WO2021123278A1

WO2021123278A1 - Gerätekomponente mit einer magnetorheologischen bremseinrichtung

Info

Publication number: WO2021123278A1
Application number: PCT/EP2020/087179
Authority: WO
Inventors: Stefan Battlogg
Original assignee: Inventus Engineering Gmbh
Priority date: 2019-12-18
Filing date: 2020-12-18
Publication date: 2021-06-24
Also published as: CN115004126A; DE102019135026A1; EP4078330A1; US20230003276A1; CN115004126B

Abstract

Gerätekomponente (200) mit einer magnetorheologischen Bremseinrichtung (1) mit einem feststehenden Halter (4) und mit zwei Bremskomponenten (2, 3), wobei eine erste Bremskomponente (2) mit dem Halter (4) drehfest verbunden ist und sich in axialer Richtung (20) erstreckt und wobei die zweite Bremskomponente (3) ein sich um die erste Bremskomponente (2) herum drehbares und hohl ausgebildetes Drehteil (13) umfasst. Zwischen der ersten und der zweiten Bremskomponente (2, 3) ist ein umlaufender Spalt (5) ausgebildet, wobei der Spalt (5) mit einem magnetorheologischen Medium (6) gefüllt ist. Die erste Bremskomponente (2) umfasst einen sich in der axialen Richtung (20) erstreckenden Kern (21) aus einem magnetisch leitfähigen Material und eine elektrische Spule (26), die in axialer Richtung (20) um den Kern (21) gewickelt ist und eine Spulenebene (26c) aufspannt, sodass sich ein Magnetfeld (8) der elektrischen Spule (26) quer durch die erste Bremskomponente (2) erstreckt. Ein maximaler äußerer Durchmesser (26a) der elektrischen Spule (26) in einer radialen Richtung (26d) innerhalb der Spulenebene (26c) ist größer als ein minimaler äußerer Durchmesser (21b) des Kerns (21) in einer radialen Richtung (25) quer zu der Spulenebene (26c).

Description

Gerätekomponente mit einer magnetorheologischen Bremseinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Gerätekomponente mit einer magnetorheologischen Bremseinrichtung mit einem feststehenden Halter und mit wenigstens zwei Bremskomponenten. Die erfindungsgemäße Gerätekomponente mit der magnetorheologischen Bremseinrichtung kann auf vielfältigen technischen Gebieten zum Abbremsen von Relativbewegungen zueinander eingesetzt werden, insbesondere zum Bremsen oder auch Abbremsen einer Rotationsbewegung. Die erfindungsgemäße Gerätekomponente mit der magnetorheologischen Bremseinrichtung kann auch als haptische Bedieneinrichtung eingesetzt werden und zum Beispiel bei der Bedienung von technischen Einrichtungen in Fahrzeugen, (als Drehsteller; Dreh-/Drücksteller; für Infotainment, Klimaanlage, Getriebewahlschalter, Navigation, Sitzverstellung, in der Lenkung oder im Lenkrad, Fahrwerksverstellung, Fahrmodiverstellung...), Kraftfahrzeugen, Luftfahrt- und Flugzeugen, Schiffen, Booten, Landtechnik (Traktoren, Mähdrescher, Erntemaschinen, sonstigen Feldmaschinen für die Landwirtschaft), Baumaschinen und Maschinen für das Material Handling (Gabelstapler ...), Bearbeitungs maschinen und -anlagen in der Industrie oder bei medizinischen oder industriellen Anlagen eingesetzt werden. Die Erfindung kann auch bei der Bedienung oder als Eingabegerät von/für Waschmaschinen, Küchen-/Haushaltsgeräten und -einrichtungen, Radios, Fotoapparaten und Filmkameras, Hi-Fi- und Fernsehanlagen, Smart Devices, Smart-Home-Geräten, Laptops, PCs, Smartwatches, in einem Kronenrad von Armbanduhren oder Eingabegerät für Computer oder als Computermaus oder als Drehrad in einer Computermaus oder Controllern, Spielkonsolen, Gamingequipment, Drehknopf in einer Tastatur oder anderen Geräten verwendet werden.

Magnetorheologische Fluide weisen beispielsweise in einem Öl verteilt feinste ferromagnetische Partikel wie beispielsweise Carbonyleisenpulver auf. In magnetorheologischen Flüssigkeiten werden kugelförmige Partikel mit einem herstellungsbedingten Durchmesser von 1 bis 10 pm verwendet, wobei die Partikelgröße und Form nicht einheitlich ist. Wird ein solches magnetorheologisches Fluid mit einem Magnetfeld beaufschlagt, so verketten sich die Carbonyleisenpartikel des magnetorheologischen Fluids entlang der Magnetfeldlinien, sodass die rheologischen Eigenschaften des magnetorheologischen Fluides (MRF) abhängig von Form und Stärke des Magnetfeldes erheblich beeinflusst werden.

Mit der WO 2012/034697 Al ist eine magnetorheologische Übertragungsvorrichtung bekannt geworden, die zwei koppelbare Komponenten aufweist, deren Kopplungsintensität beeinflussbar ist. Zur Beeinflussung der Kopplungsintensität ist ein Kanal mit einem magnetorheologischen Medium vorgesehen. Über ein Magnetfeld wird das magnetorheologische Medium in dem Kanal beeinflusst. In dem Kanal sind Drehkörper vorgesehen, an denen spitzwinklige und das magnetorheologische Medium enthaltende Bereiche vorgesehen sind. Der Kanal oder wenigstens ein Teil davon ist mit dem Magnetfeld einer Magnetfelderzeugungseinrichtung beaufschlagbar, um die Partikel wahlweise zu verketten und mit dem Drehkörper zu verkeilen oder freizugeben. Diese magnetorheologische Übertragungsvorrichtung kann auch an einem Drehknopf zur Bedienung von technischen Geräten eingesetzt werden. Eine solche magnetorheologische Übertragungsvorrichtung funktioniert und erlaubt die Übertragung von recht hohen Kräften oder Momenten bei gleichzeitig relativ kleiner Bauform und Energiebedarf.

In der WO 2012/034697 Al ist auch ein Drehknopf oder Bedienknopf offenbart, bei dem der eigentliche Knopf um eine Welle drehbar angebracht ist. Über das Magnetfeld einer elektrischen Spule kann das Bremsmoment gesteuert werden. Wird ein höheres erzeugbares Bremsmoment gewünscht, so können statt kugelförmiger Drehkörper auch zylindrische Walzen eingesetzt werden, sodass das Magnetfeld auf einer längeren Strecke bzw. größeren Fläche wirkt. Es hat sich insbesondere bei Dreh- oder Bedienknöpfen mit relativ kleinem Durchmesser gezeigt, dass eine Verlängerung der Wälz körper nicht unbedingt zu einer Erhöhung des maximal erzeugbaren Bremsmomentes führt. Es hat sich herausgestellt, dass dies daran liegt, dass das Magnetfeld durch die zentrale Welle geschlossen wird bzw. hindurch gehen muss. Der kleine Durchmesser der Welle begrenzt das erzeugbare Bremsmoment, da das für die Bremsung erforderliche Magnetfeld im (Wellen-)material schnell gesättigt ist. Das vom Magnetfeld durchflossene Material lässt keinen höheren Magnetfluss mehr zu, weshalb auch kein stärkeres Magnetfeld zu den Walzen gelangen kann. Der kleinste vom Magnetfeld durchflossene Querschnitt im Gesamtmagnetkreis definiert den maximal möglichen Magnetfluss und damit das maximale Bremsmoment in der Bremsvorrichtung. Der Einsatz von längeren Walzen als Drehkörpern kann sich dann sogar nachteilig auf das erzeugbare Bremsmoment auswirken, da sich das Magnetfeld über die längere Walzenfläche verteilt. Es liegt eine geringere Feldstärke (pro Übertragungsfläche) an. Weil die erzielbare Bremswirkung nicht linear von dem Magnetfeld abhängt, sondern bei stärkeren Magnetfeldern überproportional steigt, sinkt die erzielbare Bremswirkung dementsprechend bei schwächeren Magnetfeldern überproportional.

Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gerätekomponente mit einer magnetorheologischen Bremseinrichtung zur Verfügung zu stellen, welche insbesondere auch bei kleinen oder sogar bei sehr kleinen Durchmessern ein hohes Bremsmoment (Drehmoment) bzw. ein höheres Bremsmoment (Drehmoment) erlaubt als es im Stand der Technik der Fall ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Gerätekomponente mit einer magnetorheologischen Bremseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und Merkmale der Gerätekomponente mit einer magnetorheologischen Bremseinrichtung ergeben sich aus der allgemeinen Beschreibung und der Beschreibung der Ausführungsbeispiele. Eine erfindungsgemäße Gerätekomponente mit einer magnetorheologischen Bremseinrichtung weist einen feststehenden Halter und wenigstens zwei Bremskomponenten auf. Eine erste Bremskomponente ist mit dem Halter drehfest verbunden und erstreckt sich in einer axialen Richtung. Die zweite Bremskomponente umfasst ein sich um die erste Bremskomponente herum drehbares und hohl (und innen insbesondere zylindrisch) ausgebildetes Drehteil. Zwischen der ersten und der zweiten Bremskomponente ist ein umlaufender Spalt ausgebildet (Wirkspalt). Der Spalt ist wenigstens zum Teil mit einem magnetorheologischen Medium gefüllt. Dabei benetzt das magnetorheologische Medium die erste und die zweite Bremskomponente. Die erste Bremskomponente umfasst einen sich in der axialen Richtung erstreckenden Kern aus einem magnetisch leitfähigen Material und (wenigstens) eine elektrische Spule, die in axialer Richtung um den Kern gewickelt ist und eine Spulenebene aufspannt, sodass sich ein Magnetfeld der elektrischen Spule quer (zu der axialen Richtung) durch die erste Bremskomponente erstreckt.

Dabei ist vorteilhaft ein maximaler (äußerer) Durchmesser der elektrischen Spule in einer radialen Richtung innerhalb der Spulenebene größer als ein minimaler (äußerer) Durchmesser des Kerns in einer radialen Richtung quer (und insbesondere etwa senkrecht oder senkrecht) zu der Spulenebene. Insbesondere ist der maximale (äußere) Durchmesser der elektrischen Spule in einer radialen Richtung größer als ein maximaler (äußerer) Durchmesser des Kerns in einer radialen Richtung quer (und insbesondere etwa senkrecht oder senkrecht) zu der Spulenebene.

Vorteilhaft ist der maximale äußere Durchmesser der Spule in einer radialen Richtung größer als ein Durchmesser eines Grundkörpers des Kerns. Vorteilhaft ist der maximale äußere Durchmesser der Spule in einer radialen Richtung größer als ein Durchmesser eines Grundkörpers des Kerns in einer radialen Richtung quer zu der Spulenebene. Bevorzugt ist der Grundkörper zylindrisch oder wenigstens abschnittsweise im Wesentlichen zylindrisch, elliptisch oder wenigstens abschnittsweise bogenförmig oder gebogen ausgebildet.

Besonders bevorzugt ist der Grundkörper zylindrisch ausgebildet. Insbesondere können an dem Grundkörper Magnetfeldkonzentratoren ausgebildet sein. Insbesondere können an dem Grundkörper Formelemente ausgebildet und/oder umfasst sein. Vorteilhaft können die Formelemente Nuten, Ausnehmungen und/oder dergleichen umfassen.

Der Grundkörper kann bereichsweise wenigstens eine abgeflachte Fläche und insbesondere zwei gegenüberliegende (parallele) abgeflachte Flächen aufweisen. Die abgeflachte Fläche kann vorteilhaft im Wesentlichen eben ausgebildet sein. An der bzw. den abgeflachten Flächen kann die Spule gewickelt sein.

Die erste Bremskomponente definiert eine axiale Richtung. Die erste Bremskomponente kann aber auch wenigstens örtlich zur axialen Richtung gewinkelt ausgebildet sein. Unter der Formulierung, dass sich der Kern der ersten Bremskomponente in der axialen Richtung erstreckt, wird im Sinne der vorliegenden Erfindung verstanden, dass sich der Kern wenigstens auch im Wesentlichen in die axiale Richtung erstreckt. Der Kern kann einen Verlauf aufweisen, der vorzugsweise parallel zur axialen Richtung ausgerichtet ist, aber auch einen leichten Winkel zur axialen Richtung aufweisen kann. Beispielsweise kann der Kern auch unter einem Winkel von 2,5° oder 5° oder 10° oder 15° zur axialen Richtung ausgerichtet sein. Die Wicklung der elektrischen Spule muss ebenso nicht exakt in axialer Richtung um den Kern ausgerichtet sein. Auch die elektrische Spule kann unter einem Winkel von 5° oder 10° oder 15° oder dergleichen zur axialen Richtung um den Kern gewickelt sein. Es ist in allen Fällen aber bevorzugt, dass ein Winkel zwischen der Ausrichtung des Kerns und der axialen Richtung und ein Winkel der Wicklung der elektrischen Spule zur axialen Richtung kleiner 20° und insbesondere kleiner 10° beträgt. Die erfindungsgemäße Gerätekomponente mit wenigstens einer magnetorheologischen Bremseinrichtung hat viele Vorteile. Ein erheblicher Vorteil der erfindungsgemäßen magnetorheologischen Bremseinrichtung besteht darin, dass die elektrische Spule an der ersten Bremskomponente vorgesehen ist. Ein besonderer Vorteil ergibt sich dadurch, dass die elektrische Spule in axialer Richtung um wenigstens einen wesentlichen Teil des Kerns oder insgesamt um den Kern gewickelt ist. Dadurch, dass ein maximaler äußerer Durchmesser der elektrischen Spule in einer radialen Richtung innerhalb der Spulenebene größer sein kann als ein minimaler äußerer Durchmesser des Kerns in einer radialen Richtung quer und insbesondere wenigstens etwa senkrecht zu der Spulenebene, kann ein größerer Kerndurchmesser realisiert werden. Ein größerer Kernquerschnitt ermöglicht die Erzeugung eines stärkeren Magnetfeldes (höhere Feldstärken im Wirkspalt). Dadurch können höhere Bremskräfte bei gleichem Bauraum oder aber gleich hohe Bremskräfte bei geringerem Bauraum erzeugt werden, das erzielbare Drehmoment pro Bauvolumen nimmt damit zu. Bei Bedarf ist es auch möglich, in einem sehr kleinen Bauraum noch beachtliche Bremskräfte zu erzeugen.

Das ergibt sich dadurch, dass das Magnetfeld der elektrischen Spule quer zur axialen Richtung der ersten Bremskomponente verläuft (also radial bezogen auf die Längsachse), und, dass der Durchmesser der elektrischen Spule vergrößert wird.

Es ist ein erheblicher Unterschied zu dem mit der WO 2012/034697 Al bekannt gewordenen Stand der Technik, wo die elektrische Spule an der äußeren Komponente vorgesehen ist und wobei sich die Wicklungen der elektrischen Spule konzentrisch um die axiale Richtung herum erstrecken. Dadurch wird im Stand der Technik ein Magnetfeld erzeugt, welches sich in axialer Richtung durch das Innere der beiden Komponenten erstreckt. Die innere Komponente, meist eine konstruktiv bedingte dünne Welle, beschränkt somit beim Stand der Technik den Magnetflussquerschnitt und damit den maximal zu erzielenden Gesamtmagnetfluss. Im Unterschied dazu verläuft das Magnetfeld bzw. verlaufen die Magnetfeldlinien hier quer dazu und somit quer durch die erste bzw. innere Bremskomponente. Eine Verlängerung der ersten Bremskomponente erhöht hier bei gleichem Durchmesser den möglichen Magnetfluss und damit das Bremsmoment. Der meist konstruktiv (bauraumbedingt) nicht größer mögliche Kerndurchmesser beschränkt somit nicht mehr den Magnetfluss. Die Wicklung(en) der elektrischen Spule liegen bei der vorliegenden Erfindung vorzugsweise (wenigstens im Wesentlichen) in einer Ebene oder dicht benachbart zu der Ebene, welche die zentrale Achse der axialen Richtung einschließt. Bei der WO 2012/034697 Al liegt die zentrale Achse hingen senkrecht zu der Ebene der Wicklungen der elektrischen Spule.

Die Erfindung ist auch sehr vorteilhaft gegenüber dem Stand der Technik aus der WO 2019/138015 Al, die eine magnetorheologische Bremseinrichtung mit einer um eine Längsachse gewickelte elektrische Spule zeigt. Im Unterschied dazu kann das magnetische Feld im Kern vergrößert und damit auch die Bremskraft erhöht und/oder der Bauraum verkleinert werden. Bei diesem Stand der Technik sind auf dem vollständigen Umfang Wälzkörper angeordnet und können umlaufen. Es ist überraschend, dass mit einer Konstruktion, bei der ein vollständiges Umlaufen der Wälzkörper nicht mehr möglich ist, da die elektrische Spule nach außen übersteht, eine Verstärkung der Bremskraft erzielbar ist.

Dies wird dadurch erreicht, dass der vorhandene Bauraum günstig und insbesondere bestmöglich genutzt wird. Ziel ist es eine möglichst hohe Feldstärke (viel Amper/Meter) im Wirkspalt zwischen den sich zueinander bewegenden Wirkflächen (drehenden zu stehenden Komponenten) zu erzeugen. Damit dies möglich ist, werden bestimmte magnetische Querschnitte im den vom Magnetfeld durchflossenen Komponenten (Magnetkreis) benötigt, welche wiederum von einer elektrischen Spule mit dazu passendem Wickel fenster und elektrischer Auslegung (Drahtstärke/Drahtdurchmesser, Anzahl Wicklungen/Windungen) gespeist werden müssen. Dies alles muss innerhalb eines meist vorgegebenen (und oft knapp bemessenen) Bauraums angeordnet werden. Versuche beim Stand der Technik haben ergeben, dass eine z. B. vollständig mit Walzen bestückte Bremseinheit weniger Bremsmoment als eine teilweise bestückte Bremseinheit ergibt, weil bei einer vollständig bestückten Bremseinheit das von der Elektrospule erzeugte und über den geometrisch restriktierten Kern erzeugte Magnetfeld auf mehrere Übertragungselemente verteilt werden, wodurch pro Übertragungseinheit weniger Feldstärke ankommt. Weniger Feldstärke führt überproportional zu weniger Bremsmoment. Bei der erfinderischen Konstruktion wurden die MRF Bremse nicht mit magnetisch nicht-leitenden Walzen (quasi sind dies Platzhalter) ausgeführt, sondern der Platz für diese nicht Drehmoment erzeugenden Bauteile wurde für die Vergrößerung der Elektrospule und des Kernes genutzt, sodass mehr Magnetfeld erzeugt wird. Dadurch ergibt sich eine Erhöhung des Bremsmomentes im gleichen Bauraum, weil dadurch die Feldstärke im Wirkspalt erhöht wird.

Der Bauraum wurde bestmöglich genutzt.

Vorteilhaft ist die Gerätekomponente als haptische Bedienein richtung ausgebildet. Insbesondere eignet sich die Gerätekom ponente zum Betreiben einer haptischen Bedieneinrichtung. Besonders bevorzugt ist die Gerätekomponente zum Betrieb einer haptischen Bedieneinrichtung verwendbar und/oder geeignet.

Bei der magnetorheologischen Bremseinrichtung sind die Übertragungskomponenten wenigstens zum Teil von einem magnetorheologischen Medium umgeben. Insgesamt wird vorzugsweise ein magnetorheologisches Fluid als magnetorheologisches Medium eingesetzt.

Vorzugsweise sind über dem Umfang des Spaltes mehrere insbeson dere drehbare Übertragungskomponenten verteilt angeordnet. Die Übertragungskomponenten können in dem Spalt drehbar sein und drehen sich dann vorzugsweise wenigstens zum Teil während einer Drehung der ersten und zweiten Bremskomponente relativ zueinander. Ein zentraler Bestandteil der drehbaren Übertragungskomponente oder die drehbare Übertragungskomponente insgesamt ist insbesondere formstabil und ändert während einer Drehung die äußere Form (wenigstens im Wesentlichen) nicht. Vorzugsweise dreht sich die drehbare Übertragungskomponente wenigstens etwas während einer Drehung der zweiten Bremskomponente relativ zu der ersten Bremskomponente.

In einer bevorzugten Weiterbildung ist wenigstens eine Übertragungskomponente als Wälzkörper ausgebildet. Unter dem Begriff „Wälzkörper" ist im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Drehkörper zu verstehen, der geeignet ist, in dem Spalt auf der ersten bzw. zweiten Bremskomponente abzurollen.

Vorzugsweise weist wenigstens ein Wälzkörper einen zylindrischen oder kugelförmigen oder runden oder abgerundeten (im Wesentlichen formstabilen) Querschnitt auf. Insbesondere kann ein Wälzkörper einen (lang gestreckten) zylindrischen Abschnitt aufweisen. An den Enden kann der Wälzkörper abgerundet sein oder spitz zulaufend oder eckig gestaltet sein. Auch andere Abschnitte und insbesondere Endabschnitte sind möglich. Besonders bevorzugt werden zylindrische Walzen als Wälzkörper eingesetzt. Ein zylindrischer Wälzkörper hat den erheblichen Vorteil, dass der Wälzkörper über der Länge des zylindrischen Abschnitts wirksam sein kann. Dadurch wird die Effektivität erhöht.

Ein erheblicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass durch eine Verlängerung eines beispielsweise zylindrischen Wälzkörpers ein stärkeres Bremsmoment erzeugbar ist. Gleichzeitig mit der Verlängerung des Wälzkörpers kann (in sinnvoller Weise) auch die elektrische Spule verlängert werden, die sich in Längsrichtung der ersten Bremskomponente erstreckt. Mit einer elektrischen Spule, die in axialer Richtung länger ausgebildet ist, wird eine größere Durchtrittsfläche (vom Magnetfeld durchflossene Querschnittsfläche) für das Magnetfeld zur Verfügung gestellt. Deshalb bewirkt bei der vorliegenden Erfindung eine Verlängerung der ersten Bremskomponente in axialer Richtung auch eine Vergrößerung des Querschnitts des Kerns. Dadurch kann ein stärkeres Bremsmoment durch eine Verlängerung der ersten Bremskomponente in axialer Richtung erreicht werden. In bevorzugten Ausgestaltungen besteht wenigstens ein Teil der Übertragungskomponenten aus einem magnetisch leitfähigen Material. Es ist möglich, dass ein Teil der

Übertragungskomponenten aus einem magnetisch nicht leitfähigen Material besteht. Vorzugsweise besteht die Mehrzahl der Übertragungskomponenten aus einem magnetisch leitfähigen Material. In allen Fällen konzentriert sich das Magnetfeld im Bereich der magnetisch leitfähigen Übertragungskomponenten. Das führt zu der Konzentration des Magnetfeldes und zu einer örtlichen Verstärkung (Magnetfeldlinienkonzentration). Da der Zusammenhang zwischen erzeugbarem Bremsmoment und Stärke des Magnetfeldes nicht linear ist und da das erzeugbare Bremsmoment mit stärker werdendem Magnetfeld noch überproportional stärker wird, kann dadurch eine erhebliche Verstärkung des erzeugbaren Bremsmomentes (bei gleichem Bauraum/Abmessungen) erzielt werden.

Die Eisenpartikel werden in Richtung des Magnetfeldgradienten gezogen (die Kraft auf magnetisierbare Partikel wirkt immer in Richtung des stärkeren Magnetfelds). Dadurch wird die Konzentration der Carbonyleisenpartikel in den Bereichen höherer Magnetfeldlinienkonzentration auch erhöht. Zum Beispiel erhöht sich die magnetische Feldstärke im Spalt dadurch von < 350 A/m auf bis zu 1.000 A/m oder darüber. Die hohe (konzentrierte) Feldstärke zieht mehr Carbonyleisenpartikel aus der magnetorheologischen Flüssigkeit an, es kommt zu einer Carbonyleisen-Anhäufung (Haufenbildung). Dies wiederum erlaubt die Generierung höherer Schubspannungen und damit Bremsmomente.

In allen Ausgestaltungen ist es für eine Erhöhung des erzeugbaren Bremsmomentes nicht nötig, den Durchmesser der ersten Brems komponente zu erhöhen. Dies ist deshalb sehr wichtig, weil viele Einsatzmöglichkeiten einen größeren Außendurchmesser einer Bremseinrichtung nicht zulassen bzw. ein größerer

Außendurchmesser ein gravierender Wettbewerbsnachteil wäre (z. B. ein übergroßes seitliches Einstellrad bei einer Armbanduhr). Für eine Verstärkung/Erhöhung des Bremsmomentes kann die erste Bremskomponente axial länger ausgebildet werden, was bauraumtechnisch kein bzw. ein kleinerer Nachteil ist.

Vorzugsweise weist das Drehteil (in axialer Richtung) wenigstens abschnittsweise eine zylindrische Innenoberfläche auf.

An wenigstens einem Winkelsegment des Außenumfangs des Kerns ist vorzugsweise wenigstens eine Übertragungskomponente zwischen dem Kern und der zylindrischen Innenoberfläche des Drehteils angeordnet. Insbesondere weist an dem Winkelsegment der Kern wenigstens eine an die Form der Übertragungskomponenten angepasste Aufnahme auf. Bei zylindrisch ausgebildeten walzenförmigen Übertragungskomponenten ist der Kern im Bereich der Aufnahme vorzugsweise entsprechend konkav ausgebildet. Vorzugsweise ist nur ein geringer Spalt zwischen der Aufnahme und der Übertragungskomponente ausgebildet. Dadurch wird die Übertragungskomponente von der Aufnahme eingefasst und es findet eine besonders effektive Übertragung des Magnetfeldes auf die Übertragungskomponente statt.

In anderen Ausgestaltungen oder abgesehen von den Bereichen der Aufnahmen ist die Außenoberfläche des Kerns über dem Winkelsegment vorzugsweise zylindrisch ausgebildet.

Insbesondere ist die elektrische Spule außerhalb des Winkelsegments an dem Kern aufgenommen. Besonders bevorzugt ragt die elektrische Spule radial weiter nach außen als die Außenoberfläche des Kerns in dem Winkelsegment.

In allen Ausgestaltungen sind vorzugsweise wenigstens zwei Winkelsegmente ausgebildet, an denen Übertragungskomponenten angeordnet sind, wobei insbesondere wenigstens ein Winkelsegment und vorzugsweise jedes Winkelsegment kleiner als 150° ist.

In vorteilhaften Ausgestaltungen sind Übertragungskomponenten nur in dem Winkelsegment oder in den (insbesondere zwei) Winkelsegmenten angeordnet. In vorteilhaften Weiterbildungen ist zwischen den (radial äußeren Enden der) Übertragungskomponenten und der zylindrischen Innenoberfläche des Drehteils ein kleineres radiales Spaltmaß ausgebildet, als ein radialer Abstand zwischen der Spule und der zylindrischen Innenoberfläche des Drehteils. An den radial äußeren Enden der Übertragungskomponenten liegt bevorzugt ein Spalt mit einer geringen Spalthöhe vor (Wirkspalt). Dadurch kann in Kombination mit hohen Feldstärken ein vorteilhafter Keileffekt eingestellt werden.

In bevorzugten Ausgestaltungen ist der Kern mit einer Mehrzahl an Übertragungskomponenten fest verbunden. Dann ist es möglich, dass keine Übertragungskomponente drehbar ist. Möglich ist es aber auch, dass einzelne Übertragungskomponenten fest mit dem Kern verbunden sind und dass andere Übertragungskomponenten als separate Teile vorgesehen sind, die sich gegebenenfalls auch gegenüber dem Kern bewegen oder drehen können. Diese können seitlich drehbar geführt sein.

Die mit dem Kern fest verbundenen Übertragungskomponenten können einstückig mit dem Kern ausgebildet oder damit fest verbunden und z. B. verschraubt oder vernietet oder verschweißt sein.

Vorzugsweise bilden wenigstens einige (fest mit dem Kern verbundene) Übertragungskomponenten nach außen abstehende Arme des Kerns.

Es hat sich überraschend gezeigt, dass eine besonders starke Verkettung der magnetorheologischen Partikel in dem magnetorheologischen Medium auch ohne (drehende) Wälzkörper erzeugt werden kann. Mit einem starken Magnetfeld und hohen Feldstärken im Wirkspalt kann eine effektive Verkettung und Anhäufung von Carbonyleisenpartikel erreicht werden. Die Übertragungskomponenten dienen in allen Fällen als

Magnetfeldkonzentratoren. Übertragungskomponenten können auch als Magnetfeldkonzentratoren bezeichnet werden. Durch die hohe Feldkonzentration im Bereich der Übertragungskomponenten wird eine besonders hohe Feldstärke und damit auch eine besonders starke Verkettung und Anhäufung von Partikeln realisiert. Der Keileffekt verstärkt den Effekt, da der Spalt nicht umlaufend eine konstante Höhe aufweist, sondern sich verjüngt. Im Bereich der Übertragungskomponenten wird die radiale Spalthöhe reduziert, während sich daneben Bereiche verketten und eine Art Klumpen/Haufen bilden können.

Sollten im gegebenen Bauraum höhere Bremsmomente als beim Stand der Technik bei gleichzeitig (sehr) niederen Herstellkosten gefordert sein, so kann die axiale Breite des

Magnetfeldkonzentrators (= eine radiale Weiterführung des Kerns) sehr klein und als Kreissegment (geschlossene Kontur) ausgeführt werden. Aus Herstellkostengründen kann dabei auf die Walzen oder Sternkontur oder ähnlich ausgestaltete radial oder axial abstehende Arme mit unterbrechenden Zwischenräumen verzichtet werden. Die speziell gewählte (sehr) kleine Breite und spezielle Kontur des Magnetfeldkonzentrators konzentriert hierbei auch das Magnetfeld und führt wie zuvor beschrieben zu hohen Feldstärken im (Ring)spalt und damit zur Carbonylpartikelkonzentration (Haufenbildung). Zwar sind die Feldstärken im Wirkspalt wegen der größeren Übergangsfläche nicht so hoch wie bei einzelnen Armen, aber für manche Anwendungen ausreichend, besonders wenn ein hoher Kostendruck vorhanden ist oder andere Gründe vorliegen.

In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass die erste Bremskomponente axial verschieblich oder verschiebbar an der zweiten Bremskomponente aufgenommen ist.

Vorzugsweise ist wenigstens eine Sensoreinrichtung umfasst, wobei die Sensoreinrichtung wenigstens eine Magnetringeinheit und wenigstens einen drehfest an der ersten Bremskomponente angebundenen sowie radial und/oder axial benachbart zu der Magnetringeinheit angeordneten Magnetfeldsensor zur Erfassung eines Magnetfeldes der Magnetringeinheit umfasst. Insbesondere wird wenigstens ein Hallsensor eingesetzt. Vorteilhaft ist ein zwei- oder dreidimensionaler Hallsensor oder es sind zwei oder mehr solche Hallsensoren vorhanden.

Insbesondere ist die Magnetringeinheit an dem Drehteil befestigt.

In allen Weiterbildungen ist es bevorzugt, dass wenigstens eine Abschirmeinrichtung zur wenigstens teilweisen Abschirmung der Sensoreinrichtung vor einem Magnetfeld der elektrischen Spule und/oder anderer Komponenten und/oder einem sonstigen externen Magnetfeld umfasst ist.

Insbesondere umfasst die Abschirmeinrichtung wenigstens einen die Magnetringeinheit wenigstens abschnittsweise umgebenden Abschirmkörper. Vorzugsweise weist die Abschirmeinrichtung wenigstens eine zwischen dem Abschirmkörper und der Magnetringeinheit angeordnete Trenneinheit und/oder wenigstens eine zwischen dem Abschirmkörper und dem Drehteil angeordnete Halteeinrichtung auf. Die Halteeinrichtung umfasst vorzugsweise eine magnetische Entkopplungseinrichtung oder ist als eine solche ausgebildet.

Die Halteeinrichtung bindet die Abschirmeinrichtung insbesondere an das Drehteil an. Vorzugsweise sind die Abschirmeinrichtung und das Drehteil drehfest gekoppelt. Der Abschirmkörper kann fest mit der Halteeinrichtung verbunden sein. Der Abschirmkörper und die Halteeinrichtung können einstückig ausgebildet sein, bestehen aber vorzugsweise aus unterschiedlichen Materialien.

Die Trenneinheit und vorzugsweise auch die Entkopplungs einrichtung weisen insbesondere eine um ein Vielfaches geringere magnetische Leitfähigkeit als der Abschirmkörper auf. Dadurch wird eine besonders vorteilhafte Abschirmung von eventuell störenden Magnetfeldern bewirkt. Dabei besteht der eventuell mehrteilig ausgebildete Abschirmkörper aus einem solchen magnetisch leitfähigen Material und weist eine solche Wandstärke auf, dass in normal üblichen Betrieb keine magnetische Sättigung in wenigstens einer Wandung oder in den Wandungen des Abschirmkörpers auftritt. Dadurch wird eine effektive Abschirmung gewährleistet und es kann eine hohe Qualität des Messsignals erreicht werden.

Die Abschirmeinrichtung kann mehrteilig ausgebildet sein und mehrere miteinander verbundene Komponenten umfassen. Insbesondere umfasst die Abschirmeinrichtung wenigstens eine Ringhülse und wenigstens eine axiale Ringscheibe oder z. B. zwei axiale Ringscheiben, wobei dann an jedem Ende eine axiale Ringscheibe angeordnet werden kann.

Die Abschirmeinrichtung bzw. der (eigentliche) Abschirmkörper der Abschirmeinrichtung kann auch zweiteilig ausgebildet sein und zwei topf- oder schalenförmige Elemente oder ein topfförmiges und ein scheibenförmiges Element (jeweils mit zentralem Durchtrittsloch) aufweisen, die zusammengebracht ein Abschirmvolumen im Inneren aufspannen.

Insbesondere wird die Sensoreinrichtung radial zentrisch und etwa axial mittig an der (ein Zylinderabschnittsvolumen aufspannenden) Abschirmeinrichtung angeordnet. Eine axial leicht außermittige Position kann vorteilhaft sein, wenn über eine Stärke des gemessenen Magnetfeldes eine axiale Position abgeleitet wird.

In besonders vorteilhaften Ausgestaltungen sind die Abschirmeinrichtung und die Magnetringeinheit voneinander (in radialer und axialer Richtung) beabstandet angeordnet. Beispielsweise kann eine Trenneinheit aus einem magnetisch nicht oder nur schwach leitfähigen Material zwischen dem Abschirmkörper und der Magnetringeinheit vorgesehen sein. Die Trenneinheit kann z. B. aus einem Kunststoff bestehen. Beispielsweise kann die Trenneinheit aus einem Spritzgussteil bestehen. Vorzugsweise sorgt die Trenneinheit für einen definierten Abstand und eine definierte Positionierung.

Es ist bevorzugt, dass zwischen den beiden Bremskomponenten eine geschlossene (und nach außen abgedichtete) Kammer ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die zweite Bremskomponente (etwa) an einem ersten Ende der geschlossenen Kammer an der ersten

Bremskomponente (an einer ersten Lagerstelle) drehbar aufgenommen oder auch gelagert. Die geschlossene Kammer ist besonders bevorzugt im Wesentlichen und insbesondere vollständig mit dem magnetorheologischen Medium gefüllt.

Vorzugsweise ist die zweite Bremskomponente axial verschieblich an der ersten Bremskomponente aufgenommen und z. B. gelagert, sodass sich ein Volumen der geschlossenen Kammer durch eine relative axiale Verschiebung der beiden Bremskomponenten zueinander verändert, um einen Ausgleich für temperaturbedingte Volumenänderungen zur Verfügung zu stellen.

Insbesondere ist an einem zweiten Ende der Kammer die zweite Bremskomponente an der ersten Bremskomponente verschieblich aufgenommen (und kann dort separat gelagert sein), wobei ein Durchmesser der ersten Lagerstelle an dem ersten Ende der geschlossenen Kammer von einem Durchmesser der zweiten Lagerstelle an dem zweiten Ende der geschlossenen Kammer verschieden ist.

In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass das Drehteil an einem Drehknopf oder Drehrad ausgebildet ist. Vorzugsweise kann das Drehteil z. B. einstückig mit einem Drehknopf oder Drehrad gebildet werden. Bei solchen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass der Drehknopf bzw. das Drehteil „topf "-förmig ausgebildet ist. Der „Deckel" des Drehteils kann einstückig mit einem als Hülsenteil ausgebildeten Drehteil verbunden sein oder separat daran befestigt werden.

Vorzugsweise besteht das Drehteil aus einem magnetisch leitenden Material bzw. umfasst ein magnetisch leitendes Hülsenteil und stellt einen Außenring für das Magnetfeld zur Verfügung. Das Magnetfeld zur Erzeugung eines Bremsmomentes tritt quer zur axialen Richtung durch die erste Bremskomponente hindurch und durchtritt den Spalt an den Übertragungselementen, die magnetisch leitend ausgebildet sind. Von den feststehenden oder beweglichen Übertragungselementen oder den drehbaren Wälzkörpern aus tritt das Magnetfeld in den Außenring des Drehteils bzw. in das Hülsenteil ein. Dort verlaufen die Magnetfeldlinien zurück zur anderen Seite der ersten Bremskomponente und durchtreten (auf der gegenüberliegenden Seite) den Spalt wieder an den Übertragungselementen bzw. Wälzkörpern, bevor die Magnetfeldlinien wieder in die erste Bremskomponente eintreten. Somit liegt ein geschlossener Magnetkreis bzw. es liegen geschlossene Magnetfeldlinien vor.

An den Wälzkörpern bildet sich unter dem Einfluss eines Magnetfeldes bei einer Relativdrehung der ersten und der zweiten Bremskomponente relativ zueinander ein Keileffekt aus, so wie er grundsätzlich in der WO 2012/034697 Al beschrieben ist. Die Offenbarung dieser Druckschrift wird vollständig mit in diese Anmeldung aufgenommen. Das Bremsmoment bei der vorliegenden Erfindung wird ebenfalls durch den Keileffekt an den feststehenden oder beweglichen Übertragungskomponenten bzw. Wälzkörpern bzw. Drehkörpern erzeugt. Es hat sich erstaunlicherweise gezeigt, dass Wälzkörper nicht immer nötig sind. Das ist insbesondere bei besonders klein bauenden Gerätekomponenten sehr vorteilhaft.

Vorzugsweise ist wenigstens eine radiale Wandstärke des Hülsenteils bzw. Drehteils wenigstens halb so groß wie eine Spaltbreite des Spaltes und/oder ein Durchmesser einer Übertragungskomponente. Vorzugsweise ist eine radiale Wandstärke (des Hülsenteils) des Drehteils größer als 3/4 der Spaltbreite des Spaltes und/oder eines Durchmessers einer

Übertragungskomponente. Die radiale Wandstärke (des Hülsenteils) des Drehteils kann insbesondere auch größer sein als ein Durchmesser einer Übertragungskomponente. Durch eine genügende Wandstärke des aus einem magnetisch leitenden Materials bestehenden Drehteils bzw. des Hülsenteils des Drehteils kann gewährleistet werden, dass die gewünschte Feldstärke des Magnetfeldes im Bereich der Wälzkörper erzeugt werden kann, um ein hohes Bremsmoment erzeugen zu können.

In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass eine Länge der ersten Bremskomponente in der axialen Richtung größer ist als eine Länge einer Übertragungskomponente in der axialen Richtung. Wenn die Übertragungskomponente in der axialen Richtung kürzer ausgebildet ist als die erste Bremskomponente führt dies zu einer dreidimensionalen Konzentration des Magnetfeldes im Randbereich der Übertragungskomponente bzw. des Wälzkörpers. Das Magnetfeld kann den Spalt praktisch nur in den Abschnitten durchtreten, in denen sich eine Übertragungskomponente bzw. ein Wälzkörper befindet.

Vorzugsweise ist eine Länge des Spaltes in der axialen Richtung wenigstens doppelt so groß wie eine Länge einer

Übertragungskomponente in axialer Richtung. Möglich und bevorzugt ist es auch, dass zwei oder mehr Übertragungskomponenten und insbesondere Wälzkörper in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind. Möglich ist es dabei zum Beispiel, dass sich magnetisch leitende Übertragungskomponenten und magnetisch nicht leitende Übertragungskomponenten in axialer Richtung abwechselnd, sodass beispielsweise jede zweite oder dritte Übertragungskomponente in axialer Richtung magnetisch nicht leitend ausgebildet ist. Dadurch wird eine Konzentration des Magnetfeldes erzeugt (hohe Feldstärken im Wirkspalt bei den magnetisch leitenden Übertragungskomponenten), die vorteilhaft für das maximal erzeugbare Bremsmoment ist.

Vorzugsweise ist die erste Bremskomponente im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet und umfasst einen zylindrischen Grundkörper als Kern und die elektrische Spule bzw. die elektrischen Spulen. Es können aber auch davon abweichende Formen gewählt werden (Ellipse ...)

Möglich ist es auch, dass beispielsweise eine Kugel zum Lagern eines Drehknopfes oder der Bremseinrichtung der Gerätekomponente umfasst ist, die am distalen Ende zentral angeordnet sein kann, um eine einfache Lagerung zwischen der ersten Bremskomponente und der zweiten Bremskomponente zur Verfügung zu stellen. Es ist möglich, dass die elektrische Spule wenigstens teilweise in Axialnuten und/oder Quernuten des zylindrischen Grundkörpers (der ersten Bremskomponente) gewickelt ist. Vorzugsweise sind die Wicklungen der elektrischen Spule oder das gesamte Bauteil mit Vergussmasse eingegossen. Es ist bevorzugt, eventuell vorhandene Axialnuten und/oder Quernuten wenigstens teilweise mit Vergussmasse zu füllen. Dadurch wird verhindert, dass in den Bereich der Spulendrähte magnetorheologisches Medium bzw. magnetorheologisches Fluid eintritt. Das könnte zu einer Entmischung des Fluids führen.

Vorzugsweise weist der Halter eine Kabeldurchführung auf. Durch den Halter bzw. durch die Kabeldurchführung des Halters können Anschlusskabel für die Spule und/oder Sensorkabel und dergleichen mehr geführt werden. Dadurch werden eine leichte Montage und eine kostengünstige Herstellung ermöglicht.

Vorzugsweise weist der Halter eine Aufnahme zur drehfesten Verbindung mit der ersten Bremskomponente auf. Dabei kann der Halter die erste Bremskomponente kraftschlüssig und/oder formschlüssig aufnehmen. Im Betrieb wird das Bremsmoment zwischen der ersten Bremskomponente und der zweiten Bremskomponente über den Halter abgeführt.

Vorzugsweise weist der Halter eine zylindrische Lauffläche für ein Lager auf und stützt das Drehteil drehbar auf dem Halter ab.

An der zylindrischen Lauffläche ist vorzugsweise eine Dichtung zum Abdichten des Spaltes angeordnet, wobei die Dichtung insbesondere näher an dem Spalt angeordnet ist als das Lager. Dadurch wird das Lager zuverlässig vor dem magnetorheologischen Medium geschützt. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht einen kompakten Aufbau und einen zuverlässigen Betrieb. Das Lager kann z. B. ein Gleit- oder Wälzlager sein.

Vorzugsweise ist die zylindrische Lauffläche gehärtet und/oder weist eine höhere Oberflächenqualität als die radial äußere Oberfläche der Aufnahme auf. Dadurch können Fertigungskosten verringert werden.

In vorteilhaften Ausgestaltungen weist die zylindrische Lauffläche einen Außendurchmesser auf, der wenigstens 3 mm kleiner ist als ein Außendurchmesser der Aufnahme des Halters.

Der Halter kann an einer Konsole oder auch an anderen Teilen befestigt sein.

Vorzugsweise ist eine relative Winkelstellung oder auch eine absolute Winkelstellung erfassbar. Vorzugsweise ist eine Genauigkeit besser als 1° und insbesondere besser als 0,5° und besonders bevorzugt besser als 0,2° oder 0,1°.

Vorzugsweise ist eine Benutzerschnittstelle, ein Bedienpanel, ein Display, ein berührungsempfindliches Display mit oder ohne haptischem Feedback und/oder wenigstens ein Sensor angebracht. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht neben der Bedienung auch gleichzeitig die Anzeige oder Ausgabe von Informationen während der Bedienung. Damit wird beispielsweise ein Bedienknopf mit gleichzeitigem Ausgabedisplay ermöglicht.

In allen Ausgestaltungen ist es möglich, dass an dem Halter ein druckempfindlicher Sensor angebracht ist oder dem Halter ein solcher Sensor zugeordnet ist. Beispielsweise kann in dem Halter ein druckempfindlicher Sensor angebracht sein. Möglich ist es aber auch, dass ein Piezo-Sensor am Unterteil etc. angebracht ist. Der Halter kann auch zweiteilig ausgebildet sein und eine axiale Verschiebung der beiden Teile gegeneinander registrieren. Dabei kann eine haptische Rückmeldung erfolgen.

In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass eine Differenz zwischen einem lichten Innendurchmesser (des Hülsenteils) des Drehteils und einem minimalen Außendurchmesser der ersten Bremskomponente größer 1 oder 2 oder 3 mm und kleiner 50 mm beträgt. Es ist ebenso bevorzugt, dass ein Außendurchmesser des (Hülsenteils) Drehteils zwischen 5 mm oder 10 mm und 90 mm beträgt. Vorzugsweise beträgt eine Höhe des Drehteils zwischen 5 mm und 100 mm. In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass eine Steuereinrichtung umfasst ist, welche dazu ausgebildet ist, mit der elektrischen Spule eine variable Bremswirkung hervorzurufen.

Insgesamt arbeitet die vorliegende Erfindung besonders bevorzugt nach dem Grundprinzip der Keilklemmung, wobei eine Übertragungskomponente mit einem gewissen Abstand an den Wänden entlang streift oder gegebenenfalls darauf abrollt. Durch ein Magnetfeld entsteht der Keileffekt, sodass ein hohes Bremsmoment erzeugbar ist. Im Unterschied zum bisherigen Stand der Technik, wo eine radial um die Achse einer Bremskomponente herumgewickelte Spule ein Magnetfeld in axialer Richtung der Bremskomponente erzeugt, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Magnetfeld quer zu (dem Kern) der ersten Bremskomponente erzeugt. Dabei können durch die radial vergrößerte elektrische Spule höhere Bremsmomente bei kleinerer Baugröße erzeugt werden. Durch den Einsatz dieser axialen Spule kann eine bessere Skalierbarkeit erreicht werden. Dadurch wird es möglich, mittels längerer Wälzkörper und einer axial längeren elektrischen Spule ein skalierbares und größeres Bremsmoment zu erzeugen. Dabei muss der Durchmesser der ersten Bremskomponente nicht größer gewählt werden, um ein entsprechendes Magnetfeld durchzuleiten, denn mit einer axialen Verlängerung des Kerns wird auch die Fläche des Kerns (Querschnittsfläche) größer. Gegebenenfalls kann die axiale Länge auch reduziert werden, wenn nur ein relativ geringes Bremsmoment benötigt wird. Der Bauraum kann dementsprechend angepasst werden.

Ein weiterer Vorteil ist, dass auch für eine Großserie das Herausführen des elektrischen Anschlusskabels für die elektrische Spule einfach möglich ist. Es kann über einfache Mittel eine Dichtheit der magnetorheologischen Bremseinrichtung und ein Skalieren ermöglicht werden.

Grundsätzlich kann über längere Wälzkörper ein größeres Moment von der magnetorheologischen Bremseinrichtung erzeugt werden, da die Wirklänge steigt. Durch die nochmals erheblich größere Kernfläche wird gewährleistet, dass die Übertragungskomponenten immer einer entsprechenden magnetischen Flussdichte ausgesetzt werden. Die Magnetfeldstärke beim „Keil" an der

Übertragungskomponente kann höher gewählt werden als im Stand der Technik. Es können lang ausgebildete Übertragungskomponenten eingesetzt werden, denen ein genügend starkes Magnetfeld zugeleitet werden kann.

Insbesondere geht das von elektrischen Spule erzeugte Magnetfeld radial durch den Kern, dann durch die Wälzkörper und schließt sich über das (Hülsenteil bzw.) das Drehteil bzw. den Außenzylinder. Dabei schließen sich die Magnetfeldlinien einmal in der einen und z. B. unteren bzw. linken und einmal in der anderen und z. B. oberen bzw. rechten Hälfte des Drehteils. Die Wege sind somit kurz, was eine bessere Ansprechzeit (geringere Induktivität) zur Folge hat. In einfachen Ausgestaltungen verläuft der Magnetfluss somit im Wesentlichen zweidimensional. Dabei ist es egal, wie lang oder hoch die Übertragungskomponenten ausgebildet werden. Dadurch kann eine beliebige Skalierung in der Länge erreicht werden, da die Magnetfeldübertragungsfläche mit wächst. Bei konzentrisch um die Längsrichtung der ersten Bremskomponente gewickelten elektrischen Spulen (Stand der Technik) bleibt die Querschnittsfläche im Kern hingegen immer gleich und bildet insofern ein Nadelöhr für das Magnetfeld, solange der Durchmesser nicht verändert wird. Ein größerer Durchmesser der ersten Bremskomponente ändert aber auch den Bauraumbedarf, die Einbauabmessungen und das Gewicht der magnetorheologischen Bremseinrichtung. Außerdem ändern sich die Momentenabstände und die Drehzahlen der Wälzkörper, was nicht immer vorteilhaft ist. Bei Vergrößerung des verfügbaren Kernquerschnittes und einer linearen Verlängerung wie bei der vorliegenden Erfindung ändert sich dies hingegen nicht.

Werden längere Wälzkörper eingesetzt, so kann der Bremseffekt einer langen Walze besser sein als bei zwei kurzen, die die gleiche Gesamtlänge aufweisen. Das liegt unter anderem daran, dass die Flüssigkeit abstandsmäßig länger verdrängt werden muss, da der Rand weiter entfernt ist (hydrodynamischer Druck).

In bevorzugten Ausgestaltungen weist die magnetorheologische Bremseinrichtung einen Durchmesser (des Hülsenteils) des Drehteils von zwischen etwa 5 und 40 mm (+/- 20%) auf in bevorzugten Ausgestaltungen etwa 10 bis 20 mm.

In allen Ausgestaltungen ist es möglich, dass die elektrische Spule in axialer Richtung länger ausgebildet ist als die Übertragungskomponenten. Dadurch wird eine Konzentration des Magnetfeldes an den Übertragungskomponenten erzielt.

Insgesamt stellt die Erfindung eine vorteilhafte Gerätekomponente mit einer magnetorheologischen Bremseinrichtung („MRF Bremse") zur Verfügung. Dabei ist der Außendurchmesser der MRF Bremse besonders bei haptischen Anwendungen meist vorgegeben. Hier gibt es ergonomische Richtlinien oder Bauraumvorgaben. Deshalb kann der Kernquerschnitt generell nicht so einfach vergrößert werden, weil damit der Außendurchmesser auch größer wird (Knopfaußendurchmesser; Fläche für die Finger). Zudem benötigt man mit größer werdendem Außendurchmesser wieder mehr Sperrmoment, da der Momentenabstand deswegen größer wurde (Die Fingerkraft, also die (Tangential)kraft zwischen den Betätigungsfinger(n) und dem Bremselement bzw. der Außenoberfläche des Bremselements muss bzw. sollte gleich bleiben, da einerseits vom Benutzer nur eine bestimmte Kraft aufgebracht werden kann und die notwendigen Kräfte an den Fingern (Fingerspitzen) für das Wohlbefinden bei der Betätigung (Bedienqualität) wichtig sind. Die Erfindung vergrößert den effektiven Kernquerschnitt.

Die elektrische Spule (Elektrospule) erstreckt sich nun axial und erstreckt sich in radialer Richtung weiter nach außen. Das von der Spule erzeugte Magnetfeld geht radial durch den Kern, dann durch die Wälzkörper und schließt sich über den Außenzylinder (jeweils durch die entgegengesetzten Hälften). Dies bleibt immer gleich, egal wie hoch (oder lang) die Wälzkörper bzw. die MRF Bremse ist.

Die Erfindung erreicht das Ziel, eine möglichst einfache aber dennoch gut skalierbare MRF-Bremse mit hohem Bremsmoment bei einem kompakten Außendurchmesser zu erhalten.

Die (in axialer Richtung) um den Kern gewickelte und vergossene axiale Elektrospule erzeugt ein Magnetfeld. Dieses schließt sich über die Wälzkörper und das Drehteil, das einen Außenzylinder bildet, so wie zuvor beschrieben. Ein Vergießen der Elektrospule ist vorteilhaft, damit die MR-Flüssigkeit (Trägerflüssigkeit) nicht in die Leerräume zwischen den Spulendrähten gelangt (Kapillareffekt). Dies kann sonst zum Entmischen führen. Statt eines (zylindrischen) Spulendrahts kann auch ein Flachmaterial aus Kupfer oder einem anderen geeigneten Werkstoff verwendet werden.

Der Kern, die Walzkörper und der Außenzylinder können aus einem einfachen Stahl (z. B. S235), ohne große Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit und -härte, gefertigt sein, welcher vorzugsweise gute magnetische Eigenschaften aufweist. Es können aber auch (mehrere übereinander gestapelte) Walzkörper oder Kugeln oder anders geformte Übertragungskomponenten verwendet werden. Es können Abstandshalter (Leitblech) zwischen den Wälzkörpern vorhanden sein.

Der noch neben der elektrischen Spule verfügbare Raum (Spalt) zwischen Kern und Außenzylinder muss nicht zwingend (nahezu) komplett mit Walzkörpern gefüllt sein. Es können auch Distanzhalter zwischen den Walzkörpern oder ein oder mehrere Walzkörper oder Übertragungskomponente aus magnetisch nicht leitendem Material - zusammen mit Walzkörpern oder Übertragungskomponente aus magnetisch leitendem Material - verwendet werden.

Der Kern samt elektrischer Spule und Vergussmasse werden vorzugsweise in einem „Halter" zentriert und fixiert (kraftschlüssige oder formschlüssige Verbindung) und das Gegendrehmoment kann über diesen an z. B. eine Konsole, Grundplatte, Aufnahmeplatte, Gehäuse oder ein anderes Bauteil abgeleitet werden. Der Halter hat vorzugsweise eine Bohrung, durch welche die Kabel geführt werden. Vorzugsweise dichtet ein Dichtelement (z. B. O-Ring) das Kabel gegenüber dem Halter bzw. dem Innenraum ab, sodass vom Innenraum keine Flüssigkeit über das Kabel nach außen gelangen kann. Zusätzlich zum (Spulen-)Kabel kann auch ein Temperatursensorkabel oder anderes Sensorkabel durch diese Öffnung geführt werden. Die zylindrische Oberfläche des sich verjüngten Halters ist vorzugsweise so beschaffen, dass diese Laufeigenschaften hat (höhere Oberflächenhärte und geringe Oberflächenrauheit, beschichtet oder gehärtet oder ähnlich vergütet).

Der Halter kann auch aus einem anderen Material wie der Kern, Walzkörper oder Außenzylinder hergestellt sein. Die Durchmesserreduktion des Halters an der Lauffläche hat den Vorteil, dass der Reibradius für das Dichtelement geringer wird, was die Gesamtreibung reduziert. Zudem kann wegen der dadurch erhöhten Bauhöhe ein Lagerelement verwendet werden, welches den gleichen Lageraußendurchmesser aufweist wie der Innendurchmesser des Drehteils. Dies reduziert die Herstellkosten vom Drehteil, es wird kein fertigungstechnischer Absatz (Eindrehung) benötigt. Die bevorzugte Walzkörperhöhe liegt zwischen 3 mm und 6 mm, kann aber auch 1 mm oder 2 mm sein. In diesem Bereich ist es schwierig, gute Lager oder Dichtelemente zu erhalten, wenn der Innendurchmesser vom Halter nicht zusätzlich Bauhöhe schafft.

Wenn der Halter aus einem anderen Material wie der Kern, z. B. aus einem Kunststoff besteht, ist es vorteilhaft, im Bereich des Dichtelements (O-Ring) eine Hülse aus Metall auf den Halter aufzubringen oder aufzupressen, damit das Dichtelement den Halter nicht durch Reibung beschädigt oder sogar zerstört.

Über dem Außenzylinder kann ein dekoratives oder anderes Übertragungselement angebracht werden, z. B. ein gummierter Knopf oder ein Reibrad oder ein spezieller Rändel oder dergleichen.

An einem Ende kann zwischen dem Außenzylinder und der Vergussmasse vorzugsweise eine Kugel oder ein kugelförmiges kugelförmiges oder kugelähnliches Bauteil (kann auch eine Halbkugel sein). Dies führt die zwei Teile relativ zueinander. Vorzugsweise ist die Kugel in der Vergussmasse fixiert und die innere axiale Stirnseite des Außenzylinders dreht sich relativ dazu. Damit wird eine einfache, reibungsarme und kostengünstige Lagerung (Lagerstelle) geschaffen. Möglich ist auch eine Kegelform oder dergleichen. Statt dieser Art der Lagerung kann aber auch jede andere Art der Lagerung gewählt werden (z. B. Gleit- oder Wälzlagerung).

Vorzugsweise besteht zumindest eine vom Magnetfeld durchflossene Komponente wenigstens teilweise oder vollständig aus dem Werkstoff FeSi3P. Besonders bevorzugt sind in dem Wirkspalt magnetische Feldstärken von größer 350 A/m erzeugbar bzw. können in dem Wirkspalt magnetische Feldstärken von größer 350 A/m erzeugt werden.

Vorzugsweise wird wenigstens eine magnetorheologische Bremseinrichtung gesteuert, wie zuvor beschrieben.

Eine andere Gerätekomponente dient zum Erzeugen einer insbesondere hohen magnetischen Feldstärke zwischen einer feststehenden (insbesondere erste Bremskomponente) und einer sich dazu bewegenden Komponente (insbesondere zweite Bremskomponente) in einem insbesondere eingeschränkten Bauvolumen mit einer elektrischen Spule, einem von der elektrischen Spule umwickelten Kern und mit Übertragungselementen, wobei die elektrische Spule und der Kern im Querschnitt fast den ganzen Innendurchmesser ausnutzen und die Übertragungselemente seitlich davon angebracht sind. Vorzugsweise umgibt die zweite Bremskomponente die erste Bremskomponente vollständig. Vorzugsweise ist ein maximaler Durchmesser der elektrischen Spule in einem Querschnitt so groß, dass die Übertragungselemente seitlich neben der elektrischen Spule angeordnet werden müssen. Die Anmelderin behält sich vor, ein Verfahren zum Erzeugen einer hohen magnetischen Feldstärke zu beanspruchen.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, welche im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert werden.

In den Figuren zeigen:

Figur la-lf schematische dreidimensionale Ansichten von erfindungsgemäßen Gerätekomponenten mit einer magnetorheologischen Bremseinrichtung;

Figur 2 einen stark schematischen Querschnitt durch einen

Wälzkörper einer magnetorheologischen Bremseinrichtung;

Figur 3 einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Gerätekomponente mit einer magnetorheologischen Bremseinrichtung;

Figur 4 einen Querschnitt einer weiteren Gerätekomponente mit einer magnetorheologischen Bremseinrichtung;

Figur 5a-5d schematische Querschnitte der Gerätekomponenten mit einer magnetorheologischen Bremseinrichtung nach Figur 3 oder 4;

Figur 6a-6d eine andere Gerätekomponente mit einer magnetorheologischen Bremseinrichtung;

Figur 6e eine schematische Darstellung eines Verlaufs eines Sensorsignals;

Figur 7a-c eine weitere Gerätekomponente mit einer magnetorheologischen Bremseinrichtung.

Figuren la bis lf zeigen mehrere erfindungsgemäße Gerätekomponenten 200, in denen die agnetorheologische Bremseinrichtung 1 eingesetzt werden kann. Die Gerätekomponenten 200 sind jeweils als haptische Bedieneinrichtung 100 ausgeführt.

Figur la zeigt einen haptischen Bedienknopf 101. Der Bedienknopf 101 ist über die Konsole 50 befestigt. Der Bedienknopf 101 wird über das Hülsenteil 13e bedient. Die Benutzerschnittstelle 43 kann zusätzlich genutzt werden, um Informationen zu übermitteln.

In Figur lb ist die Gerätekomponente 200 als Daumenwalze 102 mit haptischer Bedieneinrichtung 100 dargestellt. Die Daumenwalze 102 ist bevorzugt beispielsweise in Lenkrädern einsetzbar. Die Daumenwalze ist jedoch nicht auf diesen Anwendungsfall beschränkt. Die Daumenwalze 102 kann allgemein je nach Einbausituation auch mit jedem anderen Finger nutzbar sein.

In Figur lc und Figur ld ist die erfindungsgemäße Gerätekomponente 200 als Computermaus 103 ausgeführt. Die haptische Bedieneinrichtung 100 ist in dem Mausrad 106 untergebracht. Die magnetorheologische Bremseinrichtung 1 kann genutzt werden, um ein haptisches Feedback zu steuern.

Figur le zeigt einen Joystick 104 als haptische Bedieneinrichtung 100, in welchem eine magnetorheologische Bremseinrichtung 1 untergebracht ist. Außerdem ist die erfindungsgemäße magnetorheologische Bremseinrichtung 100 auch in einem Gamepad 105 bevorzugt nutzbar, um dem Spieler in Abhängigkeit der Spielsituation ein haptisches Feedback zu geben, siehe Figur lf.

In diesen Ausführungsbeispielen weist die magnetorheologische Bremseinrichtung 1 ein Drehteil 13 bzw. Hülsenteil 13e auf, welches drehbar aufgenommen ist. Das zur Drehung des Drehteils 13 erforderliche Drehmoment ist einstellbar.

Auf der Oberseite der magnetorheologischen Bremseinrichtung 1 kann eine Benutzerschnittstelle 43 angeordnet sein. Eine solche Benutzerschnittstelle 43 kann beispielsweise als Anzeigeeinrichtung oder auch als berührungsempfindliche Eingabemöglichkeit (Touchpad, Bewegungs- und Gestensteuerung, Bilderkennung ...) ausgebildet sein.

Eine haptische Bedieneinrichtung 100 kann beispielsweise zur Bedienung von Maschinen, Medizingeräten oder zur Verwendung im und für das Kraftfahrzeug eingesetzt werden. Möglich ist auch der Einsatz an sonstigen Geräten oder anderen Vorrichtungen.

Figur 2 zeigt eine stark schematische Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen magnetorheologischen Bremseinrichtung 1 zur Beeinflussung der Kraftübertragung zwischen zwei Bremskomponenten 2 und 3. Dabei ist zwischen den zwei Bremskomponenten 2 und 3 in Fig. 2 ein Wälzkörper 11 bzw. Drehkörper 11 vorgesehen. Der Wälzkörper 11 ist hier als Kugel 14 ausgebildet. Möglich ist es aber ebenso, Wälzkörper 11 als Zylinder oder Ellipsoide, Rollen oder sonstige rotierbare Drehkörper 11 auszubilden. Auch im eigentlichen Sinn nicht rotationssymmetrische Drehkörper wie beispielsweise ein Zahnrad oder Drehkörper 11 mit einer bestimmten Oberflächenstruktur können als Wälzkörper verwendet werden. Die Wälzkörper 11 werden nicht zur Lagerung gegenüber einander eingesetzt, sondern zur Übertragung von Drehmoment.

Zwischen den Bremskomponenten 2 und 3 ist ein Kanal 5 vorgesehen, der hier mit einem Medium 6 gefüllt ist. Das Medium ist hier ein magnetorheologisches Fluid, welches beispielsweise als Trägerflüssigkeit ein Öl umfasst, in dem ferromagnetische Partikel 19 vorhanden sind. Glykol, Fett, Wasser und dickflüssige Stoffe können auch als Trägermedium verwendet werden, ohne darauf beschränkt zu sein. Das Trägermedium kann auch gasförmig sein bzw. es kann auf das Trägermedium verzichtet werden (Vakuum). In diesem Fall werden lediglich durch das Magnetfeld 8 beeinflussbare Partikel in den Kanal gefüllt.

Die ferromagnetischen Partikel 19 sind vorzugsweise Carbonyl eisenpulver, wobei die Größenverteilung der Partikel 19 vom konkreten Einsatzfall abhängt. Konkret bevorzugt ist eine Verteilung der Partikelgröße zwischen ein und zehn Mikrometern, wobei aber auch größere Partikel 19 von zwanzig, dreißig, vierzig und fünfzig Mikrometer möglich sind. Je nach Anwendungsfall kann die Partikelgröße auch deutlich größer werden und sogar in den Millimeterbereich Vordringen (Partikelkugeln). Die Partikel können auch eine spezielle Beschichtung/Mantel (Titanbeschich tung, Keramik-, Karbonmantel etc.) aufweisen, damit sie die je nach Anwendungsfall auftretenden hohen Druckbelastungen besser aushalten. Die magnetorheologischen Partikel 19 können für diesen Anwendungsfall nicht nur aus Carbonyleisenpulver (Reineisen), sondern z. B. auch aus speziellem Eisen (härterem Stahl) hergestellt werden.

Der Wälzkörper 11 wird durch die Relativbewegung 17 der beiden Bremskomponenten 2 und 3 vorzugsweise in Rotation um seine Drehachse 12 versetzt und läuft praktisch auf der Oberfläche der Bremskomponente 3 ab. Gleichzeitig läuft der Wälzkörper 11 auf der Oberfläche der anderen Bremskomponente 2, sodass dort eine Relativgeschwindigkeit 18 vorliegt.

Genau genommen hat der Wälzkörper 11 keinen direkten Kontakt zur Oberfläche der Bremskomponenten 2 und/oder 3 und wälzt sich deshalb nicht direkt darauf ab. Der freie Abstand 9 von dem Wälzkörper 11 zu einer der Oberflächen der Bremskomponenten 2 oder 3 beträgt z. B. 140 pm. In einer konkreten Ausgestaltung mit Partikelgrößen zwischen 1 pm und 10 pm liegt der freie Abstand 9 insbesondere zwischen 75 pm und 300 pm und besonders bevorzugt zwischen 100 pm und 200 pm.

Der freie Abstand 9 beträgt insbesondere wenigstens das Zehnfache des Durchmessers eines typischen mittleren Partikeldurchmessers. Vorzugsweise beträgt der freie Abstand 9 wenigstens das Zehnfache eines größten typischen Partikels 19. Durch den fehlenden direkten Kontakt ergibt sich eine sehr geringe(s) Grundreibung/- kraft/-moment beim relativen Bewegen der Bremskomponenten 2 und 3 zueinander.

Wird die magnetorheologische Bremseinrichtung 1 mit einem Magnetfeld 8 beaufschlagt, bilden sich die Feldlinien abhängig vom Abstand zwischen den Wälzkörpern 11 und den Bremskomponenten 2, 3 aus. Der Wälzkörper 11 besteht aus einem ferromagnetischen Material und z. B. hier aus ST 37 (S235). Der Stahltyp ST 37 hat eine magnetische Permeabilität pr von etwa 2000. Die Feldlinien (Magnetkreis) treten durch den Wälzkörper 11 hindurch und konzentrieren sich in dem Wälzkörper. An der hier radialen Ein- und Austrittsfläche der Feldlinien an dem Wälzkörper 11 herrscht eine hohe magnetische Flußdichte in dem Kanal 5. Das dort inhomogene und starke Feld führt zu einer lokalen und starken Vernetzung der magnetisch polarisierbaren Partikel 19 (magnetische Verkettung). Durch die Drehbewegung des Wälzkörpers 11 in Richtung auf den sich bildenden Keil 16 in dem magne- torheologischen Fluid wird die Wirkung stark erhöht und das mögliche Brems- oder Kupplungsmoment wird extrem vergrößert, weit über den Betrag hinaus, der normalerweise in dem magnetorheolo- gischen Fluid erzeugbar ist. Vorzugsweise bestehen Wälzkörper 11 und Bremskomponenten 2, 3 zumindest teilweise aus ferromagnetischem Material, weshalb die magnetische Flussdichte umso höher wird, je kleiner der freie Abstand 9 zwischen Drehkörper 11 und Bremskomponenten 2, 3 ist. Dadurch bildet sich ein im Wesentlichen keilförmiger Bereich 16 im Medium aus, in welchem der Gradient des Magnetfelds 8 zum spitzen Winkel bei der Kontaktstelle bzw. dem Bereich des geringsten freien Abstands 9 hin stark zunimmt.

Trotz Abstand zwischen Wälzkörper 11 und Bremskomponenten 2, 3 kann durch die Relativgeschwindigkeit der Oberflächen zueinander der Wälzkörper 11 in eine Drehbewegung versetzt werden. Die Drehbewegung ist ohne und auch mit einem wirkenden Magnetfeld 8 möglich.

Wenn die magnetorheologische Bremseinrichtung 1 einem Magnetfeld 8 einer hier in Figur 2 nicht dargestellten elektrischen Spule 26 ausgesetzt ist, verketten sich die einzelnen Partikeln 19 des magnetorheologischen Fluides 6 entlang der Feldlinien des Magnetfeldes 8. Zu beachten ist, dass die in Figur 2 eingezeichneten Vektoren den für die Beeinflussung des MRF relevanten Bereich der Feldlinien nur grob schematisch darstellen. Die Feldlinien treten im Wesentlichen normal auf die Oberflächen der ferromagnetischen Bauteile in den Kanal 5 ein und müssen vor allem im spitzwinkligen Bereich 10 nicht geradlinig verlaufen.

Gleichzeitig wird auf dem Umfang des Wälzkörpers 11 etwas Material von dem magnetorheologischen Fluid 6 mit in Rotation versetzt, sodass sich ein spitzwinkliger Bereich 10 zwischen der Bremskomponente 3 und dem Wälzkörper 11 ausbildet. Auf der anderen Seite entsteht ein gleicher spitzwinkliger Bereich 10 zwischen dem Wälzkörper 11 und der Bremskomponente 2. Die spitzwinkligen Bereiche 10 können beispielsweise bei zylinderförmig ausgestalteten Wälzkörpern 11 eine Keilform 16 aufweisen. Durch die Keilform 16 bedingt wird die weitere Rotation des Wälzkörpers 11 behindert, sodass die Wirkung des Magnetfeldes 8 auf das magnetorheologische Fluid 6 verstärkt wird, da sich durch das wirkende Magnetfeld 8 innerhalb des spitzwinkligen Bereiches 10 ein stärkerer Zusammenhalt des dortigen Mediums 6 ergibt. Dadurch wird die Wirkung des magnetorheologischen Fluids 6 im angesammelten Haufen verstärkt (die Kettenbildung im Fluid und damit der Zusammenhalt bzw. die Viskosität), was die weitere Rotation bzw. Bewegung des Drehkörpers 11 erschwert.

Durch die Keilform 16 (Partikelanhäufung) können wesentlich größere Kräfte oder Momente übertragen werden als es mit einem vergleichbaren Aufbau möglich wäre, der nur die Scherbewegung ohne Keileffekt nützt.

Die direkt durch das angelegte Magnetfeld 8 übertragbaren Kräfte stellen nur einen kleinen Teil der durch die Vorrichtung über tragbaren Kräfte dar. Durch das Magnetfeld 8 lässt sich die Keilbildung und somit die mechanische Kraftverstärkung steuern. Die mechanische Verstärkung des magnetorheologischen Effekts kann soweit gehen, dass eine Kraftübertragung auch nach Abschalten eines angelegten Magnetfeldes 8 möglich ist, wenn die Partikel 19 verkeilt wurden.

Es hat sich herausgestellt, dass durch die Keilwirkung der spitz winkligen Bereiche 10 eine erheblich größere Wirkung eines Magnetfeldes 8 einer bestimmten Stärke erzielt wird. Dabei kann die Wirkung um ein Vielfaches verstärkt werden. In einem konkreten Fall wurde eine etwa zehnmal so starke Beeinflussung der Relativgeschwindigkeit zweier Bremskomponenten 2 und 3 zueinander wie beim Stand der Technik bei MRF Kupplungen nach dem Scherprinzip beobachtet, bei dem zwischen zwei sich zueinander bewegenden Flächen ein magnetorheologisches Fluid 6 angeordnet ist und den Scherkräften der sich zueinander bewegenden Flächen ausgesetzt ist. Die mögliche Verstärkung hier durch die Keilwirkung hängt von unterschiedlichen Faktoren ab. Gegebenenfalls kann sie durch eine größere Oberflächenrauhigkeit der Wälzkörper 11 noch verstärkt werden. Möglich ist es auch, dass auf der Außenoberfläche der Wälzkörper 11 nach außen ragende Vorsprünge vorgesehen sind, die zu einer noch stärkeren Keilbildung führen können.

Die Keilwirkung bzw. der Keileffekt verteilt sich flächig auf den Wälzkörper 11 und die Komponenten 2 oder 3.

Figur 3 zeigt einen Schnitt durch eine Gerätekomponente 200 mit einer magnetorheologischen Bremseinrichtung 1, die über zwei Bremskomponenten 2 und 3 verfügt. Die erste Bremskomponente 2 und die zweite Bremskomponente 3 erstrecken sich im Wesentlichen in eine axiale Richtung 20. Die erste Bremskomponente 2 ist hier im Inneren der zweiten Bremskomponente 3 angeordnet und wird durch einen Halter 4 formschlüssig und/oder kraftschlüssig gehalten.

Der Halter 4 kann beispielsweise an einer externen Konsole oder an einem Gerät befestigt werden. Der Halter 4 wird regelmäßig drehfest befestigt. Die zweite Bremskomponente 3 ist relativ zu der ersten Bremskomponente 2 kontinuierlich drehbar daran aufgenommen. Die zweite Bremskomponente 3 ist länglich ausgebildet und verfügt über das Drehteil 13 und darin ein magnetisch leitfähiges Hülsenteil 13e.

Die zweite Bremskomponente 3 ist an der ersten Lagerstelle 112 und an der zweiten Lagerstelle 118 an der zweiten Bremskomponente 2 drehbar aufgenommen und insbesondere axial verschiebbar gelagert. An den Lagerstellen 112, 118 können Kräfte in eine globale radiale Richtung 122 durch die Lagerungen 30 abgestützt werden, während die erste Bremskomponente 2 relativ axial zur zweiten Bremskomponente 3 verschiebbar ist. Der Durchmesser 116 der ersten Lagerstelle 112 ist hier ungefähr doppelt so groß wie der Durchmesser 117 der zweiten Lagerstelle 118.

Die zweite Bremskomponente 3 ist an beiden Enden herausgeführt. Zwischen den Bremskomponenten 2 und 3 ist eine geschlossene Kammer 110 ausgebildet, die mit MRF gefüllt ist. Im Bereich des ersten Endes 111 der Kammer 110 ist eine zylindrische Lauffläche an dem Halter 4 als erste Lagerstelle 112 ausgebildet. Dort liegt eine gehärtete Oberfläche oder eine Oberfläche entsprechender Güte vor. An dieser zylindrischen Lauffläche 37 ist ein Lager 30 zur drehbaren Lagerung der zweiten Bremskomponente 3 angebracht. In der axialen Richtung 20 weiter nach innen ist benachbart zu dem Lager 30 eine Dichtung 38 vorgesehen. Die Dichtung 38 dichtet das Innere zuverlässig ab.

Die erste Bremskomponente 2 weist einen Grundkörper 33 auf. Um den Kern 21 sind die Wicklungen einer elektrischen Spule 26 gewickelt. Dabei stehen die die einzelnen Windungen der elektrischen Spule 26 nach außen über den zylindrischen Grundkörper 33 hervor (vgl. Fig. 5).

Radial besteht zwischen der Außenwandung der ersten Bremskomponente 2 und der inneren Wandung des Hülsenteils 13 ein Spalt 5, der hier im Wesentlichen als hohlzylindrischer Spalt 5 ausgeführt ist. In dem Spalt 5 sind mehrere Übertragungskomponenten 11, die hier als Wälzkörper 11 ausgebildet sind, angeordnet. Die Wälzkörper 11 sind hier als zylindrische Wälzkörper 11 ausgebildet und weisen einen Außendurchmesser auf, der etwas geringer ist als die Spaltenbreite des Spaltes 5. Der Spalt 5 ist des Weiteren hier mit einem magnetorheologischen Medium 6 gefüllt.

In einem Bereich des Spaltes kann beispielsweise ein mit Luft oder einem anderen Gas gefüllter O-Ring oder dergleichen angeordnet sein, der einen Volumenausgleich bei Temperaturschwankungen zur Verfügung stellt. Außerdem wird dadurch dort ein Reservoir gebildet, falls im Laufe des Betriebes magnetorheologisches Fluid 6 bzw. Medium 6 aus dem Inneren nach außen austritt. Hier wird die Konstruktion genutzt, um durch die unterschiedlich großen Durchmesser 116, 117 einen automatischen Temperaturausgleich und ein Reservoir für MRF zur Verfügung zu stellen.

Die (nutzbare) Spaltlänge des Spaltes 5 ist hier größer als die Länge der Wälzkörper 11. Hier ist auch die elektrische Spule 6 in der axialen Richtung 20 länger ausgebildet als die Länge der Wälzkörper 11.

Im Inneren der elektrischen Spule 26 ist der Kern 21 zu erkennen. Der Halter 4 weist eine radial vergrößerte Aufnahme 36 (Durchmesser 36a, vgl. Fig. 4) zur drehfesten Aufnahme der ersten Bremskomponente 2 auf. Durch den Halter 4 erstreckt sich eine Kabeldurchführung 35 nach unten durch den Halter 4 hindurch. Dort werden Kabel 45 zum Anschluss der elektrischen Spule 26 und gegebenenfalls Sensorleitungen 73 herausgeführt. Eine Steuereinrichtung 27 kann im Fuß des Halters 4 oder an anderen geeigneten Stellen vorgesehen oder zugeordnet sein, um eine bedarfsgerechte Steuerung vorzunehmen.

Zwischen dem ersten Ende 111 und dem zweiten Ende 115 ist eine geschlossene Kammer 110 ausgebildet. Die geschlossene Kammer 110 umfasst das Volumen 114, welche im Wesentlichen vollständig mit dem magnetorheologischen Medium 6 gefüllt ist. Eine Änderung des Volumens der agnetorheologischen Mediums 6 führt hier zu einer relativen axialen Verschiebung der ersten Bremskomponente 2 zur zweiten Bremskomponente 3 aufgrund der verschiedenen Durchmesser 116, 117 der beiden Lagerstellen 112, 118.

Für den Fall, dass die erste Bremskomponente 2 feststeht, wird die zweite Bremskomponente 3 im Falle einer Volumenzunahme in der Orientierung von Figur 3 nach rechts verschoben. Ein kleiner Teil der ersten Bremskomponente 2 mit dem Durchmesser 116 an der ersten Lagerstelle 112 tritt aus der geschlossenen Kammer 110 aus, während ein Teil der ersten Bremskomponente 2 an dem zweiten Ende 115 mit dem deutlich kleineren Durchmesser in die geschlossene Kammer 110 eintritt. Im Endeffekt wird so das Volumen 114 der geschlossenen Kammer 110 vergrößert. So kann insbesondere eine durch einen Temperaturanstieg bedingte Volumenänderung des magnetorheologischen Mediums 6 ausgeglichen werden. Eine Funktion der Magnetfelderzeugungseinrichtung 113 wird hierdurch nicht beeinflusst. Im Falle einer Volumenabnahme, welche temperaturbedingt oder auch durch eine Leckage zustande kommen kann, wird die zweite Bremskomponente 3 hier nach links verschoben.

Bei der Verschiebung herrscht innerhalb der magnetorheologischen Bremskomponente 1 praktisch immer Umgebungsdruck. Vor allem wird so eine zusätzliche Belastung der Dichtungen 38 verhindert. Bei einer Ausgleichseinrichtung über eine Gasblase wird der Innenraum hingegen immer unter Überdruck gesetzt, wodurch eine höhere Leckage und eine höhere Reibung durch die erforderliche bessere Dichtung entstehen.

Darüber hinaus verfügt die magnetorheologische Bremseinrichtung 1 über eine Sensoreinrichtung 70 wenigstens zur Detektion einer Winkelstellung der beiden Bremskomponenten 2, 3 relativ zueinander. Die Detektion erfolgt mit einer Magnetringeinheit 71 und mittels eines Magnetfeldsensors 72. Die Sensoreinrichtung 70 ist hier über eine Entkopplungseinrichtung 78 an der zweiten Bremskomponente 3 angeschlossen. Die Entkopplungseinrichtung 78 entkoppelt die Sensoreinrichtung 70 magnetisch. Die Sensoreinrichtung 70 umfasst hier weiter eine Abschirmeinrichtung 75, die hier mehrere Abschirmkörper 76 umfasst und die die Magnetringeinheit 71 auf drei Seiten umgibt. Zwischen der Magnetringeinheit 71 und der Abschirmeinrichtung 75 ist eine Trenneinheit 77 vorhanden. Die Trenneinheit 77 schirmt die Magnetringeinheit 71 zusätzlich ab. Dadurch wird das von der Magnetringeinheit 71 aufgespannte Volumen weitgehend von magnetischen Einflüssen der elektrischen Spule 26 oder anderen Magnetfeldern abgeschirmt.

Figur 4 zeigt eine andere Gerätekomponente 200 im Schnitt mit einer ähnlichen magnetorheologischen Bremseinrichtung 1. Es sind die Quernuten 32 erkennbar, in denen die elektrische Spule 26 an den axialen Enden des Kerns 21 gewickelt ist. In axialer Richtung 20 ist zum Abschluss an beiden Enden jeweils Vergussmasse 28 vorgesehen. Im Bereich der Kabeldurchführung 35 ist eine separate Dichtung 38 über beispielsweise den eingezeichneten O-Ring oder dergleichen vorgesehen.

Es ist auch möglich, dass einzelne der über einem Teil des Umfangs verteilt angeordneten Wälzkörper 11 als magnetisch nicht leitfähige Übertragungskomponenten 11 ausgebildet sind. Vorzugsweise sind alle Wälzkörper 11 aus magnetisch leitendem Material wie z. B. Stahl.

Eine Länge bzw. Höhe 13c des Drehteils 13 und des Hülsenteils 13e oder der zweiten Bremskomponente 3 in axialer Richtung 20 beträgt vorzugsweise zwischen 5 mm und 90 mm. Außen kann auf der zweiten Bremskomponente 3 ein Überzug 49 angebracht sein, sodass das äußere Erscheinungsbild des Drehknopfes 23 im Wesentlichen durch die Oberfläche des Überzugs 49 bestimmt wird.

Das Material des Hülsenteils 13e oder des Drehteils 13 insgesamt ist magnetisch leitend und dient zur Schließung des Magnetkreises. Eine Wandstärke 13d des Hülsenteils 13e ist vorzugsweise wenigstens halb so groß wie ein Durchmesser der Wälzkörper 11.

Der Durchmesser 36a der Aufnahme 36 ist vorzugsweise erheblich größer als der Durchmesser 37a der zylindrischen Lauffläche 37. Dadurch wird die Reibung an der Dichtung 38 reduziert. Außerdem können standardisierte Lager 30 eingesetzt werden.

Es ist auch möglich, den Kern 21 und auch den Halter 4 zweiteilig auszuführen. Bevorzugt verläuft die Trennung entlang der in Figur 4 gezeichneten Mittellinie, wodurch sich eine linke und rechte (Kern)hälfte ergibt. Die zwei Kernhälften können durch ein magnetisch nicht leitendes Element (z. B. Dichtung) voneinander beabstandet sein. Vorzugsweise ist das Vergussmassenvolumen 28 dann ein Teil der Kernhälfte(n), wodurch sich ein Halbkreiselement mit einer umlaufenden Nut auf der Trennfläche für die Elektrospule 26 ergibt. Weiters bevorzugt wird die Aufnahme 36 auch in zwei Hälften getrennt. Eine Aufnahmehälfte kann auch mit einer Kernhälfte einen Teil bilden (einteilig ausgeführt werden) oder eine Kernhälfte mit einer kompletten Aufnahmeeinheit 36 einteilig ausgeführt werden.

Hier ist die haptische Bedieneinrichtung 100 mit der magnetorheologischen Bremseinrichtung 1 einseitig gelagert. Die zweite Bremskomponente 3 ist hier nur an dem ersten Ende der geschlossenen Kammer 110 an einem Endabschnitt 121 der ersten Bremskomponente 2 aufgenommen, d. h. die zweite Bremskomponente 3 ist lediglich an der ersten Lagerstelle 112 durch die Lagerung 30 gelagert. Bei einer Änderung des Volumens 114 innerhalb der geschlossenen Kammer 110 kann sich die zweite Bremskomponente 3 leicht hin und her bewegen. Hierbei ist wieder angenommen, dass die erste Bremskomponente 2 feststeht. In diesem Fall fährt ein Teil des Durchmessers 116 der ersten Bremskomponente 2 an der ersten Lagerstelle 112 aus oder ein. Das Volumen 114 der geschlossenen Kammer 110 verändert sich. Vorteilhaft ist das System innerhalb des gegebenen Bewegungsspielraums praktisch immer bei Umgebungsdruck. Eine zusätzliche Belastung der Dichtung 38 wird verhindert.

Figuren 5a bis 5d zeigen verschiedene schematische Querschnitte der magnetorheologischen Bremseinrichtung 1, die bei den Gerätekomponenten 200 nach Figuren 3 und 4 und auch anderen Ausführungsbeispielen einsetzbar sind.

Die innere Bremskomponente 2 ist feststehend ausgebildet und wird von der kontinuierlich drehbaren Bremskomponente 3 umgeben. Die zweite Bremskomponente 3 weist ein sich um die erste Bremskompo nente 2 herum drehbares und hohl und innen zylindrisch ausgebil detes Drehteil 13 auf. Deutlich erkennbar ist der zwischen der ersten und der zweiten Bremskomponente 2, 3 umlaufende Spalt 5. Der Spalt 5 ist hier wenigstens zum Teil und insbesondere vollständig mit einem magnetorheologischen Medium 6 gefüllt.

Die erste Bremskomponente 2 weist den sich in der axialen Richtung 20 erstreckenden Kern 21 aus einem magnetisch leitfähigen Material und eine elektrische Spule 26 auf, die in axialer Richtung 20 um den Kern 21 gewickelt ist und eine Spulenebene 26c aufspannt. Das Magnetfeld 8 der elektrischen Spule 26 erstreckt sich quer zu der axialen Richtung 20 durch die erste Bremskomponente 2 bzw. den Kern 21. Der Kern 21 weist hier einen zylindrischen Grundkörper 33 auf, welcher quer zur Spulen ebene 26c an der Ober- und der Unterseite abgeflacht ist. Dort sind die Wicklungen der Spule aufgenommen.

Es ist klar erkennbar, dass ein maximaler äußerer Durchmesser 26a der elektrischen Spule 26 in einer radialen Richtung 26d innerhalb der Spulenebene 26c größer ist als ein minimaler äußerer Durchmesser 21b des Kerns 21 in einer radialen Richtung 25 quer und z. B. senkrecht zu der Spulenebene 26c. Darüber hinaus entspricht hier der minimale äußere Durchmesser 21b des Kerns 21 quer zu der Spulenebene ebenfalls dem maximalen äußeren Durchmesser 21c und dem Durchmesser 21d des zylindrischen Grundkörpers 33 des Kerns 21.

Der maximale äußere Durchmesser 26a der elektrischen Spule 26 in einer radialen Richtung 26d innerhalb der (zentralen) Spulenebene 26c ist größer als der Durchmesser 21d des zylindrischen Grundkörpers 33 des Kerns 21.

Die Wälzkörper 11 sind jeweils nur in Winkelsegmenten 61, 62 angeordnet und können nicht vollständig um den Kern 21 rotieren, da die elektrische Spule 26 über den Grundkörper 33 des Kerns 21 radial nach außen in den Spalt 5 bzw. Kanal 5 hineinragt und damit einen vollständigen Umlauf verhindert.

Dadurch steht weniger Platz für die Wälzkörper 11 zur Verfügung. Das führt aber zu einer noch höheren Konzentration des Magnetfeldes 8. In Figur 5a sind beispielhaft drei Magnetfeldlinien eingezeichnet.

In Figur 5b sind die Wälzkörper 11 nicht an einer zylindrischen Außenoberfläche des Kerns 21 aufgenommen, sondern an speziell an die Kontur der Wälzkörper 11 angepasste Aufnahmen 63, an denen die Wälzkörper 11 vorzugsweise mit etwas Spiel aufgenommen und geführt sind. Der Übergang des Magnetfeldes 8 in die Wälzkörper 11 hinein ist vorteilhaft, da mehr Übertragungsfläche zwischen dem Kern 21 bzw. der Außenoberfläche 64 an den Aufnahmen 63 und den Wälzkörpern 11 zur Verfügung steht.

Die elektrische Spule ist außerhalb der Winkelsegmente 61 und 62 angeordnet. Außerhalb der Winkelsegmente 61 und 62 befinden sich keine Wälzkörper 11. Der Kern 21 umfasst hier einen zylindrischen Grundkörper 33 an dem die Aufnahmen für die Magnetfeld konzentratoren 11 ausgebildet sind. Der Durchmesser 21d des Grundkörpers 33 entspricht hier dem minimalen Kerndurchmesser 21b.

Auch in dem Ausführungsbeispiel nach Figur 5b ist der maximale äußere Durchmesser 26a der elektrischen Spule 26 (in einer radialen Richtung 26d) innerhalb der (zentralen) Spulenebene 26c größer als der Durchmesser 21d der kleinsten zylindrischen Umhüllenden des Grundkörpers 33 des Kerns 21. Durch die Aufnahmen 63 bedingt ist der Durchmesser der kleinsten zylindrischen Umhüllenden des Grundkörpers 33 etwas größer als der Durchmesser des Kerns 21 in Figur 5a. Aber dennoch ist der Durchmesser der kleinsten zylindrischen Umhüllenden des Grundkörpers 33 kleiner als der maximale Spulendurchmesser 26a. Auch der maximale Kerndurchmesser 21c ist hier kleiner als der maximale Spulendurchmesser 26a.

Figuren 5c und 5d zeigen Fortentwicklungen oder Ausgestaltungen, bei denen auf Wälzkörper 11 vollständig verzichtet wird. Die Kerne 21 weisen nach außen abstehende Übertragungskomponenten 11 auf, die sich von dem Grundkörper 33 aus radial nach außen erstrecken. In Fig. 5c ist die Kammer 110 zwischen dem Kern 21 und dem Drehteil 13 vollständig mit MRF gefüllt. Das Drehteil 13 weist eine zylindrische Innenoberfläche 67 auf.

Der maximale äußere Durchmesser 26a der Spule 26 ist größer als der minimale Kerndurchmesser 21b oder der Durchmesser des Grundkörpers 33. Die radiale Erstreckung des Spaltes 5 variiert über dem Umfang. An den äußeren Enden der Übertragungskomponenten 11 liegt nur ein geringes Spaltmaß 65 vor, während ein radialer Abstand 66 zwischen der Bremskomponente 2 und der Bremskomponente 3 an anderen Stellen erheblich größer ist.

Figur 5d zeigt eine Variante von Fig. 5c, bei der zur Verkleinerung des MRF-Volumens 114 die Kammer 110 über einen zylindrischen Abschnitt mit Vergussmasse 28 gefüllt ist. Dadurch sinkt das benötigte Volumen an MRF. Der radiale Abstand 66 wird deutlich verkleinert, bleibt aber erheblich (wenigstens Faktor 2 oder 3 oder 5 oder 10) größer als das radiale Spaltmaß 65.

Dadurch wird sichergestellt, dass der beschriebene Keileffekt auftritt. Die MRF-Partikel verketten sich in den spitzwinkligen Bereichen und bilden eine Art Keil 16, der zu einem erheblichen Bremsmoment führt. In den Figuren 5c und 5d bilden die Übertragungskomponenten 11 eine Art von radialen Armen lld.

Figuren 6a bis 6e zeigen eine weitere Ausführungsform einer Gerätekomponente 200, die hier wieder über eine magnetorheologische Bremseinrichtung 1 verfügt und Bremskomponenten 2 und 3 umfasst. Es wird wieder eine „liegende oder axiale Spule" verwendet, bei der die elektrische Spule 26 in axialer Richtung 20 um den Kern 21 gewickelt ist und wieder einen maximalen radialen Spulendurchmesser 26a aufweist, der größer ist als ein minimaler Kerndurchmesser 21b des Kerns 21 oder als ein Durchmesser des Grundkörpers des Kerns. Auch hier sind die Wälzkörper 11 oder Übertragungselemente 1 nicht über dem vollständigen Umfang angeordnet.

Hier ist die Gerätekomponente 200 als haptische Bedieneinrichtung 100 und im Detail als Bedienknopf 101 ausgeführt. Die zweite Bremskomponente 3 ist an dem ersten Ende 111 der geschlossenen Kammer 110 an der Lagerstelle 112 aufgenommen. Außerdem ist die die zweite Bremskomponente 3 an der zweiten Lagerstelle 118 an der ersten Bremskomponente 2 aufgenommen. Hier wird die Lagerung mittels eines Achsstummels 119 mit dem Durchmesser 117 an der zweiten Lagerstelle 118 realisiert. Der Dichtring 46 hindert das magnetorheologische Medium 6 daran, in den Bereich hinter den Achsstummel 119 zu fließen.

Der Durchmesser 117 an der zweiten Lagerstelle 118 ist hier deutlich kleiner ausgeführt als der Durchmesser 116 an der ersten Lagerstelle 112. So wird auch hier bei einer axialen Verschiebung eine Volumenänderung ermöglicht. Temperaturbedingte Volumenänderungen und durch Leckagen bedingte Volumenänderungen können kompensiert werden. Hierzu erfolgt eine relative axiale Verschiebung der ersten Bremskomponente 2 zur zweiten Bremskomponente 3.

Außerdem ist auch hier eine Sensoreinrichtung 70 zur Detektion einer Winkelstellung der haptischen Bedieneinrichtung 100 vorhanden. Der Magnetfeldsensor 72 ist in der feststehenden Aufnahme 4 bzw. der ersten Bremskomponente 2 integriert. An der Aufnahme 36 ist das Kabel 45 des Magnetfeldsensors 72, d. h. die Sensorleitung 73 durch die Kabeldurchführung 35 nach außen geführt. Das erste Achsteil 2 bzw. der Halter der Bremskomponente 2 kann, wie in Figuren 6b und 6c dargestellt, bevorzugt zweiteilig ausgeführt sein. Dadurch wird vor allem die Montage der elektrischen Leitungen und insbesondere der Sensorleitung 73 innerhalb der ersten Bremskomponente 2 vereinfacht. Die Kabel können durch die offene Kabeldurchführung 35 gelegt werden.

In Figur 6d ist die Sensoreinrichtung 70 noch einmal im Detail dargestellt. Die erste Bremskomponente 2 und die hier als Drehteil ausgeführte zweite Bremskomponente 3 sind nur angedeutet (gestrichelte Linien). Die Sensoreinrichtung 70 stützt sich über die Entkopplungseinrichtung 78 an der drehbaren zweiten Bremskomponente 3 magnetisch entkoppelt ab. Die

Abschirmeinrichtung 75 besteht hier aus drei Abschirmkörpern 76, welche die Streuung des magnetischen Felds 8 der elektrischen Spule 26 vermindern. Darüber hinaus ist außerdem noch eine Trenneinheit 77 zur magnetischen Trennung vorhanden. Die Magnetringeinheit 71 wird zum Messen der Orientierung bzw. des Drehwinkels der magnetorheologischen Bremseinrichtung 1 genutzt. Der Magnetfeldsensor 72 ist innerhalb der ersten Bremskomponente 2 angeordnet. Kleine relative axiale Verschiebungen können außerdem genutzt werden, um ein Herunterdrücken beispielsweise eines Bedienknopfs 101 zu detektieren, vgl. Figur 6e.

Es kann noch eine Push-Pull-Funktion integriert sein. Der Aufbau ist dabei grundsätzlich so wie schon beschrieben. Ein Taster kann betätigt werden und wird automatisch zurückgestellt. Die Durchmesser der beiden Lagerstellen 112, 118 sind dann gleich groß gewählt. Dadurch ändert sich bei einer relativen axialen Verschiebung der ersten Bremskomponente 2 zu der zweiten Bremskomponente 3 das Volumen innerhalb der Kammer 110 nicht.

Eine Verschiebung der ersten Bremskomponente 2 der Figuren z. B. nach links führt dazu, dass der Abstand des Magnetfeldsensors 72 von der Magnetringeinheit 71 vergrößert bzw. verändert wird.

Die Sensoreinrichtung 70 umfasst neben dem Magnetfeldsensor 72 eine Magnetringeinheit 71 und eine Abschirmeinrichtung 75, um magnetische Störsignale zu minimieren.

Durch eine Axialverschiebung verändert sich das empfangene Signal 68 gemäß der Darstellung von Figur 6e. Figur 6e zeigt den Verlauf der Amplitude 69 des durch den Magnetfeldsensor 72 detektierten Signals 68 in Abhängigkeit zur axialen Verschiebung der Bremskomponenten 2, 3 (horizontale Achse) dargestellt. Durch eine axiale Verschiebung des Magnetfeldsensors 72 gegenüber der Magnetringeinheit 71 verändert sich die Amplitude 69 des detektierten Signals 68. Eine axiale Verschiebung bzw. ein Herunterdrücken eines Bedienknopfs 101 oder eine seitliche Verschiebung z. B. eines Mausrades 106 oder anderen Komponenten kann detektiert werden. Mit dem gleichen Magnetfeldsensor 72 bzw. Sensor kann auch der Drehwinkel erfasst werden, wobei zur Erfassung des Drehwinkels die Richtung des Magnetfeldes ermittelt wird. Die Intensität bestimmt die axiale Position. Aus einer Veränderung des Signals 68 kann deshalb auf eine Betätigung des Tasters zurückgeschlossen werden. Das ist vorteilhaft, da ein einziger (mehrdimensionaler) Hallsensor zur Bestimmung der Winkelposition und der Bestimmung einer Axialposition verwendet werden kann.

Die Figuren 7a-c zeigen eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gerätekomponente 200 mit einer haptischen Bedieneinrichtung 100 mit einer magnetorheologischen Brems einrichtung 1, welche hier zur Aufnahme eines Mausrads 106 ausgebildet ist.

In Figur 7a ist eine Schnittansicht entlang der Spulenebene 26c dargestellt. Die Gerätekomponente 200 umfasst eine erste Bremskomponente 2 und eine zweite Bremskomponente 3.

Die erste Bremskomponente 2 umfasst den feststehenden Halter 4, an dem der Kern 21 und der Spulenhalter 516 aufgenommen sind. Der Spulenhalter 516 kann zum Beispiel zweiteilig sein. Der Halter 4 und auch der Spulenhalter 516 bestehen vorzugsweise im Wesent lichen aus einem magnetisch nicht oder nur gering leitfähigem Material und der Kern 21 besteht aus einem im Wesentlichen gut oder sehr gut magnetisch leitfähigem Material. Ein Verhältnis der magnetischen Leitfähigkeit von Kern 21 zu Halter 4 und/oder Spulenhalter 516 ist vorzugsweise größer 10 oder 100 oder 1000.

Die Stromversorgung der elektrischen Spule 26 erfolgt über die elektrische Verbindung 518 und über die Benutzerschnittstelle 43. Die Wälzkörper 11 sind hier drehbar an den Aufnahmen 63 an dem Spulenhalter 516 aufgenommen.

Die zweite Bremskomponente 3 umfasst ein Drehteil 13, welches hier drehbar an der ersten Bremskomponente 2 aufgenommen und gelagert ist. Das Drehteil 13 besteht besonders bevorzugt aus einem im Wesentlichen gut oder sehr gut magnetisch leitfähigen Material. Es kann das gleiche Material wie das Material des Kerns sein. Ein Verhältnis der magnetischen Leitfähigkeit des Drehteils 13 zu der magnetischen Leitfähigkeit des Halters und/oder des Spulenhalters 516 ist vorzugsweise auch größer 10 oder 100 oder 1000.

Rechts am äußeren Ende ist eine erste (und äußere) Lagerstelle 112 ausgebildet. An dem Drehteil 13 ist eine Halteeinrichtung 79 aufgenommen. Die Halteeinrichtung 79 trägt eine Abschirm einrichtung 75 oder ist einteilig damit ausgebildet. An der Abschirmeinrichtung 75 sind Abschirmkörper 76 der Abschirmeinrichtung 75 aufgenommen oder ausgebildet. An der Halteeinrichtung 79 sind mehrere Aufnahmen 79a (vgl. Fig. 7c) ausgebildet, an welcher hier das drehbare Mausrad 106 angeordnet und befestigt ist.

Zur Dichtung der geschlossenen Kammer 110 sind hier eine Dichtung 38, ein Dichtring 46 (z. B. O-Ring) und eine Dichthülse 517 (vorzugsweise aus Metall) vorgesehen. Der Dichtring 46 ist direkt an dem Halter 4 oder dem Spulenhalter 516 angeordnet. Die Dichthülse 517 umgreift den Dichtring 46. Zwischen der Dichthülse 517 und der Halteeinrichtung 79 ist die Dichtung 38 vorgesehen. Die Dichtlippe 38a liegt hier an der insbesondere metallischen Dichthülse 517 an. Durch diese innenliegende Dichtfläche wird eine besonders geringe Reibung erzeugt, sodass hier ein vorteilhafter Bedienkomfort gegeben ist. Der Reibradius ist klein und die Reibfläche auch.

Im Bereich des axial äußeren und hier linken Ende des Abschirm körpers 76 ist die Sensoreinrichtung 70 angeordnet. Die Abschirmeinrichtung 75 (und auch die Trenneinheit 77) umfasst die Magnetringeinheit 71 insbesondere U-förmig oder V-Förmig oder dergleichen, wobei die Magnetringeinheit 71 im Inneren des Abschirmkörpers 76 aufgenommen ist. Möglich ist es auch, dass die Magnetringeinheit 71 L-förmig aufgenommen und z. B. axial nur nach außen abgeschirmt wird. Zwischen der Magnetringeinheit 71 und dem Abschirmkörper 76 ist jedenfalls wenigstens eine Trenneinheit 77 vorgesehen, um den Abschirmkörper 76 magnetisch von der Magnetringeinheit 71 zu trennen.

Vorzugsweise ist eine Entkopplungseinrichtung 78 zur magnetischen Entkopplung der Abschirmeinrichtung von der elektrischen Spule 26 umfasst. Die Entkopplungseinrichtung 78 kann durch die Halteinrichtung 79 gebildet werden.

Der Halter 4 ist hier von einem separaten Schafthalter 514 umfasst. An dem Schafthalter 514 ist die Bremseinrichtung 1 hier aufgenommen und gelagert.

Die elektrische Spule 26 weist hier in der Spulenebene 26c einen Durchmesser 26a auf, welcher größer ist als der minimale Durchmesser 21b des Kerns 21 quer zu der Spulenebene 26c. Der Durchmesser 26a ist auch größer als ein Durchmesser des Grundkörpers des Kerns 21.

In Figur 7a ist die Trenneinheit 77 kreuzschraffiert dargestellt und der unmittelbare Bereich des die Trenneinheit 77 umgebenden Abschirmkörpers 76 ist schraffiert eingezeichnet. In der Trenneinheit 77 ist die Magnetringeinheit 71 aufgenommen.

In Figur 7b ist die Gerätekomponente 200 in einer Schnittansicht durch die Spulenebene 26c dargestellt. Die Wicklung der Spule 26 um den Kern 21 ist hier deutlich zu erkennen. Darüber hinaus sind hier vor allem auch die Magnetfeldsensoren 72 zu sehen.

Figur 7c zeigt eine Seitenansicht der Gerätekomponente 200. Das Mausrad 106 ist hier an dem Drehteil 13 der zweiten Bremskomponente 3 aufgenommen. An der Halteeinrichtung 79 sind insgesamt drei Aufnahmen 79a ausgebildet, an der das Mausrad 106 aufgenommen ist. Die Aufnahmen 79a sind gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet. In der Seitenansicht ist nur eine Aufnahme 79a sichtbar dargestellt. Die Aufnahmen 79a können auch an einem von der Halteeinrichtung 79 separaten Bauteil vorgesehen sein.

An der linken Seite sind der Schafthalter 514 und die Benutzerschnittstelle 43 zu erkennen. An dem Drehteil 13 ist ein Montageabsatz 515 zur Aufnahme des Mausrads 106 vorgesehen.

Eine Steuerung der kann erfolgen, wie es analog in der WO 2017/001697 Al in den Figuren 9a bis 9c gezeigt und der zugehörigen allgemeinen Beschreibung und der Beschreibung der Ausführungsbeispiele erläutert wird. Dabei wird die Gerätekomponente 200 als Drehknopf und haptische Bedienhilfe eingesetzt. Die Steuerung kann auch so erfolgen, wie es in den Figuren 11a bis 11c der WO 2018/215350 Al gezeigt und mit Bezug darauf darin beschrieben ist.

In allen Ausgestaltungen kann der vorzugsweise niederlegierte Stahl ein Restmagnetfeld behalten. Der Stahl wird vorzugsweise regelmäßig oder bei Bedarf entmagnetisiert (u.a. durch ein spezielles Wechselfeld).

Bevorzugt wird für die vom Magnetfeld durchflossenen Komponenten der Werkstoff FeSi3P (Siliziumstahl bzw. Silicon Steel) oder ein artverwandter Werkstoffe verwendet.

In allen Fällen kann eine Sprach- oder Geräuschsteuerung durchgeführt werden. Mit der Sprachsteuerung kann die Bremseinrichtung adaptiv gesteuert werden.

Wenn die Dreheinheit nicht gedreht wird, d. h. der Winkel ist konstant, wird vorzugsweise über die Zeit der Strom kontinuier lich verringert. Der Strom kann auch geschwindigkeitsabhängig (Drehwinkelgeschwindigkeit der Dreheinheit) variiert werden.

Bezugszeichenliste :

1 Magnetorheologische 23 Drehknopf Bremseinrichtung 24 Außenring

2 Bremskomponente, Achsteil 25 radiale Richtung

3 Bremskomponente, Drehteil 26 Spule, elektrische Spule

4 Halter 26a maximaler Durchmesser

5 Spalt, Kanal 26c Spulenebene 5a Spaltbreite 26d radiale Richtung zu 26c

6 Medium, 27 Steuereinrichtung magnetorheologisches 28 Vergussmasse Fluid 30 Lager

8 Feld, Magnetfeld 32 Quernut

9 freier Abstand 33 Grundkörper

10 spitzwinkliger Bereich 35 Kabeldurchführung

11 Übertragungskomponente, 36 Aufnahme Wälzkörper, Drehkörper 36a Außendurchmesser

11d Arm 37 zylindrische Lauffläche

12 Drehachse 37a Außendurchmesser

13 Drehteil, 38 Dichtung

13a Innendurchmesser 38a Dichtlippe 13b Außendurchmesser 43 Benutzerschnittstelle 13c Höhe 45 Kabel 13d Wandstärke 46 Dichtring 13e Hülsenteil 49 Überzug

14 Kugel 50 Konsole

15 Zylinder 61 Winkelsegment

16 Keilform, Keil 62 Winkelsegment

17 Richtung der 63 Aufnahme für 11 Relativbewegung 64 Außenoberfläche

18 Richtung der 65 radiales Spaltmaß Relativbewegung 66 radialer Abstand

19 magnetische Partikel 67 Innenoberfläche von 13

20 axiale Richtung 68 Signal

21 Kern 69 Amplitude

21b min. Durchmesser von 21 70 Sensoreinrichtung 21c max. Durchmesser von 21 71 Magnetringeinheit 21d Durchmesser von 33 72 Magnetfeldsensor Sensorleitung 114 Volumen von 110 Taster 115 zweites Ende der Abschirmeinrichtung geschlossenen Kammer Abschirmkörper 116 Durchmesser erstea Aufnahme von 76 Lagerstelle Trenneinheit 117 Durchmesser zweite Entkopplungseinrichtung Lagerstelle Halteeinrichtung 118 zweite Lagerstelle 0 Haptische 119 Achsstummel Bedieneinrichtung 121 Endabschnitt von 2 1 Bedienkopf 122 radiale Richtung (global)2 Daumenwalze 200 Gerätekomponente 3 Computermaus 514 Schafthalter 4 Joystick 515 Montageabsatz 5 Gamepad 516 Spulenhalter 6 Mausrad 517 Dichthülse 0 geschlossene Kammer 518 elektrische Verbindung1 erstes Ende von 110 2 erste Lagerstelle 3 Magnetfelderzeugungs einrichtung

Claims

Ansprüche :

1. Gerätekomponente (200) mit einer magnetorheologischen Bremseinrichtung (1) mit einem feststehenden Halter (4) und mit wenigstens zwei Bremskomponenten (2, 3), wobei eine erste Bremskomponente (2) mit dem Halter (4) drehfest verbunden ist und sich in axialer Richtung (20) erstreckt und wobei die zweite Bremskomponente (3) ein sich um die erste Bremskomponente (2) herum drehbares und hohl ausgebildetes Drehteil (13) umfasst, wobei zwischen der ersten und der zweiten Bremskomponente (2, 3) ein umlaufender Spalt (5) ausgebildet ist, wobei der Spalt (5) wenigstens zum Teil mit einem magnetorheologischen Medium (6) gefüllt ist, wobei die erste Bremskomponente (2) einen sich in der axialen Richtung (20) erstreckenden Kern (21) aus einem magnetisch leitfähigen Material und eine elektrische Spule (26) umfasst, die in axialer Richtung (20) um den Kern (21) gewickelt ist und eine Spulenebene (26c) aufspannt, sodass sich ein Magnetfeld (8) der elektrischen Spule (26) quer durch die erste Bremskomponente (2) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass ein maximaler äußerer Durchmesser (26a) der elektrischen Spule (26) in einer radialen Richtung (26d) innerhalb der Spulenebene (26c) größer ist als ein minimaler äußerer Durchmesser (21b) des Kerns (21) in einer radialen Richtung (25) quer zu der Spulenebene (26c).

2. Gerätekomponente (200) nach Anspruch 1, wobei in dem Spalt (5) wenigstens eine Übertragungskomponente (11) angeordnet ist.

3. Gerätekomponente (200) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei wenigstens eine Übertragungskomponente (11) als Wälzkörper (11) ausgebildet ist und z. B. einen zylindrischen oder kugelförmigen oder runden oder abgerundeten Querschnitt aufweist.

4. Gerätekomponente (200) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein Teil der

Übertragungskomponenten (11) aus einem magnetisch leitfähigen Material besteht.

5. Gerätekomponente (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Drehteil (13) eine zylindrische Innenoberfläche (67) aufweist und wobei an wenigstens einem Winkelsegment (61, 62) des Außenumfangs des Kerns (21) wenigstens eine Übertragungskomponente (11) zwischen dem Kern (21) und der zylindrischen Innenoberfläche (67) des Drehteils (13) angeordnet ist.

6. Gerätekomponente (200) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei an dem Winkelsegment (61, 62) der Kern (21) wenigstens eine an die Form der Übertragungskomponenten (11) angepasste Aufnahme (63) aufweist.

7. Gerätekomponente (200) nach dem vorletzten Anspruch, wobei die Außenoberfläche (64) des Kerns (21) über dem Winkelsegment (61, 62) zylindrisch ausgebildet ist.

8. Gerätekomponente (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrische Spule (26) außerhalb des Winkelsegments (61, 62) an dem Kern (21) aufgenommen ist und radial weiter nach außen ragt als die Außenoberfläche (64) des Kerns (21) in dem Winkelsegment (61, 62).

9. Gerätekomponente (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens zwei Winkelsegmente (61, 62) ausgebildet sind, an denen Übertragungskomponenten (11) angeordnet sind, wobei wenigstens ein Winkelsegment (61, 62) kleiner 150° ist.

10. Gerätekomponente (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Übertragungskomponenten (11) nur in den Winkelsegmenten (61, 62) angeordnet sind.

11. Gerätekomponente (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen den Übertragungskomponenten (11) und der zylindrischen Innenoberfläche des Drehteils (13) ein kleineres radiales Spaltmaß (65) ausgebildet ist, als ein radialer Abstand (66) zwischen der Spule (26) und der zylindrischen Innenoberfläche (67) des Drehteils (13).

12. Gerätekomponente (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kern (21) mit einer Mehrzahl an Übertragungskomponenten (11) fest verbunden ist.

13. Gerätekomponente (200) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei wenigstens einige Übertragungskomponenten (11) nach außen abstehende Arme (lld) bilden.

14. Gerätekomponente (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Bremskomponente (2) axial verschieblich aufgenommen ist.

15. Gerätekomponente (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Sensoreinrichtung (70) umfasst ist, wobei die Sensoreinrichtung (70) wenigstens eine Magnetringeinheit (71) und wenigstens einen drehfest an der ersten Bremskomponente (2) angebundenen sowie radial und/oder axial benachbart zu der Magnetringeinheit (71) angeordneten Magnetfeldsensor (72) zur Erfassung eines Magnetfeldes der Magnetringeinheit (71) umfasst.

16. Gerätekomponente (200) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Magnetringeinheit (71) an dem Drehteil (13) befestigt ist.

17. Gerätekomponente (200) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine Abschirmeinrichtung (75) zur wenigstens teilweisen Abschirmung der Sensoreinrichtung (70) vor einem Magnetfeld der elektrischen Spule (26).

18. Gerätekomponente (200) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Abschirmeinrichtung (75) wenigstens einen die Magnetringeinheit (71) wenigstens abschnittsweise umgebenden Abschirmkörper (76) umfasst, wobei die Abschirmeinrichtung (75) wenigstens eine zwischen dem Abschirmkörper (76) und der Magnetringeinheit (71) angeordnete Trenneinheit (77) und/oder wenigstens eine zwischen dem Abschirmkörper (76) und dem Drehteil (13) angeordnete magnetische Entkopplungseinrichtung (78) umfasst.

19. Gerätekomponente (200) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Trenneinheit (77) eine um ein Vielfaches geringere magnetische Leitfähigkeit als der Abschirmkörper (76) aufweisen.

20. Gerätekomponente (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen den Bremskomponenten (2,3) eine geschlossene Kammer (110) ausgebildet ist, und wobei die zweite Bremskomponente (3) an einem ersten Ende (111) der geschlossenen Kammer (110) an der ersten Bremskomponente (2) drehbar aufgenommen ist, wobei die geschlossene Kammer (110) im Wesentlichen mit dem magnetorheologischen Medium (6) gefüllt ist.

21. Gerätekomponente (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an dem Drehteil (13) ein Drehknopf (23) oder ein Drehrad ausgebildet ist.

22. Gerätekomponente (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Drehteil (13) ein Hülsenteil (13e) aus einem magnetisch leitenden Material umfasst und einen Außenring (24) für das Magnetfeld zur Verfügung stellt.

23. Gerätekomponente (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Bremskomponente (2) einen Grundkörper (33) als Kern (21) und die elektrische Spule (26) umfasst.

24. Gerätekomponente (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Halter (4) eine Aufnahme (36) zur drehfesten Verbindung mit der ersten Bremskomponente (2) aufweist und wobei der Halter (4) eine zylindrische Lauffläche (37) für ein Lager (30) aufweist und das Drehteil (13) drehbar auf dem Halter (4) abstützt.

25. Gerätekomponente (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend wenigstens eine Benutzerschnittstelle

(43), ein Bedienpanel, ein Display, ein berührungsempfindliches Display mit oder ohne haptischem Feedback.

26. Gerätekomponente (200) zum Erzeugen einer magnetischen Feldstärke (8) zwischen einer feststehenden und einer sich dazu bewegenden Komponente (2,3) in einem eingeschränktem Bauvolumen mit einer elektrischen Spule (26), einem von der elektrischen Spule (26) umwickelten Kern (21) und mit Übertragungselementen (11), dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Spule (26) und der Kern (21) im Querschnitt fast die ganzen Innendurchmesser (13a) ausnutzen und die Übertragungselemente (11) seitlich davon angebracht sind.