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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Stellvorrichtung für ein Fahrzeug, auf ein Verfahren zum Betreiben einer Stellvorrichtung, auf ein entsprechendes Steuergerät und auf ein entsprechendes Computerprogramm.
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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 und bei Aktivierung der Bremse mit einem magnetischen Feld durchflossen werden. Die MRF wird bei diesem Prinzip auf Scherung belastet und erzeugt ein Haltemoment proportional zum Spulenstrom. Ein entsprechendes mechanisches Konzept mit einem zusätzlichen Permanentmagneten, der ein Grundmoment erzeugt, ist ebenfalls entwickelt. Ein alternatives Wirkprinzip verwendet ein mit MRF geflutetes Tonnenlager.
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Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Stellvorrichtung für ein Fahrzeug, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer Stellvorrichtung, ein verbessertes Steuergerät und ein verbessertes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Die mit dem vorgestellten Ansatz erreichbaren Vorteile bestehen darin, dass eine Stellvorrichtung geschaffen werden kann, welche ein Schneckengetriebe nutzt, um ein magnetorheologisches Medium zwischen einer Schneckenwelle und einem Schneckenrad in einen definierten und effektiven regelbaren Wirkmechanismus überführen zu können.
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Eine Stellvorrichtung für ein Fahrzeug weist ein Schneckengetriebe, ein magnetorheologisches Medium und eine Spule auf. Das Schneckengetriebe umfasst ein Schneckenrad und eine Schneckenwelle, wobei das Schneckenrad oder die Schneckenwelle mit einem Stellelement koppelbar oder gekoppelt ist, und wobei das Schneckenrad und die Schneckenwelle angeordnet sind, um in einem Wirkungsbereich ineinander zu greifen. Das magnetorheologische Medium ist zumindest zwischen dem Schneckenrad und der Schneckenwelle angeordnet und ausgebildet, um in einem Ruhezustand eine erste Betätigungscharakteristik für eine Drehbewegung des Schneckenrades relativ zur Schneckenwelle und in einem Aktivierungszustand eine zweite Betätigungscharakteristik für die Drehbewegung des Schneckenrades relativ zur Schneckenwelle zu bewirken. Die Spule ist ausgebildet, um in dem Wirkungsbereich ein Magnetfeld zu erzeugen, wobei das Magnetfeld ausgebildet ist, um ein Überführen des magnetorheologischen Mediums zwischen dem Ruhezustand und dem Aktivierungszustand zu bewirken.
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Bei einer Stellvorrichtung kann es sich um eine Vorrichtung zum Bedienen einer beliebigen Fahrzeugfunktion des Fahrzeugs handeln. 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. Unter einem Schneckengetriebe kann ein Schraubwälzgetriebe verstanden werden, das eine Schneckenwelle und ein Schneckenrad umfasst. Bei der Schneckenwelle, die auch als Schnecke bezeichnet werden kann, kann es sich um eine Welle mit einer schraubenförmigen Windung entlang des Umfangs handeln. Bei dem Schneckenrad kann es sich um ein Zahnrad handeln. Der Antrieb des Schneckengetriebes kann entweder über die Schneckenwelle oder über das Schneckenrad erfolgen. Gemäß dem hier vorgestellten Ansatz kann der Antrieb über das Schneckenrad erfolgen. Dabei können Zähne des Schneckenrades in Wellen der Schneckenwelle eingreifen, wodurch die Drehzahl erhöht wird, wenn keine Selbsthemmung vorliegt. Bei einem Antrieb über die Schneckenwelle wird die Drehzahl verlangsamt. Eine Ausrichtung der zueinander verzahnten Achsen der Schneckenwelle und des Schneckenrades kann um 90 Grad relativ zueinander versetzt sein. Bei einem magnetorheologischen Medium kann es sich um ein heterogenes Stoffgemisch von magnetisch polarisierbaren Partikeln handeln, das auch als magnetorheologische Flüssigkeit bezeichnet werden kann. Bei dem magnetorheologischen Medium kann es sich alternativ auch um ein Pulver handeln. Beim Anlegen eines Magnetfeldes, also dem 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 oder stromlos ist. 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 Betätigungscharakteristik kann einen fluidmechanischen Widerstand repräsentieren, der geringer ist als ein durch die zweite Betätigungscharakteristik 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. Bei einer Spule kann es sich um ein elektrisches Bauelement handeln, das Windungen aufweist, um bei Stromfluss ein Magnetfeld zu erzeugen.
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Der hier vorgestellte Ansatz, der auch als MRF-Bremse mit Schneckenrad bezeichnet werden kann, ermöglicht eine kompakte Bauweise des Aktors mit einer alternativen Sensor-Lösung für eine Haptiksteuerung und/oder Bremsmomenterfassung und eine verbesserte Regelbarkeit des Wirkmechanismus. Der hier vorgestellte Ansatz ermöglicht eine Regelung des Widerstandsmoments, insbesondere eine Erfassung einer Richtungsumkehr durch einen Sensor. Dadurch kann der Aktor gezielt in eine Drehrichtung Widerstand aufbauen, während die Gegenrichtung gesperrt bleiben kann. Es kann eine kostengünstige Sensorik verwendet werden. Die Schneckenwelle ist zwangsgeführt. Der Wirkmechanismus des magnetorheologischen Mediums ist stabil, da nicht von variablen Scherkräften überlagert. Dies hat einen geringen Regelungsaufwand zum Vorteil und die Regelungsfähigkeit kann insbesondere bei höheren Drehmomenten uneingeschränkt sein. Zudem kann im Hinblick auf das Gesamtsystem eine Anfälligkeit für Maßabweichungen bei den beteiligten Komponenten minimiert sein.
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Die Spule kann einen ferromagnetischen Kern aufweisen, der ausgeformt ist, um das Magnetfeld in dem Wirkungsbereich zu führen und zusätzlich oder alternativ zu konzentrieren. Dies bietet den Vorteil, dass eine bestimmte und sichere Fokussierung des Magnetfeldes in dem Wirkungsbereich und somit eine verbesserte Regelbarkeit des Wirkmechanismus erreicht werden kann.
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Die Stellvorrichtung kann einen ferromagnetischen Lagerkörper aufweisen, insbesondere eine Kugel, wobei der ferromagnetische Lagerkörper zwischen dem ferromagnetischen Kern und dem Schneckenrad angeordnet sein kann, um das Schneckenrad lagern. Der ferromagnetische Lagerkörper kann beispielsweise als Stahlkugel ausgeformt sein. Dies bietet den Vorteil, dass die Stahlkugel das Magnetfeld schließen kann.
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Das Schneckenrad und zusätzlich oder alternativ der ferromagnetische Kern können eine Lagerkerbe aufweisen, in der der ferromagnetische Lagerkörper aufgenommen ist. Dies bietet den Vorteil, dass eine einfache und zuverlässige Lagerung des Schneckenrades erreicht werden kann.
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Die Stellvorrichtung kann ein Gehäuse aufweisen, das ausgebildet ist, um das Schneckengetriebe gegenüber einem Austritt des magnetorheologischen Mediums in eine Umgebung außerhalb des Gehäuses abzudichten. Das Gehäuse kann einteilig oder mehrteilig ausgeformt sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass das magnetorheologische Medium sicher in dem Wirkungsbereich gehalten werden kann.
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Das Schneckenrad oder die Schneckenwelle kann eine Welle aufweisen, die aus dem Gehäuse der Stellvorrichtung herausragt, wobei die Welle mit dem Stellelement koppelbar ist. Dies bietet den Vorteil, dass ein Benutzer das Stellelement manuell betätigen kann, beispielsweise durch eine Drehbewegung und dem Benutzer durch die Stellvorrichtung eine präzise haptische oder taktile Rückkopplung vermittelt werden kann.
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Die Stellvorrichtung kann zumindest zwei Dichtelemente aufweisen, die zwischen dem Gehäuse und dem Schneckenrad angeordnet sind. Die Dichtelemente können ausgebildet sein, um das Schneckenrad radial abzudichten und zusätzlich oder alternativ zu lagern. Die Dichtelemente können als Dichtringe ausgeführt sein. Dies bietet den Vorteil, dass das Schneckenrad zuverlässig abgedichtet und/oder gelagert werden kann.
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Die Stellvorrichtung kann eine erste Schneckenlagerstelle und eine zweite Schneckenlagerstelle aufweisen. Die erste Schneckenlagerstelle und die zweite Schneckenlagerstelle können ausgebildet sein, um die Schneckenwelle axial federnd zu lagern. Dies bietet den Vorteil, dass die Schneckenlagerstellen eine erfassbare Bewegung ausführen können, wenn beispielsweise eine Drehbewegung des Schneckenrades erfolgt, die sich auf die Schneckenwelle überträgt.
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Die Stellvorrichtung kann einen ersten Sensor und zusätzlich oder alternativ einen weiteren Sensor aufweisen. Der erste Sensor kann an der ersten Schneckenlagerstelle angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ kann der weitere Sensor an der zweiten Schneckenlagerstelle angeordnet sein. Der erste Sensor und zusätzlich oder alternativ der weitere Sensor können ausgebildet sein, um einen Druck der Schneckenlagerstellen gegen die Sensoren zu erfassen. Dies bietet den Vorteil, dass die Drehrichtung der Schneckenwelle einfach und sicher erfasst werden kann.
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Der erste Sensor und zusätzlich oder alternativ der weitere Sensor können als Piezo-Element, kapazitiver Drucksensor und/oder resistiver Drucksensor ausgebildet sein. Dies bietet den Vorteil, dass ein Druck der Schneckenlagerstellen gegen die Sensoren präzise und unaufwändig erfasst werden kann.
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Die Stellvorrichtung kann eine weitere Schneckenwelle aufweisen. Dabei können die weitere Schneckenwelle und das Schneckenrad angeordnet sein, um in einem weiteren Wirkungsbereich ineinander zu greifen. Dies bietet den Vorteil, dass eine Leistungssteigerung des Aktors erzielt werden kann.
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Ein Verfahren zum Betreiben einer Ausführungsform einer hierin genannten 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 Betätigungscharakteristik für die Drehbewegung des Schneckenrades relativ zur Schneckenwelle 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 Betätigungscharakteristik für die Drehbewegung des Schneckenrades relativ zur Schneckenwelle zu bewirken. Im Schritt des Deaktivierens kann eine Bestromung der Spule durch beispielsweise eine Stromquelle deaktiviert werden.
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Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Verfahren auch einen Schritt des Erfassens einer Drehrichtung des mit einem Stellelement koppelbaren oder gekoppelten Schneckenrades oder der mit einem Stellelement koppelbaren oder gekoppelten Schneckenwelle unter Verwendung zumindest eines Sensorsignals von dem ersten Sensor und zusätzlich oder alternativ dem weiteren Sensor aufweisen.
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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 der Vorrichtung 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.
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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.
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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;
- 3 eine schematische Darstellung einer Stellvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
- 4 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Betreiben einer Stellvorrichtung.
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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.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Stellvorrichtung 100 für ein Fahrzeug. Die Stellvorrichtung 100 ist beispielsweise dazu ausgebildet, um eine beliebige Fahrzeugfunktion des Fahrzeugs zu bedienen. Beispielsweise kann die Stellvorrichtung 100 durch einen Insassen des Fahrzeugs manuell betätigt werden, z. B. über ein Stellelement. Es ist eine Schnittlinie A-A durch die Stellvorrichtung 100 eingezeichnet, wobei 2 eine entsprechende Schnittdarstellung zeigt.
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Die Stellvorrichtung 100 weist ein Schneckengetriebe, ein magnetorheologisches Medium 105 und eine Spule 110 auf. Das Schneckengetriebe umfasst ein Schneckenrad 115 und eine Schneckenwelle 120. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt ein Antrieb des Schneckengetriebes über das Schneckenrad 115. Das Schneckenrad 115 weist Zähne auf, die in Wellen der Schneckenwelle 120 eingreifen. In dem Bereich, in dem die Zähne des Schneckenrades 115 in die Wellen der Schneckenwelle 120 eingreifen, ist ein Wirkungsbereich angeordnet.
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Zumindest zwischen dem Schneckenrad 115 und der Schneckenwelle 120 ist das magnetorheologische Medium 105 angeordnet. Das magnetorheologische Medium 105 ist ausgebildet, um in einem Ruhezustand eine erste Betätigungscharakteristik für eine Drehbewegung des Schneckenrades 115 relativ zur Schneckenwelle 120 zu bewirken. Ferner ist das magnetorheologische Medium 105 ausgebildet, um in einem Aktivierungszustand eine zweite Betätigungscharakteristik für die Drehbewegung des Schneckenrades 115 relativ zur Schneckenwelle 120 zu bewirken.
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Die Spule 110 ist ausgebildet, um in dem Wirkungsbereich, unter Einprägung eines elektrischen Stroms, ein Magnetfeld zu erzeugen. Das Magnetfeld ist ausgebildet, um ein Überführen des magnetorheologischen Mediums 105 zwischen dem Ruhezustand und dem Aktivierungszustand zu bewirken. Die Spule 110 weist einen ferromagnetischen Kern 125 auf. Der ferromagnetische Kern 125 ist ausgeformt, um das Magnetfeld in dem Wirkungsbereich zu führen und/oder zu konzentrieren.
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Die Stellvorrichtung 100 weist einen ferromagnetischen Lagerkörper 130 auf. Der ferromagnetische Lagerkörper 130 ist in 1 als Stahlkugel ausgeformt. Der ferromagnetische Lagerkörper 130 ist zwischen dem ferromagnetischen Kern 125 und dem Schneckenrad 115 angeordnet, um das Schneckenrad 115 zu lagern. Das Schneckenrad 115 weist beispielhaft eine Lagerkerbe auf. Optional kann auch der ferromagnetische Kern 125 die Lagerkerbe aufweisen. Die Lagerkerbe ist ausgebildet, um den ferromagnetischen Lagerkörper 130 aufzunehmen.
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Die Stellvorrichtung 100 weist ein Gehäuse 135 auf. Das Gehäuse 135 ist ausgebildet, um das Schneckengetriebe gegenüber einem Austritt des magnetorheologischen Mediums 105 in eine Umgebung außerhalb des Gehäuses 135 abzudichten. Das Schneckenrad 115 weist eine Welle 140 auf, die aus dem Gehäuse 135 der Stellvorrichtung 100 herausragt. Die Welle 140 ist ausgebildet, um mit dem Stellelement koppelbar zu sein. Die Stellvorrichtung 100 weist beispielhaft zwei Dichtelemente 145 auf. Die Dichtelemente 145 sind in der hier gezeigten 1 zwischen dem Gehäuse 135 und dem Schneckenrad 115 angeordnet. Die Dichtelemente 145 sind ausgebildet, um das Schneckenrad 115 radial abzudichten und/oder zu lagern. Beispielsweise sind die Dichtelemente 145 als Dichtringe ausgeformt.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Stellvorrichtung 100 eine weitere Schneckenwelle auf. Die weitere Schneckenwelle und das Schneckenrad 115 sind dabei angeordnet, um in einem weiteren Wirkungsbereich ineinander zu greifen.
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Die Stellvorrichtung 100 weist außerdem ein Steuergerät 150 auf, das ausgebildet ist, um die Spule 110 anzusteuern. Das Steuergerät 150 weist dazu eine Aktivierungseinrichtung 155 und eine Deaktivierungseinrichtung 160 auf. Die Aktivierungseinrichtung 155 ist ausgebildet, um ein Aktivierungssignal 165 an die Spule 110 auszugeben, um die Spule 110 zu aktivieren. Die Deaktivierungseinrichtung 160 ist ausgebildet, um ein Deaktivierungssignal 170 an die Spule 110 auszugeben, um die Spule 110 zu deaktivieren. Die Aktivierung der Spule 110 erfolgt gemäß diesem Ausführungsbeispiel durch eine Stromquelle, die die Spule 110 bestromt. Die Deaktivierung der Spule 110 erfolgt, indem die Bestromung der Spule 110 durch die Stromquelle deaktiviert wird.
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Die Spule 110 wird von dem Steuergerät 150 aktiviert, um das Magnetfeld zu erzeugen, um das magnetorheologische Medium 105 von dem Ruhezustand zu dem Aktivierungszustand zu bewirken, um die zweite Betätigungscharakteristik für die Drehbewegung des Schneckenrades 115 relativ zur Schneckenwelle 120 zu bewirken. Die Spule 110 wird von dem Steuergerät 150 deaktiviert, um ein Überführen des magnetorheologischen Mediums 105 von dem Aktivierungszustand zu dem Ruhezustand zu bewirken, um die erste Betätigungscharakteristik für die Drehbewegung des Schneckenrades 115 relativ zur Schneckenwelle 120 zu bewirken.
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Der hier vorgestellte Ansatz sieht eine geometrische Zwangsführung vor, um einen definierten und effektiv über eine komplette Einsatzreichweite regelbaren Wirkmechanismus zu realisieren. Es wird eine Schneckenwelle 120 verwendet, welche rotierend gelagert ist und nicht umlaufend ist. Das magnetorheologische Medium 105 wird zwischen der Schneckenwelle 120 und dem Schneckenrad 115, das auch als Zahnrad bezeichnet werden kann, gequetscht und fließt entlang des Wirkungsbereiches.
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Hierbei sind trotz vergleichsweise geringem Bauraum relativ hohe Bremskräfte zu erwarten.
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Das durch die Spule 110 erzeugte Magnetfeld wird über den ferromagnetischen Kern 125 direkt im Wirkungsbereich konzentriert. Über das Gehäuse 135, das auch als Gehäusekomponente bezeichnet werden kann, wird die Stellvorrichtung 100 gegenüber der Umgebung abgedichtet, wobei das Schneckenrad 115 mit dem Abtrieb über Dichtelemente 145, die auch als zwei Ringe bezeichnet werden können, abgedichtet wird. Die axiale Lagerung des Schneckenrades 115 erfolgt über einen ferromagnetischen Lagerkörper 130, der auch als Stahlkugel bezeichnet werden kann, welcher den magnetischen Kreis schließt. Um die Leistung des Aktors zu steigern ist eine beidseitige Ausführung mit zwei - oder bei einer größeren Dimensionierung mehr als zwei Schneckenwellen realisierbar. Die Spule 110 kann zu der Schneckenwelle 120 benachbart angeordnet sein, für eine Bauraumoptimierung kann eine alternative Positionierung verwendet werden als der in 1 dargestellten.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer Stellvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei handelt es sich um die in 1 beschriebene Stellvorrichtung 100 oder eine ähnliche Stellvorrichtung. Gezeigt ist ein Schnitt durch die Stellvorrichtung 100 entlang der in 1 dargestellten Schnittlinie A-A.
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In der Darstellung von 2 sind von der Stellvorrichtung 100 ferner eine erste Schneckenlagerstelle 200 und eine zweite Schneckenlagerstelle 205 gezeigt. Die erste Schneckenlagerstelle 200 und die zweite Schneckenlagerstelle 205 sind ausgebildet, um die Schneckenwelle 120 axial federnd zu lagern. Die Stellvorrichtung 100 weist dafür zwei Bereiche 220 auf, um die Schneckenlagerstellen 200, 205 axial federnd zu lagern. Die erste Schneckenlagerstelle 200 und die zweite Schneckenlagerstelle 205 können auch als Lagerelemente bezeichnet werden.
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Ferner weist die Stellvorrichtung 100 einen ersten Sensor 210 und einen weiteren Sensor 215 auf. Der erste Sensor 210 ist an der ersten Schneckenlagerstelle 200 angeordnet und der weitere Sensor 215 ist an der weiteren Schneckenlagerstelle 205 angeordnet. Der erste Sensor 210 und der weitere Sensor 215 sind ausgebildet, um einen Druck der Schneckenlagerstellen 200, 205 gegen die Sensoren 210, 215 zu erfassen. Die Schneckenlagerstellen 200, 205 üben einen Druck gegen den Sensoren 210, 215 aus, wenn beispielsweise eine Drehbewegung des Schneckenrades 115 erfolgt. Die Drehbewegung des Schneckenrades 115 überträgt sich auf die Schneckenwelle 120, da die Zähne des Schneckenrades 115 in die Wellen der Schneckenwelle 120 eingreifen und somit die Schneckenwelle 120 antreiben und auch axial bewegen. Die Zähne des Schneckenrades 115 sind in 2 als Zahnkontur 225 dargestellt. Je nach Ausführungsbeispiel sind die Sensoren 210, 215 als Piezo-Element, kapazitiver Drucksensor und/oder resistiver Drucksensor ausgebildet.
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Die Erfassung der Drehrichtung wird Aufgrund der an der Schneckenwelle 120 axial auftretenden Kräfte über die Axiallast der Schneckenlagerstellen 200, 205 erfasst. Diese Bereiche 220 sind axialfedernd ausgeführt, um eine Druckbelastung der an beiden Schneckenlagerstellen 200, 205 angeordneten Sensoren 210, 215 zu ermöglichen. Eine Beschaltung der Sensoren 210, 215 beispielsweise in Form einer Brückenschaltung bietet eine kostengünstige Erfassung der Drehrichtung, so dass für die Drehwinkelermittlung günstigere Lösungen möglich sind.
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3 zeigt eine Darstellung einer Stellvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die in 1 und/oder 2 beschriebene Stellvorrichtung 100 oder eine ähnliche Stellvorrichtung handeln. Die Stellvorrichtung 100 ist beispielhaft an einem Lenkrad 300 eines Fahrzeugs angeordnet. An dem Schneckenrad der Stellvorrichtung 100 ist beispielhaft das Stellelement 305 starr angeordnet. Das Stellelement 305 ist von einem Insassen des Fahrzeugs manuell durch eine Drehbewegung 310 betätigbar, genauer gesagt drehbar.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 400 zum Betreiben einer Stellvorrichtung. Die Stellvorrichtung entspricht oder ähnelt hierbei einer der in einer der 1 bis 3 beschriebenen Stellvorrichtungen. Das Verfahren 400 weist einen Schritt 405 des Aktivierens und einen Schritt 410 des Deaktivierens auf. Im Schritt 405 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 Betätigungscharakteristik für die Drehbewegung des Schneckenrades relativ zur Schneckenwelle zu bewirken. Im Schritt 405 des Aktivierens wird die Spule gemäß diesem Ausführungsbeispiel durch eine Stromquelle bestromt, um die Spule zu aktivieren. Im Schritt 410 des Deaktivierens wird die Spule deaktiviert, um ein Überführen des magnetorheologischen Mediums von dem Aktivierungszustand zu dem Ruhezustand zu bewirken, um die erste Betätigungscharakteristik für die Drehbewegung des Schneckenrades relativ zur Schneckenwelle zu bewirken. Im Schritt 410 des Deaktivierens wird eine Bestromung der Spule durch eine Stromquelle deaktiviert, um die Spule zu deaktivieren.
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Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.
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Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“ Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
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Bezugszeichen
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- 100
- Stellvorrichtung
- 105
- magnetorheologisches Medium
- 110
- Spule
- 115
- Schneckenrad
- 120
- Schneckenwelle
- 125
- ferromagnetischer Kern
- 130
- ferromagnetischer Lagerkörper
- 135
- Gehäuse
- 140
- Welle
- 145
- Dichtelemente
- 150
- Steuergerät
- 155
- Aktivierungseinrichtung
- 160
- Deaktivierungseinrichtung
- 165
- Aktivierungssignal
- 170
- Deaktivierungssignal
- 200
- erste Schneckenlagerstelle
- 205
- zweite Schneckenlagerstelle
- 210
- erster Sensor
- 215
- weiterer Sensor
- 220
- axialfedernder Bereich
- 225
- Zahnkontur
- 300
- Lenkrad
- 305
- Stellelement
- 310
- Drehbewegung
- 400
- Verfahren zum Betreiben einer Stellvorrichtung
- 405
- Schritt des Aktivierens
- 410
- Schritt des Deaktivierens
