DE102022121669A1

DE102022121669A1 - Device with a magnetorheological transmission device

Info

Publication number: DE102022121669A1
Application number: DE102022121669.1A
Authority: DE
Inventors: Philipp Dönz; Stefan Battlogg
Original assignee: Inventus Engineering GmbH
Current assignee: Inventus Engineering GmbH
Priority date: 2022-06-27
Filing date: 2022-08-26
Publication date: 2023-12-28

Abstract

Vorrichtung (100) umfassend eine magnetorheologische Übertragungseinrichtung (10) mit zwei relativ zueinander bewegbaren Drehkomponenten (20, 30). Zwischen den Drehkomponenten (20, 30) ist ein Wirkspalt (5) ausgebildet ist, in welchem ein magnetorheologisches Medium (6) angeordnet ist. Eine elektrische Spuleneinrichtung (26) dient zur Erzeugung eines steuerbaren Magnetfelds im Wirkspalt (5), um die Drehbarkeit der Drehkomponenten (20, 30) im Normalbetrieb zu beeinflussen. Die Drehkomponenten (20, 30) sind relativ zu einer feststehenden Komponente (4) drehbar aufgenommen. Die feststehende Komponente (4) weist eine Spulenaufnahme (23) auf, an welcher die Spuleneinrichtung (26) aufgenommen ist.Device (100) comprising a magnetorheological transmission device (10) with two rotary components (20, 30) that can be moved relative to one another. An effective gap (5) is formed between the rotating components (20, 30), in which a magnetorheological medium (6) is arranged. An electrical coil device (26) is used to generate a controllable magnetic field in the effective gap (5) in order to influence the rotatability of the rotating components (20, 30) during normal operation. The rotating components (20, 30) are mounted so that they can rotate relative to a fixed component (4). The fixed component (4) has a coil holder (23) on which the coil device (26) is accommodated.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit wenigstens einer magnetorheologischen Übertragungseinrichtung mit wenigstens zwei relativ zueinander bewegbaren Drehkomponenten. Zwischen den Drehkomponenten ist wenigstens ein Wirkspalt ausgebildet, in welchem ein magnetorheologisches Medium angeordnet ist. Mittels wenigstens einer elektrischen Spuleneinrichtung ist im Wirkspalt ein steuerbares Magnetfeld erzeugbar.The invention relates to a device with at least one magnetorheological transmission device with at least two rotary components that can be moved relative to one another. At least one effective gap is formed between the rotating components, in which a magnetorheological medium is arranged. A controllable magnetic field can be generated in the effective gap using at least one electrical coil device.

Solche Vorrichtungen können vielfältig und z. B. als Lenkvorgabeeinrichtung zum Vorgeben einer Lenkbewegung nach dem Steer-by-Wire-Konzept eingesetzt werden. In der Regel soll die Vorrichtung ein hohes Drehmoment übertragen können und zugleich ein geringes Grundmoment aufweisen. Häufig wird gefordert, dass die Vorrichtung konstruktiv unaufwendig und zugleich mit wenig Bauraumbedarf mit einem Antrieb bzw. einem Abtrieb eines Kraftstrangs gekoppelt werden kann. Auch die Anbindung an Versorgungs- und Steuerleitungen sollte möglichst unaufwendig und zugleich zuverlässig erfolgen können.Such devices can be varied and z. B. can be used as a steering specification device for specifying a steering movement according to the steer-by-wire concept. As a rule, the device should be able to transmit a high torque and at the same time have a low basic torque. It is often required that the device can be coupled to a drive or an output of a power train in a structurally simple manner and at the same time with little space requirement. The connection to supply and control lines should also be as simple and reliable as possible.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche die zuvor diskutierten Anforderungen besonders vorteilhaft erfüllt.It is therefore the object of the present invention to provide an improved device which particularly advantageously meets the previously discussed requirements.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der allgemeinen Beschreibung und aus der Beschreibung der Ausführungsbeispiele.This object is achieved by a device with the features of claim 1. Preferred developments of the invention are the subject of the subclaims. Further advantages and features of the present invention emerge from the general description and from the description of the exemplary embodiments.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst wenigstens eine magnetorheologische Übertragungseinrichtung. Die Übertragungseinrichtung umfasst wenigstens zwei relativ zueinander bewegbare Drehkomponenten. Zwischen den Drehkomponenten ist wenigstens ein Wirkspalt ausgebildet. Im Wirkspalt ist wenigstens ein magnetorheologisches Medium angeordnet. Die Vorrichtung umfasst wenigstens eine elektrische Spuleneinrichtung zur Erzeugung eines steuerbaren Magnetfelds im Wirkspalt. Insbesondere dient die Erzeugung des Magnetfelds dazu, die Drehbarkeit der Drehkomponenten im Normalbetrieb zu beeinflussen (und vorzugsweise zu bremsen oder freizugeben). Dabei sind die Drehkomponenten relativ zu einer feststehenden Komponente drehbar aufgenommen. Insbesondere umfasst die Vorrichtung wenigstens eine feststehende Komponente. Die feststehende Komponente weist wenigstens eine Spulenaufnahme auf. An der wenigstens einen Spulenaufnahme ist die wenigstens eine Spuleneinrichtung aufgenommen und insbesondere befestigt.The device according to the invention comprises at least one magnetorheological transmission device. The transmission device comprises at least two rotary components that can be moved relative to one another. At least one effective gap is formed between the rotating components. At least one magnetorheological medium is arranged in the effective gap. The device comprises at least one electrical coil device for generating a controllable magnetic field in the effective gap. In particular, the generation of the magnetic field serves to influence (and preferably brake or release) the rotatability of the rotating components during normal operation. The rotating components are accommodated so that they can rotate relative to a fixed component. In particular, the device comprises at least one fixed component. The fixed component has at least one coil holder. The at least one coil device is accommodated and in particular attached to the at least one coil receptacle.

Insbesondere ist die Spuleneinrichtung nicht an den Drehkomponenten aufgenommen. Insbesondere ist die Spuleneinrichtung ausschließlich an der feststehenden Komponente aufgenommen.In particular, the coil device is not accommodated on the rotating components. In particular, the coil device is accommodated exclusively on the fixed component.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet viele Vorteile. Einen erheblichen Vorteil bietet die feststehende Komponente mit ihrer Spulenaufnahme sowie die drehbare Anordnung der Drehkomponenten relativ zur feststehenden Komponente. Dadurch kann die konstruktive Einbindung der Vorrichtung in einen Kraftstrang besonders unaufwendig und zugleich sehr Bauraum sparend erfolgen. Ebenso können Versorgungs- und Steuerleitungen für die Spuleneinrichtung besonders einfach und beispielsweise ohne Schleifkontakte oder Wickelfedern verlegt werden.The device according to the invention offers many advantages. The fixed component with its coil holder and the rotatable arrangement of the rotating components relative to the fixed component offer a significant advantage. As a result, the structural integration of the device into a power train can be particularly inexpensive and at the same time very space-saving. Likewise, supply and control lines for the coil device can be laid particularly easily and, for example, without sliding contacts or coil springs.

In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt und vorteilhaft, dass die Drehkomponenten und die feststehende Komponente koaxial zueinander angeordnet sind und insbesondere koaxial zur Drehachse der Übertragungseinrichtung angeordnet sind. Vorzugsweise ist eine der Drehkomponenten, die sogenannte eingebettete Drehkomponente, wenigstens abschnittsweise (in radialer Richtung gesehen) zwischen der feststehenden Komponente und einer anderen der Drehkomponenten, der sogenannten abschließenden Drehkomponente, angeordnet. Insbesondere ist die eingebettete Drehkomponente wenigstens abschnittsweise (in radialer Richtung gesehen) zwischen der feststehenden Komponente und der abschließenden Drehkomponente angeordnet.In all embodiments, it is preferred and advantageous that the rotating components and the fixed component are arranged coaxially to one another and in particular are arranged coaxially to the axis of rotation of the transmission device. Preferably, one of the rotating components, the so-called embedded rotating component, is arranged at least in sections (seen in the radial direction) between the fixed component and another of the rotating components, the so-called final rotating component. In particular, the embedded rotary component is arranged at least in sections (seen in the radial direction) between the fixed component and the final rotary component.

Insbesondere ist der Wirkspalt (in radialer Richtung gesehen) zwischen den Drehkomponenten ausgebildet. Insbesondere ist der Wirkspalt umlaufend (bzw. ringförmig) zwischen den Drehkomponenten angeordnet. Insbesondere ist der Wirkspalt koaxial zu den Drehkomponenten und zur feststehenden Komponente und/oder zur Drehachse der Übertragungseinrichtung angeordnet. Insbesondere ist der Wirkspalt ringförmig ausgebildet.In particular, the effective gap (seen in the radial direction) is formed between the rotating components. In particular, the effective gap is arranged circumferentially (or ring-shaped) between the rotating components. In particular, the effective gap is arranged coaxially to the rotating components and to the fixed component and/or to the rotation axis of the transmission device. In particular, the effective gap is annular.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung verläuft das Magnetfeld der Spuleneinrichtung durch einen Magnetkreis. Vorzugsweise wird der Magnetkreis wenigstens durch die feststehende Komponente und die Drehkomponenten bereitgestellt. Insbesondere wird der Magnetkreis durch die feststehende Komponente und die eingebettete Drehkomponente und die abschließende Drehkomponente und insbesondere durch das im Wirkspalt befindliche magnetorheologische Medium bereitgestellt. Insbesondere erstreckt sich das Magnetfeld der Spuleneinrichtung im Magnetkreis durch die feststehende Komponente (und durch einen Entkopplungsspalt) und durch die eingebettete Drehkomponente und durch den Wirkspalt und durch die abschließende Drehkomponente.In an advantageous embodiment, the magnetic field of the coil device runs through a magnetic circuit. Preferably, the magnetic circuit is provided by at least the fixed component and the rotating components. In particular, the magnetic circuit is provided by the fixed component and the embedded rotating component and the final rotating component and in particular by the magnetorheological medium located in the effective gap. In particular, the magnetic field of the coil device in the magnetic circuit extends through the fixed component (and through a decoupling gap) and through the embedded rotation component and through the effective gap and through the final rotation component.

Innerhalb des Magnetkreises verlaufen die Feldlinien wenigstens abschnittsweise parallel zueinander. Insbesondere weist der Magnetkreis eine homogene Verteilung der Feldlinien auf (insbesondere im Vergleich zu den Feldlinien in Luft). Insbesondere fließen die Magnetfelder durch einen geschlossenen Magnetkreis.Within the magnetic circuit, the field lines run parallel to one another at least in sections. In particular, the magnetic circuit has a homogeneous distribution of the field lines (especially in comparison to the field lines in air). In particular, the magnetic fields flow through a closed magnetic circuit.

In einer vorteilhaften und bevorzugten Ausgestaltung ist die feststehende Komponente relativ zu den Drehkomponenten koaxial innen angeordnet. Möglich und vorteilhaft ist aber auch, dass die feststehende Komponente relativ zu den Drehkomponenten koaxial außen angeordnet ist.In an advantageous and preferred embodiment, the fixed component is arranged coaxially inside relative to the rotating components. However, it is also possible and advantageous for the fixed component to be arranged coaxially on the outside relative to the rotating components.

Insbesondere ist die feststehende Komponente oder die abschließende Drehkomponente an wenigstens einer Drehmomentabstützung (insbesondere drehfest) befestigt. Insbesondere ist die Drehmomentabstützung eine Widerlagerstruktur (kann auch als Tragstruktur bezeichnet werden) und z. B. Teil einer Karosserie oder einer Konsole oder dergleichen. Wenn die abschließende Drehkomponente an der Drehmomentabstützung befestigt ist, ist die feststehende Komponente beispielsweise an einem Bedienelement und beispielsweise an einer Lenkeinheit bzw. einem Lenkrad oder dergleichen angebunden. Dann ist die feststehende Komponente in Bezug auf das Bedienelement insbesondere feststehend ausgebildet.In particular, the fixed component or the final rotating component is attached to at least one torque support (in particular non-rotatable). In particular, the torque support is an abutment structure (can also be referred to as a support structure) and z. B. Part of a body or a console or the like. If the final rotation component is attached to the torque support, the fixed component is connected, for example, to a control element and, for example, to a steering unit or a steering wheel or the like. The fixed component is then designed to be particularly fixed in relation to the operating element.

Vorzugsweise ist die Vorrichtung als eine Lenkvorgabeeinrichtung zum Vorgeben einer Lenkbewegung nach dem Steer-by-Wire-Konzept oder als eine Bedieneinrichtung zur Einstellung von Bedienzuständen mittels Drehbewegungen ausgebildet.The device is preferably designed as a steering specification device for specifying a steering movement according to the steer-by-wire concept or as an operating device for setting operating states by means of rotary movements.

Es ist möglich und bevorzugt, dass die eingebettete Drehkomponente mit einer Antriebseinrichtung gekoppelt ist und insbesondere von dieser antreibbar ist. Vorzugsweise ist das Magnetfeld im Wirkspalt so ansteuerbar, dass die eingebettete Drehkomponente die abschließende Drehkomponente antreiben kann. Das ermöglicht eine besonders unaufwendige und zuverlässige Einbindung der Vorrichtung in einen Kraftstrang. Die eingebettete Drehkomponente kann direkt oder indirekt (beispielsweise über eine Getriebeeinrichtung) von der Antriebseinrichtung antreibbar sein. Die Getriebeeinrichtung kann selbsthemmend ausgebildet sein, beispielsweise als ein Schneckengetriebe oder dergleichen. In solchen Ausgestaltungen ist die Übertragungseinrichtung beispielsweise als Kupplungseinrichtung ausgebildet. Insbesondere ist Übertragungseinrichtung dann seriell zur Antriebseinrichtung in einem Kraftstrang geschaltet.It is possible and preferred that the embedded rotary component is coupled to a drive device and in particular can be driven by it. Preferably, the magnetic field in the effective gap can be controlled in such a way that the embedded rotational component can drive the final rotational component. This enables a particularly simple and reliable integration of the device into a power train. The embedded rotating component can be driven directly or indirectly (for example via a gear device) by the drive device. The gear device can be designed to be self-locking, for example as a worm gear or the like. In such configurations, the transmission device is designed, for example, as a coupling device. In particular, the transmission device is then connected in series to the drive device in a power train.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die abschließende Drehkomponente oder die feststehende Komponente mit einem Bedienelement (insbesondere drehfest) gekoppelt. Das Bedienelement ist beispielsweise eine Lenkeinheit bzw. Lenkrad oder dergleichen. Insbesondere ist diejenige Komponente mit dem Bedienelement gekoppelt, welche nicht an der Drehmomentabstützung befestigt ist. Insbesondere ist das Magnetfeld im Wirkspalt so ansteuerbar, dass ein an dem Bedienelement aufgebrachtes Drehmoment auf die eingebettete Drehkomponente übertragbar ist.In an advantageous development, the final rotating component or the fixed component is coupled to an operating element (in particular non-rotatable). The control element is, for example, a steering unit or steering wheel or the like. In particular, the component that is not attached to the torque support is coupled to the control element. In particular, the magnetic field in the effective gap can be controlled in such a way that a torque applied to the operating element can be transferred to the embedded rotating component.

Insbesondere ist zwischen der feststehenden Komponente und der eingebetteten Drehkomponente wenigstens abschnittsweise wenigstens ein Entkopplungsspalt ausgebildet. Insbesondere verläuft das Magnetfeld der Spuleneinrichtung auch durch den Entkopplungsspalt. Insbesondere verläuft auch der Magnetkreis durch den Entkopplungsspalt. Im Bereich des Entkopplungsspalts liegen sich die feststehende Komponente und die eingebettete Drehkomponente insbesondere beabstandet gegenüber. Die feststehende Komponente und die eingebettete Drehkomponente können im Bereich des Entkopplungsspalts in der Art und Weise einer (Spiel-) Passung aneinander liegen. In allen Ausgestaltungen ist bevorzugt, dass die feststehende Komponente und die eingebettete Drehkomponente nicht drehfest aneinander befestigt sind.In particular, at least one decoupling gap is formed at least in sections between the fixed component and the embedded rotating component. In particular, the magnetic field of the coil device also runs through the decoupling gap. In particular, the magnetic circuit also runs through the decoupling gap. In the area of the decoupling gap, the fixed component and the embedded rotating component lie opposite one another, in particular at a distance. The fixed component and the embedded rotating component can lie against one another in the manner of a (play) fit in the area of the decoupling gap. In all embodiments, it is preferred that the fixed component and the embedded rotating component are not secured to one another in a rotationally fixed manner.

Der Entkopplungsspalt und der Wirkspalt sind vorzugsweise wenigstens abschnittsweise koaxial zueinander angeordnet. Insbesondere sind der Entkopplungsspalt und der Wirkspalt durch wenigstens eine Dichtungseinrichtung und vorzugsweise durch wenigstens eine erste Spaltdichtung voneinander abgedichtet. Die erste Spaltdichtung erstreckt sich insbesondere zwischen der feststehenden Komponente und der eingebetteten Drehkomponente. Insbesondere kann das magnetorheologische Medium aufgrund der Abdichtung nicht aus dem Wirkspalt in den Entkopplungsspalt eintreten.The decoupling gap and the effective gap are preferably arranged coaxially to one another at least in sections. In particular, the decoupling gap and the effective gap are sealed from one another by at least one sealing device and preferably by at least one first gap seal. The first gap seal extends in particular between the fixed component and the embedded rotating component. In particular, the magnetorheological medium cannot enter the decoupling gap from the effective gap due to the seal.

Der Wirkspalt ist vorzugsweise mittels wenigstens einer Dichtungseinrichtung und vorzugsweise mittels wenigstens einer zweiten Spaltdichtung abgedichtet. Insbesondere erstreckt sich die zweite Spaltdichtung zwischen den Drehkomponenten.The effective gap is preferably sealed by means of at least one sealing device and preferably by means of at least one second gap seal. In particular, the second gap seal extends between the rotating components.

In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Vorrichtung wenigstens eine Störfallsicherung. Insbesondere ist die Störfallsicherung dazu geeignet und ausgebildet, mittels wenigstens einer Magnetfelderzeugungseinrichtung ein Magnetfeld zu erzeugen und mit dem Magnetfeld das im Wirkspalt angeordnete magnetorheologische Medium zu beeinflussen, um die Drehbarkeit wenigstens einer der Drehkomponenten (insbesondere wenigstens der abschließenden Drehkomponente) bei einem Störfall mit einem Störfallbremsmoment zu bremsen.In an advantageous development, the device comprises at least one accident protection system. In particular, the accident protection is suitable and designed to generate a magnetic field by means of at least one magnetic field generating device and with the magnetic field that is arranged in the effective gap nete magnetorheological medium to brake the rotatability of at least one of the rotational components (in particular at least the final rotational component) in the event of an accident with an accident braking torque.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einem Störfall insbesondere ein Ausfall der Spuleneinrichtung verstanden. Insbesondere kommt es dabei zu einem Wegfall des Magnetfelds der Spuleneinrichtung. Die Störfallsicherung dient insbesondere dazu, dass die Drehkomponenten bei einem Störfall weder blockiert sind noch widerstandslos bewegt werden können.In the context of the present invention, an accident is understood to mean, in particular, a failure of the coil device. In particular, this results in the magnetic field of the coil device being eliminated. The accident protection serves in particular to ensure that the rotating components are neither blocked nor can be moved without resistance in the event of an accident.

Insbesondere ist die Störfallsicherung dazu geeignet und ausgebildet, das Magnetfeld der Spuleneinrichtung durch das Magnetfeld der Magnetfelderzeugungseinrichtung wenigstens teilweise zu ersetzen und/oder zu unterstützen. Insbesondere kann die Magnetfelderzeugungseinrichtung ein Magnetfeld bereitstellen, wenn das Magnetfeld der Spuleneinrichtung im Störfall wegfällt. Insbesondere kann die Magnetfelderzeugungseinrichtung ein Magnetfeld bereitstellen, welches das Magnetfeld der Spuleneinrichtung im Normalbetrieb unterstützt und/oder im Störfall abschwächt.In particular, the accident protection is suitable and designed to at least partially replace and/or support the magnetic field of the coil device by the magnetic field of the magnetic field generating device. In particular, the magnetic field generating device can provide a magnetic field if the magnetic field of the coil device disappears in the event of a fault. In particular, the magnetic field generating device can provide a magnetic field which supports the magnetic field of the coil device during normal operation and/or weakens it in the event of a fault.

Insbesondere ist die Störfalleinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, den Störfall und insbesondere den Ausfall der Spuleneinrichtung zu erfassen (z. B. mit einem Sensormittel). Insbesondere ist die Störfallsicherung dazu geeignet und ausgebildet, bei Erfassung des Störfalls automatisch die Drehbarkeit der Drehkomponenten mit dem Störfallbremsmoment zu bremsen. Es kann eine Verschaltung vorgesehen sein, welche bei einem Ausfall der Stromversorgung der Spuleneinrichtung automatisch die Zusatzspuleneinrichtung aktiviert, um mit dem Störfallbremsmoment zu bremsen.In particular, the malfunction device is suitable and designed to detect the malfunction and in particular the failure of the coil device (e.g. with a sensor means). In particular, the accident protection is suitable and designed to automatically brake the rotatability of the rotating components with the accident braking torque when the accident is detected. A circuit can be provided which automatically activates the additional coil device in the event of a failure of the power supply to the coil device in order to brake with the emergency braking torque.

Insbesondere ist die Magnetfelderzeugungseinrichtung wenigstens teilweise an der feststehenden Komponente angeordnet und vorzugsweise befestigt. Das ist beispielsweise für eine elektrische Zusatzspuleneinrichtung der Magnetfelderzeugungseinrichtung möglich und vorteilhaft. Die Magnetfelderzeugungseinrichtung kann auch wenigstens teilweise an einer der Drehkomponenten angeordnet sein. Das ist beispielsweise für eine Permanentmagneteinrichtung der Magnetfelderzeugungseinrichtung möglich und vorteilhaft.In particular, the magnetic field generating device is at least partially arranged and preferably fastened to the stationary component. This is possible and advantageous, for example, for an additional electrical coil device of the magnetic field generating device. The magnetic field generating device can also be arranged at least partially on one of the rotating components. This is possible and advantageous, for example, for a permanent magnet device of the magnetic field generating device.

Es ist bevorzugt und vorteilhaft, dass die Magnetfelderzeugungseinrichtung wenigstens eine elektrische Zusatzspuleneinrichtung zur Erzeugung eines Magnetfelds (insbesondere im Wirkspalt und/oder im Spalt der Störfallsicherung) umfasst. Insbesondere ist die Zusatzspuleneinrichtung in einer Spulenaufnahme der feststehenden Komponente angeordnet.It is preferred and advantageous that the magnetic field generating device comprises at least one additional electrical coil device for generating a magnetic field (in particular in the effective gap and/or in the gap of the accident prevention system). In particular, the additional coil device is arranged in a coil holder of the fixed component.

Die Spulenaufnahme kann jeweils wenigstens einen separaten Aufnahmeraum für die Spuleneinrichtung und die Zusatzspuleneinrichtung aufweisen. Die Aufnahmeräume sind insbesondere räumlich getrennt. Insbesondere ist wenigstens eine Trennwand dazwischen angeordnet, welche vorzugsweise magnetisch leitfähig ausgebildet ist. Möglich und vorteilhaft ist auch, dass die Spulenaufnahme wenigstens einen gemeinsamen Aufnahmeraum für die Spuleneinrichtung und die Zusatzspuleneinrichtung aufweist.The coil holder can each have at least one separate receiving space for the coil device and the additional coil device. The recording rooms are particularly spatially separated. In particular, at least one partition wall is arranged between them, which is preferably designed to be magnetically conductive. It is also possible and advantageous for the coil holder to have at least one common receiving space for the coil device and the additional coil device.

Die Spuleneinrichtung und die Zusatzspuleneinrichtung können in dem gemeinsamen Aufnahmeraum axial nebeneinander aufgewickelt oder koaxial zueinander auf gewickelt sein. Beispielsweise ist dann die Zusatzspuleneinrichtung radial innen angeordnet und von der Spuleneinrichtung in Umfangsrichtung umschlossen. Möglich ist auch eine umgekehrte Anordnung. Möglich und vorteilhaft ist auch, dass die Spuleneinrichtung und die Zusatzspuleneinrichtung in dem gemeinsamen Aufnahmeraum ineinandergewickelt sind. Dann sind die elektrischen Leiter beider Spuleneinrichtungen sozusagen durchmischt angeordnet.The coil device and the additional coil device can be wound axially next to one another in the common receiving space or wound coaxially to one another. For example, the additional coil device is then arranged radially on the inside and surrounded by the coil device in the circumferential direction. A reverse arrangement is also possible. It is also possible and advantageous for the coil device and the additional coil device to be wound together in the common receiving space. The electrical conductors of both coil devices are then mixed together, so to speak.

Es ist möglich und vorteilhaft, dass die Magnetfelderzeugungseinrichtung wenigstens eine Permanentmagneteinrichtung zur Bereitstellung des Magnetfelds umfasst. Insbesondere ist die Störfallsicherung dazu geeignet und ausgebildet, das Magnetfeld der Permanentmagneteinrichtung im Normalbetrieb durch ein (dem Magnetfeld der Permanentmagneteinrichtung gezielt) entgegenwirkendes Magnetfeld abzuschwächen oder zu eliminieren. Eine solche Permanentmagneteinrichtung hat den Vorteil, dass bei einem Ausfall der Stromversorgung der Spuleneinrichtung automatisch das Magnetfeld für das Störfallbremsmoment bereitsteht. Auf Sensormittel oder Verschaltungen zur Erkennung des Störfalls kann gegebenenfalls verzichtet werden.It is possible and advantageous for the magnetic field generating device to comprise at least one permanent magnet device for providing the magnetic field. In particular, the malfunction protection is suitable and designed to weaken or eliminate the magnetic field of the permanent magnet device during normal operation by a magnetic field (specifically counteracting the magnetic field of the permanent magnet device). Such a permanent magnet device has the advantage that if the power supply to the coil device fails, the magnetic field for the emergency braking torque is automatically available. It may be possible to dispense with sensor means or circuits for detecting the malfunction.

Insbesondere ist die Störfallsicherung dazu geeignet und ausgebildet, das entgegenwirkende Magnetfeld mittels der Spuleneinrichtung und/oder mittels der Zusatzspuleneinrichtung zu erzeugen.In particular, the accident protection is suitable and designed to generate the counteracting magnetic field by means of the coil device and/or by means of the additional coil device.

Es ist möglich, dass die Permanentmagneteinrichtung durch ein Bauteil mit magnetischen Remanenzeigenschaften bereitgestellt wird (sog. Remanenzeinrichtung). Aufgrund der Remanenzeigenschaften behält das Bauteil den jeweiligen magnetischen Zustand dauerhaft bzw. wenigstens so lange, bis es erneut entmagnetisiert bzw. magnetisiert wird. Ein solches Bauteil kann durch die Spuleneinrichtung und/oder die Zusatzspuleneinrichtung bei Bedarf magnetisiert bzw. entmagnetisiert werden. Das Bauteil ist beispielsweise eine der Drehkomponenten und/oder die feststehende Komponente oder ein Abschnitt einer solchen.It is possible for the permanent magnet device to be provided by a component with magnetic remanence properties (so-called remanence device). Due to the remanence properties, the component retains its respective magnetic state permanently or at least until it is demagnetized or magnetized again. Such a component can be provided by the coil device and/or the additional coil device can be magnetized or demagnetized if necessary. The component is, for example, one of the rotating components and/or the fixed component or a section thereof.

Vorzugsweise ist der Störfallsicherung wenigstens ein Spalt mit einem magnetorheologischen Medium zugeordnet. Insbesondere ist der Spalt wenigstens abschnittsweise zwischen der feststehenden Komponente und der abschließenden Drehkomponente ausgebildet. Der Spalt ist vorzugsweise mit dem Wirkspalt verbunden. Der Wirkspalt kann in den Spalt übergehen. Insbesondere ist zwischen dem Spalt der Störfallsicherung und dem Wirkspalt Übertragungseinrichtung keine Dichtung vorgesehen. Zwischen dem Spalt und dem Wirkspalt kann aber auch wenigstens ein Dichtungsmittel angeordnet sind.Preferably, at least one gap with a magnetorheological medium is assigned to the accident prevention system. In particular, the gap is formed at least in sections between the fixed component and the final rotating component. The gap is preferably connected to the effective gap. The effective gap can merge into the gap. In particular, no seal is provided between the gap of the accident protection and the effective gap of the transmission device. At least one sealant can also be arranged between the gap and the effective gap.

Möglich und vorteilhaft ist auch, dass der Spalt durch den Spalt der Übertragungseinrichtung bereitgestellt wird. Mit anderen Worten, die Störfallsicherung nutzt den Wirkspalt der Übertragungseinrichtung. Insbesondere ist dann für die Störfallsicherung und die Übertragungseinrichtung dasselbe magnetorheologische Medium vorgesehen.It is also possible and advantageous for the gap to be provided by the gap of the transmission device. In other words, the accident prevention system uses the effective gap of the transmission device. In particular, the same magnetorheological medium is then provided for the accident prevention and the transmission device.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist dort, wo sich der Spalt der Störfallsicherung erstreckt, keine eingebettete Drehkomponente vorgesehen. Das ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Magnetfelderzeugungseinrichtung und beispielsweise die Zusatzspuleneinrichtung an der feststehenden Komponente ausgebildet ist. Dadurch kann im Bereich der Störfallsicherung auf die eingebettete Drehkomponente verzichtet werden, sodass Gewicht und Bauraum eingespart werden.In a particularly advantageous embodiment, no embedded rotary component is provided where the gap of the fault protection device extends. This is particularly advantageous if the magnetic field generating device and, for example, the additional coil device are formed on the fixed component. This means that the embedded rotating component can be dispensed with in the area of accident prevention, so that weight and installation space are saved.

Insbesondere liegen sich dort, wo der Spalt der Störfallsicherung ausgebildet ist, die feststehende Komponente und die abschließende Drehkomponente (direkt oder indirekt) wenigstens abschnittsweise gegenüber, ohne dass die eingebettete Drehkomponente dazwischen liegt. Dadurch kann bei einem Störfall die abschließende Drehkomponente direkt an der feststehenden Komponente abgebremst werden kann. Insbesondere ist der Spalt wenigstens abschnittsweise nicht durch die eingebettete Drehkomponente begrenzt.In particular, where the gap of the accident prevention system is formed, the fixed component and the final rotating component (directly or indirectly) lie opposite one another at least in sections, without the embedded rotating component lying in between. This means that in the event of an accident, the final rotating component can be braked directly on the stationary component. In particular, the gap is not limited, at least in sections, by the embedded rotation component.

Vorzugsweise bremst die Störfallsicherung die Drehbarkeit der abschließenden Drehkomponente gegenüber der feststehenden Komponente. Möglich und bevorzugt ist auch, dass die Störfallsicherung die relative Drehbarkeit der Drehkomponenten und der feststehenden Komponente zueinander bremst.Preferably, the malfunction protection brakes the rotation of the final rotating component compared to the fixed component. It is also possible and preferred for the accident prevention system to brake the relative rotation of the rotating components and the fixed component to one another.

Insbesondere ist die eingebettete Drehkomponente an der feststehenden Komponente drehbar gelagert. Insbesondere ist die abschließende Drehkomponente an der eingebetteten Drehkomponente und/oder an der feststehenden Komponente drehbar gelagert. Die Drehkomponenten und/oder die feststehende Komponente können alternativ oder zusätzlich auch an anderen geeigneten Bauteilen und beispielsweise an einer Drehmomentabstützung bzw. Widerlagerstruktur drehbar gelagert sein.In particular, the embedded rotating component is rotatably mounted on the fixed component. In particular, the final rotating component is rotatably mounted on the embedded rotating component and/or on the fixed component. The rotating components and/or the fixed component can alternatively or additionally also be rotatably mounted on other suitable components and, for example, on a torque support or abutment structure.

Die Drehkomponenten und die feststehende Drehkomponente sind insbesondere koaxial zueinander und/oder koaxial zur Drehachse der Übertragungseinrichtung angeordnet. Die magnetisch leitfähigen Bereiche der Drehkomponenten und/oder der feststehenden Drehkomponente können mit einer in den Wirkspalt ragenden Kontur ausgestattet sein. Durch die Kontur kann sich eine in Umfangsrichtung veränderliche Spalthöhe ergeben. Die Kontur kann beispielsweise als eine Sternkontur oder dergleichen ausgebildet sein. Insbesondere verlaufen die Versorgungsleitungen und/oder Steuerleitungen durch die feststehende Drehkomponente.The rotary components and the fixed rotary component are in particular arranged coaxially to one another and/or coaxially to the axis of rotation of the transmission device. The magnetically conductive areas of the rotating components and/or the fixed rotating component can be equipped with a contour that projects into the effective gap. The contour can result in a gap height that varies in the circumferential direction. The contour can be designed, for example, as a star contour or the like. In particular, the supply lines and/or control lines run through the fixed rotary component.

Insbesondere ist mit der Übertragungseinrichtung eine Kraftübertragung bzw. Drehmomentübertragung gezielt veränderbar. Insbesondere ist mittels der Spuleneinrichtung und deren Magnetfeld im Wirkspalt die Kraftübertragung bzw. die Drehmomentübertragung zwischen den Drehkomponenten einstellbar. Insbesondere ergibt sich dadurch auch eine Veränderung des Bewegungswiderstands für die Drehbarkeit der Drehkomponenten. Die Übertragungseinrichtung kann als eine Kupplungseinrichtung oder als eine Bremseinrichtung eingesetzt werden. Dann dienen die Drehkomponenten insbesondere als Kupplungskomponenten bzw. als Bremskomponenten und können als solche bezeichnet werden. Das Drehmoment kann auch als Bremsmoment bzw. Kupplungsmoment bezeichnet werden. Die Vorrichtung kann als eine Bedieneinrichtung zur Einstellung von Bedienzuständen mittels Drehbewegungen und/oder Linearbewegungen (welche in Drehbewegungen umgesetzt werden) ausgebildet sein. Insbesondere ist der Bewegungswiderstand der Drehbewegung gezielt einstellbar.In particular, a force transmission or torque transmission can be changed in a targeted manner with the transmission device. In particular, the force transmission or torque transmission between the rotating components can be adjusted by means of the coil device and its magnetic field in the effective gap. In particular, this also results in a change in the movement resistance for the rotation of the rotating components. The transmission device can be used as a clutch device or as a braking device. The rotating components then serve in particular as clutch components or as brake components and can be referred to as such. The torque can also be referred to as braking torque or clutch torque. The device can be designed as an operating device for setting operating states by means of rotary movements and/or linear movements (which are converted into rotary movements). In particular, the movement resistance of the rotary movement can be specifically adjusted.

In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass das magnetorheologische Medium magnetorheologische Partikel und Gas als Füllmedium umfasst. Insbesondere sind die magnetorheologischen Partikel in Luft aufgenommen. Insbesondere ist das magnetorheologische Medium als ein Pulver ausgebildet. Mit einem solchen magnetorheologischen Medium ermöglicht die hier vorgestellte Erfindung ein besonders geringes Grundmoment. Alternativ ist es denkbar und möglich, dass das magnetorheologische Medium magnetorheologische Partikel und eine Trägerflüssigkeit, wie z. B. Öl, Wasser oder Alkohol, umfasst.In all embodiments, it is preferred that the magnetorheological medium comprises magnetorheological particles and gas as a filling medium. In particular, the magnetorheological particles are absorbed in air. In particular, the magnetorheological medium is designed as a powder. With such a magnetorheological medium, the invention presented here enables a particularly low basic torque. Alternatively, it is conceivable and possible for the magnetorheological medium to contain magnetorheological particles and a carrier liquid, such as. B. oil, water or alcohol.

Es ist besonders bevorzugt, dass die magnetorheologischen Partikel (jeweils) überwiegend aus Carbonyleisenpulver oder Derivaten davon bestehen. Möglich sind auch andere magnetorheologisch ansprechbare Partikel. Die magnetorheologischen Partikel können Beschichtungen zum Schutz vor Abrieb und/oder Korrosion und/oder zusätzliche Bestandteile aufweisen, um die magnetorheologischen Partikel im Betrieb beständiger, abriebfester und/oder gleitfähiger zu gestalten. Das magnetorheologische Medium und/oder die magnetorheologischen Partikel können z. B. eine Graphitbeigabe umfassen.It is particularly preferred that the magnetorheological particles (each) consist predominantly of carbonyl iron powder or derivatives thereof. Other magnetorheologically responsive particles are also possible. The magnetorheological particles can have coatings to protect against abrasion and/or corrosion and/or additional components in order to make the magnetorheological particles more durable, more abrasion-resistant and/or more slippery during operation. The magnetorheological medium and/or the magnetorheological particles can e.g. B. include a graphite addition.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einem magnetisch nicht leitfähigen Werkstoff insbesondere ein Werkstoff mit einer Permeabilitätszahl von kleiner zehn und vorzugsweise kleiner eins verstanden. Als magnetisch leitfähig werden hier insbesondere Werkstoffe mit einer Permeabilitätszahl von größer zehn und vorzugsweise ferromagnetische Stoffe verstanden. Die magnetische Leitfähigkeit ist dabei die „relative magnetische Permeabilität“, die auch vereinfacht „magnetische Permeabilität“ genannt wird.In the context of the present invention, a magnetically non-conductive material is understood to mean, in particular, a material with a permeability number of less than ten and preferably less than one. Materials with a permeability number greater than ten and preferably ferromagnetic materials are understood to be magnetically conductive here. The magnetic conductivity is the “relative magnetic permeability”, which is also simply called “magnetic permeability”.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, welche im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert werden.Further advantages and features of the present invention result from the exemplary embodiments, which are explained below with reference to the accompanying figures.

Darin zeigen:

1 eine rein schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer geschnittenen Seitenansicht;
2 eine weitere Vorrichtung in einer geschnittenen Seitenansicht; und
3 eine andere Vorrichtung in einer geschnittenen Seitenansicht.

Show in it:

1 a purely schematic representation of a device according to the invention in a sectioned side view;
2 another device in a sectioned side view; and
3 another device in a sectioned side view.

Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 100 mit einer magnetorheologischen Übertragungseinrichtung 10 mit zwei relativ zueinander drehbaren Drehkomponenten 20, 30. Die Drehkomponenten 20, 30 sind relativ zu einer feststehenden Komponente 4 drehbar aufgenommen. Die Dimensionierungen bzw. Verhältnisse sind hier und in den übrigen Figuren aus Gründen der Sichtbarkeit rein schematisch und insbesondere nicht maßstabsgerecht eingezeichnet.The 1 shows a device 100 according to the invention with a magnetorheological transmission device 10 with two rotary components 20, 30 that can be rotated relative to one another. The rotary components 20, 30 are rotatably accommodated relative to a fixed component 4. For reasons of visibility, the dimensions or ratios are shown here and in the other figures purely schematically and, in particular, not to scale.

Die Drehkomponenten 20, 30 und die feststehende Komponente 4 sind hier koaxial zueinander und koaxial zur Drehachse der Übertragungseinrichtung 10 angeordnet. Eine der Drehkomponenten 20, die sogenannte eingebettete Drehkomponente 20, ist hier (in radialer Richtung gesehen) zwischen der feststehenden Komponente 4 und der anderen Drehkomponenten 30, der sogenannten abschließenden Drehkomponente 30, angeordnet.The rotating components 20, 30 and the fixed component 4 are arranged here coaxially to one another and coaxially to the axis of rotation of the transmission device 10. One of the rotating components 20, the so-called embedded rotating component 20, is here (seen in the radial direction) between the fixed component 4 and the other rotating component 30, the so-called final rotating component 30.

Zwischen den Drehkomponenten 20, 30 ist ein umlaufender Wirkspalt 5 (zur besseren Übersichtlichkeit nicht maßstabsgerecht eingezeichnet) ausgebildet, in dem ein magnetorheologisches Medium 6 angeordnet ist. Die feststehende Komponente 4 weist eine Spulenaufnahme 23 mit einem Aufnahmeraum 23a auf, in welchem eine elektrische Spuleneinrichtung 26 aufgenommen ist. Mit der Spuleneinrichtung 26 wird ein Magnetfeld erzeugt, welches das Medium 6 beeinflusst, sodass die Bewegbarkeit der Drehkomponenten 20, 30 relativ zueinander mit einem gezielten Drehmoment beaufschlagt werden kann. Da die Komponente 4 feststeht, kann eine zuverlässige Energieversorgung der Spuleneinrichtung 26 besonders unaufwendig und zuverlässig umgesetzt werden. Schleifkontakte oder Wickelfedern sind nicht nötig.A circumferential effective gap 5 (not drawn to scale for better clarity) is formed between the rotating components 20, 30, in which a magnetorheological medium 6 is arranged. The fixed component 4 has a coil holder 23 with a receiving space 23a in which an electrical coil device 26 is accommodated. The coil device 26 generates a magnetic field which influences the medium 6, so that the mobility of the rotating components 20, 30 relative to one another can be subjected to a targeted torque. Since the component 4 is fixed, a reliable energy supply to the coil device 26 can be implemented particularly inexpensively and reliably. Sliding contacts or coil springs are not necessary.

Das Magnetfeld der Spuleneinrichtung 26 verläuft hier durch einen Magnetkreis (gestrichelt eingezeichnet), welcher durch die feststehende Komponente 4 und die Drehkomponenten 20, 30 bereitgestellt wird. Dabei verläuft das Magnetfeld der Spuleneinrichtung 26 im Magnetkreis durch die feststehende Komponente 4, weiter durch einen Entkopplungsspalt 34 und durch die eingebettete Drehkomponente 20 und weiter durch den Wirkspalt 5 und das darin befindliche Medium 6 und durch die abschließende Drehkomponente 30 und wieder zurück.The magnetic field of the coil device 26 runs here through a magnetic circuit (shown in dashed lines), which is provided by the fixed component 4 and the rotating components 20, 30. The magnetic field of the coil device 26 runs in the magnetic circuit through the fixed component 4, further through a decoupling gap 34 and through the embedded rotating component 20 and further through the effective gap 5 and the medium 6 located therein and through the final rotating component 30 and back again.

Der Entkopplungsspalt 34 und der Wirkspalt 5 sind durch eine erste Spaltdichtung 17 voneinander abgedichtet, welche sich zwischen der feststehenden Komponente 4 und der eingebetteten Drehkomponente 20 erstreckt. Der Wirkspalt 5 ist zudem mit einer zweiten Spaltdichtung 27 abgedichtet.The decoupling gap 34 and the effective gap 5 are sealed from one another by a first gap seal 17, which extends between the fixed component 4 and the embedded rotating component 20. The effective gap 5 is also sealed with a second gap seal 27.

Die feststehende Komponente 4 ist hier an einer Drehmomentabstützung 303 und beispielsweise einer Widerlagerstruktur 313 (Konsole, Karosserie etc.) drehfest aufgenommen. An der abschließenden Drehkomponente 30 ist hier rein beispielhaft ein Bedienelement 341 befestigt. In einer alternativen und ebenfalls vorteilhaften Ausführung kann das Bedienelement 341 auch an der feststehenden Komponente 4 befestigt sein, während die abschließenden Drehkomponente 30 drehfest an der Drehmomentabstützung 303 befestigt ist.The fixed component 4 is here mounted in a rotationally fixed manner on a torque support 303 and, for example, an abutment structure 313 (console, body, etc.). Here, purely as an example, a control element 341 is attached to the final rotating component 30. In an alternative and also advantageous embodiment, the operating element 341 can also be attached to the fixed component 4, while the final rotating component 30 is attached to the torque support 303 in a rotationally fixed manner.

Die eingebettete Drehkomponente 20 kann durch eine hier nicht näher gezeigte Antriebseinrichtung 302 angetrieben werden. Die Übertragungseinrichtung 10 ist seriell (in Reihe) zur Antriebseinrichtung 302 im Kraftstrang geschaltet, um z. B. den Kraftfluss zwischen der Antriebseinrichtung 302 und dem Bedienelement 341 gezielt verändern zu können. Die Antriebseinrichtung 302 kann über eine (selbsthemmende) Getriebeeinrichtung mit der eingebetteten Drehkomponente 20 verbunden sein. Wenn die Übertragungseinrichtung 10 so oder in ähnlicher Weise seriell zwischen einen Antrieb und einen Abtrieb gekoppelt ist, kann sie auch als Kupplungseinrichtung 1 bezeichnet werden.The embedded rotary component 20 can be driven by a drive device 302, not shown here. The transmission device 10 is connected in series (in series) to the drive device 302 in the power train, for example. B. to be able to specifically change the power flow between the drive device 302 and the control element 341 nen. The drive device 302 can be connected to the embedded rotary component 20 via a (self-locking) gear device. If the transmission device 10 is coupled in this or a similar manner in series between a drive and an output, it can also be referred to as a clutch device 1.

Die Drehkomponente 30 weist hier einen Hülsenabschnitt 33 und zwei axiale Stirnseitenabschnitte 43 auf. Die Komponente 4 weist hier einen Grundkörper 14 und einen Achsfortsatz 24 zur Anbindung an die Drehmomentabstützung 303 auf. Die Drehkomponente 20 weist hier einen Basiskörper 52 auf, welcher mit magnetisch leitfähigen Abschnitten 42 ausgestattet ist. Im Bereich der leitfähigen Abschnitte 42 kann der Spalt 5 in Umfangsrichtung eine veränderliche Spalthöhe aufweisen. Dazu sind die leitfähigen Abschnitte 42 beispielsweise als Sternkontur oder dergleichen ausgebildet.The rotary component 30 here has a sleeve section 33 and two axial end side sections 43. The component 4 here has a base body 14 and an axle extension 24 for connection to the torque support 303. The rotary component 20 here has a base body 52, which is equipped with magnetically conductive sections 42. In the area of the conductive sections 42, the gap 5 can have a variable gap height in the circumferential direction. For this purpose, the conductive sections 42 are designed, for example, as a star contour or the like.

Die Vorrichtung 100 ist hier beispielsweise eine Bedieneinrichtung. Dazu ist das Bedienelement 341 zum Beispiel als ein Drehknopf oder ein Joystick oder dergleichen. Die Übertragungseinrichtung 10 erzeugt dann haptische Feedbacks, während der Drehknopf zur Einstellung von Bedienzuständen gedreht wird. Über einen Antrieb kann z. B. eine aktive Rückstellung erfolgen. Die Vorrichtung 100 kann aber z. B. auch als eine Lenkvorgabeeinrichtung 300 ausgebildet sein, wie sie mit Bezug zu den 2 und 3 näher beschrieben wird. Die Übertragungseinrichtung 10 dient dann z. B. als Aktor einer Steer-by-Wire Lenkeinheit eines Fahrzeugs oder in einem Lenkrad eines Gamecontrollers. The device 100 here is, for example, an operating device. For this purpose, the control element 341 is, for example, a rotary knob or a joystick or the like. The transmission device 10 then generates haptic feedback while the rotary knob is turned to set operating states. A drive can be used, for example: B. an active provision can be made. The device 100 can z. B. also be designed as a steering specification device 300, as described with reference to 2 and 3 is described in more detail. The transmission device 10 then serves, for example. B. as an actuator in a steer-by-wire steering unit of a vehicle or in a steering wheel of a game controller.

Die 2 zeigt eine als Lenkvorgabeeinrichtung 300 ausgebildete Vorrichtung 100 zum Steuern eines Fahrzeugs nach dem Steer-by-Wire-Konzept. Dazu ist das Bedienelement 341 hier als Lenkeinheit 301 und z. B. als Lenkrad 311 ausgebildet. Die Bewegung bzw. Stellung der Lenkeinheit 301 und/oder das Drehmoment wird hier mit einer nicht näher gezeigten Sensoreinrichtung 70 und beispielsweise mit einem Drehwinkelsensor oder Drehmomentsensor oder einer Kombination aus beidem erfasst.The 2 shows a device 100 designed as a steering control device 300 for controlling a vehicle according to the steer-by-wire concept. For this purpose, the control element 341 is here as a steering unit 301 and z. B. designed as a steering wheel 311. The movement or position of the steering unit 301 and/or the torque is detected here with a sensor device 70 (not shown in detail) and, for example, with a rotation angle sensor or torque sensor or a combination of both.

Die Lenkeinheit 301 ist hier in einen Kraftstrang 310 eingebunden, welcher zudem noch eine Antriebseinrichtung 302 mit einem elektrischen Antriebsmotor und eine magnetorheologische Kupplungseinrichtung 1 mit Kupplungskomponenten 2, 3 umfasst. Die Kupplungseinrichtung 1 und ihre Kupplungskomponenten 2, 3 werden durch die Übertragungseinrichtung 10 mit ihren Drehkomponenten 20, 30 bereitgestellt. Die eingebettete Drehkomponente 20 kann als innere Kupplungskomponente 2 und die abschließende Drehkomponente 30 als äußere Kupplungskomponenten 3 bezeichnet werden. Dabei ist die Übertragungseinrichtung 10 hier in Bezug auf ihr Funktionsprinzip in analoger Weise aufgebaut, wie es zuvor beschrieben wurde.The steering unit 301 is here integrated into a power train 310, which also includes a drive device 302 with an electric drive motor and a magnetorheological clutch device 1 with clutch components 2, 3. The clutch device 1 and its clutch components 2, 3 are provided by the transmission device 10 with its rotating components 20, 30. The embedded rotating component 20 can be referred to as the inner clutch component 2 and the final rotating component 30 as the outer clutch components 3. The transmission device 10 here is constructed in an analogous manner with regard to its functional principle as described previously.

Die Antriebseinrichtung 302 ist über eine hier als Schneckengetriebe ausgebildete Getriebeeinrichtung 304 mit der inneren Kupplungskomponente 2 verbunden. Dazu ist ein Schneckenrad 344 drehfest mit der Kupplungskomponente 2 verbunden. Die Selbsthemmung des Schneckengetriebes 334 wirkt somit auf die innere Kupplungskomponente 2.The drive device 302 is connected to the inner clutch component 2 via a gear device 304, which is designed here as a worm gear. For this purpose, a worm wheel 344 is connected to the clutch component 2 in a rotationally fixed manner. The self-locking of the worm gear 334 thus acts on the inner clutch component 2.

Durch die hier gezeigte Anordnung der Spuleneinrichtung 26 erstreckt sich deren Magnetfeld durch die feststehende Komponente 4 und durch den Entkopplungsspalt 34 sowie durch die leitfähigen Abschnitte 42 der inneren Kupplungskomponente 2 und weiter durch den Spalt 5 und schließlich durch die (leitfähig ausgebildete) äußere Kupplungskomponente 3. Der Magnetkreis erstreckt sich hier also über drei relativ zueinander drehbare Bauteile 2, 3, 4 und über zwei Spalte 5, 34. Mittels der an der inneren Kupplungskomponente 2 angeordneten Dichtung 17 sind der Spalt 5 und der Entkopplungsspalt 34 hier voneinander abgedichtet. Abgesehen von der Dichtung 17 gehen der Spalt 5 und der Entkopplungsspalt 34 hier ineinander über.Due to the arrangement of the coil device 26 shown here, its magnetic field extends through the fixed component 4 and through the decoupling gap 34 as well as through the conductive sections 42 of the inner coupling component 2 and further through the gap 5 and finally through the (conductive) outer coupling component 3. The magnetic circuit here extends over three components 2, 3, 4 that can be rotated relative to one another and over two gaps 5, 34. By means of the seal 17 arranged on the inner coupling component 2, the gap 5 and the decoupling gap 34 are sealed from one another. Apart from the seal 17, the gap 5 and the decoupling gap 34 merge into one another here.

Die hier gezeigte Lenkvorgabeeinrichtung 300 ist mit einer Störfallsicherung 305 ausgestattet, welche eine Magnetfelderzeugungseinrichtung 345 zur Erzeugung eines Magnetfelds aufweist. Durch das Magnetfeld kann die Drehbarkeit der Drehkomponenten 20, 30 bei einem Störfall mit einem Störfallbremsmoment gebremst werden. Die Magnetfelderzeugungseinrichtung 345 umfasst hier eine (Zusatz-) Spuleneinrichtung 426. In einer Variante kann die Spuleneinrichtung 426 auch zur Verstärkung des Magnetfelds der Spuleneinrichtung 26 im Normalbetrieb eingesetzt werden.The steering specification device 300 shown here is equipped with a fault protection device 305, which has a magnetic field generating device 345 for generating a magnetic field. The magnetic field allows the rotatability of the rotary components 20, 30 to be braked in the event of an accident with an accident braking torque. The magnetic field generating device 345 here comprises an (additional) coil device 426. In a variant, the coil device 426 can also be used to amplify the magnetic field of the coil device 26 in normal operation.

Die Spuleneinrichtung 426 ist ebenfalls in der feststehenden Komponente 4 untergebracht. Dazu ist im Grundkörper 14 ein separater Aufnahmeraum 23b ausgebildet. Die axial neben der Spuleneinrichtung 426 bzw. neben dem Aufnahmeraum 23b verlaufenden leitfähigen Abschnitte können hier beispielsweise als Sternkontur oder dergleichen ausgebildet sein.The coil device 426 is also housed in the fixed component 4. For this purpose, a separate receiving space 23b is formed in the base body 14. The conductive sections running axially next to the coil device 426 or next to the receiving space 23b can be designed here, for example, as a star contour or the like.

Im Bereich der Spuleneinrichtung 426 liegen die feststehende Komponente 4 und die äußere Kupplungskomponente 3 direkt gegenüber (zwischen ihnen ist hier keine innere Kupplungskomponente 2). Der für die Spuleneinrichtung 426 vorgesehene Spalt 405 befindet sich hier direkt zwischen der Komponente 4 und der äußeren Kupplungskomponente 3. Der Spalt 405 geht direkt in den Spalt 5 über, sodass hier im Prinzip ein gemeinsamer Spalt 5, 405 für die Kupplungseinrichtung 1 und die Störfallsicherung 305 vorgesehen ist. In den an die Spuleneinrichtung 426 angrenzenden Bereichen der feststehenden Komponente 4 kann der Spalt 405 eine veränderlicher Höhe aufweisen. So ergibt sich z. B. auch hier eine Sternkontur analog zu den leitfähigen Abschnitten 42 der Übertragungseinrichtung 10) .In the area of the coil device 426, the fixed component 4 and the outer coupling component 3 lie directly opposite one another (there is no inner coupling component 2 between them here). The gap 405 provided for the coil device 426 is located here directly between the component 4 and the outer coupling component 3. The gap 405 merges directly into the gap 5, so that in principle there is a common gap 5, 405 for the coupling device 1 and the accident protection 305 is provided. Into the spu len device 426 adjacent areas of the fixed component 4, the gap 405 can have a variable height. This results in e.g. B. here too a star contour analogous to the conductive sections 42 of the transmission device 10).

Auf eine aufwendige Trennung zweier Spalte mit jeweils einem eigenen Medium kann verzichtet werden. Zudem wird die Bremswirkung im Störfall direkt zwischen der äußeren Kupplungskomponente 3 (an welcher die Lenkeinheit 101 befestigt ist) und der feststehenden Komponente 4 (welche drehfest an der Widerlagerstruktur 313 befestigt ist) erzeugt.There is no need for the complex separation of two columns, each with its own medium. In addition, in the event of a fault, the braking effect is generated directly between the outer coupling component 3 (to which the steering unit 101 is attached) and the fixed component 4 (which is attached to the abutment structure 313 in a rotationally fixed manner).

Die 3 zeigt eine Variante der mit Bezug zu der 2 vorgestellten Lenkvorgabeeinrichtung 300. Dabei ist die Magnetfelderzeugungseinrichtung 345 hier mit einer Permanentmagneteinrichtung 325 ausgestattet. Die Permanentmagneteinrichtung 325 ist hier ringförmig ausgebildet und an der feststehenden Komponente 4 angeordnet.The 3 shows a variant of the related to the 2 presented steering specification device 300. The magnetic field generating device 345 is here equipped with a permanent magnet device 325. The permanent magnet device 325 is designed here in the shape of a ring and is arranged on the fixed component 4.

Mit der Spuleneinrichtung 26 kann das Magnetfeld der Permanentmagneteinrichtung 325 bei Bedarf aufgehoben bzw. geschwächt werden. Zusätzlich oder alternativ kann dazu auch eine Zusatzspuleneinrichtung 426 vorgesehen sein. Diese ist dann zum Beispiel zusammen mit der Spuleneinrichtung 26 in dem Aufnahmeraum 23a untergebracht (sog. gemeinsamer Aufnahmeraum).With the coil device 26, the magnetic field of the permanent magnet device 325 can be canceled or weakened if necessary. Additionally or alternatively, an additional coil device 426 can also be provided. This is then accommodated, for example, together with the coil device 26 in the receiving space 23a (so-called common receiving space).

In einer Variante kann die Spuleneinrichtung 426 ein entgegengesetztes Magnetfeld erzeugen, welches das Magnetfeld der Spuleneinrichtung 26 reduziert oder eliminiert. Dabei ist von Vorteil, dass die Magnetfelder der Spuleneinrichtungen 26, 426 hier in einem gemeinsamen Magnetkreis liegen. So kann mit der Zusatzspuleneinrichtung 426 einer zu starken Bestromung der Spuleneinrichtung 26 im Störfall abgeholfen werden.In a variant, the coil device 426 can generate an opposite magnetic field that reduces or eliminates the magnetic field of the coil device 26. The advantage here is that the magnetic fields of the coil devices 26, 426 lie in a common magnetic circuit. The additional coil device 426 can be used to remedy excessive current supply to the coil device 26 in the event of a fault.

Gut zu erkennen ist hier ein Kanal 44, welcher im Grundkörper 14 ausgebildet ist und durch welchen beispielsweise eine Versorgungsleitung der Spuleneinrichtung 26 geführt werden kann.Clearly visible here is a channel 44, which is formed in the base body 14 and through which, for example, a supply line of the coil device 26 can be guided.

Bezugszeichenliste:List of reference symbols:

11: Magnetorheologische KupplungseinrichtungMagnetorheological coupling device
2,32.3: KupplungskomponenteCoupling component
44: Komponentecomponent
55: Spaltgap
66: Mediummedium
1010: ÜbertragungseinrichtungTransmission facility
1717: SpaltdichtungGap seal
2020: DrehkomponenteRotary component
2323: SpulenaufnahmeCoil holder
23a23a: AufnahmeraumRecording room
23b23b: AufnahmeraumRecording room
2424: Achsfortsatzaxial process
2626: SpuleneinrichtungCoil setup
2727: SpaltdichtungGap seal
3030: DrehkomponenteRotary component
3434: EntkopplungsspaltDecoupling gap
3636: Versorgungsleitungsupply line
4242: leitfähiger Abschnittconductive section
4343: Stirnabschnittforehead section
4444: Kanalchannel
5252: BasiskörperBase body
7070: Sensoreinrichtung Sensor device
100100: Vorrichtungcontraption
300300: LenkvorgabeeinrichtungSteering specification device
301301: LenkeinheitSteering unit
302302: AntriebseinrichtungDrive device
303303: DrehmomentabstützungTorque support
304304: GetriebeeinrichtungTransmission device
305305: StörfallsicherungAccident protection
310310: Kraftstrangpower line
311311: Lenkradsteering wheel
313313: WiderlagerstrukturAbutment structure
325325: PermanentmagneteinrichtungPermanent magnet device
334334: Schneckengetriebeworm gear
341341: BedienelementControl element
344344: Schneckenradworm wheel
345345: MagnetfelderzeugungseinrichtungMagnetic field generating device
405405: Spaltgap
426426: ZusatzspuleneinrichtungAdditional coil device

Claims

Device (100) comprising at least one magnetorheological transmission device (10) with at least two rotary components (20, 30) which can be moved relative to one another, at least one effective gap (5) being formed between the rotary components (20, 30) and wherein in the effective gap (5). magnetorheological medium (6) is arranged, and comprising at least one electrical coil device (26) for generating a controllable magnetic field in the effective gap (5), characterized records that the rotary components (20, 30) are rotatably accommodated relative to a fixed component (4) and that the fixed component (4) has at least one coil holder (23) on which the at least one coil device (26) is accommodated.

Device (100) according to the preceding claim, wherein the rotating components (20, 30) and the fixed component (4) are arranged coaxially to one another and wherein one of the rotating components (20, 30), the so-called embedded rotating component (20), is at least partially is arranged between the fixed component (4) and another of the rotating components (20, 30), the so-called final rotating component (30).

Device (100) according to one of the preceding claims, wherein the magnetic field of the coil device (26) extends through a magnetic circuit and wherein the magnetic circuit is provided by at least the fixed component (4) and the rotating components (20, 30).

Device (100) according to one of the preceding claims, wherein the fixed component (4) is arranged coaxially inside relative to the rotating components (20, 30) or wherein the fixed component (4) is arranged coaxially outside relative to the rotating components (20, 30). is.

Device (100) according to one of the preceding claims, wherein the embedded rotary component (20) is coupled to a drive device (302) and can be driven by it and wherein the magnetic field in the effective gap (5) can be controlled in such a way that the embedded rotary component (20). can drive the final rotating component (30).

Device (100) according to one of the preceding claims, wherein the fixed component (4) or the final rotating component (30) is attached to a torque support (303).

Device (100) according to one of the preceding claims, wherein the final rotating component (30) or the fixed component (4) is coupled to an operating element (341), for example a steering unit (301).

Device (100) according to one of the preceding claims, wherein a decoupling gap (34) is formed at least in sections between the fixed component (4) and the embedded rotating component (20) and wherein the magnetic field of the coil device (26) also passes through the decoupling gap (34). runs.

Device (100) according to the preceding claim, wherein the decoupling gap (34) and the effective gap (5) are arranged coaxially to one another at least in sections and are sealed from one another by at least one first gap seal (17).

Device (100) according to one of the preceding claims, wherein the effective gap (5) is sealed by means of at least one second gap seal (27) and wherein the second gap seal (27) extends between the rotating components (20, 30).

Device (100) according to one of the preceding claims, comprising at least one malfunction protection (305), which is suitable and designed to generate a magnetic field by means of at least one magnetic field generating device (345) and thus influence the magnetorheological medium (14) in order to rotate to brake at least one of the rotating components (20, 30) in the event of an accident with an accident braking torque.

Device (100) according to the preceding claim, wherein the magnetic field generating device (345) is at least partially arranged on the fixed component (4).

Device (100) according to one of the two preceding claims, wherein the magnetic field generating device (345) comprises at least one additional electrical coil device (426) for generating the magnetic field and wherein the additional coil device (426) is arranged in a coil receptacle (23) of the fixed component (4). .

Device (100) according to one of the three preceding claims, wherein the magnetic field generating device (345) comprises at least one permanent magnet device (325) for providing the magnetic field and wherein the fault protection (305) is suitable and designed to protect the magnetic field of the permanent magnet device (325) in normal operation to weaken or eliminate it by an opposing magnetic field.

Device (100) according to one of the four preceding claims, wherein the malfunction protection (325) is suitable and designed to generate the counteracting magnetic field by means of the coil device (26) of the transmission device (10) and/or by means of the additional coil device (426).

Device (100) according to one of the five preceding claims, wherein the accident protection (305) is assigned a gap (405) with a magnetorheological medium (6) and wherein the gap (405) between the fixed component (4) and the final rotating component ( 30) is formed or wherein the gap (405) is provided by the effective gap (5) of the transmission device (10).

Device (100) according to one of the six preceding claims, wherein the accident protection (325) brakes the rotatability of the final rotating component (30) relative to the fixed component (4) or wherein the accident protection brakes the relative rotation of the rotating components (20, 30) to one another.

Device (100) according to one of the preceding claims, wherein the embedded rotary component (20) is rotatably mounted on the fixed component (4) and / or wherein the final rotary component (30) on the embedded rotary component (20) and / or on the fixed Component (4) is rotatably mounted.