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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug, auf ein Verfahren zum Betreiben einer Bedienvorrichtung, auf ein entsprechendes Steuergerät, auf ein Bediensystem für ein Fahrzeug und auf ein Fahrzeug.
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Mechanische Drehschalter, elektromagnetische Drehschalter oder Schalter mit Dämpfung auf magnetrheologischem Wirkprinzip weisen eine haptische Bediencharakteristik auf.
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Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer Bedienvorrichtung, ein verbessertes Steuergerät, ein verbessertes Bediensystem für ein Fahrzeug und ein verbessertes Fahrzeug gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Eine Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug kann einen Dämpfer auf Basis eines magnetrheologischen Mediums in Kombination mit einem elektrischen Antrieb aufweisen. Auf diese Weise kann eine kompakte mechanische und elektronische Zusammenführung einer passiven Technik auf Basis eines magnetrheologischen Mediums und eines aktiven Antriebs realisiert werden. Hierbei können, im Gegensatz zu lediglich einem Bedienelement, einem Dämpfer oder einer Kupplung, Vorteile eines passiv wirkenden Dämpfers auf Basis eines magnetrheologischen Mediums mit einem aktiven Antrieb kombiniert werden, um auch für Anwendungen geeignet zu sein, bei denen ein aktives Moment oder eine aktive Kraft am Bedienelement gefordert ist. Durch das magnetrheologische Medium lassen sich beispielsweise eine hochauflösende und programmierbare Haptik, hohe Blockiermomente, und ein Freilauf realisieren. Vorteilhafterweise kann durch Erzeugen einer aktiven Kraftkomponente, beispielsweise eines Antriebsmoments, eine Erweiterung haptischer Möglichkeiten durch die Kombination der Technik auf Basis eines magnetrheologischen Mediums mit einem elektrischen Antrieb erreicht werden.
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Dadurch können beispielsweise Bedienelemente, Dämpfer oder Kupplungen mit Rück- oder Verstellungseinrichtung ermöglicht werden. Durch eine solche Kombination von passiver Dämpfkraft und aktiver Antriebskraft kann eine verbesserte Gestaltung von Haptiken und haptischem Feedback erzielt werden. Eine solche Bedienvorrichtung, oder allgemein ein solches Bedienkonzept, kann Anwendung finden für Bedienelemente, welche ein Rückstellmoment erfordern, wie beispielsweise Lenkcontroller, Drehsteller, Drehschalter oder dergleichen, für haptisches Feedback für bestimmte Anwendungsfälle, wie beispielsweise Lenkung, Anhänger-Rangier-Assistenz oder dergleichen, und für Stellantriebe mit elektronisch steuerbarem Dämpf- bzw. Blockiermoment.
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Eine entsprechende Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug umfasst folgende Merkmale:
- eine beweglich gelagerte Welle, wobei die Welle mit einem durch einen Benutzer bedienbaren Bedienelement koppelbar oder gekoppelt ist;
- eine Dämpfereinheit, die mit der Welle gekoppelt ist, wobei die Dämpfereinheit ein magnetorheologisches Medium und mindestens eine Spule aufweist, wobei die mindestens eine Spule ausgebildet ist, um ein auf das Medium wirkendes Magnetfeld zu erzeugen, wobei das Medium ausgebildet ist, um abhängig von einer Eigenschaft des Magnetfeldes eine Bremskraft zum Bremsen einer Bewegung der Welle zu bewirken; und
- einen elektrischen Antrieb, der mit der Welle gekoppelt ist und ausgebildet ist, um eine Antriebskraft zum Bewegen der Welle auf die Welle auszuüben.
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Bei einer Bedienvorrichtung kann es sich um eine Vorrichtung zum Bedienen einer beliebigen Fahrzeugfunktion des Fahrzeugs handeln. Die Bewegung der Welle kann durch eine Betätigung seitens des Benutzers bewirkt werden. Bei einem magnetorheologischen Medium kann es sich um ein heterogenes Stoffgemisch von magnetisch polarisierbaren Partikeln handeln, das auch als magnetorheologische Flüssigkeit bezeichnet werden kann. Das magnetorheologische Medium kann auch ein Pulver sein. Beim Anlegen eines Magnetfeldes, hervorgerufen durch das Bestromen der Spule, verfestigt sich das magnetorheologische Medium. Ein Ruhezustand des magnetorheologischen Medium kann vorliegen, wenn kein Magnetfeld auf das magnetorheologische Medium wirkt, die Spule also nicht bestromt wird oder stromlos ist. Ein Aktivierungszustand des magnetorheologischen Mediums kann vorliegen, wenn ein Magnetfeld auf das magnetorheologische Medium wirkt, die Spule also bestromt wird. Durch Anlegen des 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 magnetorheologische Mediums stattfindet. Bei einer Spule kann es sich um ein elektrisches Bauelement handeln, das Windungen aufweist, um bei Stromfluss ein Magnetfeld zu erzeugen. Bei der Eigenschaft des Magnetfeldes kann es sich um eine Stärke des Magnetfeldes, eine Richtung von Feldlinien des Magnetfeldes, eine räumliche Ausdehnung des Magnetfeldes oder dergleichen handeln. Die Bremskraft kann durch das magnetorheologische Medium bewirkt werden, wenn sich dasselbe in einem Aktivierungszustand befindet. Der elektrische Antrieb kann eine elektrische Maschine aufweisen, beispielsweise einen Elektromotor. Die Antriebskraft und die Bremskraft können gleichgerichtet oder entgegengesetzt sein. Die Welle kann drehbar gelagert sein. Somit können die Bremskraft und die Antriebskraft Drehmomente sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine Haptik für eine als Drehschalter ausgeführte Bedienvorrichtung verbessert werden kann.
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Zusätzlich oder alternativ kann die Welle axial verschiebbar gelagert sein. Somit kann die Bremskraft und/oder die Antriebskraft zumindest einen axial wirkenden Anteil aufweisen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine Haptik für eine als drehbarer und drückbarer Schalter ausgeführte Bedienvorrichtung verbessert werden kann. Neben der Drehung kann eine axiale Verschiebung ermöglicht werden, um eine Bedienvorrichtung mit mehreren Bedienebenen zu realisieren.
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Zusätzlich oder alternativ kann die Welle schwenkbar gelagert sein. Somit kann die Bremskraft und/oder die Antriebskraft zumindest einen um eine Schwenkachse der Welle wirkenden Kraftanteil aufweisen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine Haptik für eine als drehbarer, optional drückbarer und zusätzlich schwenkbarer Schalter ausgeführte Bedienvorrichtung verbessert werden kann. Neben der Drehung kann eine Neigung einer Wirkebene ermöglicht werden, um eine Bedienvorrichtung mit mehreren Bedienebenen zu realisieren.
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Die Bedienvorrichtung kann ein Gehäuse aufweisen. Hierbei können die Dämpfereinheit und der elektrische Antrieb in dem Gehäuse angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Welle mindestens partiell in dem Gehäuse angeordnet sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass sowohl ein mechanischer Schutz als auch eine kompakte Bauweise für die Bedienvorrichtung ermöglicht werden können.
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Auch kann die Bedienvorrichtung das Bedienelement aufweisen. Hierbei kann das Bedienelement mit der Welle gekoppelt sein. Das Bedienelement kann beispielsweise als ein Drehknauf oder Drehknopf ausgeformt sein. Das Bedienelement kann an einem freien Ende der Welle befestigt sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Bedienvorrichtung bei Bedarf auch als vollständige Baugruppe bereitgestellt werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der elektrische Antrieb ausgebildet sein, um die Antriebskraft direkt auf die Welle auszuüben. Alternativ kann der elektrische Antrieb ein Getriebe aufweisen, das ausgebildet ist, um die Antriebskraft auf die Welle zu übertragen. Bei dem Getriebe kann es sich um ein Übersetzungsgetriebe handeln. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Antriebskraft je nach beabsichtigter haptischer Ausgestaltung auf geeignete Weise an die Welle angelegt werden kann.
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Zudem kann die Dämpfereinheit Kopplungselemente und eine statische Komponente aufweisen. Hierbei kann die Welle über die Kopplungselemente mit der statischen Komponente mechanisch gekoppelt sein. Mindestens die Kopplungselemente können in Kontakt mit dem Medium angeordnet sein. Bei Kopplungselementen kann es sich um Wälzkörper, Zahnräder oder dergleichen handeln. Unter Wälzkörpern können Rotationskörper in Form von Kugeln, Rollen, oder Tonnen verstanden werden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Bremskraft je nach beabsichtigter Anwendung und haptischer Anforderung verstärkt werden kann und auf exakt definierte Weise aufgebracht werden kann.
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Ein Verfahren zum Betreiben einer Ausführungsform der hierin genannten Bedienvorrichtung umfasst folgende Schritte:
- Ansteuern der Spule, um das auf das Medium wirkende Magnetfeld zu erzeugen; und
- Aktivieren des elektrischen Antriebs, um die Antriebskraft zu erzeugen.
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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 Empfangens mindestens eines Zustandssignals von der Dämpfereinheit und zusätzlich oder alternativ von dem elektrischen Antrieb und zusätzlich oder alternativ mindestens eines Steuersignals von einer Funktionseinrichtung des Fahrzeugs aufweisen. Hierbei kann oder können der Schritt des Ansteuerns und zusätzlich oder alternativ der Schritt des Aktivierens in Abhängigkeit von dem mindestens einen Zustandssignal und zusätzlich oder alternativ dem Steuersignal ausgeführt wird oder werden. Das Verfahren kann zusätzlich oder alternativ einen Schritt des Bereitstellens des mindestens einen Zustandssignals für eine Funktionseinrichtung des Fahrzeugs aufweisen.
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Ein entsprechendes Steuergerät kann eingerichtet sein, um die Schritte einer Ausführungsform des hierin genannten Verfahrens in entsprechenden Einheiten auszuführen und zusätzlich oder alternativ anzusteuern. Dabei können zum Ausführen der Schritte des Verfahrens entsprechende elektrische Signale verwendet werden.
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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 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.
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Ein Bediensystem für ein Fahrzeug umfasst folgende Merkmale:
- eine Ausführungsform der hierin genannten Bedienvorrichtung; und
- eine Ausführungsform des hierin genannten Steuergeräts, wobei das Steuergerät signalübertragungsfähig mit der Bedienvorrichtung verbunden ist.
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In einem solchen Bediensystem kann somit eine Ausführungsform des hierin genannten Steuergeräts vorteilhaft eingesetzt oder verwendet werden, um eine Ausführungsform der hierin genannten Bedienvorrichtung zu betreiben.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Steuergerät in einem Gehäuse der Bedienvorrichtung angeordnet sein. Durch integrierte Elektronik und gegebenenfalls Software in Gestalt des Steuergerätes können beliebig programmierbare, einstellbare oder regelbare haptische Eigenschaften durch geregelte Kombination passiver Bremskraft bzw. Dämpfkraft und aktiver Antriebskraft ermöglicht werden.
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Ein Fahrzeug umfasst eine Ausführungsform der hierin genannten Bedienvorrichtung oder eine Ausführungsform des hierin genannten Bediensystems.
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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 eines Ausführungsbeispiels eines Bediensystems für ein Fahrzeug;
- 2 ein schematisches Kräftediagramm im Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel einer Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug;
- 3 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Ausführungsbeispiel einer Bedienvorrichtung; und
- 4 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Betreiben einer Bedienvorrichtung.
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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 eines Bediensystems 100 für ein Fahrzeug. Bei dem Fahrzeug handelt es sich beispielsweise um ein Kraftfahrzeug, insbesondere um einen Personenkraftwagen, Lastkraftwagen oder ein anderes Nutzfahrzeug oder um ein motorisiertes Zweirad. Das Bediensystem 100 umfasst ein Steuergerät 102 bzw. eine Elektronik und eine Bedienvorrichtung 110. Das Steuergerät 102 und die Bedienvorrichtung 110 sind signalübertragungsfähig miteinander verbunden. Das Steuergerät 102 ist ausgebildet, um die Bedienvorrichtung 110 zu betreiben. Anders ausgedrückt ist das Steuergerät 102 eingerichtet, um Schritte eines Verfahrens zum Betreiben der Bedienvorrichtung 110, wie es nachfolgend unter Bezugnahme auf 4 beschrieben ist, in entsprechenden Einheiten auszuführen und/oder anzusteuern.
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Die Bedienvorrichtung 110 umfasst eine beweglich gelagerte Welle 120, eine Dämpfereinheit 130 und einen elektrischen Antrieb 140. Die Welle 120 ist mit einem durch einen Benutzer bedienbaren Bedienelement 160 koppelbar oder gekoppelt. Die Dämpfereinheit 130 ist mit der Welle 120 gekoppelt. Der elektrische Antrieb 140 ist mit der Welle 120 gekoppelt. Die Welle 120 ist relativ zu mindestens Teilabschnitten der Dämpfereinheit 130 und des elektrischen Antriebs 140 beweglich gelagert.
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Die Dämpfereinheit 130 der Bedienvorrichtung 110 umfasst ein magnetorheologisches Medium und mindestens eine Spule. Die mindestens eine Spule ist ausgebildet, um ein auf das magnetorheologische Medium wirkendes Magnetfeld zu erzeugen. Das magnetorheologische Medium ausgebildet ist, um abhängig von einer Eigenschaft des Magnetfeldes eine Bremskraft zum Bremsen einer durch eine Betätigung der Bedienvorrichtung 110 ausgelöste Bewegung der Welle 120 zu bewirken. Somit ist die Bewegung der Welle 120 unter Verwendung der Dämpfereinheit 130, beispielsweise je nach Stärke des Magnetfelds, abbremsbar, genauer gesagt teilweise oder vollständig abbremsbar oder sogar feststellbar.
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Der elektrische Antrieb 140 der Bedienvorrichtung 110 umfasst eine elektrische Maschine, insbesondere einen Elektromotor. Der elektrische Antrieb 140 ist ausgebildet, um eine Antriebskraft auf die Welle 120 auszuüben. Somit ist die Welle 120 unter Verwendung des elektrischen Antriebs 140 antreibbar bzw. bewegbar.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Bedienvorrichtung 110 ferner ein Gehäuse 150. Das Gehäuse 150 ist ausgeformt, um zumindest die Dämpfereinheit 130 und den elektrischen Antrieb 140 aufzunehmen. Somit sind die Dämpfereinheit 130 und der elektrische Antrieb 140 in dem Gehäuse 150 angeordnet. Die Welle 120 ist mindestens partiell in dem Gehäuse 150 angeordnet. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist auch das Steuergerät 102 in dem Gehäuse 150 angeordnet.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Bedienvorrichtung 110 auch das Bedienelement 160. Das Bedienelement 160 ist mit der Welle 120 gekoppelt, insbesondere starr gekoppelt. Das Bedienelement 160 ist beispielsweise mindestens teilweise außerhalb des Gehäuses 150 angeordnet. Gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Dämpfereinheit 130 beispielhaft zwischen dem elektrischen Antrieb 140 und dem Bedienelement 160 angeordnet. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann der elektrische Antrieb 140 zwischen der Dämpfereinheit 130 und dem Bedienelement 160 angeordnet sein.
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Ferner sind in der Darstellung von 1 mehrere mögliche Bewegungsarten 170 oder Wirkrichtungen der Welle 120, und somit auch eines mit der Welle 120 gekoppelten Bedienelements 160, eingezeichnet. Genauer gesagt sind als die möglichen Bewegungsarten 170 hierbei eine Drehbewegung der Welle 120 in zwei mögliche Richtungen und eine lineare axiale Bewegung der Welle 120 in zwei mögliche Richtungen grafisch veranschaulicht. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Welle 120 drehbar gelagert. Hierbei handelt es sich bei der Bewegung der Welle 120 um eine Drehbewegung bzw. Rotation. Die Bremskraft und die Antriebskraft sind dabei Drehmomente. Zusätzlich oder alternativ ist gemäß einem Ausführungsbeispiel die Welle 120 axial verschiebbar und/oder schwenkbar gelagert. Hierbei handelt es sich bei der Bewegung der Welle 120 um eine lineare Bewegung, insbesondere eine lineare axiale Bewegung, bzw. eine Translation. Die Bremskraft und die Antriebskraft sind dabei axiale Kräfte und/oder Schwenkkräfte.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der elektrische Antrieb 140 ausgebildet, um die Antriebskraft direkt auf die Welle 120 auszuüben. Alternativ umfasst der elektrische Antrieb 120 ein Getriebe, das ausgebildet ist, um die Antriebskraft auf die Welle 120 zu übertragen.
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Die Dämpfereinheit 130 umfasst gemäß einem Ausführungsbeispiel eine statische Komponente und Kopplungselemente. Die Welle 120 ist über die Kopplungselemente mechanisch mit der statischen Komponente gekoppelt. Mindestens die Kopplungselemente befinden sich in Kontakt mit dem magnetorheologischen Medium. Bei den Kopplungselementen kann es sich beispielsweise um Wälzkörper handeln.
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Das Steuergerät 102 ist ausgebildet, um ein Ansteuersignal 184 zum Ansteuern der Spule an die Dämpfereinheit 130 auszugeben. Ferner ist das Steuergerät 102 ausgebildet, um ein Aktivierungssignal 186 zum Aktivieren des elektrischen Antriebs 140 an denselben auszugeben. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Steuergerät 102 auch ausgebildet, beispielsweise ein erstes Zustandssignal 185 von der Dämpfereinheit 130 und ein zweites Zustandssignal 187 von dem elektrischen Antrieb 140 einzulesen bzw. zu empfangen. Dabei ist das Steuergerät 102 beispielsweise ausgebildet, um das Ansteuersignal 184 und/oder das Aktivierungssignal 186 unter Verwendung des ersten Zustandssignals 185 und/oder des zweiten Zustandssignals 187 zu erzeugen. Optional zusätzlich ist das Steuergerät 102 ausgebildet, um ein Steuersignal 188 von einer Funktionseinrichtung des Fahrzeugs zu empfangen. Optional zusätzlich ist das Steuergerät 102 ausgebildet, um das mindestens eine Zustandssignal 185, 187 an eine Funktionseinrichtung des Fahrzeugs bereitzustellen. Dazu ist das Steuergerät 120 über eine Schnittstelle signalübertragungsfähig mit der Funktionseinrichtung des Fahrzeugs verbindbar oder verbunden.
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2 zeigt ein schematisches Kräftediagramm 200 im Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel einer Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug. Die Bedienvorrichtung entspricht oder ähnelt hierbei der Bedienvorrichtung aus 1. Für die Zwecke des Kräftediagramms 200 sei angenommen, dass die Bewegung der Welle der Bedienvorrichtung eine Drehbewegung ist. Somit handelt es sich bei der Bremskraft um ein Bremsmoment und bei der Antriebskraft um ein Antriebsmoment. Entsprechend kann das Kräftediagramm 200 auch als Momentendiagramm bezeichnet werden.
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An der Abszissenachse des Kräftediagramms 200 ist die Bewegung der Welle als ein Drehwinkel <p aufgetragen. An der Ordinatenachse des Kräftediagramms 200 sind die Bremskraft und die Antriebskraft als ein Drehmoment M aufgetragen. Ferner ist eine Fläche zwischen einem Graphen des Kräftediagramms 200 und der Abszissenachse gezeigt, die in einen Bremskraftbereich 230 und einen Antriebskraftbereich 240 unterteilt ist.
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Der Bremskraftbereich 230 repräsentiert die durch die Dämpfereinheit erzeugte Größe der Bremskraft. Der Antriebskraftbereich 240 repräsentiert die durch den elektrischen Antrieb erzeugte Antriebskraft. 2 zeigt insbesondere eine schematische Kombination der Momente aus Dämpfereinheit und elektrischem Antrieb der Bedienvorrichtung. Lediglich beispielhaft umfasst der Bremskraftbereich 230 hierbei positive Momentenwerte und umfasst der Antriebskraftbereich 240 dabei negative Momentenwerte. Zwischen dem Bremskraftbereich 230 und dem Antriebskraftbereich 240 weist der Graph einen Nulldurchgang bzw. eine Nullstelle auf. Die Nullstelle des Graphen liegt hierbei zwischen einem Maximum in dem Bremskraftbereich 230 und einem Minimum in dem Antriebskraftbereich 240.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 300 mit einem Ausführungsbeispiel einer Bedienvorrichtung 110. Dabei kann es sich um die in 1 beschriebene Bedienvorrichtung 110 oder eine ähnliche Bedienvorrichtung handeln. Die Bedienvorrichtung 110 ist beispielhaft an einem Lenkrad 305 des Fahrzeugs 300 angeordnet. An der Welle der Bedienvorrichtung 110 ist beispielhaft das Bedienelement 160 starr angeordnet. Das Bedienelement 160 ist von einem Insassen des Fahrzeugs manuell durch eine Bewegungsart 170 in Gestalt einer Drehbewegung betätigbar, genauer gesagt drehbar.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 400 zum Betreiben einer Bedienvorrichtung. Die Bedienvorrichtung entspricht oder ähnelt hierbei einer der in einer der 1 bis 3 beschriebenen Bedienvorrichtungen. Das Verfahren 400 zum Betreiben ist mittels des Steuergeräts aus 1 oder eines ähnlichen Steuergeräts ausführbar.
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In einem Schritt 404 des Ansteuerns wird hierbei die Spule der Dämpfereinheit der Bedienvorrichtung angesteuert, um das auf das magnetorheologische Medium wirkende Magnetfeld zu erzeugen. In einem Schritt 406 des Aktivierens wird der elektrische Antrieb aktiviert, um die Antriebskraft zu erzeugen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren 400 zum Betreiben auch einen Schritt 402 des Empfangens mindestens eines Zustandssignals von der Dämpfereinheit und/oder dem elektrischen Antrieb und/oder mindestens eines Steuersignals von einer Funktionseinrichtung des Fahrzeugs. Dabei wird oder werden der Schritt 404 des Ansteuerns und/oder der Schritt 406 des Aktivierens in Abhängigkeit von dem mindestens einen Zustandssignal und/oder dem Steuersignal ausgeführt. Zusätzlich oder alternativ umfasst das Verfahren 400 zum Betreiben gemäß einem Ausführungsbeispiel einen Schritt 408 des Bereitstellens des mindestens einen Zustandssignals für eine Funktionseinrichtung des Fahrzeugs.
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Die Schritte 402, 404, 406 und 408 des Verfahrens 400 zum Betreiben können in beliebiger Reihenfolge und/oder wiederholt ausgeführt werden.
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Unter Bezugnahme auf die vorstehend beschriebenen Figuren werden Ausführungsbeispiele nachfolgend nochmals zusammenfassend und mit anderen Worten kurz erläutert.
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Die Bedienvorrichtung 110, und somit auch das Bediensystem 100, umfasst Dämpfereinheit 130 mit dem magnetorheologischen Medium in integrierter Kombination mit dem elektrischen Antrieb 140, wobei beide Mechanismen mechanisch beispielsweise über die Welle 120 verbunden und beispielsweise in einem gemeinsamen Gehäuse 150 untergebracht sind. Diese beiden Mechanismen können entsprechend der gewünschten Wirkweise elektronisch sowie beispielsweise über eine Software angesteuert und somit deren Wirkweisen kombiniert werden. Dadurch lassen sich beide Funktionen, d.h. Dämpfung und Antrieb, in einer kompakten Bauweise auf einer gemeinsamen Welle 120 realisieren.
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Die Dämpfereinheit 130 ist ausgebildet, um als Bremskraft beispielsweise ein Dämpf- bzw. Blockiermoment oder eine axiale Kraft auf die Welle 120 zu erzeugen. Hierbei wird über eine Magnetspule ein magnetorheologisches Medium, beispielsweise eine magnetrheologische Flüssigkeit, mit einem Magnetfeld beaufschlagt, wobei das Medium sich im Zuge dessen verfestigt und dadurch beispielsweise zueinander bewegliche Kopplungselemente bzw. Kupplungselemente wie zum Beispiel Wälzkörper zueinander blockiert. Die daraus entstehenden Blockierkräfte können eine Dämpf- oder Bremswirkung erzeugen, welche auf die Welle 120 übertragen wird.
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Der elektrische Antrieb 140 ist ausgebildet, um als Antriebskraft ein Antriebsmoment oder eine axiale Kraft zu erzeugen. Der elektrische Antrieb 140 umfasst beispielsweise einen Elektromotor, welcher gegebenenfalls mit einem Übersetzungsgetriebe ausgestattet ist. Die erzeugten Antriebsmomente oder -kräfte werden auf die Welle 120 übertragen.
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Die Elektronik bzw. das Steuergerät 102 dient sowohl der Ansteuerung der Dämpfereinheit 130 als auch des elektrischen Antriebs 140. Ferner erfasst oder empfängt das Steuergerät 102 auch Zustandsdaten der Elemente oder gegebenenfalls integrierter Sensoren. Über eine Schnittstelle können Daten zur elektronischen Verarbeitung nach außen gegeben oder zur Steuerung von außen empfangen werden.
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Bezugszeichen
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- 100
- Bediensystem
- 102
- Steuergerät bzw. Elektronik
- 110
- Bedienvorrichtung
- 120
- Welle
- 130
- Dämpfereinheit mit magnetorheologischem Medium
- 140
- elektrischer Antrieb
- 150
- Gehäuse
- 160
- Bedienelement bzw. Griff
- 170
- mögliche Bewegungsarten bzw. Wirkrichtungen
- 184
- Ansteuersignal
- 185
- erstes Zustandssignal
- 186
- Aktivierungssignal
- 187
- zweites Zustandssignal
- 188
- Steuersignal
- 200
- Kräftediagramm bzw. Momentendiagramm
- 230
- Bremskraftbereich
- 240
- Antriebskraftbereich
- M
- Drehmoment
- φ
- Drehwinkel
- 300
- Fahrzeug
- 305
- Lenkrad
- 400
- Verfahren zum Betreiben einer Bedienvorrichtung
- 402
- Schritt des Empfangens
- 404
- Schritt des Ansteuerns
- 406
- Schritt des Aktivierens
- 408
- Schritt des Bereitstellens
