stellvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Planetenträger (140) zum Tragen der Planetenräder (110).
  4. Stellvorrichtung (100) gemäß Anspruch 3, wobei der Planetenträger (140) als Festlager ausgeführt ist.
  5. Stellvorrichtung (100) gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei der Planetenträger (140) ausgeformt ist, um ein für das magnetorheologische Medium (120) zwischen dem Sonnenrad (115) und dem Hohlrad (105) verfügbares Volumen zu verringern.
  6. Stellvorrichtung (100) gemäß einem der vorgegangenen Ansprüche, wobei das Sonnenrad (115) als Festlager ausgeführt ist.
  7. Stellvorrichtung (100) gemäß einem der vorgegangenen Ansprüche, wobei das Hohlrad (105) als Festlager ausgeführt ist.
  8. Stellvorrichtung (100) gemäß einem der vorgegangenen Ansprüche, wobei das Sonnenrad (115) die gleiche Geometrie aufweist wie die Planetenräder (110).
  9. Stellvorrichtung (100) gemäß einem der vorgegangenen Ansprüche, wobei die Planetenräder (110) eine weich-elastische Beschichtung aufweisen.
  10. Stellvorrichtung (100) gemäß einem der vorgegangenen Ansprüche, mit einem Stellelement (170), wobei das Stellelement (170) mit dem Sonnenrad (115) oder dem Hohlrad (105) starr verbunden ist.
  11. Verfahren (300) zum Betreiben einer Stellvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Verfahren (300) die folgenden Schritte aufweist: Aktivieren (305) der Spule (125), um ein Magnetfeld zu erzeugen, um ein Überführen des magnetorheologischen Mediums (120) von dem Ruhezustand zu dem Aktivierungszustand zu bewirken, um die zweite Widerstandscharakteristik für die Drehbewegung der Planetenräder (110) zu bewirken; und Deaktivieren (310) der Spule (125), um ein Überführen des magnetorheologischen Mediums (120) von dem Aktivierungszustand zu dem Ruhezustand zu bewirken, um die erste Widerstandscharakteristik für die Drehbewegung der Planetenräder (110) zu bewirken.
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DE102005052386B3 (de) 2005-10-31 2007-07-12 Gkn Driveline International Gmbh Hydrostatische Sperrkupplung in Planetenbauweise
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