WO2022234037A1 - Magnetorheological braking device, more particularly operating apparatus - Google Patents

Magnetorheological braking device, more particularly operating apparatus Download PDF

Info

Publication number
WO2022234037A1
WO2022234037A1 PCT/EP2022/062193 EP2022062193W WO2022234037A1 WO 2022234037 A1 WO2022234037 A1 WO 2022234037A1 EP 2022062193 W EP2022062193 W EP 2022062193W WO 2022234037 A1 WO2022234037 A1 WO 2022234037A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
magnetorheological
unit
braking device
axle
sealing
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/062193
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Stefan Battlogg
Original Assignee
Inventus Engineering Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Inventus Engineering Gmbh filed Critical Inventus Engineering Gmbh
Priority to EP22727874.4A priority Critical patent/EP4334177A1/en
Publication of WO2022234037A1 publication Critical patent/WO2022234037A1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T1/00Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles
    • B60T1/02Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles acting by retarding wheels
    • B60T1/08Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles acting by retarding wheels using fluid or powdered medium
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D57/00Liquid-resistance brakes; Brakes using the internal friction of fluids or fluid-like media, e.g. powders
    • F16D57/002Liquid-resistance brakes; Brakes using the internal friction of fluids or fluid-like media, e.g. powders comprising a medium with electrically or magnetically controlled internal friction, e.g. electrorheological fluid, magnetic powder
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D37/00Clutches in which the drive is transmitted through a medium consisting of small particles, e.g. centrifugally speed-responsive
    • F16D37/02Clutches in which the drive is transmitted through a medium consisting of small particles, e.g. centrifugally speed-responsive the particles being magnetisable

Definitions

  • Magnetorheological braking device in particular
  • the present invention relates to a magnetorheological braking device for varying a torque of rotary movements or for braking or decelerating rotary movements.
  • the invention relates to a magnetorheological operating device for setting operating states at least by means of rotary movements.
  • the braking device has at least one axle unit and at least one rotary body which can be rotated about the axle unit. The rotatability of the rotating body can be set or braked in a targeted manner by means of at least one magnetorheological braking device.
  • Braking devices of this type enable a particularly targeted deceleration up to and including a blocking of rotational movements.
  • the braking devices are designed as operating devices. Such controls are increasingly found in a variety of devices and z. B. in motor vehicles (e.g. control element in the center console, in the steering wheel, on the seat%), in medical technology (e.g. for adjusting medical devices) or in smart devices (e.g. smartphone, smartwatch, computer peripherals, computer mouse, game controller, joystick) , OFF-Highway vehicles (e.g. controls in agricultural machinery), boats/ships, airplanes, for example to select menus or to be able to carry out precise controls.
  • motor vehicles e.g. control element in the center console, in the steering wheel, on the seat
  • medical technology e.g. for adjusting medical devices
  • smart devices e.g. smartphone, smartwatch, computer peripherals, computer mouse, game controller, joystick
  • OFF-Highway vehicles e.g. controls in agricultural machinery
  • a sensor device is generally provided for detecting and monitoring the rotational position.
  • accommodating them structurally in the braking device entails considerable difficulties, especially if the available installation space is very small.
  • the diameter is often only 12 mm, e.g. with a wheel (roller) that can be rotated with a finger (e.g. thumb) in a steering wheel or a steering wheel spoke of e.g. a motor vehicle (e.g. to adjust the volume of the infotainment).
  • the installation space for the sensor device is therefore very limited. Overall, this results in a need for optimization in terms of assembly, costs and installation space.
  • a magnetorheological operating device for varying a torque of rotary movements is disclosed, with an axle unit being surrounded by a rotary body is and a torque for the rotatability of the rotary body is set by means of a magnetorheological braking device.
  • a rotational position of the rotating body is detected with a sensor device.
  • the sensor device has a magnetic ring unit and a magnetic field sensor arranged inside the axle unit.
  • Braking devices and in particular with the magnetorheological operating devices is that the achievable basic moment is relative is high. If a magnetorheological operating device is to be used in or on a computer mouse, for example, then a high basic torque can impair operation. A high basic torque can lead to earlier fatigue of the actuating finger. If you want to specifically brake or delay the rotation of the mouse wheel and want to return a haptic feedback signal in the form of ticks or a ripple or grid when rotating, then the braking force must be controlled in a targeted manner and the tick torque must be higher than the basic torque without generating a braking torque . The user not only has to overcome the basic torque, but also the increased braking torque or ticking torque at the grid points or in between.
  • the user not only notices the difference in torque or the tangential force difference on the outer diameter of the mouse wheel between the basic torque and maximum torque when ticking, but also in which torque range it is. If you start from a very low basic torque, you need less torque to get good haptic feedback. If the mouse wheel is very difficult to move even when idle and you have to make an effort, you need a much higher braking torque to get a clear haptic feedback.
  • a magnetorheological braking device that has a particularly low basic torque is also to be made available for small haptic operating devices.
  • the braking device according to the invention is of magnetorheological design and is used to vary a torque of rotary movements and/or to set operating states at least by means of rotary movements.
  • the magnetorheological braking device is designed in particular as a magnetorheological operating device or is used as such.
  • the braking device comprises at least one axle unit.
  • the braking device includes at least one rotating body.
  • the rotary body is rotatable relative to the axle unit or around the axle unit.
  • a rotatability of the rotary body (relative to the axle unit) can be set or braked in a targeted manner by means of at least one magnetorheological braking device.
  • the braking device has at least one coil unit.
  • a receiving space is formed between the axle unit and the rotating body, which is equipped with a magnetorheological medium and is sealed (to the outside) by a sealing device.
  • the magnetorheological medium comprises magnetorheological particles and gas as filling medium or essentially consists of them.
  • the filling medium consists in particular essentially of a gas or gas mixture and in particular of air. Particularly preferably, no liquid and no oil is included. Oil is not an essential component and preferably not significantly and more preferably also not included in trace amounts. In any case, oil is not the carrier fluid for the magnetorheological particles.
  • the receiving space with the magnetorheological medium is sealed in particular by a sealing device with a sealing unit without contact between the parts moving towards one another.
  • the parts that move relative to each other are in particular the rotary body and the axle unit, but other parts that are connected to the rotary body and the axle unit can also provide the actual gap. In any case, there is a relative movement between the axle unit and the rotating part.
  • the braking device according to the invention has many advantages. A significant advantage is that the basic torque can be significantly reduced. The magnetorheological particles generate less friction and thus reduce the basic torque. The sealing device also has less friction, as a result of which the basic torque can be reduced very significantly. A high braking torque can be generated by the magnetorheological particles. The ratio of the maximum torque that can be generated to the basic torque can be increased.
  • the non-contact sealing device ensures a reliable seal. The escape of particles must be prevented. It also works with a non-contact seal.
  • the receiving space preferably contains more than 40 percent by volume of magnetorheological particles.
  • the proportion of 40% or 45% or more of magnetorheological particles in the receiving space is understood to mean the proportion by volume. 100% corresponds to the maximum fillable volume.
  • the proportion is typically a percentage by volume and also a percentage by mass, at least if the magnetorheological particles each have the same density.
  • a proportion of 50% does not mean that 50% of the volume of the receiving space is filled, since the entire receiving space cannot be completely filled with the magnetorheological particles due to the structure of the magnetorheological particles. Local cavities remain between the individual (dry) magnetorheological particles, which are essentially or completely filled with gas and in particular air.
  • the maximum braking torque can also be increased compared to the prior art.
  • the receiving space is more than 50%, 60%, 70% or 80% (percent by volume) filled with magnetorheological particles.
  • Magnetorheological fluids provided with a liquid carrier medium such as oil regularly contain less than 40% or 45% magnetorheological particles. The high and even higher proportion possible here helps to increase the maximum braking torque.
  • the receiving space is preferably filled to less than 97 percent by volume or less than 95 percent by volume with magnetorheological particles. It has been found that too high a proportion can sometimes, occasionally or regularly lead to a blocking of the braking device. Therefore, a certain distance to the maximum possible filling quantity makes sense. The exact limit depends on the design conditions and the spatial conditions inside the recording room.
  • a degree of filling (proportion) of the magnetorheological particles is particularly preferably between 70% and 95% of the maximum amount of magnetorheological particles that can be filled.
  • the magnetorheological particles consist predominantly of carbonyl iron powder.
  • the magnetorheological particles can have coatings to protect against abrasion and/or corrosion and/or additional components in order to make the magnetorheological particles more durable, more abrasion-resistant and/or more slippery during operation.
  • the magnetorheological medium and / or the magnetorheological particles can, for. B. include an addition of graphite.
  • the sealing device comprises or forms at least one non-contact labyrinth seal with at least one (non-contact) sealing gap.
  • the sealing device can form or have two or more non-contact sealing gaps. A high sealing effect can be achieved with a very low basic torque. Due to the fact that only magnetorheological particles and no liquid are contained, the sealing device can be designed without contact.
  • the sealing device preferably has at least one gap or sealing gap of less than 0.3 mm or a sealing gap of less than 0.2 mm to the sealing surface.
  • at least one clear width (width) of the gap is less than 0.15 mm and preferably less than 0.1 mm and particularly preferably less than 0.075 mm.
  • the sealing gap is preferably so small that the magnetorheological particles are retained, but liquid such as water or oil could pass through.
  • the information on the size of the sealing gap relates in particular to its clear width.
  • the clear width of the sealing gap defines, in particular, from which particle size a particle can or can no longer pass through the sealing gap.
  • the sealing gap is preferably at least twice or at least three times and in particular at least five times as large as the largest typical particle diameter (of the particles of the magnetorheological medium received in the receiving space).
  • the mean particle diameter is understood to mean, in particular, the arithmetic mean of the minimum and maximum particle diameters.
  • Most commercially available powders that contain magnetorheological particles have magnetically polarizable particles that have a size distribution between about 1 ⁇ m and 10 ⁇ m.
  • the average particle diameter can be 5.5 ⁇ m, for example.
  • the largest typical particle diameter is a particle diameter that only less than 1% of the particles (of the magnetorheological medium recorded in the recording space).
  • the largest typical particle diameter is slightly less than 10 ⁇ m, so that 10 ⁇ m can be assumed to be the largest typical particle diameter.
  • the sealing device particularly preferably comprises at least three disk-shaped sealing elements which are in particular radially aligned and each form a gap (axial gap) between them. More disk-shaped sealing elements can also be provided.
  • An axial width of at least one of the (two) gaps is preferably narrower than an (axial) wall thickness of at least one of the disk-shaped sealing elements. All gaps or axial gaps are particularly preferably narrower than the wall thicknesses of all disk-shaped sealing elements.
  • the disk-shaped sealing elements do not have to be completely disk-shaped, but they each have at least one disk-shaped sealing section. In particular, at the radially inner or radially outer end, where the disk-shaped sealing elements are attached, the shape can deviate from a disk.
  • At least two disc-shaped sealing elements are coupled to the rotating body radially on the outside and particularly preferably at the radially outer end and are preferably connected or fastened thereto in a torque-proof manner.
  • At least one disk-shaped sealing element is coupled radially on the inside to the axle unit and, in particular, is connected thereto in a rotationally fixed manner or is connected thereto in a rotationally fixed manner.
  • the coupled with the axle unit disc-shaped sealing element is advantageously axially between the radially outside with the Arranged rotating body coupled disc-shaped sealing elements.
  • the disk-shaped sealing element coupled radially on the inside to the axle unit is preferably accommodated with a clamping section between two fastening elements.
  • at least one fastening element (and preferably both fastening elements each) comprises a radially protruding sealing flange which forms a gap between one of the disc-shaped sealing elements and the sealing flange.
  • the sealing device includes at least five deflections of more than 60° or 75° or 90°.
  • a labyrinth seal can also have at least six deflections of around 90°.
  • a (total) path length through the sealing gap is preferably at least four times greater than an axial width of the arrangement of the disk-shaped sealing elements.
  • the total path length of the sealing gap preferably includes the individual radial path lengths between the sealing flanges and the axially outer disk-shaped sealing elements and the radial path lengths axially between the individual disk-shaped sealing elements.
  • the radial path lengths between the individual disc-shaped sealing elements are decisively influenced by the radial overlapping length of the disc-shaped sealing elements, which is preferably greater than 50% and in particular greater than 2/3 and particularly preferably greater than 3/4 of the radial extension of the disc-shaped sealing elements.
  • At least one disk-shaped sealing element preferably consists at least partially of Teflon or a plastic that has been modified to slide.
  • at least one axially central disk-shaped sealing element consists at least partially of Teflon or a sliding-modified plastic.
  • the sealing device can have (at least) one elastic sealing lip. Then there is a negative overlap, ie a gap remains in the normal state.
  • the sealing lip can be designed in such a way that in the event of a local accumulation of magnetorheological particles, the gap can be closed and the sealing lip comes into contact. When the accumulation decreases, the sealing lip then springs back and releases the (small) gap again.
  • the free gap can be smaller than 20 ⁇ m or 10 ⁇ m or 5 ⁇ m.
  • the free gap can also be 0 if the material of the sealing lip at the point of contact wears out relatively quickly and then practically no longer touches, or if the friction is so low that it only slightly (by less than 25% or 10%) affects the basic torque influenced. This can be tested by determining the basic torque with and without the sealing lip touching.
  • a sealing gap or a sealing lip can run radially and/or axially or also transversely, ie radially and axially.
  • the sealing device in the basic state does not include a contacting sealing lip.
  • the overlap is negative.
  • a seal and in particular a graphite seal, to be included axially outside the sensor device.
  • a graphite seal can be designed in contact and is not used to seal the magnetorheological particles, but only seals any graphite or other lubricants that may be present and which can be added to the mixture of gas or air and magnetorheological particles.
  • the rotating body is preferably rotatably mounted to the outside (to a console or a housing). That allows for that when pressure is applied to the rotating body (during operation), a gap dimension between the rotating body and the axle unit does not change, in particular essentially.
  • a bearing point or mounting of the rotary body on the axle unit is preferably not present.
  • a core which interacts with the electrical coil unit of the braking device is preferably included.
  • at least one sensor device is provided at least for detecting a rotary position of the rotary body.
  • the sensor device comprises at least one sensor, e.g. B. a magnetic field sensor.
  • the sensor is adjacent to the receiving space at the (only)
  • Connection point arranged from the receiving space to the outside.
  • the sensor device particularly preferably comprises at least one magnetic ring unit and at least one magnetic field sensor for detecting a magnetic field of the magnetic ring unit.
  • the magnetic field sensor is in particular connected to the axle unit in a rotationally fixed manner and is in particular arranged radially and/or axially adjacent to the magnetic ring unit.
  • the magnetic field sensor is preferably arranged at least partially within the axle unit.
  • the axle unit radially surrounds the magnetic field sensor at least in sections (and in particular completely).
  • the axle unit can in particular comprise at least two separate axle parts which are connected to one another in the axial direction, namely a first axle part and at least one second axle part.
  • the first axle part can consist at least partially of metal and has a lower magnetic conductivity than a core that interacts with an electric coil of the braking device.
  • the first axle part consists to a considerable extent or predominantly or almost completely or completely of at least one metal or metallic Material.
  • axle unit consisting of two (or more) axle parts connected to one another in the axial direction is very advantageous. This makes it possible to manufacture the first axle part from a different material than the second axle part. In particular, the core and the electrical coil unit are accommodated on the second axle part. Therefore, the second axle part is often a geometrically complex component, which is easiest and cheapest in quantities, e.g. B. an injection molding process is produced.
  • the first axle part can consist of a more stable or stronger material and the second axle part can be produced in an injection molding process and consist partially or predominantly of plastic.
  • axle unit it is also possible for the axle unit to be in one piece and to consist partially, predominantly or entirely of plastic or metal and to have a lower magnetic conductivity than a core that interacts with an electric coil of the braking device.
  • a ratio of the magnetic conductivity of the core to a magnetic conductivity of the axle unit (or the first axle part) is preferably greater than 10 or greater than 100 or greater than 1000 and can preferably reach and exceed values of 10,000 or 100,000.
  • the magnetic conductivity is the "relative magnetic permeability", which is also simply called “magnetic permeability”.
  • the first axle part comprises a deep-drawn part or is formed from it. This enables cost-effective production.
  • the axle unit (or the first axle part) particularly preferably consists of a significant proportion, predominantly, almost wholly or entirely of a paramagnetic material. Production from diamagnetic materials is also possible and preferred.
  • the first axle part particularly preferably consists to a considerable extent or predominantly or completely of at least one material or austenitic steel with a magnetic permeability of less than 10 or 20.
  • the magnetic permeability after a deep-drawing process for production and shaping is particularly preferably less than 10 or 20 and in particular smaller 5
  • the first axle part is a deep-drawn part and is a low-carbon, austenitic and rustproof stainless steel with the designation 1.4303 or X4CrNil8-12.
  • the second axle part (also called the stator) is made of PPS GF 40 (a thermoplastic with 40% glass fiber reinforcement). Other materials are also possible.
  • axle unit consists entirely of fiber-reinforced plastic such as PPS GF 40.
  • the core and/or the coil unit is/are accommodated on the axle unit (or the second axle part).
  • the magnetorheological braking device comprises at least one shielding device for at least partially shielding the sensor device at least from, for example, external magnetic fields and/or a magnetic field of a coil unit of the braking device.
  • the shielding device comprises in particular at least one shielding body which at least partially surrounds the magnetic ring unit.
  • the shielding device comprises at least one separating unit arranged between the shielding body and the magnetic ring unit. The separation unit has a lower magnetic conductivity than the shielding body, a ratio being in particular less than 1/10 or 1/100.
  • at least one holding device is included, which at least partially connects or couples the shielding device to the rotating body, in particular in a rotationally fixed manner.
  • Such a shielding device and also the holding device offer a considerable advantage.
  • the sensor device can be shielded from disruptive influences particularly effectively and at the same time in an uncomplicated and space-saving manner. This enables a significantly improved detection of the rotational position.
  • the shielding device comprises at least one magnetic decoupling device arranged between the shielding body and the rotary body.
  • the separating unit and/or the decoupling device preferably have a magnetic conductivity (relative magnetic permeability) that is (much or a multiple) lower than that of the shielding body and/or the core.
  • a ratio of the two is preferably less than 1/10 or 1/100.
  • the holding device provides the decoupling device.
  • the decoupling device can be provided entirely by the holding device. Then the holding device corresponds in particular to the decoupling device. Then the terms holding device and decoupling device can in particular be used synonymously and can therefore be exchanged.
  • the holding device can include the decoupling device or be designed as such.
  • the decoupling device and the holding device can also be designed separately, at least in part.
  • the decoupling device and the holding device can be separate components.
  • the holding device is formed at least in two parts.
  • the holding device then comprises at least one first holding component, which is designed to be magnetically conductive.
  • the holding device then comprises at least one second holding component, which is designed to be magnetically non-conductive.
  • the second holding component preferably has a magnetic conductivity (magnetic permeability) that is (much or a multiple) lower than that of the shielding body.
  • the second holding component includes the decoupling device or is designed as such.
  • the holding device can be designed to be at least partially magnetically conductive.
  • the holding device can be designed to be at least partially magnetically non-conductive.
  • the holding device in other, simple configurations, it is preferable for the holding device to consist essentially or entirely of a (good) magnetically conductive material, and for the shielding body to be formed directly on the holding device.
  • the shielding body is formed by a section of the holding device. The shielding body is then formed in one piece with the holding device. If the shielding body formed on the holding device surrounds the sensor device and in particular the magnetic ring unit radially outwards (almost completely) and axially outwards (almost completely) covers it, apart from the passage of the axis unit, there is a very high level of shielding from external magnetic fields and a significant improvement of the measurement result.
  • the holding device at least partially connects the shielding body and/or the separating unit and/or the magnetic ring unit (and/or the decoupling device) to the rotary body in a rotationally fixed manner.
  • braking or deceleration means in particular the application of a (rotary) understood moment.
  • a (rotary) movement can be delayed and in particular also blocked by the moment. Due to the torque, rotation can preferably also be braked and in particular blocked from a standstill.
  • the terms braking and decelerating are used synonymously within the scope of the present invention and can therefore be interchanged.
  • the rotary body and/or the shielding body and/or the decoupling device can be connected at least partially in one piece to the holding device.
  • the rotary body and/or the shielding body and/or the decoupling device can also be designed separately from the holding device.
  • the separating unit is designed separately from the holding device and consists of a different material.
  • the rotary body and/or the shielding body and/or the separating unit and/or the decoupling device can be at least partially mounted on the holding device. Then the separate components can be mounted in particular on the holding device and/or on one another.
  • the holding device can have at least one fastening device, which is designed for fastening at least one additional part, in particular an additional part of a finger roller.
  • the additional part is in particular the additional part described in more detail below.
  • the holding device comprises at least one (in particular magnetically conductive) path extending between the rotating body and the shielding body.
  • the distance corresponds to at least a third and preferably at least a quarter and preferably at least half of a maximum (in particular outer) diameter of a electrical coil of the coil unit (in particular in a radial direction within the coil plane).
  • the decoupling device can be dispensed with in certain applications without the magnetic field sensor being adversely affected.
  • a field strength of an operationally present in the rotary body magnetic field can be reduced by half or more along the path to the shielding body.
  • the distance runs in particular over a sleeve-like part of the holding device that includes a central radial recess.
  • the shielding device is suitable and designed to shield a magnetic field of the braking device, in particular the coil unit, in such a way that it does not scatter into the sensor device and adversely affect the detection of the magnetic field of the magnetic ring unit.
  • the shielding body is not arranged between the magnetic field sensor and the magnetic ring unit.
  • the shielding body is arranged between the magnetic field sensor and the magnetic ring unit in such a way that the shielding body does not (undesirably) shield the magnetic field sensor from the magnetic field of the magnetic ring unit to be detected.
  • the shielding body surrounds the magnetic ring unit at least in sections on a radial and/or axial outside. It is also preferred and advantageous that the shielding body surrounds the magnetic ring unit at least in sections on at least one axial inner side, which faces away from the coil unit of the braking device.
  • the shielding body is designed as a shielding ring.
  • the shielding ring has an L-shaped cross section.
  • the shielding ring can also be U-shaped have cross section.
  • the shielding body can also be designed as a cylindrical ring (section).
  • Other suitable geometries are also possible, which at least partially extend around the magnetic ring unit.
  • the shielding ring can be designed in one piece. A multi-part design is also possible.
  • the magnetic ring unit is partially arranged radially inside the shielding ring.
  • the separating unit comprises at least one gap running between the shielding body and the magnetic ring unit.
  • the separating unit also includes at least one filling medium arranged in the gap.
  • the filling medium is a casting compound for subsequent filling of the gap.
  • at least one plastic is provided as the filling medium.
  • the filling medium is suitable and designed to firmly connect the shielding body to the magnetic ring unit. It is also preferred and advantageous that air is provided as the filling medium.
  • the magnetic ring unit is connected to the rotating body in a rotationally fixed manner.
  • At least one connecting element and, for example, a front disk or the like can be provided for the non-rotatable connection of the magnetic ring unit to the rotary body.
  • the connecting element preferably has the magnetic properties described for the separating unit with regard to its magnetic permeability.
  • the filling medium is suitable and designed to mechanically and preferably non-rotatably connect the magnetic ring unit to the shielding body. This enables a particularly compact design, since attachment and shielding are achieved at the same time.
  • the filling medium and the magnetic ring unit is rotatably mounted relative to the axle unit.
  • the magnetic ring unit is non-rotatably connected to the holding device and optionally to the decoupling device by means of the separating unit and/or the shielding body.
  • the holding device is at least indirectly non-rotatably connected to the rotary body. The rotational movement of the rotating body can thus be transmitted to the magnetic ring unit in a space-saving and reliable manner by means of the shielding device.
  • the rotary body can be radially surrounded by at least one additional part.
  • the holding device or the decoupling device can be connected to the rotary body in a rotationally fixed manner via the additional part.
  • the holding device can also be directly non-rotatably connected to the rotary body.
  • the magnetic ring unit and the separating unit and the shielding body (and the decoupling device) are rotatably mounted relative to the axle unit.
  • the holding device is rotatably mounted relative to the axle unit.
  • the or at least one sealing device is preferably attached to the holding device.
  • the sealing device does not rest either on the rotating body or on the axle unit.
  • the sealing device is suitable and designed to counteract the emergence of a magnetorheological medium, which is arranged in a receiving space, of the braking device.
  • Such component integration allows the braking device to be made even more compact. In particular, magnetorheological particles are held back.
  • the rotating body protrude beyond the last axial braking body by no more than half the axial width of a braking body of the braking device.
  • the rotating body protrudes beyond that axial end which faces the magnetic ring unit.
  • the rotary body does not protrude beyond the last axial brake body beyond this axial end.
  • the rotary body can also be set back from the last axial brake body.
  • Such configurations can advantageously also be provided at both axial ends or at the end opposite the magnetic ring unit. Such a shortening of the rotating body is particularly advantageous in order to further reduce the scattering effect of the magnetic field of the braking device in the sensor device.
  • the rotary body is radially surrounded by at least one additional part.
  • the rotary body is set back axially at least at that axial end of the axle unit in relation to the additional part on which the magnetic ring unit is arranged.
  • the additional part protrudes beyond the rotary body at this axial end.
  • the rotary body is preferably set back at both axial ends in relation to the additional part.
  • the axial length of the rotating body is less than the axial length of the additional part. This also further improves the magnetic decoupling considerably.
  • the shielding body has a relative magnetic permeability of at least 1000 and preferably at least 10,000 and particularly preferably at least 100,000 or at least 500,000.
  • the shielding body preferably has at least the relative magnetic permeability of the rotating body.
  • the magnetic properties of the shielding body described here are preferably also provided for the rotary body.
  • the shielding body comprises at least one ferromagnetic material or consists of such a material.
  • such materials are also provided for the rotary body.
  • the shielding body comprises at least one (in particular soft-magnetic) Nickel-iron alloy with nickel-iron alloy with 60% to 90% nickel and proportions of copper, molybdenum, cobalt and/or chromium or consists of such. A proportion of 69% to 82% and preferably 72% to 80% nickel can also be provided. Such a configuration is preferably also provided for the rotary body.
  • the shielding body and/or the rotating body particularly preferably comprises at least one meta-metal or consists of such a metal.
  • the decoupling device and/or the separating unit (in particular its filling medium) and/or at least the additional part have a relative magnetic permeability of at most 1000 and preferably at most 100 and particularly preferably at most ten or at most two. It is also preferred and advantageous that the aforementioned components have a relative magnetic permeability of at most one thousandth of the relative magnetic permeability of the shielding body and/or a relative magnetic permeability of between 1 and 2.
  • the aforementioned components include or consist of a paramagnetic material. It is also possible and preferred that the aforementioned components include or consist of a diamagnetic material.
  • the magnetic properties of the separating unit described above are preferably also provided for the axle unit. In this way, no disruptive stray field is generated by the axle unit in the magnetic field sensor.
  • the axle unit is made of a plastic, in particular fiber-reinforced.
  • the coil unit of the braking device can be arranged radially in relation to the axle unit. It is also possible for the coil unit to be arranged axially in relation to the axle unit. In such an axial arrangement, the coil unit extends with its main plane in particular along a longitudinal axis of the axle unit.
  • the arrangement of the magnetic field sensor offers a considerable advantage. This enables space-saving accommodation with a particularly short tolerance chain for the components (low total tolerance or few components between the sensor attachment and the magnet attachment) and at the same time particularly reliable sensory detection.
  • the connection of the magnetic field sensor to the axle unit offers a particularly tolerance-optimized integration.
  • the rotary body is preferably designed as a finger roller and particularly preferably as a thumb roller.
  • the rotary body is preferably designed as a cylindrical component which is set in rotation by means of at least one finger.
  • the rotary body can also be part of a computer mouse.
  • the braking device is intended to be operated with just one finger.
  • the braking device is suitable and designed to be operated in a lying position.
  • the axis of rotation of the rotary body assumes a more horizontal than vertical position.
  • the braking device it is also possible for the braking device to be operable in a standing position (vertical orientation). In this case, the braking device is in particular usually encompassed by two or more fingers.
  • the rotary body can also be designed as a rotary knob or the like and in particular contain at least one push function and/or pull function (push and/or pull). This push/pull function can be used, for example, to select or confirm selected menus.
  • the rotating body or the finger roller has a diameter of less than 50 mm and preferably less than 20 mm and particularly preferably less than 15 mm.
  • the rotating body has a maximum diameter of 12 mm.
  • larger or smaller diameters for the rotary body are also possible and advantageous for certain applications.
  • the rotary body it is possible and preferred for the rotary body to be equipped with at least one additional part.
  • the additional part preferably surrounds the rotary body radially and preferably in the manner of a sleeve.
  • the additional part can also close the rotary body on at least one end face.
  • the additional part is designed as an additional sleeve, which is at least partially and preferably completely closed on at least one axial end face.
  • the rotary body is designed as a hollow-cylindrical sleeve part that is open at the end faces.
  • the additional part is designed as an additional sleeve pushed over the rotary body.
  • the additional part can have local increases in the outer diameter.
  • the additional sleeve has a circumferential elevation.
  • the additional part is used to increase the diameter of the rotary body.
  • the additional part can also be designed as a ring or the like or at least include one.
  • the additional part can be provided with at least one contour and in particular can be corrugated and/or rubberized or the like.
  • the magnetic ring unit is preferably arranged on an axial end face of the rotary body. This offers a particularly advantageous accommodation of the magnetic ring unit.
  • the magnetic ring unit can be attached directly to the axial end face. However, it is also possible for the magnetic ring unit to be attached to the axial end face of the rotary body via at least one connecting element. It is also possible for the magnetic ring unit to be arranged on the axial end face of the rotary body and to be attached to a different position of the braking device via corresponding connecting elements. It is preferred and advantageous that the magnetic ring unit surrounds the magnetic field sensor at least in sections in the manner of a ring. In particular, the magnetic ring unit is arranged radially around the magnetic field sensor.
  • the magnetic field sensor is arranged centered on the magnetic ring unit in the axial direction. This means that the magnetic field sensor is arranged in the same axial longitudinal position as the magnetic ring unit. However, the magnetic field sensor can also be arranged offset in the axial direction with respect to the magnetic ring unit. In the context of the present invention, such position information and in particular the information “radial” and “axial” relates in particular to an axis of rotation of the rotary body.
  • the magnetic ring unit and the magnetic field sensor are arranged in a coaxial manner with respect to one another.
  • This offers a particularly space-saving accommodation even with particularly small dimensions and, for example, with a thumb roller.
  • the magnetic field sensor is surrounded by the magnetic ring unit.
  • the magnetic field sensor is in particular centered axially and/or radially with respect to the magnet ring unit.
  • the magnetic field sensor has a specific radial offset to the axis of rotation of the magnetic ring unit.
  • the magnetic field sensor can also be offset from the magnetic ring unit, at least in the axial direction.
  • the magnetic field sensor is arranged offset to the axis of rotation of the magnetic ring unit.
  • a central arrangement for the magnetic field sensor is provided overall, for example if the magnetic field sensor is arranged within the axle unit and is surrounded in a ring shape by the magnetic ring unit.
  • the magnetic field sensor is arranged inside the axle unit.
  • the axle unit has in particular at least one receptacle or bore in which the magnetic field sensor is arranged.
  • a receptacle or bore is also understood to mean, in particular, all other suitable passage openings, regardless of whether they are produced by means of a drilling process or not.
  • the receptacle or bore runs in particular in the longitudinal direction of the axle unit.
  • the receptacle or bore is, in particular, designed to be continuous or can also be designed as a blind hole.
  • the magnetic field sensor is arranged in the center of the axle unit.
  • at least one active sensor section of the magnetic field sensor is arranged within the axle unit.
  • the entire magnetic field sensor is preferably arranged inside the axle unit.
  • the position information for the magnetic field sensor relates in particular to at least the active sensor section.
  • the magnetic field sensor is preferably arranged in the bore of the axle unit, through which at least one electrical connection of the braking device also runs.
  • the electrical connection includes in particular at least one supply line and/or control line for the coil unit. This offers an advantageous utilization of the installation space and at the same time enables a particularly uncomplicated transmission of the sensor signals.
  • the electrical connection emerges from the front of the axle unit.
  • the magnetic field sensor is arranged in particular on at least one printed circuit board.
  • the printed circuit board is, for example, a print or at least includes one.
  • At least the braking device, in particular the coil unit is preferably also electrically connected to the printed circuit board.
  • At least one connection line for contacting the braking device is preferably also connected to the printed circuit board. It is preferred and advantageous that the printed circuit board is arranged inside the axle unit. It is also preferred that the connection line extends out of the axle unit.
  • the circuit board is arranged in the previously described hole.
  • the connection line runs through the bore.
  • the connecting line emerges from the axle unit on a front side. This offers a particularly uncomplicated and quick installation and at the same time a compact accommodation of the corresponding components.
  • connection line comprises at least one plug unit.
  • a connector unit with six or eight pins is provided.
  • the braking device can be connected particularly quickly and at the same time reliably to the component to be operated and, for example, to vehicle electronics.
  • the control unit can also be fixed in the installation position (e.g. holder of the control unit) by plugging in the plug.
  • the magnetic field sensor is preferably cast in the axle unit and/or overmoulded with at least one material.
  • the bore is at least partially filled with the material for this purpose.
  • the printed circuit board in the axle unit is particularly preferably encapsulated with at least one material.
  • a plastic or another suitable material is preferably provided.
  • the magnetic field sensor or the printed circuit board can be reliably protected from external influences and at the same time be attached in a simple manner.
  • the magnetic field sensor is arranged on an axial end of the axle unit on the face side and particularly preferably centered on the face side. This accommodation offers advantages both in terms of the sensor quality and the installation effort and space requirements.
  • the magnetic field sensor is arranged on that end face of the axle unit which is arranged inside the rotary body.
  • the magnetic ring unit is preferably arranged outside of the rotary body.
  • the magnetic ring unit can also be arranged inside the rotary body.
  • the magnetic field sensor can be arranged offset relative to the magnetic ring unit in relation to the axial direction.
  • the magnetic field sensor can also be in the same axial longitudinal position as the magnetic ring unit.
  • the magnetic field sensor is attached directly to the axle unit.
  • the magnetic field sensor can be connected to the axle unit by means of overmolding or the like.
  • the magnetic field sensor it is also possible for the magnetic field sensor to be attached to the axle unit by means of at least one connection structure.
  • the magnetic field sensor can also be embedded at least partially in the end face of the axle unit. It can also be provided that the magnetic field sensor is arranged radially on an axial end of the axle unit.
  • the magnetic ring unit surrounds the axle unit at least in sections in the manner of a ring.
  • the magnetic ring unit is arranged radially around the axle unit.
  • the magnetic ring unit is arranged in relation to the longitudinal direction of the axle unit.
  • the magnet ring unit and the axis unit are arranged in a coaxial manner with each other.
  • the axle unit is preferably in the center of the arrangement.
  • External storage of the rotary body is particularly preferred. It is also possible that the rotating body by means of at least one Bearing device is rotatably mounted on the axle unit.
  • the braking device preferably comprises at least one wedge bearing device. At least one wedge bearing device can also be assigned to the braking device.
  • Wedge bearing device comprises in particular at least one and preferably a plurality of brake bodies.
  • the brake bodies are designed in particular as rolling bodies. Cylindrical and/or spherical brake bodies can be provided.
  • the wedge bearing device is designed in particular as a roller bearing or at least includes one.
  • the brake bodies can be formed on the outer circumference of the core or to be connected thereto in a rotationally fixed manner.
  • the braking bodies can form a type of external toothing or braking elements protruding outwards, which form constrictions for the magnetorheological particles, where clusters of particles linked together form when a magnetic field is applied.
  • Such braking elements can also be referred to as magnetic field concentrators.
  • the braking device is particularly suitable and designed for specifically dampening and/or delaying and/or blocking the rotatability of the rotary body by means of the wedge bearing device and the coil unit and the magnetorheological medium.
  • the braking device is particularly suitable and designed to use the wedge bearing device and the coil unit and the magnetorheological medium to also specifically reduce a moment for the rotatability of the rotary body again after a delay or blockage.
  • the wedge bearing device with the braking bodies or braking elements is preferably arranged axially between the magnetic ring unit and the coil unit. This results in a particularly advantageous spacing of the magnetic ring unit from the magnetic field of the coil unit.
  • the damping takes place in particular via the so-called wedge effect, which has already been disclosed in earlier patent applications by the applicant (e.g. in DE 102018100 390.0 or in DE 102020 106 328.8).
  • braking bodies or braking elements are located on the rotating body adjacent to the coil unit and to the core.
  • the brake bodies are then surrounded by magnetorheological particles.
  • the magnetic field of the coil unit passes through the housing of the rotating body through the roller body/brake elements and closes through the core. In the process, wedges form on the magnetorheological particles, which slow down the movement of the rotary body.
  • the braking bodies can be balls, cylindrical rollers or other parts, or they can be connected to the core in a fixed and non-rotatable manner.
  • the magnetic field sensor and in particular also the magnetic ring unit to be arranged on that end face of the rotary body on which there is also an end face of the axle unit from which at least one signal line of the magnetic field sensor emerges, so that the signal line does not run through a magnetic field of the braking device.
  • This has the advantage that the signals from the magnetic field sensor are not disturbed by the magnetic field of the coil device.
  • the connecting line of the braking device is also arranged on this end face.
  • the magnetic ring unit and/or the magnetic field sensor are arranged within a peripheral line delimited by the rotary body.
  • the magnetic ring unit and/or the magnetic field sensor do not protrude beyond the circumference of the rotary body.
  • the magnetic ring unit and the magnetic field sensor are arranged radially inside of the peripheral line of the rotary body.
  • the peripheral line is delimited by the rotating body itself and not by an additional part arranged on the rotating body.
  • the wall has a relative magnetic permeability of at least 300 or at least 1000 and preferably at least 10,000 and particularly preferably at least 100,000 or at least 500,000.
  • a wall at least partially closes an open end face of the rotary body. Then it is preferred that the axle unit extends through the wall. The wall then has in particular at least one through-opening for the axle unit.
  • the wall is also possible and advantageous for the wall to be designed as a support structure for the sealing device.
  • at least one sealing section for the axle unit and the rotary body is fastened to the wall.
  • the wall is attached in particular to the axle unit.
  • the sensor device is suitable and designed to also detect at least one axial position of the rotating body in relation to the axle unit in addition to the rotational position of the rotating body.
  • the magnetic field sensor is then designed as a three-dimensional magnetic field sensor.
  • the axial position is detected by means of the magnetic ring unit.
  • the axial position is detected by means of an axial position of the magnetic ring unit relative to the magnetic field sensor.
  • Such a configuration is particularly advantageous for a braking device in which the operating states are also set by means of pressure movements.
  • the braking device is suitable and designed to control states by means of at least one to set the printing motion. The pressure movement takes place in particular in the direction of the axis of rotation for the rotary movement of the rotary body.
  • the magnetic ring unit surrounds the magnetic field sensor in a ring-like manner at least in sections.
  • the magnetic field sensor is preferably arranged with an axial offset to the axial center of the magnetic ring unit. This enables a particularly precise and high-resolution detection of the axial position. At the same time, the axial direction of movement can also be reliably detected.
  • the magnetic field sensor is arranged radially centered in relation to the magnetic ring unit.
  • the sensor device is preferably suitable and designed to determine the axial position of the rotary body in relation to the axle unit from the intensity of the magnetic field of the magnetic ring unit detected by the magnetic field sensor.
  • the sensor device is suitable and designed to determine an axial direction of movement of the rotating body in relation to the axle unit from a sign of a change in the intensity of the magnetic field of the magnetic ring unit.
  • the magnetic field sensor it is also possible for the magnetic field sensor to be arranged in the axial center of the magnetic ring unit.
  • the axle unit is designed to be stationary.
  • the axle unit is accommodated on a bracket which provides a support structure for components accommodated thereon and in particular for the rotary body mounted thereon and/or for the braking device and/or for the sensor device.
  • a longitudinal axis of the axle unit provides the axis of rotation of the rotating body.
  • the axle unit and the rotary body are arranged in a coaxial manner with each other.
  • the rotary body is designed in particular in the manner of a sleeve.
  • the Rotating body consists in particular of a magnetically conductive material and preferably of a metallic and particularly preferably of a ferromagnetic material.
  • the rotating body comprises at least one rotating sleeve or is designed as such.
  • the rotary sleeve can also be referred to as a sleeve part.
  • the rotary body is designed in particular as a rotary knob.
  • the rotary body is of cylindrical design.
  • the rotary body has in particular two end faces and a cylindrical wall extending between them. In this case, the rotary body preferably has at least one closed end face. It is also possible that both end faces are at least partially closed.
  • the axle unit extends into the rotating body and preferably into its receiving space.
  • the rotary body is designed and arranged on the axle unit in such a way that the axle unit extends out of the rotary body at an open end face. In this case, in particular, the other end face of the rotary body is closed.
  • the braking device and preferably at least the coil unit are arranged in particular in a rotationally fixed manner on the axle unit.
  • the braking device can be controlled as a function of at least one signal detected by the sensor device.
  • a control device for controlling the braking device as a function of the sensor device is preferably provided.
  • the control device is suitable and designed to generate a targeted magnetic field with the coil unit as a function of the signal from the sensor device.
  • the braking device is in particular also a damping device.
  • the wedge bearing device preferably its brake body, is (directly) surrounded by the medium.
  • the wedge bearing device surrounds the axle unit, in particular radially.
  • the sensor device is designed in particular as an absolute value encoder.
  • the sensor device can also be designed as an incremental encoder or as another suitable design.
  • the sensor device is in particular operatively connected to the control device and/or the braking device.
  • the magnetic ring unit is in particular designed to be closed in the form of a ring.
  • the magnetic ring unit can also be open in the form of a ring.
  • the magnetic ring unit comprises at least one permanent magnet or is designed as such.
  • the magnetic ring unit provides at least one magnetic north pole and at least one magnetic south pole.
  • at least one shielding device for shielding its magnetic field from the magnetic field of the coil unit is assigned to the magnetic ring unit.
  • the shielding device comprises in particular the wall described above or is provided by it.
  • the magnetic field sensor is particularly suitable and designed to detect the orientation of the magnetic field of the magnetic ring unit.
  • the magnetic field sensor is designed as a Hall sensor or includes at least one.
  • Other suitable sensor types for detecting the magnetic field of the magnetic ring unit are also possible.
  • a braking device suitable for use with the invention is also described in patent application DE 102018100390 A1.
  • the entire disclosure of DE 102018100390 A1 is hereby part of the disclosure content of the present application.
  • the braking devices are provided in particular by a mouse wheel on the computer mouse or a similar input device.
  • a stationary holder is included.
  • the axle unit is non-rotatably connected to the holder and extends in the axial direction.
  • the rotary body comprises a rotary part which can be rotated about the axle unit and is hollow (and cylindrical on the inside).
  • a circumferential gap is formed between the axle unit and the rotary body.
  • the gap is at least partially filled with a magnetorheological medium and here with magnetorheological particles and air or the like.
  • a core made of a magnetically conductive material extending in the axial direction and an electric coil (coil unit) are accommodated on the axle unit.
  • the coil is wound around the core in the axial direction and in particular spans a coil plane, so that a magnetic field of the electric coil extends transversely (to the axial direction) through the axle unit.
  • a maximum (outer) diameter of the electric coil in a radial direction inside the coil plane is larger than a minimum (outer) diameter of the core in a radial direction transverse (perpendicular) to the coil plane.
  • the invention provides an advantageous braking device that includes a magnetorheological braking device.
  • the braking device can be produced very inexpensively and can also be implemented under high cost pressure.
  • the axle unit accommodates the magnetic field sensor in the interior.
  • the internal magnetic field sensor is arranged in particular on a printed circuit board and, together with the printed circuit board (PCB), requires a certain installation space, ie a minimal inner diameter. With the previous version, this can only be reduced minimally without deteriorating the sensor quality and driving up the component prices.
  • the forces and moments to be transmitted therefore define the component cross-section.
  • the rotor When used as a computer mouse wheel, the rotor can be rotated 360 degrees up to 1 million times. Each revolution can have 24 ticks, for example, which means that there are several million load changes (basic torque + tick torque / basic torque), i.e. a high alternating load. Everything together should cost as little as possible.
  • Fig. la-le schematic three-dimensional views of braking devices
  • Figure 2a is a purely schematic representation of a
  • FIG. 2b shows schematic detailed representations of the braking device according to FIG. 2a;
  • FIG. 2c-2d detailed views of the braking device of Fig. 2;
  • FIGS la to le show devices that are equipped with the invention.
  • the braking devices 1 are each designed as a haptic operating device 100 here.
  • FIG. 1a shows a haptic control knob 101.
  • the control knob is attached via a console 50.
  • FIG. The control button 101 is about the sleeve part operated.
  • the user interface can also be used to transmit information.
  • the braking device 1 is shown as a thumb roller 102 with a haptic operating device 100 in FIG.
  • the thumb roller 102 can preferably be used in steering wheels, for example. However, the thumb roller is not limited to this use case. Depending on the installation situation, the thumb roller 102 can generally also be used with any other finger.
  • the braking device 1 is designed as a mouse wheel 106 of a computer mouse 103 in FIG. 1c and FIG.
  • the magnetorheological braking device 1 can be used to control haptic feedback.
  • Figure le shows a joystick 104 with a braking device 1 as a haptic control device 100.
  • Figure lf shows a gamepad 105 with the braking device 1 to give the player haptic feedback depending on the game situation.
  • FIG. 2a shows a braking device 1, which is embodied here as an operating device 100 and has a rotating body 3, embodied as a finger roller 23 or thumb roller, for setting operating states. The operation is done here so at least by turning the rotary body 3. On the rotary body z. B. be formed a mouse wheel of a computer mouse. Then the braking device 1 is part of a computer mouse.
  • the rotating body 3 is rotatably mounted on an axle unit 2 by means of a bearing device not shown in detail here.
  • the rotary body 3 can also be rotatably mounted on an axle unit 2 by means of a wedge bearing device 6 designed here as a roller bearing.
  • the wedge bearing device 6 is preferably not or only partially provided for the mounting of the rotary body 3 on the axle unit, but is used for the braking device 4 presented below Rolling bodies here as braking bodies 44.
  • the braking bodies 44 are designed here as cylindrical rollers 6a.
  • the axis unit 2 can be mounted on an object to be operated and, for example, in an interior of a motor vehicle or on a medical device or smart device.
  • the axle unit 2 can have assembly means that are not shown in detail here.
  • the rotating body 3 can also be displaced in the longitudinal direction or along the axis of rotation on the axle unit 2 . Operation then takes place both by turning and by pressing and/or pulling or moving the rotary knob 3.
  • the rotary body 3 is designed here in the manner of a sleeve and comprises a cylindrical wall and an end wall which is connected to it here in one piece.
  • the axle unit 2 emerges at an open end face of the rotary body 3 .
  • the finger roller 23 can be equipped with an additional part 33 indicated here by dashed lines. This results in an increase in diameter so that it is easier to rotate, for example in the case of a wheel on a computer mouse or game controller that can be rotated with one finger or a rotary wheel on a computer keyboard thumb roller.
  • the rotary movement of the rotary knob 3 is damped here by a magnetorheological braking device 4 arranged in a receiving space 13 inside the rotary knob 3 .
  • the braking device 4 uses a coil unit 24 to generate a magnetic field which acts on a magnetorheological medium 34 located in the receiving space 13 .
  • the magnetorheological medium 34 consists here of magnetorheological particles and a gas mixture such as air.
  • a magnetic field leads to a local and strong crosslinking of the magnetically polarizable particles.
  • the braking device 4 thus enables a targeted deceleration and even a complete blocking of the rotational movement.
  • a haptic feedback can thus be provided with the braking device 4 during the rotational movement of the rotary body 3, for example by means of a correspondingly perceptible detent or by means of dynamically adjustable stops.
  • the braking device 4 In order to supply and control the coil unit 24, the braking device 4 here includes an electrical connection 14, which is designed, for example, in the form of a printed circuit board or printed circuit board or as a cable line.
  • the connection line 11 extends here through a bore 12 running in the longitudinal direction of the axle unit 2.
  • the receiving space 13 is sealed off from the outside here with a sealing device 7 in order to prevent magnetorheological particles of the medium 34 from escaping.
  • the sealing device 7 closes the open end face of the rotating body 3 .
  • a (second) sealing part 37 has a small free sealing gap to the axle unit 3 .
  • the sealing parts 27 , 37 are fastened here to a support structure designed as a wall 8 .
  • the sealing unit 37 can also bear directly on the inside of the rotary body 3 on the outside.
  • the sealing device 7 comprises the sealing unit 37, which comprises two sealing lips which, spaced apart axially from one another, project radially inwards and do not touch the axle unit 2. There are two radially thin sealing gaps with a larger cavity in between. Overall, the two sealing lips form a type of labyrinth seal. In any case, the two very thin sealing gaps largely or largely prevent magnetorheological particles from escaping.
  • the gap width 37e (cf. the enlargement of the gap area at the bottom right in FIG. 2a) can be very small and practically 0, and can in particular be smaller than a typical or average or minimum diameter of the particles contained. In any case, the seal is not tight for water or similar liquids.
  • the sealing device doesn't have to be, either, since it doesn't contain any liquid.
  • a minimally fitting dust seal can be provided axially outside of the sensor device 5 .
  • the sensor device 5 and its magnetic ring unit possibly still reliably collect magnetorheological particles emerging from the receiving space 13 due to the magnetic field.
  • the seal 17 is designed here as an O-ring and surrounds the axle unit 3 radially.
  • the seal 17 rests against the axle unit 2 and the rotating body 3 .
  • the O-ring also helps to secure.
  • the part of the receiving space 13 filled with the particles is also sealed.
  • a sensor device 5 is provided here in order to monitor the rotational position of the rotating body 3 and to be able to use it to control the braking device 4 .
  • the sensor device 5 comprises a magnetic ring unit 15 and a magnetic field sensor 25.
  • the magnetic ring unit 15 is diametrically polarized here (and in the other exemplary embodiments) and has a north pole and a south pole.
  • the magnetic field sensor 25 embodied here as a Hall sensor measures the magnetic field emanating from the magnetic ring unit 15 and thus enables the angle of rotation to be reliably determined.
  • the magnetic field sensor 25 is preferably three-dimensional here, so that in addition to the rotation, an axial displacement of the rotary body 3 relative to the axle unit 2 can also be measured. This allows both rotation and a push button function (push/pull) to be measured simultaneously with the same sensor 25. About the orientation of the magnetic field the angle can be detected and the axial position can be determined via the strength of the magnetic field (cf. FIG. 2d). However, the braking device 1 can also only be equipped with a rotating function.
  • the sensor device 5 is particularly advantageously integrated into the braking device 1 .
  • the sensor 25 is inserted into the receptacle 12 or bore 12 of the axle unit 2 here.
  • the magnetic ring unit 15 surrounds the sensor 25 radially and is fastened to the rotary body 3 in a rotationally fixed manner. This has the advantage that not length tolerances, but only diameter tolerances that have to be precisely manufactured come into play.
  • the radial bearing clearance between the rotating body 3 and the stationary axle unit 2 is correspondingly small and can also be easily controlled in series production.
  • a further advantage is that axial movements or displacements between the rotary body 3 and the axle unit 2 do not adversely affect the sensor signal, since the measurement is in the radial direction and the radial distance is essentially decisive for the quality of the measurement signal.
  • the senor 25 in the receptacle 12 can be overmoulded with a plastic, for example.
  • a printed circuit board 35 or print In order to further improve the accommodation of the sensor 25, it is arranged here on a printed circuit board 35 or print.
  • the coil unit 24 or its connection 14 is also contacted here on the printed circuit board 35 .
  • the connecting line 11 is also connected to the printed circuit board 35, via which the entire braking device 1 is connected to the system to be operated.
  • a 6-pin or 8-pin plug can be attached to the printed circuit board 35, via which both the sensor 25 and the coil unit 24 connected to the appropriate controller.
  • the signal line 45 for transmitting the sensor signal is also arranged in the connecting line 11 here.
  • the braking device 1 can be installed particularly easily and quickly.
  • the printed circuit board 35 can be cast in the bore 12 together with the sensor 25 in the axle unit 2.
  • the axle unit 2 here consists of a one-piece axle unit 2, but can also consist of two axle parts 20, 21 which are connected to one another in the axial direction.
  • FIG. 2b shows schematic views of possible configurations.
  • the first axle part 20 extends outward from the rotating body 3 .
  • the second axle part 21 serves as a stator and accommodates the core 26 and the electric coil unit 24 .
  • the brake bodies 44 or rollers 6a are held on the second axle part 21 adjacent to the core 26 .
  • the wall 8 can magnetically decouple the sensor device from the coil unit 24 and the rotary body 3 .
  • Figure 2b shows a two-part variant.
  • the first axle member 20 includes an elongate tubular axial portion 20a and an axially inner end when assembled
  • Fastening section 20b which here comprises a radial section 20c and a (short) sleeve-shaped holding section 20d.
  • the holding section 20d encompasses the end of the second axle part 21 and is latched and/or clamped and/or glued and/or screwed there.
  • first axle part 20 it is also possible for the first axle part 20 to have retaining tabs 20d for attachment to the second axle part 21 . Then the fastening section 20b is not rotationally symmetrical (right part of FIG. 2b).
  • a push-pull function can be integrated in the exemplary embodiment according to FIG. 2a. A displacement of the first brake component 2 in the orientation of Figure 2a to the left leads to the axial distance of the magnetic field sensor 25 from the magnetic ring unit 15 is increased or changed.
  • FIG. 2d shows the course of the amplitude 469 of the signal 468 detected by the magnetic field sensor 25 as a function of the axial displacement of the braking components 2, 3 (horizontal axis).
  • An axial displacement of the magnetic field sensor 25 relative to the magnetic ring unit 15 changes the amplitude 469 of the detected signal 468.
  • An axial displacement or a pressing down of the additional part 33 or a lateral displacement of the additional part 33 can be detected in this way.
  • the angle of rotation can also be detected with the same sensor, the direction of the magnetic field being determined in order to detect the angle of rotation.
  • the intensity determines the axial position. From a change in signal 468, an axial actuation of braking device 1 can therefore be inferred. This is advantageous since a single (multidimensional) Hall sensor can be used to determine the angular position and to determine an axial position.
  • the sensor device 5 is shown again schematically in detail.
  • the axle unit 2 and the rotary body 3 are only indicated (dashed lines).
  • the sensor device 5 is based on the decoupling device 39 on the rotatable second brake component 3 z. B. magnetically decoupled from.
  • a shielding device 9 is provided for shielding magnetic fields.
  • the shielding device 9 consists here of a three-part shielding body 19.
  • the magnetic ring unit 15 is used to measure the orientation or the angle of rotation of the magnetorheological Braking device 1 used.
  • the magnetic field sensor 25 is arranged within the first axle part 20 . Small relative axial displacements can also be used to detect a depression of a control button, for example.
  • the wall 8 is designed to be magnetically non-conductive. This can prevent the magnetic field of the magnet ring unit 15 and the magnetic field of the coil unit 24 from adversely affecting each other.
  • the wall 8 decouples the rotary body 3 from the sensor device 5.
  • the wall 8 serves here as a connection for the sealing device 7.
  • a holding device 49 is provided.
  • the holding device 49 then encloses in particular the sensor device 5 radially outwards and axially outwards and holds the magnetic ring unit 15.
  • the holding device 49 can be made of a metal that shields magnetic fields and, for example, of a metal with a relative magnetic permeability of at least 100,000.
  • the holding device 49 is then made of a nickel-iron alloy.
  • the holding device 49 can also be used for shielding.
  • the additional part 33 from FIG. 2a can also have a radially circumferential elevation with a considerably larger diameter.
  • the braking device 1 is then also particularly suitable as a mouse wheel for a computer mouse or the like.
  • the rotating body 3 is in all configurations made of a magnetically particularly conductive material.
  • the holding device 49 and the rotary body 3 are here made of m-metal, for example.
  • the components described here as being magnetically non-conductive consist, for example, of plastic and have a relative magnetic permeability of preferably less than 10.
  • the magnetic ring unit 15 can be dimensioned smaller (thinner) and thus material, construction volume and production costs can be saved.
  • the holding device 49 can consist of a magnetically non-conductive material.
  • the shielding device 9 it is then preferable for the shielding device 9 to have a one-piece or also multi-piece shielding body 19, which surrounds the magnetic ring unit 15 at least radially outwards and axially outwards and, if necessary, axially inwards, preferably without a gap, as shown in Figure 2c or Figure 2a 2a, the holding device 49 can make the shielding body 19 available.
  • the shielding device 9 has at least one separating unit 29 which is designed to be magnetically non-conductive or only very slightly conductive.
  • a ratio of the magnetic permeability of the shielding body 19 to the magnetic permeability of the separating unit 29 is preferably greater than 1000, but in any case greater than 10 or better greater than 100.
  • the construction is also improved in that the wall thickness of the shielding body 19 is varied and a distance is provided between the magnet ring unit 15 and the shielding body 19 .
  • the distance between the ring 15 and the shielding body 19 allows the shielding and reinforcement to be optimally adjusted.
  • the material of the shielding body 19 is selected here so that it does not get into magnetic saturation, so that external magnetic fields are adequately shielded (material in saturation lets magnetic fields through like air, i.e. with the magnetic field constant mq).
  • the magnetic field does not close too much over shielding body 19 and the field in the center at sensor 25 is sufficiently homogeneous and is increased compared to a ring 15 of the same size or larger without shielding body 19.
  • a preferred dimensioning of the shielding device 9 for a mouse wheel of a computer mouse has the following dimensions, for example.
  • the shielding body 19 is 0.5 mm thick, the distance between the shielding body and the magnet ring unit 15 is also 0.5 mm, the width of the magnet ring unit 15 is 2 mm, and the diameter of the magnet ring unit 15 is 8 mm.
  • the possible interference field from the coil unit 24 is 140 mT, which results in a possible error in the angle measurement of less than 0.1° (cf. earth's magnetic field: approx. 48 mT in Europe).
  • FIGS. 1-10 A further exemplary embodiment of the magnetorheological braking device 1 or the magnetorheological operating device 100 is explained with reference to FIGS.
  • FIG. 3 shows a first cross section through braking device 1.
  • Braking device 1 includes a stator, which is formed here by axle unit 2, and a rotor, which includes rotary body 3.
  • the axle unit 2 is formed by two axle parts 20, 21 connected to one another in the axial direction, but can also be in one piece.
  • the axle part 20 can also be referred to as a shaft and is used here to attach the operating device 100 to a console, for example.
  • the core 26 and the electric coil unit 24 are accommodated on the part 21 .
  • the electrical coil unit 24 is wound here in the axial direction around the second axle part 21 .
  • the core 26 can be seen in the center.
  • the magnetic field generated by the electrical coil unit 24 runs centrally through the core and is aligned there approximately perpendicular to the plane of the drawing.
  • the first Axle part 20 connected thereto.
  • the axle part can also be manufactured in one piece.
  • a type of axle stub is provided here, with which the rotary body 3 is rotatably accommodated or guided on the second axle part 21 .
  • the rotating body 3 is supported here via the bearing point 412 on the outside of the rotating body 3.
  • a receiving space 13 is formed between the second axle part 21 and the inner wall of the rotating body 3, in which a magnetorheological medium 34 with magnetorheological particles and a gas mixture is present.
  • the rheological properties of the magnetorheological particles 34 are influenced via the magnetic field of the electric coil unit 24 .
  • a wedge bearing device 6 is also provided in the receiving space 13, which comprises brake bodies 44 designed as rollers 6a, as can be seen in FIG.
  • the first axle part 20 consists here of a plastic or a metallic material (deep-drawn part).
  • the first axle part 20 has an elongate axial section 20a which is hollow on the inside.
  • the magnetic field sensor 25 of the sensor device 5 is accommodated in the interior of the axial section 20a.
  • the magnetic field sensor 25 or the magnetic field sensors 25 are arranged here on a printed circuit board 35 which is accommodated and fastened inside the axial section 20a.
  • the printed circuit board 35 has a number of contacts and connection lines 11 with which the electrical coil unit 24 is supplied with power and via which the sensor signals of the magnetic field sensors 25 are read out.
  • the axial section 20a is provided on a first axial side of the radial section 20c designed as an annular flange.
  • the holding section 20d extends radially outwards, which is also rotationally symmetrical here and is designed in the form of a sleeve.
  • the holding section 20d surrounds a correspondingly shaped section of the second axle part 21.
  • the first axle part 20 and the second axle part 21 are connected to one another.
  • the two axle parts are caulked together. It is also possible that the two axle parts 20 and 21 are screwed and/or clamped and/or glued together.
  • an O-ring 17 is provided radially on the outside of the second axle part 21 between the axle part 21 and the holding portion 20d of the first axle part 20 for sealing when necessary.
  • the rotary body 3 extends here preferably over a significant part of the axial length of the second axle part 21 and in particular over the entire length of the second axle part 21.
  • the rotary body 3 projects beyond the second axle part 21 at both axial ends of the second axle part 21 .
  • the rotary body 3 is connected here to a holding device 49, which extends in a kind of bell shape over the first axle part 20 and around it.
  • the holding device 49 accommodates a sealing device 7 for sealing the receiving space 13 from the outside.
  • the holding device 49 carries a shielding device 9 and a magnetic ring unit 15 of the sensor device 5 accommodated thereon.
  • a radially inwardly projecting leg of the holding device 49 provided at the axially outer end shields the magnetic ring unit 15 axially from external magnetic influences.
  • a radial, sleeve-shaped leg of the holding device 49 that immediately follows it shields the magnetic ring unit 15 radially outwards.
  • the holding device 49 consists here of a material with a high magnetic permeability (preferably greater than 1000 or greater than 100,000) and can consist of a similar or the same material as the rotary body 3.
  • the first axle part 20 consists here of a plastic or a metallic material with low magnetic permeability and can consist of a paramagnetic material, for example. Due to the low magnetic permeability of the axle part 20, magnetic resistances for closing magnetic field lines in the holding device 49 are very high, so that only an extremely small interference field is present. As a result, a highly precise angle detection can take place. However, an axial wall can also be formed between the magnetic ring unit 15 and the electrical coil unit 24 .
  • a further advantage of the braking device 1 is that the sealing device 7 with a sealing lip of the sealing unit 37 does not rest on the running surface 37a of the first axle part 20 . There is no physical contact. A small or very small clearance remains.
  • a (second) sealing lip 37b is formed on the outer circumference of the axle unit 2 (second axle part 21), which here forms a small radial gap between the sealing lip 37b and the radial outer wall of the outer surface of 20d.
  • the (dry) magnetorheological particles are held back in the receiving space 13 by this seal. Any particles escaping as a result are reliably held back by the (first) sealing lip 37a, which also has a thin gap to the axle unit 2 has. Should magnetorheological particles pass through the gap or gaps to the outside, they are held and collected by the magnetic field of the magnetic ring unit 15 . There is no complete exit to the outside world.
  • the ring 37c shown (only) in FIG. 3 can also be applied to the axle part 2, which overall leads to a labyrinthine seal.
  • the holding device 49 accommodates the shielding device 9 here.
  • a separating unit 29 which is L-shaped in cross section and has only a low magnetic permeability is accommodated in the holding device 49 .
  • a ratio of the magnetic permeability of the shielding body 19 at the end of the holding device 49 and the separating unit 29 is preferably greater than 10 and in particular greater than 100 or greater than 1000.
  • Inside the separating unit 29 the magnetic ring unit 15 is accommodated.
  • FIG. 4 shows a cross section through the braking device 1 according to FIG. 3, the cross section according to FIG. 4 being aligned perpendicular to the cross section according to FIG. It can be seen here that the electrical coil unit 24 is wound around an axis that is aligned here within the plane of the drawing and transversely to the longitudinal extent of the axle device 2 .
  • the core 26 can be seen centrally within the electrical coil unit 24 .
  • the electric coil unit 24 is held by a coil holder 24a.
  • a roller 6a is shown as a braking body 44 above and below the core 26 .
  • the rollers 6a serve as a kind of magnetic field concentrators and contribute to the wedge effect of the wedge bearing device 6.
  • connection lines At the end on the right here are the connection lines or
  • FIG. 5a shows a perspective representation of an embodiment of the axle unit 2 with the first axle part 20 and the second axle part 21, wherein the roller holder 6b and the rollers 6a accommodated thereon can be seen as brake bodies 44 on the second axle part 21.
  • Rotatable rollers 6a are preferably used in FIG. 5a. It is also possible for the parts 6a to be designed in the manner of rollers only radially on the outside and not to be rotatably accommodated. The components 6a (braking elements) then practically directly form part of the core 26 or are even formed in one piece with it. Then the parts 6a can form a non-circular outer contour z. B. can be shaped like a star and extend in preferred embodiments only over certain angular ranges of the circumference, as can also be the case with the rollers. Between the non-round outer contour and the inner wall in the rotary body, a shearing body is then formed with a variable gap height over the circumference. Such a shear gap on a "star contour" is also well suited for targeted braking. One advantage is the reduction in the number of moving parts.
  • FIG. 5b shows a variant in which the core 26 extends outwards and in which no rollers 6a or star contour are formed or incorporated on the core.
  • the core may form a (partially) cylindrical outer surface.
  • a shearing gap 6c (with a constant or variable) gap height is then formed between the outer surface and the inner surface of the rotary body 3 on at least one circumferential segment. Magnetorheological particles, which cause deceleration, are accommodated in the shearing gap.
  • the magnetorheological particles in a carrier fluid such. B. an oil or other liquid are added.
  • the magnetorheological particles it is also possible for the magnetorheological particles to be contained in a gas without a carrier liquid and linked together by a targeted magnetic field.
  • a shearing gap with a variable gap height on the circumference e.g. a star contour
  • An even higher braking torque can be built up via rotatable rolling elements such as the braking elements 44 or rollers 6a.
  • An advantage of magnetorheological particles without a carrier liquid is that a lower basic torque can be achieved since the seal requires less (or no) contact pressure and therefore runs more easily. Another advantage is that there is less dependence on the operating temperature. The viscosity of an oil at temperatures of -40°C and at 120°C is significantly different. Such dependencies disappear without the use of oil. In addition, the absolute proportion of magnetorheological particles in the gap can be increased since the volume proportion of the carrier liquid is eliminated.
  • FIG. 6 shows a cross section, in which it can be seen that the holding section 20d is pushed onto a corresponding section of the second axle part 21.
  • An O-ring 17 for sealing can be seen between the holding section 20d and the second axle part 21 .
  • the component 6a is practically part of the core 26 in the cross section according to FIG.
  • a configuration with such a component 6a can be advantageous if both products with rollers (as braking bodies 44) and products with a shearing gap 6c are to be manufactured in the same way. A flexible decision can then be made during assembly.
  • Figure 7 shows a perspective view of the second axle part 21 with the O-ring 17 that can be seen on it, the roller holder 6b and the three rollers 6 here.
  • FIG. 8 shows a sectional illustration of the first axle part 20. Inside the axial section 20a of the first axle part 20, the receptacle 12 can be seen.
  • FIG. 9 shows a perspective front view of the first axle part, wherein it can be seen that the axial section 20a has a non-round outer surface here.
  • Noses 20f and/or grooves 20g can be provided on the outer surface, which overall lead to a non-round outer surface and ensure better dissipation of the torque recorded and a torsion-proof mounting of the braking device 1 on a console 50, for example.
  • Figure 10 shows a schematic representation of the magnetorheological particles 34a in the receiving space 13 between the rotary body 3 and the core on the axle unit 2.
  • a rotatable roller 6a and a non-rotatable and roller-like part connected to the core and connected to the core are shown as an example (not to scale).
  • the receiving space 13 is essentially or almost completely filled with magnetorheological particles 34a. Naturally, a certain amount of space must remain free. However, it has been found that it makes sense not to fill the receiving space 13 completely. Otherwise, partial blocking may also occur.
  • Figures 1le to 11h show different configurations of sealing devices 37 between the radially inner axle unit 2 and the radially outer rotary body 3 in a schematic view.
  • FIG. 11a A complex labyrinth gap is included in FIG. 11a, which extends between two sealing parts 37 and is deflected several times.
  • the sealing gap begins here radially on the outside.
  • the magnetic ring 15 forms an axially closing magnetic seal 47.
  • a complex labyrinth gap between two sealing parts 37 is also formed in FIG. 11b.
  • the sealing gap begins radially on the inside on the radially enlarged section 20d of the axle unit 2. In order to escape, particles would also have to follow the gap, which has been deflected several times, which is reliably prevented.
  • 11c shows a simpler labyrinth gap, which is formed between the axle unit 2 and only one sealing part, but is also deflected several times.
  • 11d shows an embodiment with a thin disk-like sealing part, which extends radially from the inside to the outside and forms a thin sealing gap on a more complex sealing part 37 radially on the outside.
  • a type of sealing lip 37a and the end 37b of the disk-like sealing part ensure multiple deflection of the sealing gap.
  • FIG. 11e shows a relatively simple configuration in which a support ring 38 with an L-shaped cross section is fastened to the rotary body 3 radially on the outside.
  • the support ring 38 holds a thin disc as a sealing part 37, which forms a sealing gap radially at the inner end 37b.
  • the support ring 38 forms, together with the sealing part 37, a multiply deflected gap.
  • FIG. 11f shows a variant in which a support ring 38 holds a thin disk as a sealing part 37 axially from the outside.
  • FIGS. 11g and 11h show two only slightly different variants of a sealing device 7 of a magnetorheological operating device 100 in an enlarged section.
  • the magnetorheological operating device 100 is used to set operating states and has an axle unit 2 and a rotating body 3 that can rotate around it.
  • the rotatability of the rotary body 3 can be braked in a targeted manner by means of the magnetorheological braking device 4 with an electric coil unit 24 .
  • the receiving space 13 contains magnetorheological particles and gas as a filling medium.
  • the recording room 13 is sealed via at least one sealing device 7 with at least one sealing unit 37 without contact between the parts moving toward one another.
  • the sealing device here comprises at least one non-contact labyrinth seal with a plurality of sealing gaps 43d, 41a, 41b.
  • the rotary body 3 is rotatably accommodated around the rotary axis 2a of the axle unit 2 .
  • the rotary body 3 is connected in a torque-proof manner to the holding device 49, which forms a shielding device 9 in order to shield the influence of external magnetic fields on the magnetic field sensor 25, which is not visible here.
  • the sealing device 7 comprises three disk-shaped sealing elements 40, 41 and 42, which are each aligned radially and each form a gap 41a, 41b between them.
  • An axial width 41c of the two gaps 41a, 41b is narrower than a wall thickness 40d of all disc-shaped sealing elements 40,
  • Each sealing gap can be narrower than 0.3 mm or 0.2 mm or narrower than 0.1 mm to the (adjacent) sealing surface. At least one clear width (or width) of the sealing gap can be less than 0.15 mm and preferably less than 0.1 mm and particularly preferably less than 0.075 mm.
  • the sealing gap is preferably at least twice or three times and in particular five times as large as the largest typical particle diameter.
  • the largest typical particle diameter can be, for example, 8 ⁇ m or 10 ⁇ m or 12 ⁇ m.
  • An (elastic) sealing lip 37c is formed on the middle disk-shaped sealing element 41 .
  • the disc-shaped sealing elements 40 and 42 have sealing lips 37a and 37b.
  • the sealing gaps 41a, 41b are liquid-permeable, but hold back magnetorheological particles contained in the receiving space 13.
  • the disk-shaped sealing elements 40 and 42 are coupled to the rotary body 3 radially on the outside. In FIG. 11g, the sealing elements converge somewhat radially on the outside and rest against one another at the outer end. There they can be glued together or held by friction or are connected to the static seal 32 between the rotary body 3 and the holding device 49 .
  • the disk-shaped sealing element 41 is coupled radially on the inside to the axle unit 2 and is fastened to it here.
  • two fastening elements 43a, 43b are provided in the form of clamping elements which are clamped to the axle unit.
  • the middle disc-shaped sealing element 41 is clamped with a clamping section 41e between the two fastening elements 43a, 43b and is thereby held.
  • the disk-shaped sealing element 41 coupled to the axle unit 2 is arranged axially between the disk-shaped sealing elements 40 and 42 coupled to the rotary body 3 radially on the outside.
  • a reverse arrangement is also possible.
  • the fastening elements 43a and 43b each comprise a radially outwardly protruding sealing flange 43c, which forms a gap 43d in each case between one of the disk-shaped sealing elements 40 and 42 and the sealing flange 43c.
  • the sealing flanges 43c protrude radially outwards from sleeve-shaped clamping sections.
  • the labyrinth seal of the sealing device 7 here has six or more 90° deflections, it also being possible for the deflections to have deflection angles that are larger or smaller by, for example, 15°. This results overall in a large gap length.
  • the entire gap length is represented by the multiple deflected arrow in FIG. 11h at the top right and results from the sum of double the individual lengths 36a and the sum of the lengths 41a and 41b plus the axial portion 40f. This length is several times larger than the axial width 40f.
  • Figure 11h is between here z. B. purely disc-shaped sealing elements 40, 42, an annular spacer 40 was added, which ensures a defined distance.
  • the disk-shaped sealing element 41 preferably consists at least partially or entirely of a plastic and in particular Teflon or a sliding-modified plastic.
  • the fastening elements 43a, 43b clamping elements
  • the fastening elements 43a, 43b are advantageously made of metal and are in particular pressed onto the axle unit. Overall, the position of the disc-shaped sealing element 41 (disc) is fixed by this arrangement with respect to the axle unit.
  • a collar of the respective fastening element 43a, 43b is arranged at a distance from the disk-shaped sealing elements, forming a groove between the collar and the disk-shaped sealing element 41 .
  • the other disk-shaped sealing elements 40 and 42 are arranged on the rotary body 3 in a rotationally fixed manner. The sealing elements 40 and 42 can touch in the area of the rotary body 3 (FIG.
  • the static seal 32 is arranged as a housing seal adjacent to the disk-shaped sealing element 40 .
  • the static seal 32 prevents powder from escaping from the receiving space and prevents moisture from entering from the outside into the receiving space 13.
  • disk-shaped sealing element 41 or a plurality of disk-shaped sealing elements 40-42 made of, for example, Teflon or a synthetic material modified to slide.
  • the coefficient of friction when the disc-shaped sealing elements touch each other from time to time is low, i.e. the basic torque of the actuator is hardly affected.
  • sealing elements In normal operation, however, there is no contact with the sealing elements.
  • the sealing elements only touch in exceptional cases, e.g. B. with mechanical (over)load of the actuator.
  • the invention provides an advantageous magnetorheological braking device and an advantageous magnetorheological operating device 100 .
  • the sealing device can be modified in such a way that the basic moment is significantly reduced. If necessary, a contacting sealing lip can be dispensed with .

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)

Abstract

The invention relates to a magnetorheological braking device (1) for braking rotational movements, comprising an axle unit (2) and a rotational body (3) which is rotatable about the axle unit (2), wherein the rotatability of the rotational body (3) can be braked in a controlled way by means of a magnetorheological braking apparatus (4) having a coil unit (24). A holding space (13) provided with a magnetorheological medium (34) is formed between the axle unit (2) and the rotational body (3), the magnetorheological medium (34) comprising magnetorheological particles and gas as a filling medium. By means of a sealing apparatus (7) having a sealing unit (37), the holding space (13) with the magnetorheological medium (34) is sealed contactlessly between the parts which move relative to each other.

Description

Magnetorheologische Bremsvorrichtung, insbesondere Magnetorheological braking device, in particular
Bedieneinrichtung operating device
Die vorliegende Erfindung betrifft eine magnetorheologische Bremsvorrichtung zum Variieren eines Drehmoments von Drehbewegungen bzw. zum Bremsen bzw. Verzögern von Drehbewegungen. Insbesondere betrifft die Erfindung eine magnetorheologische Bedieneinrichtung zur Einstellung von Bedienzuständen wenigstens mittels Drehbewegungen. Die Bremsvorrichtung weist wenigstens eine Achseinheit und wenigstens einen um die Achseinheit drehbaren Drehkörper auf. Die Drehbar keit des Drehkörpers ist mittels wenigstens einer magneto- rheologischen Bremseinrichtung gezielt einstellbar bzw. bremsbar. The present invention relates to a magnetorheological braking device for varying a torque of rotary movements or for braking or decelerating rotary movements. In particular, the invention relates to a magnetorheological operating device for setting operating states at least by means of rotary movements. The braking device has at least one axle unit and at least one rotary body which can be rotated about the axle unit. The rotatability of the rotating body can be set or braked in a targeted manner by means of at least one magnetorheological braking device.
Solche Bremsvorrichtungen ermöglichen ein besonders gezieltes Verzögern bis hin zu einem Blockieren von Drehbewegungen. Braking devices of this type enable a particularly targeted deceleration up to and including a blocking of rotational movements.
Mitunter sind die Bremsvorrichtungen als Bedieneinrichtungen ausgebildet. Solche Bedieneinrichtungen finden immer häufiger in verschiedensten Geräten und z. B. in Kraftfahrzeugen (z.B. Bedienelement in der Mittelkonsole, in dem Lenkrad, beim Sitz...), der Medizintechnik (z.B. zum Einstellen der medizinischen Geräte) oder bei Smart Devices (z.B. Smartphone, Smartwatch, Computerperipherie, Computermaus, Gamecontroller, Joystick), OFF-Highway Fahrzeugen (z. B. Bedienelemente in Landmaschinen), Booten/Schiffen, Flugzeugen Verwendung, um beispielsweise Menüs auszuwählen oder auch um präzise Steuerungen vornehmen zu können. Mittels der magnetorheologischen Bremseinrichtung können z. B. unterschiedliche Momente, Anschläge und Rasterungen für die Drehbewegung eingestellt werden. So kann eine besondere Haptik bei der Einstellung von Bedienzuständen erreicht werden (haptisches Feedback), welche den Benutzer unterstützt und sehr gezielte Einstellungen erlaubt und somit die Bedienkomplexität reduziert. Sometimes the braking devices are designed as operating devices. Such controls are increasingly found in a variety of devices and z. B. in motor vehicles (e.g. control element in the center console, in the steering wheel, on the seat...), in medical technology (e.g. for adjusting medical devices) or in smart devices (e.g. smartphone, smartwatch, computer peripherals, computer mouse, game controller, joystick) , OFF-Highway vehicles (e.g. controls in agricultural machinery), boats/ships, airplanes, for example to select menus or to be able to carry out precise controls. By means of the magnetorheological braking device z. B. different moments, stops and detents for the rotary movement can be set. In this way, a special feel can be achieved when setting operating states (haptic feedback), which supports the user and allows very specific settings and thus the Operating complexity reduced.
Um die magnetorheologische Bremseinrichtung gezielt ansteuern zu können, ist in der Regel eine Sensoreinrichtung zum Erkennen und zur Überwachung der Drehposition vorgesehen. Allerdings bringt deren konstruktive Unterbringung in der Bremsvorrichtung erhebliche Schwierigkeiten mit sich, besonders wenn der vorhandene Bauraum sehr klein ist. In order to be able to control the magnetorheological braking device in a targeted manner, a sensor device is generally provided for detecting and monitoring the rotational position. However, accommodating them structurally in the braking device entails considerable difficulties, especially if the available installation space is very small.
Weitere Probleme ergeben sich durch die meist nur sehr geringen Abmessungen der Bremsvorrichtung. So stehen z. B. für eine als Daumenwalze ausgebildete Bremsvorrichtung oft nur 12 mm im Durchmesser bereit, wie z.B. bei einem mit einem Finger (z.B. Daumen) drehbaren Rad (Walze) in einem Lenkrad bzw. einer Lenkradspeiche von z.B. einem Kraftfahrzeug (z.B. zur Einstellung der Lautstärke des Infotainments). Somit ist der Bauraum für die Sensoreinrichtung sehr begrenzt. Insgesamt ergibt sich dadurch ein montage-, kosten- und bauraumtechnischer Optimierungsbedarf. Further problems result from the usually very small dimensions of the braking device. So stand z. For example, for a braking device designed as a thumb roller, the diameter is often only 12 mm, e.g. with a wheel (roller) that can be rotated with a finger (e.g. thumb) in a steering wheel or a steering wheel spoke of e.g. a motor vehicle (e.g. to adjust the volume of the infotainment). The installation space for the sensor device is therefore very limited. Overall, this results in a need for optimization in terms of assembly, costs and installation space.
In der vor dem Zeitrang dieser Anmeldung unveröffentlichten deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 102019129548.3 und der parallelen ebenfalls vor dem Zeitrang dieser Anmeldung unveröffentlichten internationalen Patentanmeldung PCT/EP2020/080613 wird eine magnetorheologische Bedieneinrichtung zum Variieren eines Drehmoments von Drehbewegungen offenbart, wobei eine Achseinheit von einem Drehkörper umgeben ist und ein Drehmoment für die Drehbarkeit des Drehkörpers mittels einer magnetorheologischen Bremseinrichtung eingestellt wird. Mit einer Sensoreinrichtung wird eine Drehposition des Drehkörpers erfasst. Die Sensoreinrichtung weist dabei eine Magnetringeinheit und einen innerhalb der Achseinheit angeordneten Magnetfeldsensor auf. In the German patent application with the file number 102019129548.3, which was unpublished before the priority of this application, and the parallel international patent application PCT/EP2020/080613, which was also unpublished before the priority of this application, a magnetorheological operating device for varying a torque of rotary movements is disclosed, with an axle unit being surrounded by a rotary body is and a torque for the rotatability of the rotary body is set by means of a magnetorheological braking device. A rotational position of the rotating body is detected with a sensor device. The sensor device has a magnetic ring unit and a magnetic field sensor arranged inside the axle unit.
Nachteilig bei den bekannten magnetorheologischenA disadvantage of the known magnetorheological
Bremsvorrichtungen und insbesondere bei den magnetorheologischen Bedieneinrichtungen ist, dass das erzielbare Grundmoment relativ hoch ist. Wenn eine magnetorheologische Bedieneinrichtung beispielsweise in bzw. an einer Computermaus verwendet werden soll, dann kann ein hohes Grundmoment zu einer Beeinträchtigung bei der Bedienung führen. Ein hohes Grundmoment kann zu einem früheren Ermüden des Betätigungsfingers führen. Wenn man die Drehbewegung des Mausrades noch gezielt abbremsen oder verzögern will und ein haptisches Rücksignal in Form von Ticks oder einem Rippel oder Raster beim Drehen zurückgeben will, dann muss die Bremskraft gezielt gesteuert werden und das Tickmoment muss höher als das Grundmoment ohne Erzeugung eines Bremsmoments sein. Der Benutzer muss nicht nur das Grundmoment, sondern auch das erhöhte Bremsmoment bzw. Tickmoment an den Rasterpunkten bzw. dazwischen überwinden. Der Nutzer merkt haptisch nicht nur den Drehmomentunterschied bzw. den Tangentialkraftunterschied am Mausradaußendurchmesser zwischen Grundmoment und Maximalmoment beim Tick, sondern auch in welchem Drehmomentbereich es ist. Startet man von einem sehr geringen Grundmoment, so benötigt man weniger Hub des Drehmoments um eine gute haptische Rückmeldung zu bekommen. Geht das Mausrad schon im Ruhezustand sehr schwer und muss man sich anstrengen, benötigt man eine wesentlich höhere Verstärkung des Bremsmomentes, um eine eindeutige haptische Rückmeldung zu bekommen. Braking devices and in particular with the magnetorheological operating devices is that the achievable basic moment is relative is high. If a magnetorheological operating device is to be used in or on a computer mouse, for example, then a high basic torque can impair operation. A high basic torque can lead to earlier fatigue of the actuating finger. If you want to specifically brake or delay the rotation of the mouse wheel and want to return a haptic feedback signal in the form of ticks or a ripple or grid when rotating, then the braking force must be controlled in a targeted manner and the tick torque must be higher than the basic torque without generating a braking torque . The user not only has to overcome the basic torque, but also the increased braking torque or ticking torque at the grid points or in between. The user not only notices the difference in torque or the tangential force difference on the outer diameter of the mouse wheel between the basic torque and maximum torque when ticking, but also in which torque range it is. If you start from a very low basic torque, you need less torque to get good haptic feedback. If the mouse wheel is very difficult to move even when idle and you have to make an effort, you need a much higher braking torque to get a clear haptic feedback.
Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine nochmals verbesserte Bremsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche ein geringeres Grundmoment und ein ausreichendes Verhältnis von maximalem zu minimalem Bremsmoment (Hub) ermöglicht. Insbesondere soll auch für kleinbauende haptische Bedieneinrichtungen eine magnetorheologische Bremsvorrichtung zur Verfügung gestellt werden, die ein besonders geringes Grundmoment aufweist. It is therefore the object of the present invention to provide a further improved braking device which enables a lower basic torque and a sufficient ratio of maximum to minimum braking torque (stroke). In particular, a magnetorheological braking device that has a particularly low basic torque is also to be made available for small haptic operating devices.
Diese Aufgabe wird durch eine Bremsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der allgemeinen Beschreibung und der Beschreibung der Ausführungsbeispiele. This object is achieved by a braking device having the features of claim 1. Preferred developments of the invention are the subject matter of the dependent claims. Further advantages and features of the present invention result from the general Description and description of the exemplary embodiments.
Die erfindungsgemäße Bremsvorrichtung ist magnetorheologisch ausgebildet und dient zum Variieren eines Drehmoments von Drehbewegungen und/oder zur Einstellung von Bedienzuständen wenigstens mittels Drehbewegungen. Die magnetorheologische Bremsvorrichtung ist insbesondere als magnetorheologische Bedieneinrichtung ausgebildet oder wird als eine solche eingesetzt. Die Bremsvorrichtung umfasst wenigstens eine Achseinheit. Die Bremsvorrichtung umfasst wenigstens einen Drehkörper. Der Drehkörper ist relativ zur Achseinheit oder um die Achseinheit drehbar. Eine Drehbarkeit des Drehkörpers (relativ zu der Achseinheit) ist mittels wenigstens einer magnetorheologischen Bremseinrichtung gezielt einstellbar bzw. bremsbar. Die Bremseinrichtung weist wenigstens eine Spuleneinheit auf. Zwischen der Achseinheit und dem Drehkörper ist ein Aufnahmeraum ausgebildet, der mit einem magnetorheologischen Medium ausgerüstet ist und über eine Dichtungseinrichtung (nach außen) abgedichtet ist. Das magnetorheologische Medium umfasst magnetorheologische Partikel und Gas als Füllmedium bzw. besteht im Wesentlichen daraus. Das Füllmedium besteht insbesondere im Wesentlichen aus einem Gas oder Gasgemisch und insbesondere aus Luft. Besonders bevorzugt ist keine Flüssigkeit und kein Öl umfasst. Öl ist kein wesentlicher Bestandteil und vorzugsweise nicht erheblich und besonders bevorzugt auch spurenweise nicht umfasst. Jedenfalls ist Öl nicht das Trägerfluid für die magnetorheologischen Partikel. Der Aufnahmeraum mit dem magnetorheologischen Medium ist insbesondere über eine Dichtungseinrichtung mit einer Dichtungseinheit berührungslos zwischen den sich zueinander bewegenden Teilen abgedichtet ist. Die sich relativ zueinander bewegenden Teile sind insbesondere der Drehkörper und die Achseinheit, es können aber auch andere Teile, die mit dem Drehkörper und der Achseinheit verbunden sind, den eigentlichen Spalt zur Verfügung stellen. Jedenfalls findet eine Relativbewegung zwischen Achseinheit und Drehteil statt. Die erfindungsgemäße Bremsvorrichtung hat viele Vorteile. Ein erheblicher Vorteil ist, dass das Grundmoment erheblich verringert werden kann. Die magnetorheologischen Partikel erzeugen weniger Reibung und verringern darüber das Grundmoment. Die Dichtungseinrichtung weist ebenfalls eine geringere Reibung auf, wodurch das Grundmoment sehr erheblich reduziert werden kann. Durch die magnetorheologischen Partikel kann ein hohes Bremsmoment erzeugt werden. Das Verhältnis aus maximal erzeugbaren Drehmoment zu dem Grundmoment kann erhöht werden. The braking device according to the invention is of magnetorheological design and is used to vary a torque of rotary movements and/or to set operating states at least by means of rotary movements. The magnetorheological braking device is designed in particular as a magnetorheological operating device or is used as such. The braking device comprises at least one axle unit. The braking device includes at least one rotating body. The rotary body is rotatable relative to the axle unit or around the axle unit. A rotatability of the rotary body (relative to the axle unit) can be set or braked in a targeted manner by means of at least one magnetorheological braking device. The braking device has at least one coil unit. A receiving space is formed between the axle unit and the rotating body, which is equipped with a magnetorheological medium and is sealed (to the outside) by a sealing device. The magnetorheological medium comprises magnetorheological particles and gas as filling medium or essentially consists of them. The filling medium consists in particular essentially of a gas or gas mixture and in particular of air. Particularly preferably, no liquid and no oil is included. Oil is not an essential component and preferably not significantly and more preferably also not included in trace amounts. In any case, oil is not the carrier fluid for the magnetorheological particles. The receiving space with the magnetorheological medium is sealed in particular by a sealing device with a sealing unit without contact between the parts moving towards one another. The parts that move relative to each other are in particular the rotary body and the axle unit, but other parts that are connected to the rotary body and the axle unit can also provide the actual gap. In any case, there is a relative movement between the axle unit and the rotating part. The braking device according to the invention has many advantages. A significant advantage is that the basic torque can be significantly reduced. The magnetorheological particles generate less friction and thus reduce the basic torque. The sealing device also has less friction, as a result of which the basic torque can be reduced very significantly. A high braking torque can be generated by the magnetorheological particles. The ratio of the maximum torque that can be generated to the basic torque can be increased.
Die berührungslose Dichtungseinrichtung sorgt für eine zuverlässige Abdichtung. Es muss der Austritt von Partikeln verhindert werden. Da funktioniert auch mit einer berührungslosen Dichtung. The non-contact sealing device ensures a reliable seal. The escape of particles must be prevented. It also works with a non-contact seal.
Vorzugsweise beinhaltet der Aufnahmeraum mehr als 40 Volumenprozent magnetorheologische Partikel. Unter dem Anteil von 40% oder 45% oder mehr an magnetorheologischen Partikeln in dem Aufnahmeraum wird im Sinne dieser Anmeldung der Volumenanteil verstanden. 100% entspricht dem maximal einfüllbaren Volumen. Insofern ist der Anteil typischerweise ein Volumenprozentanteil und auch ein Massenprozentanteil, jedenfalls wenn die magnetorheologischen Partikel jeweils eine gleiche Dichte aufweisen. Ein Anteil von 50% bedeutet aber nicht, dass 50% des Volumens des Aufnahmeraums gefüllt ist, denn aufgrund der Struktur der magnetorheologischen Partikel ist nicht der vollständige Aufnahmeraum vollständig mit den magnetorheologischen Partikeln füllbar. Zwischen den einzelnen (trockenen) magnetorheologischen Partikeln verbleiben lokale Hohlräume, die im Wesentlichen oder vollständig mit Gas und insbesondere Luft gefüllt sind. The receiving space preferably contains more than 40 percent by volume of magnetorheological particles. In the context of this application, the proportion of 40% or 45% or more of magnetorheological particles in the receiving space is understood to mean the proportion by volume. 100% corresponds to the maximum fillable volume. In this respect, the proportion is typically a percentage by volume and also a percentage by mass, at least if the magnetorheological particles each have the same density. However, a proportion of 50% does not mean that 50% of the volume of the receiving space is filled, since the entire receiving space cannot be completely filled with the magnetorheological particles due to the structure of the magnetorheological particles. Local cavities remain between the individual (dry) magnetorheological particles, which are essentially or completely filled with gas and in particular air.
Es hat sich herausgestellt, dass mit dem Einsatz von (trockenen) magnetorheologischen Partikeln auch das maximale Bremsmoment gegenüber dem Stand der Technik erhöht werden kann. Vorzugsweise ist der Aufnahmeraum zu mehr als 50%, 60%, 70% oder 80% (Volumenprozent) mit magnetorheologischen Partikeln gefüllt. Mit einem flüssigem Trägermedium wie Öl versehene magnetorheologische Fluide enthalten regelmäßig weniger als 40% oder 45% magnetorheologische Partikel. Der hier mögliche hohe und sogar höhere Anteil trägt dazu bei, das maximale Bremsmoment zu erhöhen. It has been found that with the use of (dry) magnetorheological particles, the maximum braking torque can also be increased compared to the prior art. Preferably, the receiving space is more than 50%, 60%, 70% or 80% (percent by volume) filled with magnetorheological particles. Magnetorheological fluids provided with a liquid carrier medium such as oil regularly contain less than 40% or 45% magnetorheological particles. The high and even higher proportion possible here helps to increase the maximum braking torque.
Vorzugsweise ist der Aufnahmeraum zu weniger als 97 Volumenprozent oder weniger als 95 Volumenprozent mit magnetorheologischen Partikeln gefüllt. Es hat sich herausgestellt, dass ein zu hoher Anteil manchmal, gelegentlich oder regelmäßig zu einem Blockieren der Bremseinrichtung führen kann. Deshalb ist ein gewisser Abstand zur maximal möglichen Einfüllmenge sinnvoll. Die genaue Grenze hängt von den Konstruktionsbedingungen und den räumlichen Verhältnissen im Inneren des Aufnahmeraums ab. The receiving space is preferably filled to less than 97 percent by volume or less than 95 percent by volume with magnetorheological particles. It has been found that too high a proportion can sometimes, occasionally or regularly lead to a blocking of the braking device. Therefore, a certain distance to the maximum possible filling quantity makes sense. The exact limit depends on the design conditions and the spatial conditions inside the recording room.
Besonders bevorzugt liegt ein Füllgrad (Anteil) der magnetorheologischen Partikel zwischen 70% und 95% der maximal einfüllbaren Menge an magnetorheologischen Partikeln. A degree of filling (proportion) of the magnetorheological particles is particularly preferably between 70% and 95% of the maximum amount of magnetorheological particles that can be filled.
Es ist besonders bevorzugt, dass die magnetorheologischen Partikel (jeweils) überwiegend aus Carbonyleisenpulver bestehen. Die magnetorheologischen Partikel können Beschichtungen zum Schutz vor Abrieb und/oder Korrosion und/oder zusätzliche Bestandteile aufweisen, um die magnetorheologischen Partikel im Betrieb beständiger, abriebfester und/oder gleitfähiger zu gestalten. Das magnetorheologische Medium und/oder die magnetorheologischen Partikel können z. B. eine Graphitbeigabe umfassen. It is particularly preferred that the magnetorheological particles (each) consist predominantly of carbonyl iron powder. The magnetorheological particles can have coatings to protect against abrasion and/or corrosion and/or additional components in order to make the magnetorheological particles more durable, more abrasion-resistant and/or more slippery during operation. The magnetorheological medium and / or the magnetorheological particles can, for. B. include an addition of graphite.
In allen Ausgestaltungen ist es besonders bevorzugt, dass die Dichtungseinrichtung wenigstens eine berührungslose Labyrinthdichtung mit wenigstens einem (berührungslosen) Dichtspalt umfasst oder ausbildet. Die Dichtungseinrichtung kann zwei oder mehr berührungslose Dichtspalte ausbilden oder aufweisen. Bei sehr geringem Grundmoment kann eine hohe Dichtwirkung erzielt werden. Dadurch, dass nur magnetorheologische Partikel und keine Flüssigkeit enthalten sind, kann die Dichtungseinrichtung berührungslos ausgebildet werden. In all configurations, it is particularly preferred that the sealing device comprises or forms at least one non-contact labyrinth seal with at least one (non-contact) sealing gap. The sealing device can form or have two or more non-contact sealing gaps. A high sealing effect can be achieved with a very low basic torque. Due to the fact that only magnetorheological particles and no liquid are contained, the sealing device can be designed without contact.
Vorzugsweise weist die Dichtungseinrichtung wenigstens einen Spalt bzw. Dichtspalt kleiner 0,3 mm oder einen Dichtspalt von weniger als 0,2 mm zu der Dichtfläche auf. Insbesondere ist wenigstens eine lichte Weite (Breite) des Spalts kleiner 0,15 mm und vorzugsweise kleiner 0,1 mm und besonders bevorzugt kleiner 0,075 mm. The sealing device preferably has at least one gap or sealing gap of less than 0.3 mm or a sealing gap of less than 0.2 mm to the sealing surface. In particular, at least one clear width (width) of the gap is less than 0.15 mm and preferably less than 0.1 mm and particularly preferably less than 0.075 mm.
Der Dichtspalt ist vorzugsweise so klein, dass die magnetorheologischen Partikel zurückgehalten werden, aber Flüssigkeit wie Wasser oder Öl durchtreten könnte. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung beziehen sich die Angaben zur Größe des Dichtspalts insbesondere auf dessen lichte Weite. Die lichte Weite des Dichtspalts definiert insbesondere, ab welcher Partikelgröße ein Partikel den Dichtspalt passieren kann bzw. nicht mehr passieren kann. The sealing gap is preferably so small that the magnetorheological particles are retained, but liquid such as water or oil could pass through. In the context of the present invention, the information on the size of the sealing gap relates in particular to its clear width. The clear width of the sealing gap defines, in particular, from which particle size a particle can or can no longer pass through the sealing gap.
Vorzugsweise ist der Dichtspalt wenigstens doppelt oder wenigstens dreimal und insbesondere wenigstens fünfmal so groß wie der größte typische Partikeldurchmesser (der Partikel des im Aufnahmeraum aufgenommenen magnetorheologischen Mediums). Unter dem mittleren Partikeldurchmesser wird insbesondere das arithmetische Mittel aus minimalem und maximalem Partikeldurchmesser verstanden. Die meisten im Handel erhältlichen Pulver, die magnetorheologische Partikel enthalten, weisen magnetisch polarisierbare Partikel auf, die eine Größenverteilung zwischen etwa 1 ym und 10 ym aufweisen. Der mittlere Partikeldurchmesser kann z.B. 5,5 ym betragen. Bei variablen Größenverteilungen wird unter dem größten typischen Partikeldurchmesser ein Partikeldurchmesser verstanden, den nur weniger als 1% der Partikel (des im Aufnahmeraum aufgenommenen magnetorheologischen Mediums) überschreiten. Der größte typische Partikeldurchmesser ist im genannten Beispiel etwas geringer als 10 pm, sodass hier von 10 pm als größtem typischen Partikeldurchmesser ausgegangen werden kann. The sealing gap is preferably at least twice or at least three times and in particular at least five times as large as the largest typical particle diameter (of the particles of the magnetorheological medium received in the receiving space). The mean particle diameter is understood to mean, in particular, the arithmetic mean of the minimum and maximum particle diameters. Most commercially available powders that contain magnetorheological particles have magnetically polarizable particles that have a size distribution between about 1 μm and 10 μm. The average particle diameter can be 5.5 μm, for example. In the case of variable size distributions, the largest typical particle diameter is a particle diameter that only less than 1% of the particles (of the magnetorheological medium recorded in the recording space). In the example mentioned, the largest typical particle diameter is slightly less than 10 μm, so that 10 μm can be assumed to be the largest typical particle diameter.
Besonders bevorzugt umfasst die Dichtungseinrichtung wenigstens drei scheibenförmige Dichtelemente, die insbesondere radial ausgerichtet sind und jeweils einen Spalt (Axialspalt) zwischen sich ausbilden. Es können auch mehr scheibenförmige Dichtelemente vorgesehen sein. The sealing device particularly preferably comprises at least three disk-shaped sealing elements which are in particular radially aligned and each form a gap (axial gap) between them. More disk-shaped sealing elements can also be provided.
Vorzugsweise ist eine axiale Breite wenigstens eines der (beiden) Spalte schmaler als eine (axiale) Wandstärke wenigstens eines der scheibenförmigen Dichtelemente. Besonders bevorzugt sind alle Spalte bzw. Axialspalte schmaler als die Wandstärken aller scheibenförmigen Dichtelemente. An axial width of at least one of the (two) gaps is preferably narrower than an (axial) wall thickness of at least one of the disk-shaped sealing elements. All gaps or axial gaps are particularly preferably narrower than the wall thicknesses of all disk-shaped sealing elements.
Die scheibenförmigen Dichtelemente müssen nicht vollständig scheibenförmig ausgebildet sein, weisen aber jeweils wenigstens einen scheibenförmigen Dichtabschnitt auf. Insbesondere am radial inneren bzw. radial äußeren Ende, wo die scheibenförmigen Dichtelemente befestigt sind, kann die Form von einer Scheibe abweichen. The disk-shaped sealing elements do not have to be completely disk-shaped, but they each have at least one disk-shaped sealing section. In particular, at the radially inner or radially outer end, where the disk-shaped sealing elements are attached, the shape can deviate from a disk.
Vorzugsweise sind wenigstens zwei scheibenförmige Dichtelemente radial außen und besonders bevorzugt am radial äußeren Ende mit dem Drehkörper gekoppelt und vorzugsweise daran drehfest angebunden oder daran befestigt. Preferably, at least two disc-shaped sealing elements are coupled to the rotating body radially on the outside and particularly preferably at the radially outer end and are preferably connected or fastened thereto in a torque-proof manner.
Insbesondere ist wenigstens ein scheibenförmiges Dichtelement radial innen mit der Achseinheit gekoppelt und insbesondere daran drehfest angebunden oder damit drehfest verbunden. In particular, at least one disk-shaped sealing element is coupled radially on the inside to the axle unit and, in particular, is connected thereto in a rotationally fixed manner or is connected thereto in a rotationally fixed manner.
Das mit der Achseinheit gekoppelte scheibenförmige Dichtelement ist vorteilhafterweise axial zwischen den radial außen mit dem Drehkörper gekoppelten scheibenförmigen Dichtelementen angeordnet. The coupled with the axle unit disc-shaped sealing element is advantageously axially between the radially outside with the Arranged rotating body coupled disc-shaped sealing elements.
Vorzugsweise ist das radial innen mit der Achseinheit gekoppelte scheibenförmige Dichtelement mit einem Klemmabschnitt zwischen zwei Befestigungselementen aufgenommen. Insbesondere umfasst wenigstens ein Befestigungselement (und vorzugsweise beide Befestigungselemente jeweils) einen radial abstehenden Dichtflansch, der zwischen einem der scheibenförmige Dichtelemente und dem Dichtflansch einen Spalt ausbildet. The disk-shaped sealing element coupled radially on the inside to the axle unit is preferably accommodated with a clamping section between two fastening elements. In particular, at least one fastening element (and preferably both fastening elements each) comprises a radially protruding sealing flange which forms a gap between one of the disc-shaped sealing elements and the sealing flange.
In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass die Dichtungseinrichtung wenigstens fünf Umlenkungen um mehr als 60° oder 75° oder 90° umfasst. Eine Labyrinthdichtung kann auch wenigstens sechs Umlenkungen um etwa 90° aufweisen. In all configurations, it is preferred that the sealing device includes at least five deflections of more than 60° or 75° or 90°. A labyrinth seal can also have at least six deflections of around 90°.
Vorzugsweise ist eine (gesamte) Weglänge durch den Dichtspalt wenigstens viermal so groß wie eine axiale Breite der Anordnung der scheibenförmigen Dichtelemente. Zu der gesamten Weglänge des Dichtspalts gehören vorzugsweise die einzelnen radialen Weglängen zwischen den Dichtflanschen und den axial äußeren scheibenförmigen Dichtelementen und die radialen Weglängen axial zwischen den einzelnen scheibenförmigen Dichtelementen. A (total) path length through the sealing gap is preferably at least four times greater than an axial width of the arrangement of the disk-shaped sealing elements. The total path length of the sealing gap preferably includes the individual radial path lengths between the sealing flanges and the axially outer disk-shaped sealing elements and the radial path lengths axially between the individual disk-shaped sealing elements.
Die radialen Weglängen zwischen den einzelnen scheibenförmigen Dichtelementen werden maßgeblich durch die radiale Überlappungslänge der scheibenförmigen Dichtelemente beeinflusst, welche vorzugsweise größer als 50% und insbesondere größer 2/3 und besonders bevorzugt größer 3/4 der radialen Erstreckung der scheibenförmigen Dichtelemente ist. The radial path lengths between the individual disc-shaped sealing elements are decisively influenced by the radial overlapping length of the disc-shaped sealing elements, which is preferably greater than 50% and in particular greater than 2/3 and particularly preferably greater than 3/4 of the radial extension of the disc-shaped sealing elements.
Vorzugsweise besteht wenigstens ein scheibenförmiges Dichtelement wenigstens teilweise aus Teflon oder einem gleitmodifizierten Kunststoff. Insbesondere besteht wenigstens ein axial mittleres scheibenförmiges Dichtelement wenigstens teilweise aus Teflon oder einem gleitmodifizierten Kunststoff. Es ist auch möglich, dass die Dichtungseinrichtung (wenigstens) eine elastische Dichtlippe aufweist. Dann liegt eine negative Überdeckung vor, d.h. dass im Normalzustand ein Spalt verbleibt. Die Dichtlippe kann so ausgebildet sein, dass bei einer lokalen Anhäufung von magnetorheologischen Partikeln der Spalt geschlossen werden kann und eine Berührung der Dichtlippe erfolgt. Bei nachlassender Anhäufung federt die Dichtlippe dann zurück und gibt den (geringen) Spalt wieder frei. Der freie Spalt kann kleiner als 20 pm oder 10 pm oder 5 pm ausgebildet sein. Der freie Spalt kann auch 0 betragen, wenn das Material der Dichtlippe an der berührenden Stelle relativ schnell verschleißt und dann praktisch nicht mehr berührt oder wenn die Reibung so gering ist, dass sie das Grundmoment nur geringfügig (um weniger als 25% oder 10%) beeinflusst. Testen kann man das durch Bestimmung des Grundmomentes mit und ohne berührender Dichtlippe. At least one disk-shaped sealing element preferably consists at least partially of Teflon or a plastic that has been modified to slide. In particular, at least one axially central disk-shaped sealing element consists at least partially of Teflon or a sliding-modified plastic. It is also possible for the sealing device to have (at least) one elastic sealing lip. Then there is a negative overlap, ie a gap remains in the normal state. The sealing lip can be designed in such a way that in the event of a local accumulation of magnetorheological particles, the gap can be closed and the sealing lip comes into contact. When the accumulation decreases, the sealing lip then springs back and releases the (small) gap again. The free gap can be smaller than 20 μm or 10 μm or 5 μm. The free gap can also be 0 if the material of the sealing lip at the point of contact wears out relatively quickly and then practically no longer touches, or if the friction is so low that it only slightly (by less than 25% or 10%) affects the basic torque influenced. This can be tested by determining the basic torque with and without the sealing lip touching.
Ein Dichtspalt oder eine Dichtlippe kann radial und/oder axial oder auch quer, also radial und axial, verlaufen. A sealing gap or a sealing lip can run radially and/or axially or also transversely, ie radially and axially.
In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass die Dichtungseinrichtung (im Grundzustand) keine berührende Dichtlippe umfasst. Im Betrieb kann es aber - abhängig von der Betriebssituation - gelegentlich zu (leichten) Berührungen kommen. Vorzugsweise ist die Überdeckung negativ. In all configurations, it is preferred that the sealing device (in the basic state) does not include a contacting sealing lip. However, depending on the operating situation, there may occasionally be (light) contact during operation. Preferably the overlap is negative.
In allen Ausgestaltungen ist es möglich, dass axial außerhalb der Sensoreinrichtung eine Dichtung und insbesondere Graphitdichtung umfasst ist. Eine solche Graphitdichtung kann berührend ausgebildet sein und dient nicht zur Abdichtung der magnetorheologischen Partikel, sondern dichtet nur eventuell enthaltenes Graphit oder andere Schmierstoffe ab, die dem Gemisch aus Gas bzw. Luft und magnetorheologischen Partikeln zugesetzt werden können. In all configurations, it is possible for a seal, and in particular a graphite seal, to be included axially outside the sensor device. Such a graphite seal can be designed in contact and is not used to seal the magnetorheological particles, but only seals any graphite or other lubricants that may be present and which can be added to the mixture of gas or air and magnetorheological particles.
Vorzugsweise ist der Drehkörper nach außen hin (zu einer Konsole oder einem Gehäuse) drehbar gelagert. Das ermöglicht, dass sich bei Druck auf den Drehkörper (beim Bedienen) ein Spaltmaß zwischen Drehkörper und Achseinheit insbesondere im Wesentlichen nicht ändert. Eine Lagerstelle oder Lagerung des Drehkörpers auf der Achseinheit ist vorzugsweise nicht vorhanden. The rotating body is preferably rotatably mounted to the outside (to a console or a housing). That allows for that when pressure is applied to the rotating body (during operation), a gap dimension between the rotating body and the axle unit does not change, in particular essentially. A bearing point or mounting of the rotary body on the axle unit is preferably not present.
Vorzugsweise ist ein mit der elektrischen Spuleneinheit der Bremseinrichtung zusammenwirkenden Kern umfasst. Insbesondere ist wenigstens eine Sensoreinrichtung wenigstens zur Erfassung einer Drehposition des Drehkörpers vorgesehen. A core which interacts with the electrical coil unit of the braking device is preferably included. In particular, at least one sensor device is provided at least for detecting a rotary position of the rotary body.
Insbesondere umfasst die Sensoreinrichtung wenigstens einen Sensor, z. B. einen Magnetfeldsensor. Insbesondere ist der Sensor benachbart zu dem Aufnahmeraum an der (einzigen)In particular, the sensor device comprises at least one sensor, e.g. B. a magnetic field sensor. In particular, the sensor is adjacent to the receiving space at the (only)
Verbindungsstelle aus dem Aufnahmeraum nach außen angeordnet. Connection point arranged from the receiving space to the outside.
Besonders bevorzugt umfasst die Sensoreinrichtung wenigstens eine Magnetringeinheit und wenigstens einen Magnetfeldsensor zur Erfassung eines Magnetfeldes der Magnetringeinheit. The sensor device particularly preferably comprises at least one magnetic ring unit and at least one magnetic field sensor for detecting a magnetic field of the magnetic ring unit.
Der Magnetfeldsensor ist insbesondere drehfest an der Achseinheit angebunden und ist insbesondere radial und/oder axial benachbart zu der Magnetringeinheit angeordnet. Der Magnetfeldsensor ist vorzugsweise wenigstens teilweise innerhalb der Achseinheit angeordnet. Die Achseinheit umgibt den Magnetfeldsensor wenigstens insbesondere abschnittsweise (und insbesondere vollständig) radial. The magnetic field sensor is in particular connected to the axle unit in a rotationally fixed manner and is in particular arranged radially and/or axially adjacent to the magnetic ring unit. The magnetic field sensor is preferably arranged at least partially within the axle unit. The axle unit radially surrounds the magnetic field sensor at least in sections (and in particular completely).
Die Achseinheit kann insbesondere wenigstens zwei separate und in axialer Richtung miteinander verbundene Achsteile, nämlich ein erstes Achsteil und wenigstens ein zweites Achsteil umfassen. Das erste Achsteil kann wenigstens teilweise aus Metall bestehen und weist eine geringere magnetische Leitfähigkeit auf als ein mit einer elektrischen Spule der Bremseinrichtung zusammenwirkender Kern. Insbesondere besteht das erste Achsteil in einem erheblichen Maße oder überwiegend oder nahezu vollständig oder vollständig aus wenigstens einem Metall oder metallischen Werkstoff. The axle unit can in particular comprise at least two separate axle parts which are connected to one another in the axial direction, namely a first axle part and at least one second axle part. The first axle part can consist at least partially of metal and has a lower magnetic conductivity than a core that interacts with an electric coil of the braking device. In particular, the first axle part consists to a considerable extent or predominantly or almost completely or completely of at least one metal or metallic Material.
Eine Achseinheit aus zwei (oder mehr) miteinander in axialer Richtung verbundenen Achsteilen ist sehr vorteilhaft. Das ermöglicht es, das erste Achsteil aus einem anderen Werkstoff als das zweite Achsteil zu fertigen. An dem zweiten Achsteil sind insbesondere der Kern und die elektrische Spuleneinheit aufgenommen. Deshalb ist der zweite Achsteil oftmals ein geometrisch komplexes Bauteil, welches in Stückzahlen am einfachsten und günstigsten über z. B. ein Spritzgussverfahren hergestellt wird. An axle unit consisting of two (or more) axle parts connected to one another in the axial direction is very advantageous. This makes it possible to manufacture the first axle part from a different material than the second axle part. In particular, the core and the electrical coil unit are accommodated on the second axle part. Therefore, the second axle part is often a geometrically complex component, which is easiest and cheapest in quantities, e.g. B. an injection molding process is produced.
Das erste Achsteil kann aus einem stabileren oder festeren Werkstoff bestehen und das zweite Achsteil kann in einem Spritzgussverfahren hergestellt werden und teilweise oder überwiegend aus Kunststoff bestehen. The first axle part can consist of a more stable or stronger material and the second axle part can be produced in an injection molding process and consist partially or predominantly of plastic.
Es ist auch möglich, dass die Achseinheit einteilig ist und teilweise, überwiegend oder vollständig aus Kunststoff oder Metall besteht und eine geringere magnetische Leitfähigkeit aufweist als ein mit einer elektrischen Spule der Bremseinrichtung zusammenwirkender Kern. Vorzugsweise ist eine Verhältnis der magnetischen Leitfähigkeit des Kerns zu einer magnetischen Leitfähigkeit der Achseinheit (oder des ersten Achsteil) größer 10 oder größer 100 oder größer 1000 und kann vorzugsweise Werte von 10.000 oder 100.000 erreichen und überschreiten. Die magnetische Leitfähigkeit ist dabei die „relative magnetische Permeabilität", die auch vereinfacht „magnetische Permeabilität" genannt wird. It is also possible for the axle unit to be in one piece and to consist partially, predominantly or entirely of plastic or metal and to have a lower magnetic conductivity than a core that interacts with an electric coil of the braking device. A ratio of the magnetic conductivity of the core to a magnetic conductivity of the axle unit (or the first axle part) is preferably greater than 10 or greater than 100 or greater than 1000 and can preferably reach and exceed values of 10,000 or 100,000. The magnetic conductivity is the "relative magnetic permeability", which is also simply called "magnetic permeability".
In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass das erste Achsteil ein Tiefziehteil umfasst oder daraus gebildet wird. Das ermöglicht eine kostengünstige Fertigung. In all configurations it is preferred that the first axle part comprises a deep-drawn part or is formed from it. This enables cost-effective production.
Besonders bevorzugt besteht die Achseinheit (oder das erste Achsteil) zu einem erheblichen Anteil, überwiegend, nahezu vollständig oder vollständig aus einem paramagnetischen Material. Möglich und bevorzugt ist auch die Herstellung aus diamagnetischen Materialien. The axle unit (or the first axle part) particularly preferably consists of a significant proportion, predominantly, almost wholly or entirely of a paramagnetic material. Production from diamagnetic materials is also possible and preferred.
Besonders bevorzugt besteht das erste Achsteil zu einem erheb lichen Anteil oder überwiegend oder vollständig aus wenigstens einem Material oder austenitischen Stahl mit einer magnetischen Permeabilität kleiner 10 oder 20. Besonders bevorzugt ist die magnetische Permeabilität nach einem Tiefziehvorgang zur Herstellung und Ausformung kleiner 10 oder 20 und insbesondere kleiner 5. The first axle part particularly preferably consists to a considerable extent or predominantly or completely of at least one material or austenitic steel with a magnetic permeability of less than 10 or 20. The magnetic permeability after a deep-drawing process for production and shaping is particularly preferably less than 10 or 20 and in particular smaller 5
In einer konkreten Ausgestaltung ist das erste Achsteil ein Tiefziehteil und ist ein niedriggekohlter, austenitischer und nichtrostender Edelstahl mit der Bezeichnung 1.4303 bzw. X4CrNil8-12. Das zweite Achsteil (auch Stator genannt) ist in diesem Fall aus PPS GF 40 (einem Thermoplast mit hier 40%iger Glasfaserverstärkung). Möglich sind auch andere Materialien. In a specific embodiment, the first axle part is a deep-drawn part and is a low-carbon, austenitic and rustproof stainless steel with the designation 1.4303 or X4CrNil8-12. In this case, the second axle part (also called the stator) is made of PPS GF 40 (a thermoplastic with 40% glass fiber reinforcement). Other materials are also possible.
Möglich und bevorzugt ist es auch, dass die Achseinheit insgesamt aus faserverstärktem Kunststoff wie PPS GF 40 besteht. It is also possible and preferred that the axle unit consists entirely of fiber-reinforced plastic such as PPS GF 40.
In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass an der Achseinheit (oder dem zweiten Achsteil) der Kern und/oder die Spuleneinheit aufgenommen ist bzw. sind. In all configurations it is preferred that the core and/or the coil unit is/are accommodated on the axle unit (or the second axle part).
In vorteilhaften Weiterbildungen umfasst die magnetorheologische Bremsvorrichtung wenigstens eine Abschirmeinrichtung zur wenigstens teilweisen Abschirmung der Sensoreinrichtung wenigstens vor z.B. externen Magnetfeldern und/oder einem Magnetfeld einer Spuleneinheit der Bremseinrichtung. Dabei umfasst die Abschirmeinrichtung insbesondere wenigstens einen die Magnetringeinheit wenigstens abschnittsweise umgebenden Abschirmkörper. Die Abschirmeinrichtung umfasst insbesondere wenigstens eine zwischen dem Abschirmkörper und der Magnetring einheit angeordnete Trenneinheit. Die Trenneinheit weist eine geringere magnetische Leitfähigkeit als der Abschirmkörper auf, wobei ein Verhältnis insbesondere kleiner 1/10 oder 1/100 beträgt. Dabei ist insbesondere wenigstens eine Halteeinrichtung umfasst, welche die Abschirmeinrichtung wenigstens teilweise insbesondere drehfest an den Drehkörper anbindet oder daran ankoppelt. In advantageous developments, the magnetorheological braking device comprises at least one shielding device for at least partially shielding the sensor device at least from, for example, external magnetic fields and/or a magnetic field of a coil unit of the braking device. In this case, the shielding device comprises in particular at least one shielding body which at least partially surrounds the magnetic ring unit. In particular, the shielding device comprises at least one separating unit arranged between the shielding body and the magnetic ring unit. The separation unit has a lower magnetic conductivity than the shielding body, a ratio being in particular less than 1/10 or 1/100. In particular, at least one holding device is included, which at least partially connects or couples the shielding device to the rotating body, in particular in a rotationally fixed manner.
Einen erheblichen Vorteil bieten eine solche Abschirmeinrichtung und auch die Halteeinrichtung. Dadurch kann die Sensoreinrichtung besonders wirkungsvoll und zugleich unaufwendig und bauraum sparend vor störenden Einflüssen abgeschirmt werden. Dadurch wird eine erheblich verbesserte Erfassung der Drehposition ermöglicht. Such a shielding device and also the holding device offer a considerable advantage. As a result, the sensor device can be shielded from disruptive influences particularly effectively and at the same time in an uncomplicated and space-saving manner. This enables a significantly improved detection of the rotational position.
Die Abschirmeinrichtung umfasst insbesondere wenigstens eine zwischen dem Abschirmkörper und dem Drehkörper angeordnete magnetische Entkopplungseinrichtung. Dabei weisen die Trenneinheit und/oder die Entkopplungseinrichtung vorzugsweise eine (viel oder um ein Vielfaches) geringere magnetische Leitfähigkeit (relative magnetische Permeabilität) als der Abschirmkörper und/oder der Kern auf. Ein Verhältnis der beiden ist vorzugsweise kleiner 1/10 oder 1/100. In particular, the shielding device comprises at least one magnetic decoupling device arranged between the shielding body and the rotary body. In this case, the separating unit and/or the decoupling device preferably have a magnetic conductivity (relative magnetic permeability) that is (much or a multiple) lower than that of the shielding body and/or the core. A ratio of the two is preferably less than 1/10 or 1/100.
Insbesondere stellt die Halteeinrichtung die Entkopplungseinrichtung zur Verfügung. Die Entkopplungseinrichtung kann vollständig durch die Halteeinrichtung bereitgestellt werden. Dann entspricht die Halteeinrichtung insbesondere der Entkopplungseinrichtung. Dann können die Begriffe Halteeinrichtung und Entkopplungseinrichtung insbesondere synonym verwendet und daher ausgetauscht werden. Die Halteeinrichtung kann die Entkopplungseinrichtung umfassen oder als solche ausgebildet sein. Die Entkopplungseinrichtung und die Halteeinrichtung können auch wenigstens teilweise separat ausgebildet sein. Die Entkopplungseinrichtung und die Halteeinrichtung können separate Bauteile sein. In particular, the holding device provides the decoupling device. The decoupling device can be provided entirely by the holding device. Then the holding device corresponds in particular to the decoupling device. Then the terms holding device and decoupling device can in particular be used synonymously and can therefore be exchanged. The holding device can include the decoupling device or be designed as such. The decoupling device and the holding device can also be designed separately, at least in part. The decoupling device and the holding device can be separate components.
Es ist möglich und vorteilhaft, dass die Halteeinrichtung wenigstens zweiteilig ausgebildet ist. Insbesondere umfasst die Halteeinrichtung dann wenigstens eine erste Haltekomponente, welche magnetisch leitfähig ausgebildet ist. Insbesondere umfasst die Halteeinrichtung dann wenigstens eine zweite Haltekomponente, welche magnetisch nicht leitfähig ausgebildet ist. Vorzugsweise weist die zweite Haltekomponente eine (viel oder um ein Vielfaches) geringere magnetische Leitfähigkeit (magnetische Permeabilität) als der Abschirmkörper auf. Insbesondere umfasst die zweite Haltekomponente die Entkopplungseinrichtung oder ist als solche ausgebildet. Die Halteeinrichtung kann wenigstens teilweise magnetisch leitfähig ausgebildet sein. Die Halteeinrichtung kann wenigstens teilweise magnetisch nicht leitfähig ausgebildet sein. It is possible and advantageous that the holding device is formed at least in two parts. In particular, the holding device then comprises at least one first holding component, which is designed to be magnetically conductive. In particular, the holding device then comprises at least one second holding component, which is designed to be magnetically non-conductive. The second holding component preferably has a magnetic conductivity (magnetic permeability) that is (much or a multiple) lower than that of the shielding body. In particular, the second holding component includes the decoupling device or is designed as such. The holding device can be designed to be at least partially magnetically conductive. The holding device can be designed to be at least partially magnetically non-conductive.
In anderen und einfachen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass die Halteeinrichtung im Wesentlichen oder vollständig aus einem (gut) magnetisch leitenden Material besteht, und, dass der Abschirmkörper direkt an der Halteeinrichtung ausgebildet ist. In einer bevorzugten einfachen Ausgestaltung wird der Abschirmkörper durch einen Abschnitt der Halteeinrichtung gebildet. Der Abschirmkörper ist dann einstückig mit der Halteeinrichtung ausgebildet. Wenn der an der Halteeinrichtung ausgebildete Abschirmkörper die Sensoreinrichtung und insbesondere die Magnetringeinheit radial nach außen (nahezu vollständig) umgibt und axial nach außen (nahezu vollständig) abdeckt, abgesehen von der Durchführung der Achseinheit, wird eine sehr hohe Abschirmung vor externen Magnetfeldern und eine erhebliche Verbesserung des Messergebnisses erzielt. In other, simple configurations, it is preferable for the holding device to consist essentially or entirely of a (good) magnetically conductive material, and for the shielding body to be formed directly on the holding device. In a preferred simple configuration, the shielding body is formed by a section of the holding device. The shielding body is then formed in one piece with the holding device. If the shielding body formed on the holding device surrounds the sensor device and in particular the magnetic ring unit radially outwards (almost completely) and axially outwards (almost completely) covers it, apart from the passage of the axis unit, there is a very high level of shielding from external magnetic fields and a significant improvement of the measurement result.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Halteeinrichtung wenigstens teilweise den Abschirmkörper und/oder die Trenneinheit und/oder die Magnetringeinheit (und/oder die Entkopplungseinrichtung) drehfest an den Drehkörper anbindet. In particular, it is provided that the holding device at least partially connects the shielding body and/or the separating unit and/or the magnetic ring unit (and/or the decoupling device) to the rotary body in a rotationally fixed manner.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einem Bremsen bzw. Verzögern insbesondere eine Beaufschlagung mit einem (Dreh-) Moment verstanden. Dabei kann durch das Moment eine (Dreh-) Bewegung verzögert und insbesondere auch blockiert werden. Durch das Moment kann eine Drehbarkeit vorzugsweise auch aus einem Stillstand heraus gebremst und insbesondere blockiert werden. Insbesondere werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Begriffe Bremsen und Verzögern synonym verwendet und können daher ausgetauscht werden. In the context of the present invention, braking or deceleration means in particular the application of a (rotary) understood moment. A (rotary) movement can be delayed and in particular also blocked by the moment. Due to the torque, rotation can preferably also be braked and in particular blocked from a standstill. In particular, the terms braking and decelerating are used synonymously within the scope of the present invention and can therefore be interchanged.
Es ist möglich und vorteilhaft, dass der Drehkörper und/oder der Abschirmkörper und/oder die Entkopplungseinrichtung wenigstens teilweise einstückig mit der Halteeinrichtung verbunden sind. Der Drehkörper und/oder der Abschirmkörper und/oder die Entkopplungseinrichtung können auch separat zur Halteeinrichtung ausgebildet sein. Insbesondere ist die Trenneinheit separat zur Halteeinrichtung ausgebildet und besteht aus einem anderen Werkstoff. It is possible and advantageous for the rotary body and/or the shielding body and/or the decoupling device to be connected at least partially in one piece to the holding device. The rotary body and/or the shielding body and/or the decoupling device can also be designed separately from the holding device. In particular, the separating unit is designed separately from the holding device and consists of a different material.
Möglich und vorteilhaft ist auch, dass der Drehkörper und/oder der Abschirmkörper und/oder die Trenneinheit und/oder die Entkopplungseinrichtung wenigstens teilweise an der Halteeinrichtung montiert sind. Dann sind die separaten Bauteile insbesondere an der Halteeinrichtung und/oder aneinander montierbar. It is also possible and advantageous for the rotary body and/or the shielding body and/or the separating unit and/or the decoupling device to be at least partially mounted on the holding device. Then the separate components can be mounted in particular on the holding device and/or on one another.
Die Halteeinrichtung kann wenigstens eine Befestigungseinrichtung aufweisen, welche zur Befestigung wenigstens eines Zusatzteils, insbesondere eines Zusatzteils einer Fingerwalze, ausgebildet ist. Das Zusatzteil ist insbesondere das nachfolgende näher beschriebene Zusatzteil. The holding device can have at least one fastening device, which is designed for fastening at least one additional part, in particular an additional part of a finger roller. The additional part is in particular the additional part described in more detail below.
In einer Weiterbildung umfasst die Halteeinrichtung wenigstens eine sich zwischen dem Drehkörper und dem Abschirmkörper erstreckende (insbesondere magnetisch leitfähige) Wegstrecke. Die Wegstrecke entspricht wenigstens einem Drittel und vorzugsweise wenigstens einem Viertel und vorzugsweise wenigstens der Hälfte eines maximalen (insbesondere äußeren) Durchmessers einer elektrischen Spule der Spuleneinheit (insbesondere in einer radialen Richtung innerhalb der Spulenebene). Dadurch kann in bestimmten Anwendungsfällen auf die Entkopplungseinrichtung verzichtet werden, ohne dass eine unerwünschte Beeinflussung des Magnetfeldsensors auftritt. Je nach Geometrie der Halteeinrichtung kann z. B. eine Feldstärke eines betriebsgemäß im Drehkörper vorliegenden Magnetfeldes entlang der Wegstrecke bis zum Abschirmkörper um die Hälfte oder mehr reduziert werden. Die Wegstrecke verläuft insbesondere über einen hülsenartig ausgebildeten und eine zentrale radiale Ausnehmung umfassenden Teil der Halteeinrichtung. In a further development, the holding device comprises at least one (in particular magnetically conductive) path extending between the rotating body and the shielding body. The distance corresponds to at least a third and preferably at least a quarter and preferably at least half of a maximum (in particular outer) diameter of a electrical coil of the coil unit (in particular in a radial direction within the coil plane). As a result, the decoupling device can be dispensed with in certain applications without the magnetic field sensor being adversely affected. Depending on the geometry of the holding device z. B. a field strength of an operationally present in the rotary body magnetic field can be reduced by half or more along the path to the shielding body. The distance runs in particular over a sleeve-like part of the holding device that includes a central radial recess.
Insbesondere ist die Abschirmeinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, ein Magnetfeld der Bremseinrichtung, insbesondere der Spuleneinheit, derart abzuschirmen, dass dieses nicht in die Sensoreinrichtung hinein streut und die Erfassung des Magnetfeldes der Magnetringeinheit ungünstig beeinflusst. In particular, the shielding device is suitable and designed to shield a magnetic field of the braking device, in particular the coil unit, in such a way that it does not scatter into the sensor device and adversely affect the detection of the magnetic field of the magnetic ring unit.
Insbesondere ist der Abschirmkörper nicht zwischen dem Magnetfeldsensor und der Magnetringeinheit angeordnet. Insbesondere ist der Abschirmkörper derart zwischen dem Magnetfeldsensor und der Magnetringeinheit angeordnet, dass der Abschirmkörper den Magnetfeldsensor nicht von dem zu erfassenden Magnetfeld der Magnetringeinheit (unerwünscht) abschirmt. In particular, the shielding body is not arranged between the magnetic field sensor and the magnetic ring unit. In particular, the shielding body is arranged between the magnetic field sensor and the magnetic ring unit in such a way that the shielding body does not (undesirably) shield the magnetic field sensor from the magnetic field of the magnetic ring unit to be detected.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung umgibt der Abschirmkörper die Magnetringeinheit wenigstens an einer radialen und/oder axialen Außenseite wenigstens abschnittsweise. Bevorzugt und vorteilhaft ist auch, dass der Abschirmkörper die Magnetringeinheit wenigstens an wenigstens einer axialen Innenseite wenigstens abschnittsweise umgibt, welche der Spuleneinheit der Bremseinrichtung abgewandt ist. In an advantageous embodiment, the shielding body surrounds the magnetic ring unit at least in sections on a radial and/or axial outside. It is also preferred and advantageous that the shielding body surrounds the magnetic ring unit at least in sections on at least one axial inner side, which faces away from the coil unit of the braking device.
Insbesondere ist der Abschirmkörper als ein Abschirmring ausgebildet. Insbesondere weist der Abschirmring einen L-förmigen Querschnitt auf. Der Abschirmring kann auch einen U-förmigen Querschnitt aufweisen. Der Abschirmkörper kann auch als ein zylindrischer Ring (-abschnitt) ausgebildet sein. Möglich sind auch andere geeignete Geometrien, welche sich wenigstens teilweise um die Magnetringeinheit erstrecken. Der Abschirmring kann einstückig ausgebildet sein. Möglich ist auch eine mehrteilige Ausführung. Insbesondere ist die Magnetringeinheit dabei teilweise radial innerhalb des Abschirmrings angeordnet.In particular, the shielding body is designed as a shielding ring. In particular, the shielding ring has an L-shaped cross section. The shielding ring can also be U-shaped have cross section. The shielding body can also be designed as a cylindrical ring (section). Other suitable geometries are also possible, which at least partially extend around the magnetic ring unit. The shielding ring can be designed in one piece. A multi-part design is also possible. In particular, the magnetic ring unit is partially arranged radially inside the shielding ring.
Das bietet eine kompakte Anordnung und eine wirkungsvolle Abschirmung. This offers a compact arrangement and effective shielding.
In einer bevorzugten und vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Trenneinheit wenigstens einen zwischen dem Abschirmkörper und der Magnetringeinheit verlaufenden Spalt. Insbesondere umfasst die Trenneinheit auch wenigstens ein im Spalt angeordnetes Füllmedium. Insbesondere ist das Füllmedium eine Vergussmasse zur nachträglichen Verfüllung des Spaltes. Insbesondere ist als Füllmedium wenigstens ein Kunststoff vorgesehen. Insbesondere ist das Füllmedium dazu geeignet und ausgebildet, den Abschirmkörper mit der Magnetringeinheit fest zu verbinden. Bevorzugt und vorteilhaft ist auch, dass als Füllmedium Luft vorgesehen ist. In a preferred and advantageous embodiment, the separating unit comprises at least one gap running between the shielding body and the magnetic ring unit. In particular, the separating unit also includes at least one filling medium arranged in the gap. In particular, the filling medium is a casting compound for subsequent filling of the gap. In particular, at least one plastic is provided as the filling medium. In particular, the filling medium is suitable and designed to firmly connect the shielding body to the magnetic ring unit. It is also preferred and advantageous that air is provided as the filling medium.
In allen Ausgestaltungen ist bevorzugt, dass die Magnetringeinheit drehfest mit dem Drehkörper verbunden ist. In all configurations it is preferred that the magnetic ring unit is connected to the rotating body in a rotationally fixed manner.
Falls Luft als Füllmedium vorgesehen ist, kann zur drehfesten Verbindung der Magnetringeinheit mit dem Drehkörper wenigstens ein Verbindungselement und beispielsweise eine stirnseitige Scheibe oder dergleichen vorgesehen sein. Dabei weist das Verbindungselement in Bezug auf seine magnetische Permeabilität vorzugsweise die für die Trenneinheit beschriebenen magnetischen Eigenschaften auf. If air is provided as the filling medium, at least one connecting element and, for example, a front disk or the like can be provided for the non-rotatable connection of the magnetic ring unit to the rotary body. The connecting element preferably has the magnetic properties described for the separating unit with regard to its magnetic permeability.
Insbesondere ist das Füllmedium dazu geeignet und ausgebildet, die Magnetringeinheit mechanisch und vorzugsweise drehfest mit dem Abschirmkörper zu verbinden. Das ermöglicht eine besonders kompakte Bauweise, da zugleich eine Befestigung und eine Abschirmung erreicht werden. Insbesondere sind das Füllmedium und die Magnetringeinheit gegenüber der Achseinheit drehbar gelagert. In particular, the filling medium is suitable and designed to mechanically and preferably non-rotatably connect the magnetic ring unit to the shielding body. This enables a particularly compact design, since attachment and shielding are achieved at the same time. In particular, the filling medium and the magnetic ring unit is rotatably mounted relative to the axle unit.
Insbesondere ist die Magnetringeinheit mittels der Trenneinheit und/oder des Abschirmkörpers drehtest mit der Halteeinrichtung und gegebenenfalls mit der Entkopplungseinrichtung verbunden. Vorzugsweise ist die Halteeinrichtung dabei wenigstens mittelbar drehfest mit dem Drehkörper verbunden. So kann durch die Abschirmeinrichtung die Drehbewegung des Drehkörpers bauraumsparend und zuverlässig auf die Magnetringeinheit übertragen werden. Der Drehkörper kann von wenigstens einem Zusatzteil radial umgeben sein. Dabei kann die Halteeinrichtung oder die Entkopplungseinrichtung über das Zusatzteil drehfest mit dem Drehkörper verbunden sein. Die Halteeinrichtung kann auch unmittelbar drehfest mit dem Drehkörper verbunden sein. Insbesondere sind die Magnetringeinheit und die Trenneinheit und der Abschirmkörper (und die Entkopplungseinrichtung) gegenüber der Achseinheit drehbar gelagert. Insbesondere ist die Halteeinrichtung gegenüber der Achseinheit drehbar gelagert. In particular, the magnetic ring unit is non-rotatably connected to the holding device and optionally to the decoupling device by means of the separating unit and/or the shielding body. Preferably, the holding device is at least indirectly non-rotatably connected to the rotary body. The rotational movement of the rotating body can thus be transmitted to the magnetic ring unit in a space-saving and reliable manner by means of the shielding device. The rotary body can be radially surrounded by at least one additional part. The holding device or the decoupling device can be connected to the rotary body in a rotationally fixed manner via the additional part. The holding device can also be directly non-rotatably connected to the rotary body. In particular, the magnetic ring unit and the separating unit and the shielding body (and the decoupling device) are rotatably mounted relative to the axle unit. In particular, the holding device is rotatably mounted relative to the axle unit.
An der Halteeinrichtung ist vorzugsweise die oder wenigstens eine Dichtungseinrichtung befestigt. Die Dichtungseinrichtung liegt insbesondere entweder nicht an dem Drehkörper oder an der Achseinheit an. Insbesondere ist die Dichtungseinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, einem Austreten eines in einem Aufnahmeraum angeordneten magnetorheologischen Mediums der Bremseinrichtung entgegenzuwirken. Durch eine solche Bauteilintegration kann die Bremsvorrichtung noch kompakter ausgeführt werden. Insbesondere werden magnetorheologische Partikel zurückgehalten. The or at least one sealing device is preferably attached to the holding device. In particular, the sealing device does not rest either on the rotating body or on the axle unit. In particular, the sealing device is suitable and designed to counteract the emergence of a magnetorheological medium, which is arranged in a receiving space, of the braking device. Such component integration allows the braking device to be made even more compact. In particular, magnetorheological particles are held back.
Es ist möglich und bevorzugt, dass der Drehkörper nicht mehr als eine halbe axiale Breite eines Bremskörpers der Bremseinrichtung über den letzten axialen Bremskörper hinausragt. Insbesondere ragt der Drehkörper derartig über dasjenige axiale Ende hinaus, welches der Magnetringeinheit zugewandt ist. Insbesondere ragt der Drehkörper nicht über den letzten axialen Bremskörper an diesem axialen Ende hinaus. Der Drehkörper kann auch gegenüber dem letzten axialen Bremskörper zurückversetzt sein. Solche Ausgestaltungen können vorteilhafterweise auch an beiden axialen Enden oder an dem von der Magnetringeinheit gegenüberliegenden Ende vorgesehen. Eine derartige Verkürzung des Drehkörpers ist besonders vorteilhaft, um die Streuwirkung des Magnetfeldes der Bremseinrichtung in die Sensoreinrichtung weiter zu reduzieren. It is possible and preferred for the rotating body to protrude beyond the last axial braking body by no more than half the axial width of a braking body of the braking device. In particular, the rotating body protrudes beyond that axial end which faces the magnetic ring unit. In particular, the rotary body does not protrude beyond the last axial brake body beyond this axial end. The rotary body can also be set back from the last axial brake body. Such configurations can advantageously also be provided at both axial ends or at the end opposite the magnetic ring unit. Such a shortening of the rotating body is particularly advantageous in order to further reduce the scattering effect of the magnetic field of the braking device in the sensor device.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der Drehkörper von wenigstens einem Zusatzteil radial umgeben. Dabei ist der Drehkörper insbesondere wenigstens an demjenigen axialen Ende der Achseinheit gegenüber dem Zusatzteil axial zurückversetzt, an welchem die Magnetringeinheit angeordnet ist. Insbesondere ragt das Zusatzteil an diesem axialen Ende über den Drehkörper hinaus. Vorzugsweise ist der Drehkörper gegenüber dem Zusatzteil an beiden axialen Enden zurückversetzt. Insbesondere ist die axiale Länge des Drehkörpers geringer als die axiale Länge des Zusatzteils. Auch dadurch wird die magnetische Entkopplung weiter erheblich verbessert. In a particularly advantageous embodiment, the rotary body is radially surrounded by at least one additional part. In this case, the rotary body is set back axially at least at that axial end of the axle unit in relation to the additional part on which the magnetic ring unit is arranged. In particular, the additional part protrudes beyond the rotary body at this axial end. The rotary body is preferably set back at both axial ends in relation to the additional part. In particular, the axial length of the rotating body is less than the axial length of the additional part. This also further improves the magnetic decoupling considerably.
In allen Ausgestaltungen ist es besonders bevorzugt und vorteilhaft, dass der Abschirmkörper eine relative magnetische Permeabilität von wenigstens 1000 und vorzugsweise wenigstens 10.000 und besonders bevorzugt wenigstens 100.000 oder wenigstens 500.000 aufweist. Vorzugsweise weist der Abschirmkörper wenigstens die relative magnetische Permeabilität des Drehkörpers auf. Die hier beschriebenen magnetischen Eigenschaften des Abschirmkörpers sind vorzugsweise auch für den Drehkörper vorgesehen. In all configurations it is particularly preferred and advantageous that the shielding body has a relative magnetic permeability of at least 1000 and preferably at least 10,000 and particularly preferably at least 100,000 or at least 500,000. The shielding body preferably has at least the relative magnetic permeability of the rotating body. The magnetic properties of the shielding body described here are preferably also provided for the rotary body.
Der Abschirmkörper umfasst insbesondere wenigstens einen ferro magnetischen Werkstoff oder besteht aus einem solchen. Vorzugs weise sind solche Werkstoffe auch für den Drehkörper vorgesehen. In particular, the shielding body comprises at least one ferromagnetic material or consists of such a material. Preferably, such materials are also provided for the rotary body.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Abschirmkörper wenigstens eine (insbesondere weichmagnetische) Nickel-Eisen-Legierung mit Nickel-Eisen-Legierung mit 60 % bis 90 % Nickel und Anteilen von Kupfer, Molybdän, Kobalt und/oder Chrom oder besteht aus einer solchen. Es kann auch ein Anteil von 69 % bis 82 % und vorzugsweise 72 % bis 80 % Nickel vorgesehen sein. Vorzugsweise ist eine solche Ausgestaltung auch für den Drehkörper vorgesehen. Besonders bevorzugt umfasst der Abschirmkörper und/oder der Drehkörper wenigstens ein m-Metall oder bestehen aus einem solchen. In a particularly advantageous embodiment, the shielding body comprises at least one (in particular soft-magnetic) Nickel-iron alloy with nickel-iron alloy with 60% to 90% nickel and proportions of copper, molybdenum, cobalt and/or chromium or consists of such. A proportion of 69% to 82% and preferably 72% to 80% nickel can also be provided. Such a configuration is preferably also provided for the rotary body. The shielding body and/or the rotating body particularly preferably comprises at least one meta-metal or consists of such a metal.
Es ist vorteilhaft und bevorzugt, dass dieIt is advantageous and preferred that the
Entkopplungseinrichtung und/oder die Trenneinheit (insbesondere deren Füllmedium) und/oder wenigstens das Zusatzteil eine relative magnetische Permeabilität von maximal 1000 und vorzugsweise maximal 100 und besonders bevorzugt maximal zehn oder maximal zwei aufweisen. Bevorzugt und vorteilhaft ist auch, dass die zuvor genannten Komponenten eine relative magnetische Permeabilität von maximal einem Tausendstel der relativen magnetischen Permeabilität des Abschirmkörpers und/oder eine relative magnetische Permeabilität zwischen 1 und 2 aufweisen. Insbesondere umfassen die zuvor genannten Komponenten einen paramagnetischen Werkstoff oder bestehen aus einem solchen. Möglich und bevorzugt ist auch, dass die zuvor genannten Komponenten einen diamagnetischen Werkstoff umfassen oder aus einem solchen bestehen. The decoupling device and/or the separating unit (in particular its filling medium) and/or at least the additional part have a relative magnetic permeability of at most 1000 and preferably at most 100 and particularly preferably at most ten or at most two. It is also preferred and advantageous that the aforementioned components have a relative magnetic permeability of at most one thousandth of the relative magnetic permeability of the shielding body and/or a relative magnetic permeability of between 1 and 2. In particular, the aforementioned components include or consist of a paramagnetic material. It is also possible and preferred that the aforementioned components include or consist of a diamagnetic material.
Die zuvor beschriebenen magnetischen Eigenschaften der Trenneinheit sind vorzugsweise auch für die Achseinheit vorgesehen. So wird von der Achseinheit kein störendes Streufeld beim Magnetfeldsensor erzeugt. Beispielsweise ist die Achseinheit aus einem Kunststoff, insbesondere faserverstärkt, gefertigt. The magnetic properties of the separating unit described above are preferably also provided for the axle unit. In this way, no disruptive stray field is generated by the axle unit in the magnetic field sensor. For example, the axle unit is made of a plastic, in particular fiber-reinforced.
Die Spuleneinheit der Bremseinrichtung kann in Bezug zur Achseinheit radial angeordnet sein. Möglich ist auch, dass die Spuleneinheit in Bezug zur Achseinheit axial angeordnet ist. In einer solchen axialen Anordnung erstreckt sich die Spuleneinheit mit ihrer Hauptebene insbesondere entlang einer Längsachse der Achseinheit. The coil unit of the braking device can be arranged radially in relation to the axle unit. It is also possible for the coil unit to be arranged axially in relation to the axle unit. In such an axial arrangement, the coil unit extends with its main plane in particular along a longitudinal axis of the axle unit.
Einen erheblichen Vorteil bietet die Anordnung des Magnetfeldsensors. Dadurch wird eine Bauraum sparende Unterbringung mit einer besonders kurzen Toleranzkette der Bauteile (geringe Summentoleranz bzw. wenige Bauteile zwischen der Sensorbefestigung und der Magnetbefestigung) und zugleich eine besonders zuverlässige sensorische Erfassung ermöglicht. Die Anbindung des Magnetfeldsensors an der Achseinheit bietet dabei eine besonders toleranzoptimierte Integration. The arrangement of the magnetic field sensor offers a considerable advantage. This enables space-saving accommodation with a particularly short tolerance chain for the components (low total tolerance or few components between the sensor attachment and the magnet attachment) and at the same time particularly reliable sensory detection. The connection of the magnetic field sensor to the axle unit offers a particularly tolerance-optimized integration.
Vorzugsweise ist der Drehkörper als eine Fingerwalze und besonders bevorzugt als eine Daumenwalze ausgebildet. Bevorzugt ist der Drehkörper als ein zylindrisches Bauteil ausgebildet, welches mittels wenigstens eines Fingers in Rotation versetzt wird. Der Drehkörper kann auch Teil einer Computermaus sein. Insbesondere ist die Bremsvorrichtung für eine Bedienung mit nur einem Finger vorgesehen. Insbesondere ist die Bremsvorrichtung dazu geeignet und ausgebildet, in einer liegenden Position bedient zu werden. Insbesondere nimmt die Drehachse des Drehkörpers dabei eine mehr horizontale als vertikale Stellung ein. Möglich ist aber auch, dass die Bremsvorrichtung stehend (vertikale Ausrichtung) bedienbar ist. Dabei wird die Bremsvorrichtung insbesondere meist mit zwei oder mehreren Fingern umfasst. Der Drehkörper kann auch als ein Drehknopf oder dergleichen ausgebildet sein und insbesondere wenigstens eine Drückfunktion und/oder Ziehfunktion (Push oder/und Pull) beinhalten. Durch diese Push/Pullfunktion können z.B. angewählte Menüs ausgewählt oder bestätigt werden. The rotary body is preferably designed as a finger roller and particularly preferably as a thumb roller. The rotary body is preferably designed as a cylindrical component which is set in rotation by means of at least one finger. The rotary body can also be part of a computer mouse. In particular, the braking device is intended to be operated with just one finger. In particular, the braking device is suitable and designed to be operated in a lying position. In particular, the axis of rotation of the rotary body assumes a more horizontal than vertical position. However, it is also possible for the braking device to be operable in a standing position (vertical orientation). In this case, the braking device is in particular usually encompassed by two or more fingers. The rotary body can also be designed as a rotary knob or the like and in particular contain at least one push function and/or pull function (push and/or pull). This push/pull function can be used, for example, to select or confirm selected menus.
Insbesondere weist der Drehkörper bzw. die Fingerwalze einen Durchmesser von weniger als 50 mm und vorzugsweise weniger als 20 mm und besonders bevorzugt weniger als 15 mm auf. Beispielsweise weist der Drehkörper einen Durchmesser von maximal 12 mm auf. Möglich und vorteilhaft für bestimmte Anwendungen sind aber auch größere oder kleinere Durchmesser für den Drehkörper. In allen Ausgestaltungen ist es möglich und bevorzugt, dass der Drehkörper mit wenigstens einem Zusatzteil ausgestattet ist. Vorzugsweise umgibt das Zusatzteil den Drehkörper radial und vorzugsweise hülsenartig. Das Zusatzteil kann den Drehkörper auch an wenigstens einer Stirnseite verschließen. Insbesondere ist das Zusatzteil dazu als eine Zusatzhülse ausgebildet, welche an wenigstens einer axialen Stirnseite wenigstens teilweise und vorzugsweise vollständig verschlossen ist. Das betrifft insbesondere diejenige axiale Stirnseite der Zusatzhülse, welche an dem von der Magnetringeinheit abgewandten Ende der Achseinheit angeordnet ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Drehkörper als ein an den Stirnseiten offen ausgebildetes hohlzylindrisches Hülsensteil ausgebildet ist. In particular, the rotating body or the finger roller has a diameter of less than 50 mm and preferably less than 20 mm and particularly preferably less than 15 mm. For example, the rotating body has a maximum diameter of 12 mm. However, larger or smaller diameters for the rotary body are also possible and advantageous for certain applications. In all of the configurations, it is possible and preferred for the rotary body to be equipped with at least one additional part. The additional part preferably surrounds the rotary body radially and preferably in the manner of a sleeve. The additional part can also close the rotary body on at least one end face. In particular, the additional part is designed as an additional sleeve, which is at least partially and preferably completely closed on at least one axial end face. This relates in particular to that axial end face of the additional sleeve which is arranged on the end of the axle unit which is remote from the magnetic ring unit. It can be provided that the rotary body is designed as a hollow-cylindrical sleeve part that is open at the end faces.
Insbesondere ist das Zusatzteil als eine über den Drehkörper geschobene Zusatzhülse ausgebildet. Dabei kann das Zusatzteil lokale Außendurchmesservergrößerungen aufweisen. Beispielsweise weist die Zusatzhülse eine umlaufende Erhebung auf. Insbesondere dient das Zusatzteil zur Durchmesservergrößerung des Drehkörpers. Das Zusatzteil kann auch als ein Ring oder dergleichen ausgebildet sein oder wenigstens einen solchen umfassen. Das Zusatzteil kann zur Verbesserung der Haptik mit wenigstens einer Kontur versehen sein und insbesondere geriffelt und/oder gummiert oder dergleichen sein. In particular, the additional part is designed as an additional sleeve pushed over the rotary body. In this case, the additional part can have local increases in the outer diameter. For example, the additional sleeve has a circumferential elevation. In particular, the additional part is used to increase the diameter of the rotary body. The additional part can also be designed as a ring or the like or at least include one. To improve the feel, the additional part can be provided with at least one contour and in particular can be corrugated and/or rubberized or the like.
Die Magnetringeinheit ist vorzugsweise an einer axialen Stirnseite des Drehkörpers angeordnet. Das bietet eine besonders vorteilhafte Unterbringung der Magnetringeinheit. Die Magnetringeinheit kann unmittelbar an der axialen Stirnseite befestigt sein. Möglich ist aber auch, dass die Magnetringeinheit über wenigstens ein Verbindungselement an der axialen Stirnseite des Drehkörpers befestigt ist. Möglich ist auch, dass die Magnetringeinheit an der axialen Stirnseite des Drehkörpers angeordnet ist und über entsprechende Verbindungselemente an einer anderen Position der Bremsvorrichtung befestigt ist. Es ist bevorzugt und vorteilhaft, dass die Magnetringeinheit den Magnetfeldsensor wenigstens abschnittsweise ringartig umgibt. Insbesondere ist die Magnetringeinheit radial um den Magnetfeldsensor herum angeordnet. Insbesondere ist der Magnetfeldsensor in axialer Richtung zentriert zu der Magnetringeinheit angeordnet. Darunter wird verstanden, dass der Magnetfeldsensor auf gleicher axialer Längsposition wie die Magnetringeinheit angeordnet ist. Der Magnetfeldsensor kann aber auch in axialer Richtung versetzt zu der Magnetringeinheit angeordnet sein. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung beziehen sich solche Positionsangaben und insbesondere die Angaben „radial" und „axial" insbesondere auf eine Drehachse des Drehkörpers. The magnetic ring unit is preferably arranged on an axial end face of the rotary body. This offers a particularly advantageous accommodation of the magnetic ring unit. The magnetic ring unit can be attached directly to the axial end face. However, it is also possible for the magnetic ring unit to be attached to the axial end face of the rotary body via at least one connecting element. It is also possible for the magnetic ring unit to be arranged on the axial end face of the rotary body and to be attached to a different position of the braking device via corresponding connecting elements. It is preferred and advantageous that the magnetic ring unit surrounds the magnetic field sensor at least in sections in the manner of a ring. In particular, the magnetic ring unit is arranged radially around the magnetic field sensor. In particular, the magnetic field sensor is arranged centered on the magnetic ring unit in the axial direction. This means that the magnetic field sensor is arranged in the same axial longitudinal position as the magnetic ring unit. However, the magnetic field sensor can also be arranged offset in the axial direction with respect to the magnetic ring unit. In the context of the present invention, such position information and in particular the information “radial” and “axial” relates in particular to an axis of rotation of the rotary body.
Bevorzugt und vorteilhaft ist auch, dass die Magnetringeinheit und der Magnetfeldsensor in einer koaxialen Weise zueinander angeordnet sind. Das bietet eine besonders Bauraum sparende Unterbringung auch bei besonders geringen Abmessungen und beispielsweise bei einer Daumenwalze. Insbesondere ist der Magnetfeldsensor dabei von der Magnetringeinheit umgeben. Dabei ist der Magnetfeldsensor insbesondere axial und/oder radial zu der Magnetringeinheit zentriert. Insbesondere weist der Magnetfeldsensor einen gezielten radialen Versatz zur Drehachse der Magnetringeinheit auf. Der Magnetfeldsensor kann aber auch wenigstens in axialer Richtung versetzt zu der Magnetringeinheit angeordnet sein. It is also preferred and advantageous that the magnetic ring unit and the magnetic field sensor are arranged in a coaxial manner with respect to one another. This offers a particularly space-saving accommodation even with particularly small dimensions and, for example, with a thumb roller. In particular, the magnetic field sensor is surrounded by the magnetic ring unit. The magnetic field sensor is in particular centered axially and/or radially with respect to the magnet ring unit. In particular, the magnetic field sensor has a specific radial offset to the axis of rotation of the magnetic ring unit. However, the magnetic field sensor can also be offset from the magnetic ring unit, at least in the axial direction.
Es kann vorgesehen sein, dass der Magnetfeldsensor versetzt zur Drehachse der Magnetringeinheit angeordnet ist. Das kann auch dann vorgesehen sein, wenn insgesamt eine zentrale Anordnung für den Magnetfeldsensor vorgesehen ist, beispielsweise wenn der Magnetfeldsensor innerhalb der Achseinheit angeordnet ist und von der Magnetringeinheit ringförmig umgeben ist. Durch einen gezielten Versatz des Magnetfeldsensors gegenüber der Drehachse der Magnetringeinheit ist eine verbesserte Drehwinkelmessung möglich. So kann beispielsweise auch bei nur zwei Polen der Magnetringeinheit jede Drehposition genau definiert und somit jeder Winkel möglichst genau gemessen werden. So ist ein Absolutwertgeber besonders unaufwendig umsetzbar. It can be provided that the magnetic field sensor is arranged offset to the axis of rotation of the magnetic ring unit. This can also be provided if a central arrangement for the magnetic field sensor is provided overall, for example if the magnetic field sensor is arranged within the axle unit and is surrounded in a ring shape by the magnetic ring unit. An improved measurement of the angle of rotation is possible through a targeted offset of the magnetic field sensor in relation to the axis of rotation of the magnetic ring unit. For example, even with only two poles Each rotary position is precisely defined by the magnetic ring unit, so that each angle can be measured as accurately as possible. An absolute encoder can thus be implemented with particularly little effort.
Der Magnetfeldsensor ist innerhalb der Achseinheit angeordnet.The magnetic field sensor is arranged inside the axle unit.
Das bietet eine besonders kompakte und zugleich toleranz optimierte Unterbringung des Magnetfeldsensors. Die Achseinheit weist dazu insbesondere wenigstens eine Aufnahme oder Bohrung auf, in welcher der Magnetfeldsensor angeordnet ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden unter einer Aufnahme oder Bohrung insbesondere auch alle geeigneten anderen Durchgangs öffnungen verstanden, unabhängig davon, ob diese mittels eines Bohrverfahrens hergestellt sind oder nicht. Die Aufnahme oder Bohrung verläuft insbesondere in Längsrichtung der Achseinheit. Die Aufnahme oder Bohrung ist insbesondere durchgehend ausgeführt oder kann auch als Sackloch ausgebildet sein. This offers a particularly compact and at the same time tolerance-optimized accommodation of the magnetic field sensor. For this purpose, the axle unit has in particular at least one receptacle or bore in which the magnetic field sensor is arranged. In the context of the present invention, a receptacle or bore is also understood to mean, in particular, all other suitable passage openings, regardless of whether they are produced by means of a drilling process or not. The receptacle or bore runs in particular in the longitudinal direction of the axle unit. The receptacle or bore is, in particular, designed to be continuous or can also be designed as a blind hole.
Insbesondere ist der Magnetfeldsensor in der Achseinheit zentriert angeordnet. Insbesondere ist wenigstens ein aktiver Sensorabschnitt des Magnetfeldsensors innerhalb der Achseinheit angeordnet. Vorzugsweise ist der gesamte Magnetfeldsensor innerhalb der Achseinheit angeordnet. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung beziehen sich die Positionsangaben für den Magnetfeldsensor insbesondere auf wenigstens den aktiven Sensorabschnitt. In particular, the magnetic field sensor is arranged in the center of the axle unit. In particular, at least one active sensor section of the magnetic field sensor is arranged within the axle unit. The entire magnetic field sensor is preferably arranged inside the axle unit. Within the scope of the present invention, the position information for the magnetic field sensor relates in particular to at least the active sensor section.
Der Magnetfeldsensor ist vorzugsweise in der Bohrung der Achseinheit angeordnet, durch welche auch wenigstens eine elektrische Anbindung der Bremseinrichtung verläuft. Die elektrische Anbindung umfasst dabei insbesondere wenigstens eine Versorgungsleitung und/oder Steuerleitung für die Spuleneinheit. Das bietet eine vorteilhafte Ausnutzung des Bauraums und ermöglicht zugleich eine besonders unaufwendige Übermittlung der Sensorsignale. Insbesondere tritt die elektrische Anbindung stirnseitig aus der Achseinheit heraus. Der Magnetfeldsensor ist insbesondere auf wenigstens einer Leiterplatte angeordnet. Die Leiterplatte ist beispielsweise ein Print oder umfasst wenigstens einen solchen. An der Leiterplatte ist vorzugsweise auch wenigstens die Bremseinrichtung, insbesondere die Spuleneinheit, elektrisch angebunden. An der Leiterplatte ist vorzugsweise auch wenigstens eine Anschluss leitung zur Kontaktierung der Bremsvorrichtung angebunden. Es ist bevorzugt und vorteilhaft, dass die Leiterplatte innerhalb der Achseinheit angeordnet ist. Bevorzugt ist auch, dass sich die Anschlussleitung aus der Achseinheit heraus erstreckt. The magnetic field sensor is preferably arranged in the bore of the axle unit, through which at least one electrical connection of the braking device also runs. The electrical connection includes in particular at least one supply line and/or control line for the coil unit. This offers an advantageous utilization of the installation space and at the same time enables a particularly uncomplicated transmission of the sensor signals. In particular, the electrical connection emerges from the front of the axle unit. The magnetic field sensor is arranged in particular on at least one printed circuit board. The printed circuit board is, for example, a print or at least includes one. At least the braking device, in particular the coil unit, is preferably also electrically connected to the printed circuit board. At least one connection line for contacting the braking device is preferably also connected to the printed circuit board. It is preferred and advantageous that the printed circuit board is arranged inside the axle unit. It is also preferred that the connection line extends out of the axle unit.
Insbesondere ist die Leiterplatte dabei in der zuvor beschriebenen Bohrung angeordnet. Insbesondere verläuft die Anschlussleitung durch die Bohrung. Insbesondere tritt die Anschlussleitung an einer Stirnseite aus der Achseinheit heraus. Das bietet eine besonders unaufwendige und zügige Montage und zugleich eine kompakte Unterbringung der entsprechenden Komponenten. In particular, the circuit board is arranged in the previously described hole. In particular, the connection line runs through the bore. In particular, the connecting line emerges from the axle unit on a front side. This offers a particularly uncomplicated and quick installation and at the same time a compact accommodation of the corresponding components.
Die Anschlussleitung umfasst insbesondere wenigstens eine Steckereinheit. Beispielsweise ist eine Steckereinheit mit sechs oder acht Pins vorgesehen. So kann die Bremsvorrichtung besonders zügig und zugleich zuverlässig mit der zu bedienen Komponente und beispielsweise einer Fahrzeugelektronik verbunden werden. Durch Aufstecken des Steckers kann die Bedieneinheit auch in der Montageposition (z.B. Halter des Bedienteils) fixiert werden. In particular, the connection line comprises at least one plug unit. For example, a connector unit with six or eight pins is provided. In this way, the braking device can be connected particularly quickly and at the same time reliably to the component to be operated and, for example, to vehicle electronics. The control unit can also be fixed in the installation position (e.g. holder of the control unit) by plugging in the plug.
Vorzugsweise ist der Magnetfeldsensor in der Achseinheit vergossen und/oder mit wenigstens einem Werkstoff umspritzt. Insbesondere ist dazu die Bohrung wenigstens teilweise mit dem Werkstoff gefüllt. Besonders bevorzugt ist die Leiterplatte in der Achseinheit mit wenigstens einem Werkstoff umspritzt. Vorzugsweise ist ein Kunststoff oder ein anderer geeigneter Werkstoff vorgesehen. So können der Magnetfeldsensor bzw. die Leiterplatte zuverlässig vor äußeren Einflüssen geschützt und zugleich unaufwendig befestigt werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Magnetfeldsensor an einem axialen Ende der Achseinheit stirnseitig und besonders bevorzugt stirnseitig zentriert angeordnet. Diese Unterbringung bietet Vorteile sowohl hinsichtlich der Sensorqualität als auch des Montageaufwands sowie des Bauraumbedarfs. Insbesondere ist der Magnetfeldsensor an derjenigen Stirnseite der Achseinheit angeordnet, welche innerhalb des Drehkörpers angeordnet ist. The magnetic field sensor is preferably cast in the axle unit and/or overmoulded with at least one material. In particular, the bore is at least partially filled with the material for this purpose. The printed circuit board in the axle unit is particularly preferably encapsulated with at least one material. A plastic or another suitable material is preferably provided. In this way, the magnetic field sensor or the printed circuit board can be reliably protected from external influences and at the same time be attached in a simple manner. In an advantageous embodiment, the magnetic field sensor is arranged on an axial end of the axle unit on the face side and particularly preferably centered on the face side. This accommodation offers advantages both in terms of the sensor quality and the installation effort and space requirements. In particular, the magnetic field sensor is arranged on that end face of the axle unit which is arranged inside the rotary body.
Dabei ist die Magnetringeinheit vorzugsweise außerhalb des Drehkörpers angeordnet. Die Magnetringeinheit kann aber auch innerhalb des Drehkörpers angeordnet sein. In einer solchen Ausgestaltung kann der Magnetfeldsensor in Bezug zur axialen Richtung versetzt zu der Magnetringeinheit angeordnet sein. Der Magnetfeldsensor kann aber auch auf gleicher axialer Längsposition wie die Magnetringeinheit worden sein. In this case, the magnetic ring unit is preferably arranged outside of the rotary body. However, the magnetic ring unit can also be arranged inside the rotary body. In such a configuration, the magnetic field sensor can be arranged offset relative to the magnetic ring unit in relation to the axial direction. However, the magnetic field sensor can also be in the same axial longitudinal position as the magnetic ring unit.
Insbesondere ist der Magnetfeldsensor unmittelbar an der Achseinheit befestigt. Beispielsweise kann der Magnetfeldsensor mittels Umspritzen oder dergleichen mit der Achseinheit verbunden sein. Möglich ist aber auch, dass der Magnetfeldsensor mittels wenigstens eine Verbindungsstruktur an der Achseinheit befestigt ist. Der Magnetfeldsensor kann auch wenigstens teilweise in die Stirnseite der Achseinheit eingelassen sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Magnetfeldsensor an einem axialen Ende der Achseinheit radial angeordnet ist. In particular, the magnetic field sensor is attached directly to the axle unit. For example, the magnetic field sensor can be connected to the axle unit by means of overmolding or the like. However, it is also possible for the magnetic field sensor to be attached to the axle unit by means of at least one connection structure. The magnetic field sensor can also be embedded at least partially in the end face of the axle unit. It can also be provided that the magnetic field sensor is arranged radially on an axial end of the axle unit.
Insbesondere umgibt die Magnetringeinheit die Achseinheit wenigstens abschnittsweise ringartig. Insbesondere ist die Magnetringeinheit radial um die Achseinheit angeordnet. Insbesondere ist die Magnetringeinheit in Bezug auf die Längsrichtung der Achseinheit derart angeordnet. Insbesondere sind die Magnetringeinheit und die Achseinheit in einer koaxialen Weise zueinander angeordnet. Dabei ist die Achseinheit vorzugsweise im Zentrum der Anordnung. In particular, the magnetic ring unit surrounds the axle unit at least in sections in the manner of a ring. In particular, the magnetic ring unit is arranged radially around the axle unit. In particular, the magnetic ring unit is arranged in relation to the longitudinal direction of the axle unit. In particular, the magnet ring unit and the axis unit are arranged in a coaxial manner with each other. The axle unit is preferably in the center of the arrangement.
Besonders bevorzugt ist eine Außenlagerung des Drehkörpers. Möglich ist Es auch, dass der Drehkörper mittels wenigstens einer Lagereinrichtung auf der Achseinheit drehbar gelagert ist. External storage of the rotary body is particularly preferred. It is also possible that the rotating body by means of at least one Bearing device is rotatably mounted on the axle unit.
Die Bremseinrichtung umfasst vorzugsweise wenigstens eine Keillagereinrichtung. Der Bremseinrichtung kann auch wenigstens eine Keillagereinrichtung zugeordnet sein. DieThe braking device preferably comprises at least one wedge bearing device. At least one wedge bearing device can also be assigned to the braking device. the
Keillagereinrichtung umfasst insbesondere wenigstens einen und vorzugsweise eine Mehrzahl von Bremskörpern. Die Bremskörper sind insbesondere als Wälzkörper ausgebildet. Es können zylindrische und/oder kugelförmige Bremskörper vorgesehen sein. Die Keillagereinrichtung ist dabei insbesondere als ein Wälzlager ausgebildet oder umfasst wenigstens ein solches. Wedge bearing device comprises in particular at least one and preferably a plurality of brake bodies. The brake bodies are designed in particular as rolling bodies. Cylindrical and/or spherical brake bodies can be provided. The wedge bearing device is designed in particular as a roller bearing or at least includes one.
Möglich ist es auch, dass die Bremskörper auf dem Außenumfang des Kerns ausgebildet oder drehfest damit verbunden sind. Die Bremskörper können eine Art Außenverzahnung oder nach außen abstehende Bremselemente bilden, die Engstellen für die magnetorheologischen Partikel bilden, an denen sich miteinander verkettete Partikelhäufungen bilden, wenn ein Magnetfeld beaufschlagt wird. Solche Bremselemente können auch als Magnetfeldkonzentratoren bezeichnet werden. It is also possible for the brake bodies to be formed on the outer circumference of the core or to be connected thereto in a rotationally fixed manner. The braking bodies can form a type of external toothing or braking elements protruding outwards, which form constrictions for the magnetorheological particles, where clusters of particles linked together form when a magnetic field is applied. Such braking elements can also be referred to as magnetic field concentrators.
Die Bremseinrichtung ist insbesondere dazu geeignet und ausgebil det, mittels der Keillagereinrichtung und der Spuleneinheit und des magnetorheologischen Mediums die Drehbarkeit des Drehkörpers gezielt zu dämpfen und/oder zu verzögern und/oder zu blockieren. Die Bremseinrichtung ist insbesondere dazu geeignet und ausgebildet, mittels der Keillagereinrichtung und der Spuleneinheit und des magnetorheologischen Mediums ein Moment für die Drehbarkeit des Drehkörpers nach einer Verzögerung bzw. Blockierung auch wieder gezielt zu reduzieren. The braking device is particularly suitable and designed for specifically dampening and/or delaying and/or blocking the rotatability of the rotary body by means of the wedge bearing device and the coil unit and the magnetorheological medium. The braking device is particularly suitable and designed to use the wedge bearing device and the coil unit and the magnetorheological medium to also specifically reduce a moment for the rotatability of the rotary body again after a delay or blockage.
Dabei ist die Keillagereinrichtung mit den Bremskörpern oder Bremselementen vorzugsweise axial zwischen der Magnetringeinheit und der Spuleneinheit angeordnet. So ergibt sich eine besonders vorteilhafte Beabstandung der Magnetringeinheit zum Magnetfeld der Spuleneinheit. Die Dämpfung erfolgt insbesondere über den sogenannten Keileffekt, welcher schon in früheren Patentanmeldungen der Anmelderin offenbart wurde (z. B. in DE 102018100 390.0 oder in der DE 102020 106 328.8). Dazu befinden sich Bremskörper bzw. Bremselemente an dem Drehkörper benachbart zur Spuleneinheit und zum Kern. Die Bremskörper werden hier dann von magnetorheologischen Partikeln umgeben. Das Magnetfeld der Spuleneinheit tritt über das Gehäuse des Drehkörpers durch die Walzkörper/Bremselemente durch und schließt über den Kern. Dabei bilden sich an den magnetorheologischen Partikeln Keile aus, die die Bewegung des Drehkörpers bremsen. Die Bremskörper können Kugeln, zylindrische Walzen oder andere Teile oder fest und nicht drehbar mit dem Kern verbunden sein. The wedge bearing device with the braking bodies or braking elements is preferably arranged axially between the magnetic ring unit and the coil unit. This results in a particularly advantageous spacing of the magnetic ring unit from the magnetic field of the coil unit. The damping takes place in particular via the so-called wedge effect, which has already been disclosed in earlier patent applications by the applicant (e.g. in DE 102018100 390.0 or in DE 102020 106 328.8). For this purpose, braking bodies or braking elements are located on the rotating body adjacent to the coil unit and to the core. The brake bodies are then surrounded by magnetorheological particles. The magnetic field of the coil unit passes through the housing of the rotating body through the roller body/brake elements and closes through the core. In the process, wedges form on the magnetorheological particles, which slow down the movement of the rotary body. The braking bodies can be balls, cylindrical rollers or other parts, or they can be connected to the core in a fixed and non-rotatable manner.
Es ist möglich, dass der Magnetfeldsensor und insbesondere auch die Magnetringeinheit an derjenigen Stirnseite des Drehkörpers angeordnet sind, an welcher auch eine Stirnseite der Achseinheit liegt, aus welcher wenigstens eine Signalleitung des Magnetfeldsensors austritt, sodass die Signalleitung nicht durch ein Magnetfeld der Bremseinrichtung verläuft. Das hat den Vorteil, dass die Signale des Magnetfeldsensors nicht durch das Magnetfeld der Spuleneinrichtung gestört werden. Insbesondere ist auch die Anschlussleitung der Bremsvorrichtung an dieser Stirnseite angeordnet. It is possible for the magnetic field sensor and in particular also the magnetic ring unit to be arranged on that end face of the rotary body on which there is also an end face of the axle unit from which at least one signal line of the magnetic field sensor emerges, so that the signal line does not run through a magnetic field of the braking device. This has the advantage that the signals from the magnetic field sensor are not disturbed by the magnetic field of the coil device. In particular, the connecting line of the braking device is also arranged on this end face.
In allen Ausgestaltungen ist es besonders bevorzugt, dass die Magnetringeinheit und/oder der Magnetfeldsensor innerhalb einer durch den Drehkörper begrenzten Umfangslinie angeordnet sind. Insbesondere stehen die Magnetringeinheit und/oder der Magnetfeldsensor nicht über den Umfang des Drehkörpers hinaus. Insbesondere sind die Magnetringeinheit und der Magnetfeldsensor radial innerhalb von der Umfangslinie des Drehkörpers angeordnet. Insbesondere wird die Umfangslinie dabei durch den Drehkörper selbst und nicht durch ein auf dem Drehkörper angeordnetes Zusatzteil begrenzt. Als Werkstoff für den Drehkörper ist z. B. eine Nickel-Eisen- Legierung mit z. B. 69-82% Nickel vorgesehen. Möglich sind auch andere das Magnetfeld abschirmende Metalle (sog. m-Metalle). Insbesondere weist die Wandung eine relative magnetische Permeabilität von wenigstens 300 oder wenigstens 1000 und vorzugsweise wenigstens 10.000 und besonders bevorzugt wenigstens 100.000 oder wenigstens 500.000 auf. In all configurations it is particularly preferred that the magnetic ring unit and/or the magnetic field sensor are arranged within a peripheral line delimited by the rotary body. In particular, the magnetic ring unit and/or the magnetic field sensor do not protrude beyond the circumference of the rotary body. In particular, the magnetic ring unit and the magnetic field sensor are arranged radially inside of the peripheral line of the rotary body. In particular, the peripheral line is delimited by the rotating body itself and not by an additional part arranged on the rotating body. As a material for the rotating body z. B. a nickel-iron alloy with z. B. 69-82% nickel provided. Other metals that shield the magnetic field (so-called m-metals) are also possible. In particular, the wall has a relative magnetic permeability of at least 300 or at least 1000 and preferably at least 10,000 and particularly preferably at least 100,000 or at least 500,000.
Möglich und bevorzugt ist auch, dass eine Wandung eine offen ausgebildete Stirnseite des Drehkörpers wenigstens teilweise verschließt. Dann ist es bevorzugt, dass sich die Achseinheit durch die Wandung erstreckt. Dann weist die Wandung insbesondere wenigstens eine Durchgangsöffnung für die Achseinheit auf. It is also possible and preferred that a wall at least partially closes an open end face of the rotary body. Then it is preferred that the axle unit extends through the wall. The wall then has in particular at least one through-opening for the axle unit.
Möglich und vorteilhaft ist auch, dass die Wandung als eine Tragstruktur für die Dichtungseinrichtung ausgebildet ist. Insbesondere sind an der Wandung jeweils wenigstens ein Dichtabschnitt für die Achseinheit und den Drehkörper befestigt. In solchen Ausführungen ist die Wandung insbesondere an der Achseinheit befestigt. It is also possible and advantageous for the wall to be designed as a support structure for the sealing device. In particular, at least one sealing section for the axle unit and the rotary body is fastened to the wall. In such embodiments, the wall is attached in particular to the axle unit.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung dazu geeignet und ausgebildet ist, zusätzlich zu der Drehposition des Drehkörpers auch wenigstens eine axiale Position des Drehkörpers in Bezug zur Achseinheit zu erfassen. In an advantageous development, it is preferably provided that the sensor device is suitable and designed to also detect at least one axial position of the rotating body in relation to the axle unit in addition to the rotational position of the rotating body.
Insbesondere ist der Magnetfeldsensor dann als ein dreidimensionaler Magnetfeldsensor ausgebildet. Insbesondere erfolgt die Erfassung der axialen Position mittels der Magnetringeinheit. Insbesondere erfolgt die Erfassung der axialen Position mittels einer axialen Position der Magnetringeinheit relativ zum Magnetfeldsensor. Eine solche Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft für eine Bremsvorrichtung, bei der auch mittels Druckbewegungen die Bedienzustände eingestellt werden. Insbesondere ist die Bremsvorrichtung dazu geeignet und ausgebildet, Bedienzustände auch mittels wenigstens einer Druckbewegung einzustellen. Die Druckbewegung erfolgt insbesondere in Richtung der Drehachse für die Drehbewegung des Drehkörpers. In particular, the magnetic field sensor is then designed as a three-dimensional magnetic field sensor. In particular, the axial position is detected by means of the magnetic ring unit. In particular, the axial position is detected by means of an axial position of the magnetic ring unit relative to the magnetic field sensor. Such a configuration is particularly advantageous for a braking device in which the operating states are also set by means of pressure movements. In particular, the braking device is suitable and designed to control states by means of at least one to set the printing motion. The pressure movement takes place in particular in the direction of the axis of rotation for the rotary movement of the rotary body.
Zur Erfassung der axialen Position des Drehkörpers in Bezug zur Achseinheit ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Magnetringeinheit in Magnetfeldsensor wenigstens abschnittsweise ringartig umgibt. Dabei ist der Magnetfeldsensor vorzugsweise mit einem axialen Versatz zum axialen Zentrum der Magnetringeinheit angeordnet. Das ermöglicht eine besonders präzise bzw. hochauflösende Erfassung der axialen Position. Zugleich kann darüber auch zuverlässig die axiale Bewegungsrichtung erkannt werden. Insbesondere ist der Magnetfeldsensor radial zentriert in Bezug zur Magnetringeinheit angeordnet. In order to detect the axial position of the rotary body in relation to the axle unit, it is preferably provided that the magnetic ring unit surrounds the magnetic field sensor in a ring-like manner at least in sections. The magnetic field sensor is preferably arranged with an axial offset to the axial center of the magnetic ring unit. This enables a particularly precise and high-resolution detection of the axial position. At the same time, the axial direction of movement can also be reliably detected. In particular, the magnetic field sensor is arranged radially centered in relation to the magnetic ring unit.
Vorzugsweise ist die Sensoreinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, die axiale Position des Drehkörpers in Bezug zur Achseinheit aus der vom Magnetfeldsensor erfassten Intensität des Magnetfeldes der Magnetringeinheit zu ermitteln. Insbesondere ist die Sensoreinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, eine axiale Bewegungsrichtung des Drehkörpers in Bezug zur Achseinheit aus einem Vorzeichen einer Änderung der Intensität des Magnetfeldes der Magnetringeinheit zu ermitteln. Möglich ist aber auch, dass der Magnetfeldsensor im axialen Zentrum der Magnetringeinheit angeordnet ist. The sensor device is preferably suitable and designed to determine the axial position of the rotary body in relation to the axle unit from the intensity of the magnetic field of the magnetic ring unit detected by the magnetic field sensor. In particular, the sensor device is suitable and designed to determine an axial direction of movement of the rotating body in relation to the axle unit from a sign of a change in the intensity of the magnetic field of the magnetic ring unit. However, it is also possible for the magnetic field sensor to be arranged in the axial center of the magnetic ring unit.
Insbesondere ist die Achseinheit feststehend ausgebildet. Insbesondere ist die Achseinheit an einer Konsole aufgenommen, die eine Tragstruktur für daran aufgenommene Komponenten und insbesondere für den daran gelagerten Drehkörper und/oder für die Bremseinrichtung und/oder für die Sensoreinrichtung bereitstellt. Insbesondere stellt eine Längsachse der Achseinheit die Drehachse des Drehkörpers bereit. Insbesondere sind die Achseinheit und der Drehkörper in einer koaxialen Weise zueinander angeordnet. In particular, the axle unit is designed to be stationary. In particular, the axle unit is accommodated on a bracket which provides a support structure for components accommodated thereon and in particular for the rotary body mounted thereon and/or for the braking device and/or for the sensor device. In particular, a longitudinal axis of the axle unit provides the axis of rotation of the rotating body. In particular, the axle unit and the rotary body are arranged in a coaxial manner with each other.
Der Drehkörper ist insbesondere hülsenartig ausgebildet. Der Drehkörper besteht insbesondere aus einem magnetisch leitenden Material und vorzugsweise aus einem metallischen und besonders bevorzugt aus einem ferromagnetischen Werkstoff. Insbesondere umfasst der Drehkörper wenigstens eine Drehhülse oder ist als eine solche ausgebildet. Die Drehhülse kann auch als Hülsenteil bezeichnet werden. Der Drehkörper ist insbesondere als ein Drehknopf ausgebildet. Insbesondere ist der Drehkörper zylindrisch ausgebildet. Der Drehkörper weist insbesondere zwei Stirnseiten und eine sich dazwischen erstreckende zylindrische Wandung auf. Dabei weist der Drehkörper vorzugsweise wenigstens eine verschlossene Stirnseite auf. Möglich ist auch, dass beide Stirnseiten wenigstens teilweise verschlossen sind. The rotary body is designed in particular in the manner of a sleeve. Of the Rotating body consists in particular of a magnetically conductive material and preferably of a metallic and particularly preferably of a ferromagnetic material. In particular, the rotating body comprises at least one rotating sleeve or is designed as such. The rotary sleeve can also be referred to as a sleeve part. The rotary body is designed in particular as a rotary knob. In particular, the rotary body is of cylindrical design. The rotary body has in particular two end faces and a cylindrical wall extending between them. In this case, the rotary body preferably has at least one closed end face. It is also possible that both end faces are at least partially closed.
Insbesondere erstreckt sich die Achseinheit in den Drehkörper und vorzugsweise in dessen Aufnahmeraum. Insbesondere ist der Drehkörper derart ausgebildet und auf der Achseinheit angeordnet, dass sich die Achseinheit an einer offenen Stirnseite aus dem Drehkörper heraus erstreckt. Dabei ist insbesondere die andere Stirnseite des Drehkörpers verschlossen. In particular, the axle unit extends into the rotating body and preferably into its receiving space. In particular, the rotary body is designed and arranged on the axle unit in such a way that the axle unit extends out of the rotary body at an open end face. In this case, in particular, the other end face of the rotary body is closed.
Die Bremseinrichtung und vorzugsweise wenigstens die Spuleneinheit sind insbesondere drehfest an der Achseinheit angeordnet. The braking device and preferably at least the coil unit are arranged in particular in a rotationally fixed manner on the axle unit.
Insbesondere ist die Bremseinrichtung in Abhängigkeit wenigstens eines von der Sensoreinrichtung erfassten Signals ansteuerbar. Vorzugsweise ist eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Bremseinrichtung in Abhängigkeit der Sensoreinrichtung vorge sehen. Insbesondere ist die Steuereinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, in Abhängigkeit des Signals der Sensoreinrichtung ein gezieltes Magnetfeld mit der Spuleneinheit zu erzeugen. Die Bremseinrichtung ist insbesondere auch eine Dämpfereinrichtung. In particular, the braking device can be controlled as a function of at least one signal detected by the sensor device. A control device for controlling the braking device as a function of the sensor device is preferably provided. In particular, the control device is suitable and designed to generate a targeted magnetic field with the coil unit as a function of the signal from the sensor device. The braking device is in particular also a damping device.
Insbesondere ist die Keillagereinrichtung, vorzugsweise deren Bremskörper, von dem Medium (direkt) umgeben. Die Keillagereinrichtung umgibt die Achseinheit insbesondere radial. Die Sensoreinrichtung ist insbesondere als ein Absolutwertgeber ausgebildet. Die Sensoreinrichtung kann auch als ein Inkrementalgeber oder als eine andere geeignete Bauart ausgebildet sein. Die Sensoreinrichtung ist insbesondere mit der Steuereinrichtung und/oder der Bremseinrichtung wirkverbunden. In particular, the wedge bearing device, preferably its brake body, is (directly) surrounded by the medium. The wedge bearing device surrounds the axle unit, in particular radially. The sensor device is designed in particular as an absolute value encoder. The sensor device can also be designed as an incremental encoder or as another suitable design. The sensor device is in particular operatively connected to the control device and/or the braking device.
Die Magnetringeinheit ist insbesondere ringförmig geschlossen ausgebildet. Die Magnetringeinheit kann auch ringförmig offen ausgebildet sein. Insbesondere umfasst die Magnetringeinheit wenigstens einen Permanentmagnet oder ist als ein solcher ausgebildet. Insbesondere stellt die Magnetringeinheit wenigstens einen magnetischen Nordpol und wenigstens einem magnetischen Südpol bereit. Der Magnetringeinheit ist insbesondere wenigstens eine Abschirmeinrichtung zur Abschirmung ihres Magnetfeldes von dem Magnetfeld der Spuleneinheit zugeordnet. Die Abschirmeinrichtung umfasst insbesondere die zuvor beschriebene Wandung oder wird durch diese bereitgestellt. The magnetic ring unit is in particular designed to be closed in the form of a ring. The magnetic ring unit can also be open in the form of a ring. In particular, the magnetic ring unit comprises at least one permanent magnet or is designed as such. In particular, the magnetic ring unit provides at least one magnetic north pole and at least one magnetic south pole. In particular, at least one shielding device for shielding its magnetic field from the magnetic field of the coil unit is assigned to the magnetic ring unit. The shielding device comprises in particular the wall described above or is provided by it.
Der Magnetfeldsensor ist insbesondere dazu geeignet und ausgebildet, die Ausrichtung des Magnetfeldes der Magnetringeinheit zu erfassen. Insbesondere ist der Magnetfeldsensor als ein Hall-Sensor ausgebildet oder umfasst wenigstens einen solchen. Möglich sind auch andere geeignete Sensortypen zur Erfassung des Magnetfeldes der Magnetringeinheit. The magnetic field sensor is particularly suitable and designed to detect the orientation of the magnetic field of the magnetic ring unit. In particular, the magnetic field sensor is designed as a Hall sensor or includes at least one. Other suitable sensor types for detecting the magnetic field of the magnetic ring unit are also possible.
Eine für die Verwendung mit der Erfindung geeignete Bremsein richtung wird auch in der Patentanmeldung DE 102018100390 Al beschrieben. Die gesamte Offenbarung der DE 102018100390 Al wird hiermit Teil des Offenbarungsgehalts der vorliegenden Anmeldung. A braking device suitable for use with the invention is also described in patent application DE 102018100390 A1. The entire disclosure of DE 102018100390 A1 is hereby part of the disclosure content of the present application.
Die Anmelderin behält sich vor, eine Computermaus mit wenigstens einer Bremsvorrichtung zu beanspruchen, wie sie zuvor beschrieben wurde. Dabei stellt die Bremsvorrichtungen insbesondere ein Mausrad der Computermaus oder eines ähnlichen Eingabegerätes bereit. Insbesondere ist ein feststehender Halter umfasst. Insbesondere ist die Achseinheit mit dem Halter drehfest verbunden und erstreckt sich in axialer Richtung. Insbesondere umfasst der Drehkörper ein sich um die Achseinheit herum drehbares und hohl (und innen zylindrisch) ausgebildetes Drehteil. Insbesondere ist zwischen der Achseinheit und dem Drehkörper ein umlaufender Spalt ausgebildet. Insbesondere ist der Spalt wenigstens zum Teil mit einem magnetorheologischen Medium und hier mit magnetorheologischen Partikeln und Luft oder dgl. Gefüllt. The applicant reserves the right to claim a computer mouse with at least one braking device, as described above. In this case, the braking devices are provided in particular by a mouse wheel on the computer mouse or a similar input device. In particular, a stationary holder is included. In particular, the axle unit is non-rotatably connected to the holder and extends in the axial direction. In particular, the rotary body comprises a rotary part which can be rotated about the axle unit and is hollow (and cylindrical on the inside). In particular, a circumferential gap is formed between the axle unit and the rotary body. In particular, the gap is at least partially filled with a magnetorheological medium and here with magnetorheological particles and air or the like.
Insbesondere sind an der Achseinheit ein sich in der axialen Richtung erstreckenden Kern aus einem magnetisch leitfähigen Material und eine elektrische Spule (Spuleneinheit) aufgenommen. Insbesondere ist die Spule in axialer Richtung um den Kern gewickelt ist und spannt insbesondere eine Spulenebene auf, sodass sich ein Magnetfeld der elektrischen Spule quer (zu der axialen Richtung) durch die Achseinheit erstreckt. Insbesondere ist ein maximaler (äußerer) Durchmesser der elektrischen Spule in einer radialen Richtung innerhalb der Spulenebene größer ist als ein minimaler (äußerer) Durchmesser des Kerns in einer radialen Richtung quer (senkrecht) zu der Spulenebene. Specifically, a core made of a magnetically conductive material extending in the axial direction and an electric coil (coil unit) are accommodated on the axle unit. In particular, the coil is wound around the core in the axial direction and in particular spans a coil plane, so that a magnetic field of the electric coil extends transversely (to the axial direction) through the axle unit. In particular, a maximum (outer) diameter of the electric coil in a radial direction inside the coil plane is larger than a minimum (outer) diameter of the core in a radial direction transverse (perpendicular) to the coil plane.
Insgesamt stellt die Erfindung eine vorteilhafte Bremsvorrichtung zur Verfügung, die eine magnetorheologische Bremseinrichtung umfasst. Die Bremsvorrichtung ist sehr kostengünstig herstellbar und kann auch bei hohem Kostendruck realisiert werden. Overall, the invention provides an advantageous braking device that includes a magnetorheological braking device. The braking device can be produced very inexpensively and can also be implemented under high cost pressure.
Das Achseinheit, nimmt im Innenraum den Magnetfeldsensor auf. Der innenliegende Magnetfeldsensor ist insbesondere auf einer Leiterplatte angeordnet und benötigt samt Platine (PCB) einen gewissen Bauraum, d.h. einen minimalen Innendurchmesser. Dieser kann bei der bisherigen Vorversion nur noch minimal reduziert werden, ohne dadurch die Sensorqualität zu verschlechtern und die Bauteilpreise in die Höhe zu treiben. Die zu übertragenden Kräfte und Momente definieren daher den Bauteilquerschnitt. Beim Einsatz als Computermausrad kann der Rotor bis zu 1 Millionen mal um 360 Grad gedreht werden. Jede Umdrehung kann z.B. 24 Ticks haben, somit kommen mehrere Millionen Lastwechsel (Grundmoment + Tickmoment / Grundmoment) zusammen, also eine hohe Wechselbelastung. Alles zusammen sollte möglichst wenig kosten. The axle unit accommodates the magnetic field sensor in the interior. The internal magnetic field sensor is arranged in particular on a printed circuit board and, together with the printed circuit board (PCB), requires a certain installation space, ie a minimal inner diameter. With the previous version, this can only be reduced minimally without deteriorating the sensor quality and driving up the component prices. The forces and moments to be transmitted therefore define the component cross-section. When used as a computer mouse wheel, the rotor can be rotated 360 degrees up to 1 million times. Each revolution can have 24 ticks, for example, which means that there are several million load changes (basic torque + tick torque / basic torque), i.e. a high alternating load. Everything together should cost as little as possible.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Fol genden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert werden. Further advantages and features of the present invention result from the description of the exemplary embodiments, which are explained in the fol lowing with reference to the accompanying figures.
In den Figuren zeigen: In the figures show:
Fig. la-le schematische dreidimensionale Ansichten von Bremsvorrichtungen; Fig. la-le schematic three-dimensional views of braking devices;
Figur 2a eine rein schematische Darstellung einerFigure 2a is a purely schematic representation of a
Bremsvorrichtung in einer geschnittenen Seitenansicht; Braking device in a sectional side view;
Figur 2b schematische Detaildarstellungen der Bremsvorrichtung nach Figur 2a; FIG. 2b shows schematic detailed representations of the braking device according to FIG. 2a;
Fig. 2c-2d Detailansichten der Bremsvorrichtung der Fig. 2; Fig. 2c-2d detailed views of the braking device of Fig. 2;
Fig. 3-9 verschiedene Ansichten weiteren Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung; 3-9 different views of further embodiments of a braking device according to the invention;
Fig. 10 eine schematische Darstellung; und 10 is a schematic representation; and
Fig. lla-h verschiedene Ansichten weiteren Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung. 11a-h different views of further embodiments of a braking device according to the invention.
Figuren la bis le zeigen Geräte, welche mit der Erfindung ausgestattet sind. Die Bremsvorrichtungen 1 sind hier jeweils als haptische Bedieneinrichtung 100 ausgeführt. Figures la to le show devices that are equipped with the invention. The braking devices 1 are each designed as a haptic operating device 100 here.
Figur la zeigt einen haptischen Bedienknopf 101. Der Bedienknopf ist über eine Konsole 50 befestigt. Der Bedienknopf 101 wird über das Hülsenteil bedient. Die Benutzerschnittstelle kann zusätzlich genutzt werden, um Informationen zu übermitteln. FIG. 1a shows a haptic control knob 101. The control knob is attached via a console 50. FIG. The control button 101 is about the sleeve part operated. The user interface can also be used to transmit information.
In Figur lb ist die Bremsvorrichtung 1 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. The braking device 1 is shown as a thumb roller 102 with a haptic operating device 100 in FIG. The thumb roller 102 can preferably be used in steering wheels, for example. However, the thumb roller is not limited to this use case. Depending on the installation situation, the thumb roller 102 can generally also be used with any other finger.
In Figur lc und Figur ld ist die erfindungsgemäße Bremsvorrichtung 1 als Mausrad 106 einer Computermaus 103 ausgeführt. Die magnetorheologische Bremseinrichtung 1 kann genutzt werden, um ein haptisches Feedback zu steuern. The braking device 1 according to the invention is designed as a mouse wheel 106 of a computer mouse 103 in FIG. 1c and FIG. The magnetorheological braking device 1 can be used to control haptic feedback.
Figur le zeigt einen Joystick 104 mit einer Bremsvorrichtung 1 als haptische Bedieneinrichtung 100. Figur lf zeigt ein Gamepad 105 mit der Bremsvorrichtung 1, um dem Spieler in Abhängigkeit der Spielsituation ein haptisches Feedback zu geben. Figure le shows a joystick 104 with a braking device 1 as a haptic control device 100. Figure lf shows a gamepad 105 with the braking device 1 to give the player haptic feedback depending on the game situation.
Figur 2a zeigt eine Bremsvorrichtung 1, welche hier als Bedieneinrichtung 100 ausgebildet ist und einen drehbaren und als Fingerwalze 23 bzw. Daumenwalze ausgebildeten Drehkörper 3 zur Einstellung von Bedienzuständen aufweist. Die Bedienung erfolgt hier also wenigstens durch Drehen des Drehkörpers 3. Auf dem Drehkörper kann auch z. B. ein Mausrad einer Computermaus ausgebildet sein. Dann ist die Bremsvorrichtung 1 Teil einer Computermaus. FIG. 2a shows a braking device 1, which is embodied here as an operating device 100 and has a rotating body 3, embodied as a finger roller 23 or thumb roller, for setting operating states. The operation is done here so at least by turning the rotary body 3. On the rotary body z. B. be formed a mouse wheel of a computer mouse. Then the braking device 1 is part of a computer mouse.
Der Drehkörper 3 ist mittels einer hier nicht näher gezeigten Lagereinrichtung auf einer Achseinheit 2 drehbar gelagert. Der Drehkörper 3 kann auch mittels einer hier als Wälzlager ausgebildeten Keillagereinrichtung 6 auf einer Achseinheit 2 drehbar gelagert sein. Bevorzugt ist die Keillagereinrichtung 6 jedoch nicht oder nur teilweise für die Lagerung des Drehkörpers 3 auf der Achseinheit vorgesehen, sondern dient für die nachfolgend vorgestellte Bremseinrichtung 4. Dabei dienen die Wälzkörper hier als Bremskörper 44. Die Bremskörper 44 sind hier als zylindrische Walzen 6a ausgeführt. The rotating body 3 is rotatably mounted on an axle unit 2 by means of a bearing device not shown in detail here. The rotary body 3 can also be rotatably mounted on an axle unit 2 by means of a wedge bearing device 6 designed here as a roller bearing. However, the wedge bearing device 6 is preferably not or only partially provided for the mounting of the rotary body 3 on the axle unit, but is used for the braking device 4 presented below Rolling bodies here as braking bodies 44. The braking bodies 44 are designed here as cylindrical rollers 6a.
Die Achseinheit 2 kann an einem zu bedienenden Objekt und beispielsweise in einem Innenraum eines Kraftfahrzeugs oder an einem Medizingerät oder Smart Device montiert werden. Dazu kann die Achseinheit 2 hier nicht näher dargestellte Montagemittel aufweisen. The axis unit 2 can be mounted on an object to be operated and, for example, in an interior of a motor vehicle or on a medical device or smart device. For this purpose, the axle unit 2 can have assembly means that are not shown in detail here.
Es kann hier oder in den nachfolgenden Ausgestaltungen vorgesehen sein, dass der Drehkörper 3 auch in Längsrichtung bzw. entlang der Drehachse auf der Achseinheit 2 verschiebbar ist. Dann erfolgt eine Bedienung sowohl über das Drehen als auch ein Drücken und/oder Ziehen bzw. Verschieben des Drehknopfs 3. It can be provided here or in the following configurations that the rotating body 3 can also be displaced in the longitudinal direction or along the axis of rotation on the axle unit 2 . Operation then takes place both by turning and by pressing and/or pulling or moving the rotary knob 3.
Der Drehkörper 3 ist hier hülsenartig ausgebildet und umfasst eine zylindrische Wand und eine hier einstückig damit verbundene Stirnwand. An einer offenen Stirnseite des Drehkörpers 3 tritt die Achseinheit 2 heraus. The rotary body 3 is designed here in the manner of a sleeve and comprises a cylindrical wall and an end wall which is connected to it here in one piece. The axle unit 2 emerges at an open end face of the rotary body 3 .
Die Fingerwalze 23 kann mit einem hier gestrichelt angedeuteten Zusatzteil 33 ausgestattet sein. Dadurch wird eine Durchmesservergrößerung erreicht, sodass die Drehbarkeit erleichtert wird, zum Beispiel bei einem mit einem Finger drehbaren Rad einer Computermaus oder Gamecontroller oder einem Drehrad bei einer Computertastatur-Daumenwalze. The finger roller 23 can be equipped with an additional part 33 indicated here by dashed lines. This results in an increase in diameter so that it is easier to rotate, for example in the case of a wheel on a computer mouse or game controller that can be rotated with one finger or a rotary wheel on a computer keyboard thumb roller.
Die Drehbewegung des Drehknopfs 3 ist hier durch eine in einem Aufnahmeraum 13 im Inneren des Drehknopfs 3 angeordnete magnetorheologische Bremseinrichtung 4 gedämpft. Die Bremseinrichtung 4 erzeugt mit einer Spuleneinheit 24 ein Magnetfeld, das auf ein im Aufnahmeraum 13 befindliches magnetorheologisches Medium 34 einwirkt. Das magnetorheologische Medium 34 besteht hier aus magnetorheologischen Partikeln und einem Gasgemisch wie Luft. Ein Magnetfeld führt zu einer lokalen und starken Vernetzung der magnetisch polarisierbaren Partikel. Die Bremseinrichtung 4 ermöglicht dadurch eine gezielte Verzögerung und sogar ein vollständiges Blockieren der Drehbewegung. So kann mit der Bremseinrichtung 4 eine haptische Rückkopplung während der Drehbewegung des Drehkörpers 3 erfolgen, beispielsweise durch eine entsprechend wahrnehmbare Rasterung bzw. durch dynamisch einstellbare Anschläge. The rotary movement of the rotary knob 3 is damped here by a magnetorheological braking device 4 arranged in a receiving space 13 inside the rotary knob 3 . The braking device 4 uses a coil unit 24 to generate a magnetic field which acts on a magnetorheological medium 34 located in the receiving space 13 . The magnetorheological medium 34 consists here of magnetorheological particles and a gas mixture such as air. A magnetic field leads to a local and strong crosslinking of the magnetically polarizable particles. The braking device 4 thus enables a targeted deceleration and even a complete blocking of the rotational movement. A haptic feedback can thus be provided with the braking device 4 during the rotational movement of the rotary body 3, for example by means of a correspondingly perceptible detent or by means of dynamically adjustable stops.
Zur Versorgung und Ansteuerung der Spuleneinheit 24 umfasst die Bremseinrichtung 4 hier eine elektrische Anbindung 14, welche beispielsweise in der Art einer Leiterplatte bzw. Prints oder als Kabelleitung ausgebildet ist. Die Anschlussleitung 11 erstreckt sich hier durch eine in Längsrichtung der Achseinheit 2 verlaufende Bohrung 12. In order to supply and control the coil unit 24, the braking device 4 here includes an electrical connection 14, which is designed, for example, in the form of a printed circuit board or printed circuit board or as a cable line. The connection line 11 extends here through a bore 12 running in the longitudinal direction of the axle unit 2.
Der Aufnahmeraum 13 ist hier mit einer Dichtungseinrichtung 7 nach außen abgedichtet, um ein Austreten magnetorheologischen Partikel des Mediums 34 zu verhindern. Dabei verschließt die Dichtungseinrichtung 7 die offene Stirnseite des Drehkörpers 3. Dazu liegt hier ein (erstes) Dichtteil 27 an der Innenseite des Drehkörpers 3 an. Ein (zweites) Dichtteil 37 weist einen geringen freien Dichtspalt zu der Achseinheit 3 auf. Die Dichtteile 27, 37 sind hier an einer als Wandung 8 ausgebildeten Tragstruktur befestigt. Die Dichtungseinheit 37 kann auch außen direkt an einer Innenseite des Drehkörpers 3 anliegen. The receiving space 13 is sealed off from the outside here with a sealing device 7 in order to prevent magnetorheological particles of the medium 34 from escaping. The sealing device 7 closes the open end face of the rotating body 3 . A (second) sealing part 37 has a small free sealing gap to the axle unit 3 . The sealing parts 27 , 37 are fastened here to a support structure designed as a wall 8 . The sealing unit 37 can also bear directly on the inside of the rotary body 3 on the outside.
Die Dichtungseinrichtung 7 umfasst die Dichtungseinheit 37, die zwei Dichtlippen umfasst, die axial beabstandet voneinander hier radial umlaufend nach innen ragen und nicht berührend an der Achseinheit 2 anliegen. Es ergeben sich zwei radial dünne Dichtspalte mit einem größeren Hohlraum dazwischen. Insgesamt bilden die beiden Dichtlippen eine Art von Labyrinthdichtung. Jedenfalls wird durch die beiden sehr dünnen Dichtspalte ein Austritt von magnetorheologischen Partikeln weitgehend oder weitestgehend ausgeschlossen. Die Spaltweite 37e (vgl. die Vergrößerung des Spaltbereichs unten rechts in Figur 2a) kann sehr gering und praktisch 0 betragen und kann insbesondere kleiner sein als ein typischer oder mittlerer oder minimaler Durchmesser der enthaltenen Partikel. Jedenfalls ist die Dichtung nicht dicht für Wasser oder ähnliche Flüssigkeiten. Das muss die Dichtungseinrichtung ja auch nicht sein, da keine Flüssigkeit enthalten ist. Zur Abdichtung von eventuell austretendem Graphit oder dergleichen kann eine minimal anliegende Staubdichtung axial außerhalb der Sensoreinrichtung 5 vorgesehen sein. Die Sensoreinrichtung 5 und deren Magnetringeinheit sammelt eventuell doch noch aus dem Aufnahmeraum 13 austretenden magnetorheologischen Partikel durch das Magnetfeld bedingt zuverlässig. The sealing device 7 comprises the sealing unit 37, which comprises two sealing lips which, spaced apart axially from one another, project radially inwards and do not touch the axle unit 2. There are two radially thin sealing gaps with a larger cavity in between. Overall, the two sealing lips form a type of labyrinth seal. In any case, the two very thin sealing gaps largely or largely prevent magnetorheological particles from escaping. The gap width 37e (cf. the enlargement of the gap area at the bottom right in FIG. 2a) can be very small and practically 0, and can in particular be smaller than a typical or average or minimum diameter of the particles contained. In any case, the seal is not tight for water or similar liquids. The sealing device doesn't have to be, either, since it doesn't contain any liquid. To seal off any graphite or the like that might escape, a minimally fitting dust seal can be provided axially outside of the sensor device 5 . The sensor device 5 and its magnetic ring unit possibly still reliably collect magnetorheological particles emerging from the receiving space 13 due to the magnetic field.
Die Dichtung 17 ist hier als O-Ring ausgebildet und umgibt die Achseinheit 3 radial. Die Dichtung 17 liegt an der Achseinheit 2 und dem Drehkörper 3 an. Der O-Ring trägt auch zur Sicherung bei. Es wird auch der mit den Partikeln befüllte Teil des Aufnahmeraums 13 abgedichtet. The seal 17 is designed here as an O-ring and surrounds the axle unit 3 radially. The seal 17 rests against the axle unit 2 and the rotating body 3 . The O-ring also helps to secure. The part of the receiving space 13 filled with the particles is also sealed.
Um die Drehposition des Drehkörpers 3 zu überwachen und zur Ansteuerung der Bremseinrichtung 4 einsetzen zu können, ist hier eine Sensoreinrichtung 5 vorgesehen. Die Sensoreinrichtung 5 umfasst eine Magnetringeinheit 15 und einen Magnetfeldsensor 25. A sensor device 5 is provided here in order to monitor the rotational position of the rotating body 3 and to be able to use it to control the braking device 4 . The sensor device 5 comprises a magnetic ring unit 15 and a magnetic field sensor 25.
Die Magnetringeinheit 15 ist hier (und in den anderen Ausführungsbeispielen) diametral polarisiert und weist einen Nordpol und einen Südpol auf. Der hier als Hall-Sensor ausgebildete Magnetfeldsensor 25 misst das von der Magnetringeinheit 15 ausgehende Magnetfeld und ermöglicht so eine zuverlässige Bestimmung des Drehwinkels. The magnetic ring unit 15 is diametrically polarized here (and in the other exemplary embodiments) and has a north pole and a south pole. The magnetic field sensor 25 embodied here as a Hall sensor measures the magnetic field emanating from the magnetic ring unit 15 and thus enables the angle of rotation to be reliably determined.
Zudem ist der Magnetfeldsensor 25 hier bevorzugt dreidimensional ausgebildet, sodass zusätzlich zur Rotation auch eine axiale Verschiebung des Drehkörpers 3 gegenüber der Achseinheit 2 gemessen werden kann. Dadurch können sowohl die Drehung als auch eine Druckknopf-Funktion (Push/Pull) gleichzeitig mit demselben Sensor 25 gemessen werden. Über die Ausrichtung des Magnetfeldes kann der Winkel erfasst werden und über die Stärke des Magnet feldes kann die axiale Position bestimmt werden (vgl. Figur 2d). Die Bremsvorrichtung 1 kann aber auch nur mit einer Drehfunktion ausgestattet sein. In addition, the magnetic field sensor 25 is preferably three-dimensional here, so that in addition to the rotation, an axial displacement of the rotary body 3 relative to the axle unit 2 can also be measured. This allows both rotation and a push button function (push/pull) to be measured simultaneously with the same sensor 25. About the orientation of the magnetic field the angle can be detected and the axial position can be determined via the strength of the magnetic field (cf. FIG. 2d). However, the braking device 1 can also only be equipped with a rotating function.
Die Sensoreinrichtung 5 ist besonders vorteilhaft in die Bremsvorrichtung 1 integriert. Dazu ist der Sensor 25 hier in die Aufnahme 12 oder Bohrung 12 der Achseinheit 2 eingesetzt. Die Magnetringeinheit 15 umgibt den Sensor 25 radial und ist drehfest an dem Drehkörper 3 befestigt. Das hat den Vorteil, dass nicht Längentoleranzen, sondern nur genau herzustellende Durchmesser- Toleranzen zur Geltung kommen. Die radiale Lagerluft zwischen dem sich drehenden Drehkörper 3 und der stillstehenden Achseinheit 2 sind entsprechend gering und auch in der Serienfertigung gut beherrschbar. The sensor device 5 is particularly advantageously integrated into the braking device 1 . For this purpose, the sensor 25 is inserted into the receptacle 12 or bore 12 of the axle unit 2 here. The magnetic ring unit 15 surrounds the sensor 25 radially and is fastened to the rotary body 3 in a rotationally fixed manner. This has the advantage that not length tolerances, but only diameter tolerances that have to be precisely manufactured come into play. The radial bearing clearance between the rotating body 3 and the stationary axle unit 2 is correspondingly small and can also be easily controlled in series production.
Ein weiterer Vorteil ist, dass axiale Bewegungen bzw. Verschiebungen zwischen Drehkörper 3 und Achseinheit 2 das Sensorsignal nicht ungünstig beeinflussen, da in die radiale Richtung gemessen wird und der radiale Abstand für die Qualität des Messsignals im Wesentlichen maßgebend ist. A further advantage is that axial movements or displacements between the rotary body 3 and the axle unit 2 do not adversely affect the sensor signal, since the measurement is in the radial direction and the radial distance is essentially decisive for the quality of the measurement signal.
Der Sensor 25 in der Aufnahme 12 kann hier und in anderen Ausgestaltungen beispielsweise mit einem Kunststoff umspritzt werden. Here and in other configurations, the sensor 25 in the receptacle 12 can be overmoulded with a plastic, for example.
Um die Unterbringung des Sensors 25 weiter zu verbessern, ist dieser hier auf einer Leiterplatte 35 bzw. Print angeordnet. In order to further improve the accommodation of the sensor 25, it is arranged here on a printed circuit board 35 or print.
Dabei ist hier an der Leiterplatte 35 auch die Spuleneinheit 24 bzw. deren Anbindung 14 kontaktiert. The coil unit 24 or its connection 14 is also contacted here on the printed circuit board 35 .
Des Weiteren ist an der Leiterplatte 35 auch die Anschlussleitung 11 angebunden, über welche die gesamte Bremsvorrichtung 1 mit dem zu bedienenden System verbunden wird. So kann an der Leiterplatte 35 beispielsweise ein 6- oder 8-poliger Stecker befestigt werden, über den dann sowohl der Sensor 25 als auch die Spuleneinheit 24 mit der entsprechenden Steuerung verbunden werden. In der Anschlussleitung 11 ist hier auch die Signalleitung 45 zum Übermitteln des Sensorsignals angeordnet. Furthermore, the connecting line 11 is also connected to the printed circuit board 35, via which the entire braking device 1 is connected to the system to be operated. For example, a 6-pin or 8-pin plug can be attached to the printed circuit board 35, via which both the sensor 25 and the coil unit 24 connected to the appropriate controller. The signal line 45 for transmitting the sensor signal is also arranged in the connecting line 11 here.
So kann die Bremsvorrichtung 1 besonders einfach und schnell installiert werden. Um das ganze System besonders robust gegenüber Fehlern und Störungen zu gestalten, kann die Leiterplatte 35 in der Bohrung 12 mitsamt des Sensors 25 in der Achseinheit 2 vergossen werden. In this way, the braking device 1 can be installed particularly easily and quickly. In order to make the entire system particularly robust with regard to errors and faults, the printed circuit board 35 can be cast in the bore 12 together with the sensor 25 in the axle unit 2.
Die Achseinheit 2 besteht hier aus einer einteiligen Achseinheit 2, kann aber auch aus zwei Achsteilen 20, 21 bestehen, die in axialer Richtung miteinander verbunden sind. Figur 2b zeigt schematische Ansichten möglicher Ausgestaltungen. Das erste Achsteil 20 erstreckt sich aus dem Drehkörper 3 nach draußen. Das zweite Achsteil 21 dient als Stator und nimmt den Kern 26 und die elektrische Spuleneinheit 24 auf. Die Bremskörper 44 bzw. Walzen 6a sind an dem zweiten Achsteil 21 benachbart zu dem Kern 26 gehalten. The axle unit 2 here consists of a one-piece axle unit 2, but can also consist of two axle parts 20, 21 which are connected to one another in the axial direction. FIG. 2b shows schematic views of possible configurations. The first axle part 20 extends outward from the rotating body 3 . The second axle part 21 serves as a stator and accommodates the core 26 and the electric coil unit 24 . The brake bodies 44 or rollers 6a are held on the second axle part 21 adjacent to the core 26 .
Die Wandung 8 kann die Sensoreinrichtung magnetisch von der Spuleneinheit 24 und dem Drehkörper 3 entkoppeln. The wall 8 can magnetically decouple the sensor device from the coil unit 24 and the rotary body 3 .
Figur 2b zeigt eine zweiteilige Variante. Das erste Achsteil 20 umfasst einen länglichen rohrartigen Axialabschnitt 20a und an einem im Zusammenbau axial inneren Ende einenFigure 2b shows a two-part variant. The first axle member 20 includes an elongate tubular axial portion 20a and an axially inner end when assembled
Befestigungsabschnitt 20b, der hier einen Radialabschnitt 20c und einen (kurzen) hülsenförmigen Halteabschnitt 20d umfasst. Hier umgreift der Halteabschnitt 20d das Ende des zweiten Achsteil 21 und wird dort verrastet und/oder verklemmt und/oder verklebt und/oder verschraubt. Fastening section 20b, which here comprises a radial section 20c and a (short) sleeve-shaped holding section 20d. Here the holding section 20d encompasses the end of the second axle part 21 and is latched and/or clamped and/or glued and/or screwed there.
Möglich ist es auch, dass das erste Achsteil 20 Haltelaschen 20d zur Befestigung an dem zweiten Achsteil 21 aufweist. Dann ist der Befestigungsabschnitt 20b nicht rotationsymmetrisch ausgebildet (rechter Teil von Figur 2b). Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2a kann eine Push-Pull- Funktion integriert sein. Eine Verschiebung der ersten Bremskomponente 2 in der Orientierung von Figur 2a nach links hin führt dazu, dass der axiale Abstand des Magnetfeldsensors 25 von der Magnetringeinheit 15 vergrößert bzw. verändert wird. It is also possible for the first axle part 20 to have retaining tabs 20d for attachment to the second axle part 21 . Then the fastening section 20b is not rotationally symmetrical (right part of FIG. 2b). A push-pull function can be integrated in the exemplary embodiment according to FIG. 2a. A displacement of the first brake component 2 in the orientation of Figure 2a to the left leads to the axial distance of the magnetic field sensor 25 from the magnetic ring unit 15 is increased or changed.
Durch eine Axialverschiebung verändert sich das empfangene Signal 468 gemäß der Darstellung von Figur 2d. Figur 2d zeigt den Verlauf der Amplitude 469 des durch den Magnetfeldsensor 25 detektierten Signals 468 in Abhängigkeit zur axialen Verschiebung der Bremskomponenten 2, 3 (horizontale Achse) dargestellt. Durch eine axiale Verschiebung des Magnetfeldsensors 25 gegenüber der Magnetringeinheit 15 verändert sich die Amplitude 469 des detektierten Signals 468. Eine axiale Verschiebung bzw. ein Herunterdrücken des Zusatzteils 33 oder eine seitliche Verschiebung des Zusatzteils 33 kann so detektiert werden. Mit dem gleichen 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 468 kann deshalb auf eine axiale Betätigung der Bremsvorrichtung 1 geschlossen werden. Das ist vorteilhaft, da ein einziger (mehrdimensionaler) Hallsensor zur Bestimmung der Winkelposition und der Bestimmung einer Axialposition verwendet werden kann. An axial displacement changes the received signal 468 as shown in FIG. 2d. FIG. 2d shows the course of the amplitude 469 of the signal 468 detected by the magnetic field sensor 25 as a function of the axial displacement of the braking components 2, 3 (horizontal axis). An axial displacement of the magnetic field sensor 25 relative to the magnetic ring unit 15 changes the amplitude 469 of the detected signal 468. An axial displacement or a pressing down of the additional part 33 or a lateral displacement of the additional part 33 can be detected in this way. The angle of rotation can also be detected with the same sensor, the direction of the magnetic field being determined in order to detect the angle of rotation. The intensity determines the axial position. From a change in signal 468, an axial actuation of braking device 1 can therefore be inferred. This is advantageous since a single (multidimensional) Hall sensor can be used to determine the angular position and to determine an axial position.
In Figur 2c ist die Sensoreinrichtung 5 noch einmal schematisch im Detail dargestellt. Die Achseinheit 2 und der Drehkörper 3 sind nur angedeutet (gestrichelte Linien). Die Sensoreinrichtung 5 stützt sich über die Entkopplungseinrichtung 39 an der dreh baren zweiten Bremskomponente 3 z. B. magnetisch entkoppelt ab.In Figure 2c, the sensor device 5 is shown again schematically in detail. The axle unit 2 and the rotary body 3 are only indicated (dashed lines). The sensor device 5 is based on the decoupling device 39 on the rotatable second brake component 3 z. B. magnetically decoupled from.
Es ist eine Abschirmeinrichtung 9 zur Abschirmung von Magnetfeldern vorgesehen. Die Abschirmeinrichtung 9 besteht hier aus einem dreiteiligen Abschirmkörper 19. Darüber hinaus ist außerdem noch eine Trenneinheit 29 zur magnetischen Trennung vorhanden. Die Magnetringeinheit 15 wird zum Messen der Orientierung bzw. des Drehwinkels der magnetorheologischen Bremseinrichtung 1 genutzt. Der Magnetfeldsensor 25 ist innerhalb des ersten Achsteils 20 angeordnet. Kleine relative axiale Verschiebungen können außerdem genutzt werden, um ein Herunterdrücken beispielsweise eines Bedienknopfs zu detektieren. A shielding device 9 is provided for shielding magnetic fields. The shielding device 9 consists here of a three-part shielding body 19. In addition, there is also a separating unit 29 for magnetic separation. The magnetic ring unit 15 is used to measure the orientation or the angle of rotation of the magnetorheological Braking device 1 used. The magnetic field sensor 25 is arranged within the first axle part 20 . Small relative axial displacements can also be used to detect a depression of a control button, for example.
Bei der in Figur 2a gezeigten Ausführung ist die Wandung 8 magnetisch nicht leitfähig ausgebildet. Dadurch kann verhindert werden, dass sich das Magnetfeld der Magnetringeinheit 15 und das Magnetfeld der Spuleneinheit 24 gegenseitig ungünstig beeinflussen. Die Wandung 8 entkoppelt den Drehkörper 3 von der Sensoreinrichtung 5. Die Wandung 8 dient hier als Anbindung für die Dichtungseinrichtung 7. In the embodiment shown in FIG. 2a, the wall 8 is designed to be magnetically non-conductive. This can prevent the magnetic field of the magnet ring unit 15 and the magnetic field of the coil unit 24 from adversely affecting each other. The wall 8 decouples the rotary body 3 from the sensor device 5. The wall 8 serves here as a connection for the sealing device 7.
Es ist möglich, dass eine Halteeinrichtung 49 vorgesehen ist. Die Halteeinrichtung 49 umschließt dann insbesondere die Sensoreinrichtung 5 radial nach außen und axial nach außen und hält die Magnetringeinheit 15. Die Halteeinrichtung 49 kann aus einem Magnetfeld abschirmenden Metall und beispielsweise aus einem Metall mit einer relativen magnetischen Permeabilität von wenigstens 100.000 ausgebildet sein. Beispielsweise ist die Halteeinrichtung 49 dann aus einer Nickel-Eisen-Legierung gefer tigt. Die Halteeinrichtung 49 kann auch zur Abschirmung dienen. It is possible that a holding device 49 is provided. The holding device 49 then encloses in particular the sensor device 5 radially outwards and axially outwards and holds the magnetic ring unit 15. The holding device 49 can be made of a metal that shields magnetic fields and, for example, of a metal with a relative magnetic permeability of at least 100,000. For example, the holding device 49 is then made of a nickel-iron alloy. The holding device 49 can also be used for shielding.
Das Zusatzteil 33 aus Figur 2a kann auch eine radial umlaufende Erhebung mit einem erheblich vergrößerten Durchmesser aufweisen. Dadurch eignet sich die Bremsvorrichtung 1 dann auch besonders gut als Mausrad einer Computermaus oder dergleichen. The additional part 33 from FIG. 2a can also have a radially circumferential elevation with a considerably larger diameter. As a result, the braking device 1 is then also particularly suitable as a mouse wheel for a computer mouse or the like.
Der Drehkörper 3 ist in allen Ausgestaltungen aus einem magne tisch besonders leitfähigen Material. Die Halteeinrichtung 49 und der Drehkörper 3 sind hier beispielsweise aus einem m-Metall. Die hier als magnetisch nicht leitfähig beschriebenen Komponenten bestehen beispielsweise aus Kunststoff und weisen eine relative magnetische Permeabilität von vorzugsweise kleiner 10 auf. The rotating body 3 is in all configurations made of a magnetically particularly conductive material. The holding device 49 and the rotary body 3 are here made of m-metal, for example. The components described here as being magnetically non-conductive consist, for example, of plastic and have a relative magnetic permeability of preferably less than 10.
Die problematischen Felder, die die Drehwinkelmessung in der Regel stören können, sind vor allem die Felder in radialer Richtung. Diese Felder werden hier vorzugsweise mit einer als Mantel wirkenden Halteeinrichtung 49 oder einem separaten Abschirmkörper 19 (Figur 2c) aus geeignetem Material abgeschirmt, z. B. magnetisch leitendem Stahl. Zusätzlich kann so das Magnetfeld der Magnetringeinheit 15 noch verstärkt werden. The problematic fields that the angle of rotation measurement in the Generally, the fields in the radial direction can be disruptive. These fields are shielded here preferably with a holding device 49 acting as a jacket or with a separate shielding body 19 (FIG. 2c) made of a suitable material, e.g. B. magnetically conductive steel. In addition, the magnetic field of the magnetic ring unit 15 can be further strengthened.
Dadurch kann die Magnetringeinheit 15 kleiner (dünner) dimensioniert werden und so Material, Bauvolumen und Herstellungskosten eingespart werden. As a result, the magnetic ring unit 15 can be dimensioned smaller (thinner) and thus material, construction volume and production costs can be saved.
Möglich ist es auch, dass die Halteeinrichtung 49 aus einem magnetisch nicht leitenden Material besteht. Dann ist es jedenfalls bevorzugt, dass die Abschirmeinrichtung 9 einen einteiligen oder auch mehrteiligen Abschirmkörper 19 aufweist, der die Magnetringeinheit 15 wenigstens radial nach außen und axial nach außen und gegebenenfalls axial nach innen vorzugsweise spaltfrei umgibt, wie es in Figur 2c oder auch Figur 2a dargestellt ist, wobei in Figur 2a die Halteeinrichtung 49 den Abschirmkörper 19 zur Verfügung stellen kann. It is also possible for the holding device 49 to consist of a magnetically non-conductive material. In any case, it is then preferable for the shielding device 9 to have a one-piece or also multi-piece shielding body 19, which surrounds the magnetic ring unit 15 at least radially outwards and axially outwards and, if necessary, axially inwards, preferably without a gap, as shown in Figure 2c or Figure 2a 2a, the holding device 49 can make the shielding body 19 available.
Die Abschirmeinrichtung 9 weist wenigstens eine Trenneinheit 29 auf, die magnetisch nicht leitend oder nur sehr gering leitend ausgebildet ist. Ein Verhältnis der magnetischen Permeabilität des Abschirmkörpers 19 zu der magnetischen Permeabilität der Trenneinheit 29 ist vorzugsweise größer 1000, aber jedenfalls größer 10 oder besser größer 100. The shielding device 9 has at least one separating unit 29 which is designed to be magnetically non-conductive or only very slightly conductive. A ratio of the magnetic permeability of the shielding body 19 to the magnetic permeability of the separating unit 29 is preferably greater than 1000, but in any case greater than 10 or better greater than 100.
Die Konstruktion wird auch dadurch verbessert, dass die Wandstärke des Abschirmkörpers 19 variiert wird und ein Abstand zwischen Magnetringeinheit 15 und Abschirmkörper 19 vorgesehen ist. Durch den Abstand zwischen Ring 15 und Abschirmkörper 19 kann die Abschirmung und die Verstärkung optimal angepasst werden. Das Material des Abschirmkörpers 19 ist hier so gewählt, dass es nicht in magnetische Sättigung geht, damit äußere Magnetfelder ausreichend abgeschirmt werden (Material in Sättigung lässt Magnetfelder gleich wie Luft durch, also mit der magnetischen Feldkonstante mq). Bei vorteilhafter Auslegung des Abstandes zwischen Ring 15 und Abschirmkörper 19 schließt sich das Magnetfeld nicht zu stark über den Abschirmkörper 19 und das Feld in dem Zentrum beim Sensor 25 ist ausreichend homogen und wird erhöht verglichen mit einem Ring 15 gleicher Größe oder größer ohne Abschirmkörper 19. The construction is also improved in that the wall thickness of the shielding body 19 is varied and a distance is provided between the magnet ring unit 15 and the shielding body 19 . The distance between the ring 15 and the shielding body 19 allows the shielding and reinforcement to be optimally adjusted. The material of the shielding body 19 is selected here so that it does not get into magnetic saturation, so that external magnetic fields are adequately shielded (material in saturation lets magnetic fields through like air, i.e. with the magnetic field constant mq). With an advantageous design of the distance between ring 15 and shielding body 19, the magnetic field does not close too much over shielding body 19 and the field in the center at sensor 25 is sufficiently homogeneous and is increased compared to a ring 15 of the same size or larger without shielding body 19.
Eine bevorzugte Dimensionierung der Abschirmeinrichtung 9 für ein Mausrad einer Computermaus weist beispielsweise die nachfolgenden Abmessungen auf. Der Abschirmkörper 19 ist 0,5 mm dick, der Abstand zwischen Abschirmkörper und Magnetringeinheit 15 beträgt auch 0,5 mm, die Breite der Magnetringeinheit 15 ist 2 mm und der Durchmesser der Magnetringeinheit 15 ist 8 mm. In diesem Fall ist das mögliche Störfeld von der Spuleneinheit 24 bei 140 mT, dadurch ergibt sich ein möglicher Fehler in der Winkelmessung von kleiner 0,1° (vgl. Erdmagnetfeld: ca. 48mT in Europa). A preferred dimensioning of the shielding device 9 for a mouse wheel of a computer mouse has the following dimensions, for example. The shielding body 19 is 0.5 mm thick, the distance between the shielding body and the magnet ring unit 15 is also 0.5 mm, the width of the magnet ring unit 15 is 2 mm, and the diameter of the magnet ring unit 15 is 8 mm. In this case, the possible interference field from the coil unit 24 is 140 mT, which results in a possible error in the angle measurement of less than 0.1° (cf. earth's magnetic field: approx. 48 mT in Europe).
Mit Bezug auf die Figuren 3 bis 10 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel der magnetorheologischen Bremsvorrichtung 1 bzw. der magnetorheologischen Bedieneinrichtung 100 erläutert. A further exemplary embodiment of the magnetorheological braking device 1 or the magnetorheological operating device 100 is explained with reference to FIGS.
Figur 3 zeigt einen ersten Querschnitt durch die Bremsvorrichtung 1. Die Bremsvorrichtung 1 umfasst einen Stator, der hier durch die Achseinheit 2 gebildet wird und einen Rotor, der den Drehkörper 3 umfasst. Die Achseinheit 2 wird durch zwei in axialer Richtung miteinander verbundene Achsteile 20, 21 gebildet, kann aber auch einteilig sein. Das Achsteil 20 kann auch als Schaft bezeichnet werden und dient hier zur Befestigung der Bedieneinrichtung 100 an beispielsweise einer Konsole. An dem Teil 21 sind der Kern 26 und die elektrische Spuleneinheit 24 aufgenommen. Die elektrische Spuleneinheit 24 ist hier in axialer Richtung um das zweite Achsteil 21 gewickelt. Zentral ist der Kern 26 zu sehen. Das durch die elektrische Spuleneinheit 24 erzeugte Magnetfeld verläuft zentral durch den Kern und ist dort etwa senkrecht zu der Zeichenebene ausgerichtet.. FIG. 3 shows a first cross section through braking device 1. Braking device 1 includes a stator, which is formed here by axle unit 2, and a rotor, which includes rotary body 3. The axle unit 2 is formed by two axle parts 20, 21 connected to one another in the axial direction, but can also be in one piece. The axle part 20 can also be referred to as a shaft and is used here to attach the operating device 100 to a console, for example. The core 26 and the electric coil unit 24 are accommodated on the part 21 . The electrical coil unit 24 is wound here in the axial direction around the second axle part 21 . The core 26 can be seen in the center. The magnetic field generated by the electrical coil unit 24 runs centrally through the core and is aligned there approximately perpendicular to the plane of the drawing.
An dem ersten Ende des zweiten Achsteils 21 ist das erste Achsteil 20 damit verbunden. Das Achsteil kann auch einstückig gefertigt sein. An dem gegenüberliegenden zweiten Ende des Achsteils 21 ist hier eine Art Achsstummel vorgesehen, mit welchem der Drehkörper 3 drehbar an dem zweiten Achsteil 21 aufgenommen ist bzw. geführt wird. Eine Lagerung des Drehkörpers 3 erfolgt hier über die Lagerstelle 412 auf der Außenseite des Drehkörpers 3. At the first end of the second axle part 21 is the first Axle part 20 connected thereto. The axle part can also be manufactured in one piece. At the opposite, second end of the axle part 21 a type of axle stub is provided here, with which the rotary body 3 is rotatably accommodated or guided on the second axle part 21 . The rotating body 3 is supported here via the bearing point 412 on the outside of the rotating body 3.
Im Inneren des Drehkörpers 3 ist zwischen dem zweiten Achsteil 21 und der Innenwandung des Drehkörpers 3 ein Aufnahmeraum 13 ausgebildet, in welchem ein magnetorheologisches Medium 34 mit magnetorheologischen Partikeln und einem Gasgemisch vorhanden ist. Über das Magnetfeld der elektrischen Spuleneinheit 24 werden die rheologischen Eigenschaften der magnetorheologischen Partikel 34 beeinflusst. In dem Aufnahmeraum 13 ist noch eine Keillagereinrichtung 6 vorgesehen, die als Walzen 6a ausgebildete Bremskörper 44 umfasst, wie in Figur 4 zu erkennen ist. Inside the rotating body 3, a receiving space 13 is formed between the second axle part 21 and the inner wall of the rotating body 3, in which a magnetorheological medium 34 with magnetorheological particles and a gas mixture is present. The rheological properties of the magnetorheological particles 34 are influenced via the magnetic field of the electric coil unit 24 . A wedge bearing device 6 is also provided in the receiving space 13, which comprises brake bodies 44 designed as rollers 6a, as can be seen in FIG.
Das erste Achsteil 20 besteht hier aus einem Kunststoff oder einem metallischen Werkstoff (Tiefziehteil) hergestellt. Das erste Achsteil 20 weist einen lang gestreckten Axialabschnitt 20a auf, der im Inneren hohl ausgebildet ist. Im Inneren des Axialabschnitts 20a ist der Magnetfeldsensor 25 der Sensoreinrichtung 5 aufgenommen. Der Magnetfeldsensor 25 bzw. die Magnetfeldsensoren 25 sind hier auf einer Leiterplatte 35 angeordnet, die im Inneren des Axialabschnitts 20a aufgenommen und befestigt ist. Die Leiterplatte 35 verfügt über mehrere Kontakte und Anschlussleitungen 11, mit denen die elektrische Spuleneinheit 24 mit Strom versorgt wird und über welche die Sensorsignale der Magnetfeldsensoren 25 ausgelesen werden. The first axle part 20 consists here of a plastic or a metallic material (deep-drawn part). The first axle part 20 has an elongate axial section 20a which is hollow on the inside. The magnetic field sensor 25 of the sensor device 5 is accommodated in the interior of the axial section 20a. The magnetic field sensor 25 or the magnetic field sensors 25 are arranged here on a printed circuit board 35 which is accommodated and fastened inside the axial section 20a. The printed circuit board 35 has a number of contacts and connection lines 11 with which the electrical coil unit 24 is supplied with power and via which the sensor signals of the magnetic field sensors 25 are read out.
An dem inneren Ende des Axialabschnitts 20a schließt sich hier radial nach außen ein Befestigungsabschnitt 20b mit einem Radialabschnitt 20c und einem sich davon axial weg erstreckenden Halteabschnitt 20d die an. Der Axialabschnitt 20a ist auf einer ersten Axialseite des als Ringflansch ausgebildeten Radialabschnitts 20c vorgesehen. Auf der gegenüberliegenden axialen Seite erstreckt sich radial außen der Halteabschnitt 20d, der hier ebenfalls rotationssymmetrisch ausgebildet ist und hülsenförmig ausgestaltet ist. Der Halteabschnitt 20d umgibt einen entsprechend geformten Abschnitt des zweiten Achsteils 21. A fastening section 20b with a radial section 20c and a holding section 20d extending axially away therefrom adjoins the inner end of the axial section 20a radially outwards. The axial section 20a is provided on a first axial side of the radial section 20c designed as an annular flange. On the opposite axial side, the holding section 20d extends radially outwards, which is also rotationally symmetrical here and is designed in the form of a sleeve. The holding section 20d surrounds a correspondingly shaped section of the second axle part 21.
Das erste Achsteil 20 und das zweite Achsteil 21 sind miteinander verbunden. Insbesondere werden die beiden Achsteile miteinander verstemmt. Möglich ist es auch, dass die beiden Achsteile 20 und 21 miteinander verschraubt und/oder verklemmt und/oder verklebt werden. The first axle part 20 and the second axle part 21 are connected to one another. In particular, the two axle parts are caulked together. It is also possible that the two axle parts 20 and 21 are screwed and/or clamped and/or glued together.
Vorzugsweise ist radial auf der Außenseite des zweiten Achsteils 21 zwischen dem Achsteil 21 und dem Halteabschnitt 20d des ersten Achsteils 20 ein O-Ring 17 zur Abdichtung vorgesehen, wenn das nötig ist. Preferably, an O-ring 17 is provided radially on the outside of the second axle part 21 between the axle part 21 and the holding portion 20d of the first axle part 20 for sealing when necessary.
Der Drehkörper 3 erstreckt sich hier vorzugsweise über einen wesentlichen Teil der axialen Länge des zweiten Achsteils 21 und insbesondere über die vollständige Länge des zweiten Achsteils 21. Hier im Ausführungsbeispiel steht der Drehkörper 3 an beiden axialen Enden des zweiten Achsteils 21 über das zweite Achsteil 21 über. The rotary body 3 extends here preferably over a significant part of the axial length of the second axle part 21 and in particular over the entire length of the second axle part 21. Here in the exemplary embodiment, the rotary body 3 projects beyond the second axle part 21 at both axial ends of the second axle part 21 .
An dem dem ersten Achsteil 20 zugewandten Ende ist der Drehkörper 3 hier mit einer Halteeinrichtung 49 verbunden, die sich in einer Art Glockenform über das erste Achsteil 20 und darum herum erstreckt. Die Halteeinrichtung 49 nimmt hier eine Dichtungseinrichtung 7 zur Abdichtung des Aufnahmeraums 13 nach außen hin auf. Des weiteren trägt die Halteeinrichtung 49 eine Abschirmeinrichtung 9 und eine daran aufgenommene Magnetringeinheit 15 der Sensoreinrichtung 5. At the end facing the first axle part 20, the rotary body 3 is connected here to a holding device 49, which extends in a kind of bell shape over the first axle part 20 and around it. The holding device 49 accommodates a sealing device 7 for sealing the receiving space 13 from the outside. Furthermore, the holding device 49 carries a shielding device 9 and a magnetic ring unit 15 of the sensor device 5 accommodated thereon.
Ein am axial äußeren Ende vorgesehener radial nach innen ragender Schenkel der Halteeinrichtung 49 schirmt die Magnetringeinheit 15 axial vor äußeren Magneteinflüssen ab. Ein sich unmittelbar daran anschließender radialer hülsenförmiger Schenkel der Halteeinrichtung 49 schirmt die Magnetringeinheit 15 radial nach außen ab. Dadurch wird das Magnetfeld der Magnetringeinheit 15 nur sehr wenig von außen beeinflusst. Die Halteeinrichtung 49 besteht hier aus einem Material mit einer hohen magnetisch magnetischen Permeabilität (vorzugsweise größer 1000 oder größer 100.000) und kann aus einem ähnlichen oder dem gleichen Material bestehen wie der Drehkörper 3. A radially inwardly projecting leg of the holding device 49 provided at the axially outer end shields the magnetic ring unit 15 axially from external magnetic influences. A radial, sleeve-shaped leg of the holding device 49 that immediately follows it shields the magnetic ring unit 15 radially outwards. As a result, the magnetic field of the magnet ring unit 15 is influenced only very little from the outside. The holding device 49 consists here of a material with a high magnetic permeability (preferably greater than 1000 or greater than 100,000) and can consist of a similar or the same material as the rotary body 3.
Obwohl hier im konkreten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 keine Axialwand zwischen der Magnetringeinheit 15 und der elektrischen Spuleneinheit 24 ausgebildet ist, sind störende Magnetfelder durch die elektrische Spuleneinheit 24 auf die Magnetringeinheit 15 bzw. den Magnetfeldsensor 25 weitgehend ausgeschlossen. Das liegt unter anderem daran, dass ein beträchtlicher axialer Abstand zwischen der Magnetringeinheit 15 und der elektrischen Spuleneinheit 24 besteht. Außerdem besteht das erste Achsteil 20 hier aus einem Kunststoff oder einem metallischen Werkstoff mit geringer magnetischer Permeabilität und kann zum Beispiel aus einem paramagnetischen Werkstoff bestehen. Durch die geringe magnetische Permeabilität des Achsteils 20 bedingt, sind magnetische Widerstände zur Schließung von Magnetfeldlinien in der Halteeinrichtung 49 sehr hoch, sodass nur ein äußerst geringes Störfeld vorhanden ist. Dadurch kann eine hochgenaue Winkelerfassung erfolgen. Es kann aber auch eine Axialwand zwischen der Magnetringeinheit 15 und der elektrischen Spuleneinheit 24 ausgebildet sein. Although no axial wall is formed between the magnetic ring unit 15 and the electrical coil unit 24 in the specific exemplary embodiment according to FIG. This is due, among other things, to the fact that there is a considerable axial distance between the magnetic ring unit 15 and the electric coil unit 24 . In addition, the first axle part 20 consists here of a plastic or a metallic material with low magnetic permeability and can consist of a paramagnetic material, for example. Due to the low magnetic permeability of the axle part 20, magnetic resistances for closing magnetic field lines in the holding device 49 are very high, so that only an extremely small interference field is present. As a result, a highly precise angle detection can take place. However, an axial wall can also be formed between the magnetic ring unit 15 and the electrical coil unit 24 .
Ein weiterer Vorteil der Bremsvorrichtung 1 ist, dass die Dichtungseinrichtung 7 mit einer Dichtlippe der Dichteinheit 37 nicht auf der Lauffläche 37a des ersten Achsteils 20 aufliegt. Es besteht kein berührender Kontakt. Es verbleibt ein geringer oder sehr geringer lichter Abstand. A further advantage of the braking device 1 is that the sealing device 7 with a sealing lip of the sealing unit 37 does not rest on the running surface 37a of the first axle part 20 . There is no physical contact. A small or very small clearance remains.
An dem Außenumfang der Achseinheit 2 (zweites Achsteil 21) ist eine (zweite) Dichtlippe 37b ausgebildet, die hier einen geringen radialen Spalt zwischen der Dichtlippe 37b und der radialen Außenwandung der Außenfläche von 20d ausbildet. Durch diese Dichtung werden die (trockenen) magnetorheologischen Partikel im Aufnahmeraum 13 zurückgehalten. Eventuell dadurch austretende Partikel werden durch die (erste) Dichtlippe 37a zuverlässig zurückgehalten, die ebenfalls einen dünnen Spalt zur Achseinheit 2 aufweist. Sollten durch den Spalt oder die Spalte noch magnetorheologische Partikel noch weiter nach außen durchtreten, so werden diese durch das Magnetfeld der Magnetringeinheit 15 festgehalten und gesammelt. Ein Austritt ganz nach außen erfolgt nicht. A (second) sealing lip 37b is formed on the outer circumference of the axle unit 2 (second axle part 21), which here forms a small radial gap between the sealing lip 37b and the radial outer wall of the outer surface of 20d. The (dry) magnetorheological particles are held back in the receiving space 13 by this seal. Any particles escaping as a result are reliably held back by the (first) sealing lip 37a, which also has a thin gap to the axle unit 2 has. Should magnetorheological particles pass through the gap or gaps to the outside, they are held and collected by the magnetic field of the magnetic ring unit 15 . There is no complete exit to the outside world.
Zur noch stärkeren Abdichtung kann auch auf dem Achsteil 2 der (nur) in Figur 3 dargestellte Ring 37c aufgebracht sein, der insgesamt zu einer labyrinthartigen Abdichtung führt. For an even stronger seal, the ring 37c shown (only) in FIG. 3 can also be applied to the axle part 2, which overall leads to a labyrinthine seal.
Die Halteeinrichtung 49 nimmt hier die Abschirmeinrichtung 9 auf. Dazu ist in der Halteeinrichtung 49 eine im Querschnitt L-förmige Trenneinheit 29 aufgenommen, die nur eine geringe magnetische Permeabilität aufweist. Ein Verhältnis der magnetischen Permeabilität des Abschirmkörpers 19 am Ende der Halteeinrichtung 49 und der Trenneinheit 29 ist vorzugsweise größer 10 und insbesondere größer 100 oder größer 1000. Im Inneren der Trenneinheit 29 ist die Magnetringeinheit 15 aufgenommen. The holding device 49 accommodates the shielding device 9 here. For this purpose, a separating unit 29 which is L-shaped in cross section and has only a low magnetic permeability is accommodated in the holding device 49 . A ratio of the magnetic permeability of the shielding body 19 at the end of the holding device 49 and the separating unit 29 is preferably greater than 10 and in particular greater than 100 or greater than 1000. Inside the separating unit 29 the magnetic ring unit 15 is accommodated.
Figur 4 zeigt einen Querschnitt durch die Bremsvorrichtung 1 nach Figur 3, wobei der Querschnitt nach Figur 4 senkrecht zu dem Querschnitt nach Figur 3 ausgerichtet ist. Hier ist erkennbar, dass die elektrische Spuleneinheit 24 um eine hier innerhalb der Blattebene und quer zur Längserstreckung der Achseneinrichtung 2 ausgerichtete Achse gewickelt ist. Zentral innerhalb der elektrischen Spuleneinheit 24 ist der Kern 26 zu erkennen. Die elektrische Spuleneinheit 24 ist von einem Spulenhalter 24a gehalten. FIG. 4 shows a cross section through the braking device 1 according to FIG. 3, the cross section according to FIG. 4 being aligned perpendicular to the cross section according to FIG. It can be seen here that the electrical coil unit 24 is wound around an axis that is aligned here within the plane of the drawing and transversely to the longitudinal extent of the axle device 2 . The core 26 can be seen centrally within the electrical coil unit 24 . The electric coil unit 24 is held by a coil holder 24a.
Oberhalb und unterhalb des Kerns 26 ist jeweils eine Walze 6a als Bremskörper 44 abgebildet. Die Walzen 6a dienen als eine Art von Magnetfeldkonzentratoren und tragen zum Keileffekt der Keillagereinrichtung 6 bei. A roller 6a is shown as a braking body 44 above and below the core 26 . The rollers 6a serve as a kind of magnetic field concentrators and contribute to the wedge effect of the wedge bearing device 6.
An dem hier rechten Ende sind die Anschlussleitungen bzw. At the end on the right here are the connection lines or
Kontakte 11 an der Leiterplatte 35 zu erkennen, die in der Aufnahme 12 innerhalb des ersten Achsteils 20 aufgenommen ist. Figur 5a zeigt eine perspektivische Darstellung einer Ausführung der Achseinheit 2 mit dem ersten Achsteil 20 und dem zweiten Achsteil 21, wobei an dem zweiten Achsteil 21 der Walzenhalter 6b und die daran aufgenommenen Walzen 6a als Bremskörper 44 zu erkennen sind. Contacts 11 can be seen on the printed circuit board 35, which is accommodated in the receptacle 12 within the first axle part 20. FIG. 5a shows a perspective representation of an embodiment of the axle unit 2 with the first axle part 20 and the second axle part 21, wherein the roller holder 6b and the rollers 6a accommodated thereon can be seen as brake bodies 44 on the second axle part 21.
In Figur 5a werden vorzugsweise drehbare Walzen 6a eingesetzt. Möglich ist es auch, dass die Teile 6a nur radial außen walzenartig ausgebildet und nicht drehbar aufgenommen sind. Die Bauteile 6a (Bremselemente) bilden dann praktisch direkt einen Teil des Kerns 26 oder sind sogar einstückig damit ausgebildet. Dann können die Teile 6a eine unrunde Außenkontur bilden, die z. B. sternartig ausgeformt sein kann und sich in bevorzugten Ausgestaltungen nur über bestimmte Winkelbereiche des Umfangs erstrecken, so wie es auch bei den Walzen der Fall sein kann. Zwischen der unrunden Außenkontur und der Innenwandung in dem Drehkörper ist dann ein Scherkörper mit über dem Umfang veränderlicher Spalthöhe ausgebildet. Ein solcher Scherspalt an einer „Sternkontur" eignet sich auch gut zur gezielten Abbremsung. Ein Vorteil ist die Verringerung der Anzahl der bewegten Teile. Rotatable rollers 6a are preferably used in FIG. 5a. It is also possible for the parts 6a to be designed in the manner of rollers only radially on the outside and not to be rotatably accommodated. The components 6a (braking elements) then practically directly form part of the core 26 or are even formed in one piece with it. Then the parts 6a can form a non-circular outer contour z. B. can be shaped like a star and extend in preferred embodiments only over certain angular ranges of the circumference, as can also be the case with the rollers. Between the non-round outer contour and the inner wall in the rotary body, a shearing body is then formed with a variable gap height over the circumference. Such a shear gap on a "star contour" is also well suited for targeted braking. One advantage is the reduction in the number of moving parts.
Figur 5b zeigt eine Variante, bei der der Kern 26 sich bis nach außen erstreckt und bei der keine Walzen 6a oder keine Sternkontur an dem Kern ausgebildet oder aufgenommen ist. Der Kern kann eine (abschnittsweise) zylindrische Außenoberfläche bilden. Zwischen der Außenoberfläche und der Innenoberfläche des Drehkörpers 3 ist dann auf wenigstens einem UmfangsSegment ein Scherspalt 6c (mit konstanter oder variabler) Spalthöhe ausgebildet. In dem Scherspalt sind magnetorheologische Partikel aufgenommen, die eine Abbremsung bewirken. FIG. 5b shows a variant in which the core 26 extends outwards and in which no rollers 6a or star contour are formed or incorporated on the core. The core may form a (partially) cylindrical outer surface. A shearing gap 6c (with a constant or variable) gap height is then formed between the outer surface and the inner surface of the rotary body 3 on at least one circumferential segment. Magnetorheological particles, which cause deceleration, are accommodated in the shearing gap.
In allen Fällen ist es möglich, dass die magnetorheologischen Partikel in einem Trägerfluid wie z. B. einem Öl oder einer anderen Flüssigkeit aufgenommen sind. Möglich ist es aber auch, dass die magnetorheologischen Partikel ohne Trägerflüssigkeit in einem Gas aufgenommen sind und durch ein gezieltes Magnetfeld miteinander verketten. Mit einem Scherspalt mit auf dem Umfang variabler Spalthöhe (z. B. einer Sternkontur) kann ein höheres Bremsmoment als in einem zylindrischen Scherspalt erzeugt werden. Ein noch höheres Bremsmoment kann über drehbare Wälzkörper wie die Bremskörper 44 bzw. Walzen 6a aufgebaut werden. In all cases it is possible that the magnetorheological particles in a carrier fluid such. B. an oil or other liquid are added. However, it is also possible for the magnetorheological particles to be contained in a gas without a carrier liquid and linked together by a targeted magnetic field. With a shearing gap with a variable gap height on the circumference (e.g. a star contour), a higher braking torque can be generated than in a cylindrical shearing gap. An even higher braking torque can be built up via rotatable rolling elements such as the braking elements 44 or rollers 6a.
Ein Vorteil von magnetorheologischen Partikeln ohne Träger flüssigkeit ist, dass ein geringeres Grundmoment erzielbar ist, da die Dichtung eine geringere (oder keine) Anpresskraft benötigt und somit leichter läuft. Ein weiterer Vorteil ist, dass eine geringere Abhängigkeit von der Einsatztemperatur bestehen. So ist die Viskosität eines Öls bei Temperaturen von -40°C und bei 120°C erheblich unterschiedlich. Solche Abhängigkeiten fallen ohne den Einsatz von Öl weg. Außerdem kann der absolute Anteil magnetorheologischer Partikel in dem Spalt erhöht werden, da der Volumenanteil der Trägerflüssigkeit wegfällt. An advantage of magnetorheological particles without a carrier liquid is that a lower basic torque can be achieved since the seal requires less (or no) contact pressure and therefore runs more easily. Another advantage is that there is less dependence on the operating temperature. The viscosity of an oil at temperatures of -40°C and at 120°C is significantly different. Such dependencies disappear without the use of oil. In addition, the absolute proportion of magnetorheological particles in the gap can be increased since the volume proportion of the carrier liquid is eliminated.
Figur 6 zeigt einen Querschnitt, wobei zu erkennen ist, dass der Halteabschnitt 20d auf einen entsprechenden Abschnitt des zweiten Achsteils 21 aufgeschoben ist. Zwischen dem Halteabschnitt 20d und dem zweiten Achsteil 21 ist ein O-Ring 17 zur Dichtung zu erkennen. FIG. 6 shows a cross section, in which it can be seen that the holding section 20d is pushed onto a corresponding section of the second axle part 21. An O-ring 17 for sealing can be seen between the holding section 20d and the second axle part 21 .
Wenn eine Ausgestaltung nach Figur 5b vorliegt, dann ist im Querschnitt nach Figur 6 das Bauteil 6a praktisch Teil des Kerns 26 und kann außen und innen jeweils zylindersegmentförmig aus gebildet sein, so dass radial außen nur ein (dünner) Scherspalt verbleibt. Eine Ausgestaltung mit einem solchen Bauteil 6a kann vorteilhaft sein, wenn sowohl Produkte mit Walzen (als Bremskörpern 44) als auch Produkte mit einem Scherspalt 6c auf gleiche Art gefertigt werden sollen. Bei der Montage kann dann flexibel entschieden werden. If an embodiment according to FIG. 5b is present, the component 6a is practically part of the core 26 in the cross section according to FIG. A configuration with such a component 6a can be advantageous if both products with rollers (as braking bodies 44) and products with a shearing gap 6c are to be manufactured in the same way. A flexible decision can then be made during assembly.
Figur 7 zeigt eine perspektivische Darstellung des zweiten Achsteils 21 mit dem darauf erkennbaren O-Ring 17, dem Walzenhalter 6b und den hier drei Walzen 6. Figure 7 shows a perspective view of the second axle part 21 with the O-ring 17 that can be seen on it, the roller holder 6b and the three rollers 6 here.
Figur 8 zeigt eine geschnittene Darstellung des ersten Achsteils 20. Im Inneren des Axialabschnitts 20a des ersten Achsteils 20 ist die Aufnahme 12 zu erkennen. FIG. 8 shows a sectional illustration of the first axle part 20. Inside the axial section 20a of the first axle part 20, the receptacle 12 can be seen.
Figur 9 zeigt schließlich eine perspektivische Vorderansicht des ersten Achsteils, wobei zu erkennen ist, dass der Axialabschnitt 20a hier eine unrunde Außenoberfläche aufweist. Auf der Außenoberfläche können Nasen 20f und/oder Nuten 20g vorgesehen sein, die insgesamt zu einer unrunden Außenoberfläche führen und für eine bessere Ableitung des aufgenommenen Drehmoments und eine verdrehsichere Aufnahme der Bremsvorrichtung 1 an zum Beispiel einer Konsole 50 sorgen. Finally, FIG. 9 shows a perspective front view of the first axle part, wherein it can be seen that the axial section 20a has a non-round outer surface here. Noses 20f and/or grooves 20g can be provided on the outer surface, which overall lead to a non-round outer surface and ensure better dissipation of the torque recorded and a torsion-proof mounting of the braking device 1 on a console 50, for example.
Figur 10 zeigt eine schematische Darstellung der magnetorheologischen Partikel 34a in dem Aufnahmeraum 13 zwischen dem Drehkörper 3 und dem Kern auf der Achseinheit 2. Beispielhaft eingezeichnet (nicht maßstäblich) sind eine drehbare Walze 6a und ein mit dem Kern verbundenen nicht drehbares und außen walzenartiges Teil als Magnetfeldkonzentratoren 6d in dem Scherspalt 6c. Der Aufnahmeraum 13 ist im Wesentlichen oder nahezu vollständig mit magnetorheologischen Partikeln 34a gefüllt. Naturgemäß muss ein gewisser Raumanteil frei verbleiben. Es hat sich aber herausgestellt, dass es sinnvoll ist, den Aufnahmeraum 13 nicht vollständig zu füllen. Andernfalls kann es auch zur teilweise Blockierung kommen. Figure 10 shows a schematic representation of the magnetorheological particles 34a in the receiving space 13 between the rotary body 3 and the core on the axle unit 2. A rotatable roller 6a and a non-rotatable and roller-like part connected to the core and connected to the core are shown as an example (not to scale). Magnetic field concentrators 6d in the shear gap 6c. The receiving space 13 is essentially or almost completely filled with magnetorheological particles 34a. Naturally, a certain amount of space must remain free. However, it has been found that it makes sense not to fill the receiving space 13 completely. Otherwise, partial blocking may also occur.
Figuren Ile bis 11h zeigen in schematischer Ansicht unterschiedliche Ausgestaltungen von Dichtungseinrichtungen 37 zwischen der radial inneren Achseinheit 2 und dem radial äußeren Drehkörper 3. In allen Beispielen ist wenigstens ein Dichtspalt zwischen der Achseinheit 2 und dem Drehkörper 3 bzw. der Halteinrichtung 49 vorgesehen. Figures 1le to 11h show different configurations of sealing devices 37 between the radially inner axle unit 2 and the radially outer rotary body 3 in a schematic view.
In Fig. 11a ist ein komplexer Labryrinthspalt umfasst, der sich zwischen zwei Dichtteilen 37 erstreckt und mehrfach umgelenkt wird. Der Dichtspalt beginnt hier radial außen. In allen Ausführungsformen bildet der Magnetring 15 eine axial abschließende Magnetdichtung 47. In Fig. 11b ist ebenfalls ein komplexer Labryrinthspalt zwischen zwei Dichtteilen 37 ausgebildet. Hier beginnt der Dichtspalt radial innen auf dem radial vergrößerten Abschnitt 20d der Achseinheit 2. Zum Austreten Partikel müssten auch dem mehrfach umgelenkten Spalt folgen, was zuverlässig verhindert wird. A complex labyrinth gap is included in FIG. 11a, which extends between two sealing parts 37 and is deflected several times. The sealing gap begins here radially on the outside. In all embodiments, the magnetic ring 15 forms an axially closing magnetic seal 47. A complex labyrinth gap between two sealing parts 37 is also formed in FIG. 11b. Here the sealing gap begins radially on the inside on the radially enlarged section 20d of the axle unit 2. In order to escape, particles would also have to follow the gap, which has been deflected several times, which is reliably prevented.
Fig. 11c zeigt einen einfacheren Labryrinthspalt, der zwischen der Achseinheit 2 und nur einem Dichtteil ausgebildet ist, aber auch mehrfach umgelenkt wird. 11c shows a simpler labyrinth gap, which is formed between the axle unit 2 and only one sealing part, but is also deflected several times.
Fig. lld zeigt eine Ausgestaltung mit einem dünnen scheibenartigen Dichtteil, welches sich radial von innen nach außen erstreckt und radial außen einen dünnen Dichtspalt an einem komplexeren Dichtteil 37 ausbildet. Eine Art von Dichtlippe 37a und das Ende 37b des scheibenartigen Dichtteils sorgen für eine mehrfache Umlenkung des Dichtspalts. 11d shows an embodiment with a thin disk-like sealing part, which extends radially from the inside to the outside and forms a thin sealing gap on a more complex sealing part 37 radially on the outside. A type of sealing lip 37a and the end 37b of the disk-like sealing part ensure multiple deflection of the sealing gap.
Fig. Ile zeigt eine relativ einfache Ausgestaltung, bei der ein im Querschnitt L-förmiger Stützring 38 radial außen an dem Drehkörper 3 befestigt ist. Der Stützring 38 hält eine dünne Schreibe als Dichtteil 37, welche radial am inneren Ende 37b einen Dichtspalt ausbildet. Der Stützring 38 formt zusammen mit dem Dichtteil 37 einen mehrfach umgelenkten Spalt. FIG. 11e shows a relatively simple configuration in which a support ring 38 with an L-shaped cross section is fastened to the rotary body 3 radially on the outside. The support ring 38 holds a thin disc as a sealing part 37, which forms a sealing gap radially at the inner end 37b. The support ring 38 forms, together with the sealing part 37, a multiply deflected gap.
Fig. llf zeigt schließlich eine Variante, bei der ein Stützring 38 axial von außen eine dünne Schreibe als Dichtteil 37 hält. Finally, FIG. 11f shows a variant in which a support ring 38 holds a thin disk as a sealing part 37 axially from the outside.
Figuren 11g und 11h zeigen zwei nur leicht unterschiedliche Varianten einer Dichtungseinrichtung 7 einer magnetorheologische Bedieneinrichtung 100 in einem vergrößerten Schnitt. FIGS. 11g and 11h show two only slightly different variants of a sealing device 7 of a magnetorheological operating device 100 in an enlarged section.
Die magnetorheologische Bedieneinrichtung 100 dient zur Einstellung von Bedienzuständen und weist eine Achseinheit 2 und einen darum drehbaren Drehkörper 3 auf. Die Drehbarkeit des Drehkörpers 3 kann mittels der magnetorheologischen Brems einrichtung 4 mit einer elektrischen Spuleneinheit 24 gezielt gebremst werden. In dem Aufnahmeraum 13 sind magnetorheologische Partikel und Gas als Füllmedium enthalten. Der Aufnahmeraum 13 ist über wenigstens eine Dichtungseinrichtung 7 mit wenigstens einer Dichtungseinheit 37 berührungslos zwischen den sich zuein ander bewegenden Teilen abgedichtet. Die Dichtungseinrichtung umfasst hier wenigstens eine berührungslose Labyrinthdichtung mit einer Mehrzahl von Dichtspalten 43d, 41a, 41b. The magnetorheological operating device 100 is used to set operating states and has an axle unit 2 and a rotating body 3 that can rotate around it. The rotatability of the rotary body 3 can be braked in a targeted manner by means of the magnetorheological braking device 4 with an electric coil unit 24 . The receiving space 13 contains magnetorheological particles and gas as a filling medium. The recording room 13 is sealed via at least one sealing device 7 with at least one sealing unit 37 without contact between the parts moving toward one another. The sealing device here comprises at least one non-contact labyrinth seal with a plurality of sealing gaps 43d, 41a, 41b.
In Figuren 11g und 11h ist nur ein kleiner Teil des Drehkörpers 3 zu sehen. Der Drehkörper 3 ist drehbar um die Drehachse 2a der Achseinheit 2 aufgenommen. Der Drehkörper 3 ist drehfest mit der Halteeinrichtung 49 verbunden, die eine Abschirmeinrichtung 9 bildet, um den Einfluss externer Magnetfelder auf den hier nicht sichtbaren Magnetfeldsensor 25 abzuschirmen. Only a small part of the rotating body 3 can be seen in FIGS. 11g and 11h. The rotary body 3 is rotatably accommodated around the rotary axis 2a of the axle unit 2 . The rotary body 3 is connected in a torque-proof manner to the holding device 49, which forms a shielding device 9 in order to shield the influence of external magnetic fields on the magnetic field sensor 25, which is not visible here.
Hier umfasst die Dichtungseinrichtung 7 drei scheibenförmige Dichtelemente 40, 41 und 42, die jeweils radial ausgerichtet sind und jeweils einen Spalt 41a, 41b zwischen sich ausbilden. Eine axiale Breite 41c der beiden Spalte 41a, 41b ist jeweils schmaler als eine Wandstärke 40d aller scheibenförmigen Dichtelemente 40,Here the sealing device 7 comprises three disk-shaped sealing elements 40, 41 and 42, which are each aligned radially and each form a gap 41a, 41b between them. An axial width 41c of the two gaps 41a, 41b is narrower than a wall thickness 40d of all disc-shaped sealing elements 40,
41 und 42. 41 and 42.
Jeder Dichtspalt kann schmaler als 0,3 mm oder 0,2 mm oder schmaler als 0,1 mm zu der (benachbarten) Dichtfläche sein. Wenigstens eine lichte Weite (bzw. Breite) des Dichtspalts kann kleiner als 0,15 mm und vorzugsweise kleiner als 0,1 mm und besonders bevorzugt kleiner als 0,075 mm sein. Each sealing gap can be narrower than 0.3 mm or 0.2 mm or narrower than 0.1 mm to the (adjacent) sealing surface. At least one clear width (or width) of the sealing gap can be less than 0.15 mm and preferably less than 0.1 mm and particularly preferably less than 0.075 mm.
Vorzugsweise ist der Dichtspalt zumindest doppelt oder dreimal und insbesondere fünfmal so groß wie der größte typische Partikeldurchmesser. Der größte typische Partikeldurchmesser kann z.B. 8ym oder 10 ym oder 12 ym betragen. The sealing gap is preferably at least twice or three times and in particular five times as large as the largest typical particle diameter. The largest typical particle diameter can be, for example, 8 μm or 10 μm or 12 μm.
Eine (elastische) Dichtlippe 37c ist an dem mittleren scheiben förmigen Dichtelement 41 ausgebildet. Die scheibenförmigen Dichtelemente 40 und 42 weisen Dichtlippen 37a und 37b auf. Die Dichtspalte 41a, 41b sind flüssigkeitsdurchlässig, halten aber in dem Aufnahmeraum 13 enthaltene magnetorheologischen Partikel zurück. Die scheibenförmigen Dichtelemente 40 und 42 sind radial außen mit dem Drehkörper 3 gekoppelt. In Fig. 11g laufen die Dichtelemente radial außen etwas aufeinander zu und liegen am äußeren Ende aneinander an. Dort können sie miteinander verklebt werden oder halten durch Reibung oder werden mit der statischen Dichtung 32 zwischen Drehkörper 3 und Halteeinrichtung 49 verbunden. An (elastic) sealing lip 37c is formed on the middle disk-shaped sealing element 41 . The disc-shaped sealing elements 40 and 42 have sealing lips 37a and 37b. The sealing gaps 41a, 41b are liquid-permeable, but hold back magnetorheological particles contained in the receiving space 13. The disk-shaped sealing elements 40 and 42 are coupled to the rotary body 3 radially on the outside. In FIG. 11g, the sealing elements converge somewhat radially on the outside and rest against one another at the outer end. There they can be glued together or held by friction or are connected to the static seal 32 between the rotary body 3 and the holding device 49 .
Das scheibenförmige Dichtelement 41 ist radial innen mit der Achseinheit 2 gekoppelt und hier daran befestigt. Dazu sind zwei Befestigungselemente 43a, 43b in Form von Klemmelementen vorgesehen, die auf der Achseinheit klemmend befestigt werden.The disk-shaped sealing element 41 is coupled radially on the inside to the axle unit 2 and is fastened to it here. For this purpose, two fastening elements 43a, 43b are provided in the form of clamping elements which are clamped to the axle unit.
Das mittlere scheibenförmige Dichtelement 41 wird mit einem Klemmabschnitt 41e zwischen den beiden Befestigungselementen 43a, 43b geklemmt und dadurch gehalten. The middle disc-shaped sealing element 41 is clamped with a clamping section 41e between the two fastening elements 43a, 43b and is thereby held.
Hier ist das mit der Achseinheit 2 gekoppelte scheibenförmige Dichtelement 41 axial zwischen den radial außen mit dem Drehkörper 3 gekoppelten scheibenförmigen Dichtelementen 40 und 42 angeordnet. Möglich ist auch eine umgekehrte Anordnung. Here, the disk-shaped sealing element 41 coupled to the axle unit 2 is arranged axially between the disk-shaped sealing elements 40 and 42 coupled to the rotary body 3 radially on the outside. A reverse arrangement is also possible.
Die Befestigungselemente 43a und 43b umfassen jeweils einen radial nach außen abstehenden Dichtflansch 43c, der jeweils zwischen einem der scheibenförmige Dichtelemente 40 und 42 und dem Dichtflansch 43c einen Spalt 43d ausbildet. Die Dichtflansche 43c stehen von hülsenförmigen Klemmabschnitten radial nach außen ab. The fastening elements 43a and 43b each comprise a radially outwardly protruding sealing flange 43c, which forms a gap 43d in each case between one of the disk-shaped sealing elements 40 and 42 and the sealing flange 43c. The sealing flanges 43c protrude radially outwards from sleeve-shaped clamping sections.
Insgesamt weist die Labyrinthdichtung der Dichtungseinrichtung 7 hier sechs oder mehr 90°-Umlenkungen auf, wobei die Umlenkungen jeweils auch um z.B. 15° größere oder kleinere Umlenkungswinkel aufweisen können. Dadurch ergibt sich insgesamt eine große Spaltlänge. Die gesamte Spaltlänge wird durch den mehrfach umgelenkten Pfeil in Figur 11h oben rechts dargestellt und ergibt sich aus der Summe der doppelten Einzellängen 36a und der Summe der Längen 41a und 41b plus dem Axialanteil 40f. Diese Länge ist mehrfach größer als die axiale Breite 40f. In Figur 11h ist zwischen den hier z. B. rein scheibenförmigen Dichtelementen 40, 42 ein ringförmiger Abstandshalter 40 aufgenommen, der für einen definierten Abstand sorgt. Overall, the labyrinth seal of the sealing device 7 here has six or more 90° deflections, it also being possible for the deflections to have deflection angles that are larger or smaller by, for example, 15°. This results overall in a large gap length. The entire gap length is represented by the multiple deflected arrow in FIG. 11h at the top right and results from the sum of double the individual lengths 36a and the sum of the lengths 41a and 41b plus the axial portion 40f. This length is several times larger than the axial width 40f. In Figure 11h is between here z. B. purely disc-shaped sealing elements 40, 42, an annular spacer 40 was added, which ensures a defined distance.
Das scheibenförmige Dichtelement 41 besteht vorzugsweise wenigstens zum Teil oder vollständig aus einem Kunststoff und insbesondere Teflon oder auch einem gleitmodifizierten Kunststoff. Die Befestigungselemente 43a, 43b (Klemmelemente) sind günstigerweise aus Metall gefertigt und werden insbesondere auf die Achseinheit aufgepresst. Insgesamt ist die Position des scheibenförmigen Dichtelements 41 (Scheibe) durch diese Anordnung bezüglich der Achseinheit festgelegt. Ein Bund des jeweiligen Befestigungselements 43a, 43b ist unter Ausbildung einer Nut zwischen Bund und scheibenförmigen Dichtelement 41 beabstandet zu den scheibenförmigen Dichtelementen angeordnet. Die anderen scheibenförmigen Dichtelemente 40 und 42 sind am Drehkörper 3 drehfest angeordnet. Die Dichtelemente 40 und 42 können sich im Bereich des Drehkörpers 3 berühren (Figur 11g) und greifen in radialer Richtung jeweils in die gebildeten Umfangsnuten ein. D.h., in axialer Richtung gesehen, überdecken sich die Bünde der Befestigungselemente 43a, 43b und die scheibenförmigen Dichtelemente 40 und 42 und das mittlere scheibenförmige Dichtelement 41 zumindest abschnittsweise. The disk-shaped sealing element 41 preferably consists at least partially or entirely of a plastic and in particular Teflon or a sliding-modified plastic. The fastening elements 43a, 43b (clamping elements) are advantageously made of metal and are in particular pressed onto the axle unit. Overall, the position of the disc-shaped sealing element 41 (disc) is fixed by this arrangement with respect to the axle unit. A collar of the respective fastening element 43a, 43b is arranged at a distance from the disk-shaped sealing elements, forming a groove between the collar and the disk-shaped sealing element 41 . The other disk-shaped sealing elements 40 and 42 are arranged on the rotary body 3 in a rotationally fixed manner. The sealing elements 40 and 42 can touch in the area of the rotary body 3 (FIG. 11g) and each engage in the circumferential grooves formed in the radial direction. That is, viewed in the axial direction, the collars of the fastening elements 43a, 43b and the disk-shaped sealing elements 40 and 42 and the central disk-shaped sealing element 41 overlap at least in sections.
Im Bereich des Drehkörpers 3 ist die statische Dichtung 32 als Gehäusedichtung benachbart zu dem scheibenförmigen Dichtelement 40 angeordnet. Die statische Dichtung 32 verhindert einen Austritt von Pulver aus dem Aufnahmeraum bzw. verhindert ein Eintreten von Feuchtigkeit von außen in den Aufnahmeraum 13. In the area of the rotating body 3 , the static seal 32 is arranged as a housing seal adjacent to the disk-shaped sealing element 40 . The static seal 32 prevents powder from escaping from the receiving space and prevents moisture from entering from the outside into the receiving space 13.
Es ist vorteilhaft, ein scheibenförmiges Dichtelement 41 oder auch mehrere scheibenförmige Dichtelemente 40-42 aus z.B. Teflon oder einem gleitmodifizierten Kunststoff vorzusehen. Der Reibwert bei einer zeitweisen Berührung der scheibenförmigen Dichtelemente untereinander ist gering, d.h., dass das Grundmoment des Aktors kaum beeinflusst wird. It is advantageous to provide a disk-shaped sealing element 41 or a plurality of disk-shaped sealing elements 40-42 made of, for example, Teflon or a synthetic material modified to slide. The coefficient of friction when the disc-shaped sealing elements touch each other from time to time is low, i.e. the basic torque of the actuator is hardly affected.
Im Normalbetrieb erfolgt jedoch keine Berührung der Dichtelemente. Die Dichtelemente berühren sich nur im Ausnahmefall, z. B. bei mechanischer (Über-)Belastung des Aktors. In normal operation, however, there is no contact with the sealing elements. The sealing elements only touch in exceptional cases, e.g. B. with mechanical (over)load of the actuator.
Insgesamt stellt die Erfindung eine vorteilhafte magnetorheologische Bremsvorrichtung und eine vorteilhafte magnetorheologische Bedieneinrichtung 100 zur Verfügung. Overall, the invention provides an advantageous magnetorheological braking device and an advantageous magnetorheological operating device 100 .
Dadurch, dass ein „trockenes" magnetorheologisches Medium 34 verwendet wird und kein Öl oder hydraulisches Fluid enthalten ist, kann das Grundmoment verringert werden. Insbesondere kann die Dichtungseinrichtung so verändert werden, dass das Grundmoment bedeutend reduziert wird. Gegebenenfalls kann auf eine berührende Dichtlippe verzichtet werden. Because a "dry" magnetorheological medium 34 is used and no oil or hydraulic fluid is included, the basic moment can be reduced. In particular, the sealing device can be modified in such a way that the basic moment is significantly reduced. If necessary, a contacting sealing lip can be dispensed with .
Bezugszeichenliste: Reference list:
1 Bremsvorrichtung 35 Leiterplatte 1 braking device 35 printed circuit board
2 Achseinheit 36a,b Weglänge 2 axis unit 36a,b path length
2a Achse 37 Dichtteil 2a axis 37 sealing part
3 Drehkörper 37a-c Dichtlippe 3 rotating body 37a-c sealing lip
4 Bremseinrichtung 37d Zwischenraum 4 braking device 37d space
5 Sensoreinrichtung 37e Spaltweite 5 sensor device 37e gap width
6 Keillagereinrichtung () 38 Stützring 6 wedge bearing device () 38 support ring
6a Walze 39 Entkopplungseinrichtung6a roller 39 decoupling device
6b Walzenhalter 40 Dichtelement 6b roller holder 40 sealing element
6c Scherspalt 40a Abstandhalter 6c shear gap 40a spacer
6d Magnetfeldkonzentrator 40d Wandstärke 6d magnetic field concentrator 40d wall thickness
7 Dichtungseinrichtung 40f axiale Breite 7 sealing device 40f axial width
8 Wandung 41 Dichtelement 8 wall 41 sealing element
9 Abschirmeinrichtung 41a,b Spalt, Axialspalt 9 shielding device 41a,b gap, axial gap
11 Anschlussleitung 41c axiale Breite 11 lead 41c axial width
12 Aufnahme, Bohrung 41e Klemmabschnitt 12 receptacle, bore 41e clamping section
13 Aufnahmeraum 42 Dichtelement 13 receiving space 42 sealing element
14 Anbindung 43a,b Befestigungselement,14 connection 43a,b fastening element,
15 Magnetringeinheit Klemmelement 15 magnetic ring unit clamping element
17 Dichtung 43c Dichtflansch43d Spalt,17 gasket 43c sealing flange 43d gap,
19 Abschirmkörper Dichtspalt 19 shielding body sealing gap
20 erstes Achsteil 44 Bremskörper 20 first axle part 44 brake body
20a Axialabschnitt 45 Signalleitung 20a axial section 45 signal line
20b Befestigungsabschnitt 47 Magnetdichtung 20b attachment portion 47 magnetic seal
20c Radialabschnitt 47a Endspalt 20c radial section 47a end gap
20d Halteabschnitt 49 Halteeinrichtung 20d holding section 49 holding device
20e Haltelasche 50 Konsole 20e retaining tab 50 console
20f Nase 57 Graphitdichtung 20f nose 57 graphite seal
20g Nut 59 Befestigungseinrichtung20g groove 59 fastener
21 zweites Achsteil 100 Bedieneinrichtung 21 second axle part 100 operating device
22 Lagereinrichtung 101 Bedienkopf 22 storage facility 101 control head
23 Fingerwalze 102 Daumenwalze 23 finger roller 102 thumb roller
24 Spuleneinheit 103 Computermaus 24 coil unit 103 computer mouse
25 Magnetfeldsensor 104 Joystick 25 magnetic field sensor 104 joystick
26 Kern 105 Gamepad 26 core 105 gamepad
27 Dichtteil 106 Mausrad 27 sealing part 106 mouse wheel
29 Trenneinheit 190 Abschirmring 29 separation unit 190 shielding ring
30a,b Außendurchmesser 412 Lagerstelle 30a,b outer diameter 412 bearing point
32 statische Dichtung 416 Durchmesser 32 static seal 416 diameter
33 Zusatzteil 418 Lagerstelle 33 Additional part 418 bearing point
34 Medium 34 media
34a Partikel 34a particles

Claims

Ansprüche : Expectations :
1. Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) zum Bremsen von Drehbewegungen, insbesondere magnetorheologische Bedieneinrichtung (100) zur Einstellung von Bedienzuständen wenigstens mittels Drehbewegungen, mit wenigstens einer Achseinheit (2) und mit wenigstens einem um die Achseinheit1. Magnetorheological braking device (1) for braking rotary movements, in particular magnetorheological operating device (100) for setting operating states at least by means of rotary movements, having at least one axle unit (2) and having at least one axle unit around the axle unit
(2) drehbaren Drehkörper (3), wobei die Drehbarkeit des Drehkörpers (3) mittels wenigstens einer wenigstens eine Spuleneinheit (24) aufweisenden magnetorheologischen Bremseinrichtung (4) gezielt bremsbar ist, wobei ein zwischen der Achseinheit (2) und dem Drehkörper (3) ausgebildeter Aufnahmeraum (13) mit einem magnetorheologischen Medium (34) ausgerüstet ist, wobei das magnetorheologischen Medium (34) magnetorheologische Partikel und Gas als Füllmedium umfasst dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum (13) mit dem magnetorheologischen Medium (34) über eine Dichtungseinrichtung (7) mit einer Dichtungseinheit (37) berührungslos zwischen den sich zueinander bewegenden Teilen abgedichtet ist. (2) rotatable rotating body (3), wherein the rotatability of the rotating body (3) can be braked in a targeted manner by means of at least one magnetorheological braking device (4) having at least one coil unit (24), wherein a between the axle unit (2) and the rotating body (3) trained receiving space (13) is equipped with a magnetorheological medium (34), the magnetorheological medium (34) comprising magnetorheological particles and gas as a filling medium, characterized in that the receiving space (13) with the magnetorheological medium (34) via a sealing device (7 ) is sealed with a sealing unit (37) without contact between the moving parts.
2. Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Aufnahmeraum (13) mehr als 40 Volumenprozent magnetorheologischen Partikeln beinhaltet. 2. Magnetorheological braking device (1) according to the preceding claim, wherein the receiving space (13) contains more than 40 percent by volume of magnetorheological particles.
3. Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Aufnahmeraum (13) mit mehr als 50, 60 oder 80 Volumenprozent mit magnetorheologischen Partikeln gefüllt ist. 3. Magnetorheological braking device (1) according to any one of the preceding claims, wherein the receiving space (13) is filled with more than 50, 60 or 80 percent by volume with magnetorheological particles.
4. Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Aufnahmeraum (13) mit weniger als 95 Volumenprozent mit magnetorheologischen Partikeln gefüllt ist. 4. Magnetorheological braking device (1) according to any one of the preceding claims, wherein the receiving space (13) is filled with less than 95 percent by volume with magnetorheological particles.
5. Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die magnetorheologischen Partikel überwiegend aus Carbonyleisenpulver bestehen und eine Beschichtung gegen Korrosion aufweisen können. 5. Magnetorheological braking device (1) according to one of the preceding claims, wherein the magnetorheological particles consist predominantly of carbonyl iron powder and can have a coating against corrosion.
6. Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das magnetorheologische Medium (34) eine Graphitbeigabe umfasst. 6. Magnetorheological braking device (1) according to any one of the preceding claims, wherein the magnetorheological medium (34) comprises a graphite addition.
7. Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dichtungseinrichtung (7) eine berührungslose Labyrinthdichtung mit wenigstens einem Dichtspalt umfasst. 7. Magnetorheological braking device (1) according to any one of the preceding claims, wherein the sealing device (7) comprises a non-contact labyrinth seal with at least one sealing gap.
8. Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dichtungseinrichtung (7) wenigstens einen Dichtspalt kleiner 0,3 mm oder einen Dichtspalt von weniger als 0,2 mm oder einen Dichtspalt von weniger als 0,1 mm zu der Dichtfläche aufweist. 8. Magnetorheological braking device (1) according to one of the preceding claims, wherein the sealing device (7) has at least one sealing gap smaller than 0.3 mm or a sealing gap of less than 0.2 mm or a sealing gap of less than 0.1 mm to the sealing surface having.
9. Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Dichtungseinrichtung (7) wenigstens eine Dichtlippe umfasst, die im eingebauten Zustand einen Dichtspalt aufweist, der flüssigkeitsdurchlässig ist und die magnetorheologischen Partikel zurückhält. 9. Magnetorheological braking device (1) according to the preceding claim, wherein the sealing device (7) comprises at least one sealing lip which, when installed, has a sealing gap which is liquid-permeable and holds back the magnetorheological particles.
10. Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dichtungseinrichtung (7) wenigstens drei scheibenförmige Dichtelemente (40-42) umfasst, die radial ausgerichtet sind und jeweils einen Spalt (41a, 41b) zwischen sich ausbilden. 10. Magnetorheological braking device (1) according to one of the preceding claims, wherein the sealing device (7) comprises at least three disc-shaped sealing elements (40-42) which are radially aligned and each form a gap (41a, 41b) between them.
11. Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei eine axiale Breite (41c) wenigstens eines der beiden Spalte (41a, 41b) schmaler ist als eine Wandstärke (40d) der scheibenförmigen Dichtelemente (40-42). 11. Magnetorheological braking device (1) according to the preceding claim, wherein an axial width (41c) of at least one of the two gaps (41a, 41b) is narrower than a wall thickness (40d) of the disk-shaped sealing elements (40-42).
12. Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens zwei scheibenförmige Dichtelemente (40, 42) radial außen mit dem Drehkörper (3) gekoppelt sind. 12. Magnetorheological braking device (1) according to one of the two preceding claims, wherein at least two disc-shaped sealing elements (40, 42) are coupled radially on the outside to the rotating body (3).
13. Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein scheibenförmiges Dichtelement (41) radial innen mit der Achseinheit (2) gekoppelt ist. 13. Magnetorheological braking device (1) according to one of the three preceding claims, wherein at least one disc-shaped sealing element (41) is coupled radially on the inside to the axle unit (2).
14. Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach den beiden vorhergehenden Ansprüchen, wobei das mit der Achseinheit (2) gekoppelte scheibenförmiges Dichtelement (41) axial zwischen den radial außen mit dem Drehkörper (3) gekoppelten scheibenförmigen Dichtelementen (40, 42) angeordnet ist. 14. Magnetorheological braking device (1) according to the two preceding claims, wherein the axle unit (2) coupled disk-shaped sealing element (41) is arranged axially between the disk-shaped sealing elements (40, 42) coupled radially on the outside to the rotating body (3).
15. Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei das radial innen mit der Achseinheit (2) gekoppelte scheibenförmige Dichtelement (41) mit einem Klemmabschnitt (41e) zwischen zwei Befestigungselementen (43a, 43b) aufgenommen ist. 15. Magnetorheological braking device (1) according to one of the two preceding claims, wherein the radially inwardly coupled to the axle unit (2) disk-shaped sealing element (41) is accommodated with a clamping section (41e) between two fastening elements (43a, 43b).
16. Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei wenigstens ein Befestigungselement (43a, 43b) einen radial abstehenden Dichtflansch (43c) umfasst, der zwischen einem der scheibenförmige Dichtelemente (40, 42) und dem Dichtflansch (43c) einen Spalt (43d) ausbildet. 16. Magnetorheological braking device (1) according to the preceding claim, wherein at least one fastening element (43a, 43b) comprises a radially projecting sealing flange (43c) which has a gap (43c) between one of the disk-shaped sealing elements (40, 42) and the sealing flange (43c). 43d) trains.
17. Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der sieben vorhergehenden Ansprüche, wobei die17. Magnetorheological braking device (1) according to any one of the seven preceding claims, wherein the
Dichtungseinrichtung (7) wenigstens fünf Umlenkungen um mehr als 75° umfasst. Sealing device (7) comprises at least five deflections of more than 75 °.
18. Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der acht vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Weglänge (36a, 36b) durch den Dichtspalt wenigstens viermal so groß wie eine axiale Breite (40f) der Anordnung scheibenförmigen Dichtelemente ist. 18. Magnetorheological braking device (1) according to one of the eight preceding claims, wherein a path length (36a, 36b) through the sealing gap is at least four times as large as an axial width (40f) of the arrangement of disk-shaped sealing elements.
19. Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der neun vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein scheibenförmiges Dichtelement (41) wenigstens teilweise aus Teflon oder einem gleitmodifizierten Kunststoff besteht. 19. Magnetorheological braking device (1) according to one of the nine preceding claims, wherein at least one disc-shaped sealing element (41) consists at least partially of Teflon or a sliding-modified plastic.
20. Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend einen mit der elektrischen Spuleneinheit (24) der Bremseinrichtung (4) zusammenwirkenden Kern (26). 20. Magnetorheological braking device (1) according to one of the preceding claims, comprising a core (26) cooperating with the electrical coil unit (24) of the braking device (4).
21. Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend wenigstens eine Sensoreinrichtung (5) wenigstens zur Erfassung einer Drehposition des Drehkörpers (3). 21. Magnetorheological braking device (1) according to one of the preceding claims, comprising at least one sensor device (5) at least for detecting a rotational position of the rotary body (3).
22. Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Sensoreinrichtung einen Sensor benachbart zu dem Aufnahmeraum an der (einzigen) Verbindungsstelle nach außen umfasst. 22. Magnetorheological braking device (1) according to the preceding claim, wherein the sensor device comprises a sensor adjacent to the receiving space at the (single) point of connection to the outside.
23. Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach Anspruch 6 und einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei axial außerhalb der Sensoreinrichtung eine Graphitdichtung umfasst ist. 23. Magnetorheological braking device (1) according to claim 6 and one of the two preceding claims, wherein a graphite seal is included axially outside of the sensor device.
24. Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Drehkörper (3) nach außen hin drehbar gelagert ist, sodass sich bei Druck auf den Drehkörper insbesondere ein Spaltmaß zwischen Drehkörper (3) und Achseinheit (2) im Wesentlichen nicht ändert. 24. Magnetorheological braking device (1) according to one of the preceding claims, wherein the rotating body (3) is mounted so that it can rotate outwards, so that when pressure is applied to the rotating body, in particular a gap dimension between the rotating body (3) and axle unit (2) essentially does not change .
25. Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Achseinheit (2) wenigstens zwei separate und in axialer Richtung miteinander verbundene Achsteile (20, 21) umfasst, nämlich ein erstes Achsteil (20) und wenigstens ein zweites Achsteil (21), wobei wenigstens das erste Achsteil (20) zu einem erheblichen Anteil aus einem paramagnetischen oder diamagnetischen Material besteht und wobei an dem zweiten Achsteil (21) der Kern (26) und/oder die Spuleneinheit (24) aufgenommen ist. 25. Magnetorheological braking device (1) according to one of the preceding claims, wherein the axle unit (2) comprises at least two separate axle parts (20, 21) connected to one another in the axial direction, namely a first axle part (20) and at least one second axle part (21 ), wherein at least the first axle part (20) consists to a significant extent of a paramagnetic or diamagnetic material and the core (26) and/or the coil unit (24) is accommodated on the second axle part (21).
26. Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensoreinrichtung (5) wenigstens eine Magnetringeinheit (15) und wenigstens einen Magnetfeldsensor (25) zur Erfassung eines Magnetfeldes der Magnetringeinheit (15) umfasst, wobei wenigstens eine Abschirmeinrichtung (9) zur wenigstens teilweisen magnetischen Abschirmung der Sensoreinrichtung (5) vor Magnetfeldern wie z. B. externen Magnetfeldern und/oder einem Magnetfeld der Spuleneinheit (24) der Bremseinrichtung (4) umfasst ist, wobei die Abschirmeinrichtung (9) wenigstens einen die Magnetringeinheit (15) wenigstens abschnittsweise umgebenden Abschirmkörper (19) und wenigstens eine zwischen dem Abschirmkörper (19) und der Magnetringeinheit (15) angeordnete Trenneinheit (29) mit einer geringeren relativen magnetischen Permeabilität als der Abschirmkörper (19) umfasst und wobei wenigstens eine Halteeinrichtung (49) vorgesehen ist, welche die Abschirmeinrichtung (9) drehfest an den Drehkörper (3) anbindet oder damit koppelt, wobei die Magnetringeinheit (15) über die Trenneinheit (29) drehfest mit dem Abschirmkörper (19) gekoppelt ist. 26. Magnetorheological braking device (1) according to one of the preceding claims, wherein the sensor device (5) comprises at least one magnetic ring unit (15) and at least one magnetic field sensor (25) for detecting a magnetic field of the magnetic ring unit (15), wherein at least one shielding device (9) for at least partial magnetic shielding of the sensor device (5) against magnetic fields such. B. external magnetic fields and/or a magnetic field of the coil unit (24) of the braking device (4), wherein the shielding device (9) has at least one shielding body (19) that at least partially surrounds the magnetic ring unit (15) and at least one between the shielding body (19 ) and the magnetic ring unit (15) arranged separating unit (29) with a lower relative magnetic permeability than the shielding body (19) and wherein at least one holding device (49) is provided, which connects the shielding device (9) to the rotary body (3) in a torque-proof manner or coupled thereto, the magnetic ring unit (15) being coupled to the shielding body (19) in a torque-proof manner via the separating unit (29).
27. Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Drehkörper (3) und/oder der Abschirmkörper (19) einstückig mit der Halteeinrichtung (49) verbunden oder ausgebildet sind. 27. Magnetorheological braking device (1) according to the preceding claim, wherein the rotary body (3) and / or the shielding body (19) are integrally connected or formed with the holding device (49).
28. Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei der Drehkörper (3) und/oder der Abschirmkörper (19) und/oder die Trenneinheit (29) wenigstens teilweise an der Halteeinrichtung (49) montiert sind. 28. Magnetorheological braking device (1) according to one of the two preceding claims, wherein the rotating body (3) and/or the shielding body (19) and/or the separating unit (29) are at least partially mounted on the holding device (49).
29. Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, wobei die Halteeinrichtung (49) wenigstens eine sich zwischen dem Drehkörper (3) und dem29. Magnetorheological braking device (1) according to any one of the three preceding claims, wherein the holding device (49) is at least one between the rotary body (3) and the
Abschirmkörper (19) erstreckende Wegstrecke aufweist, welche wenigstens einem Viertel und vorzugsweise wenigstens der Hälfte eines maximalen Durchmessers einer elektrischen Spule der Spuleneinheit (24) entspricht. Shielding body (19) has extending distance, which corresponds to at least a quarter and preferably at least half of a maximum diameter of an electrical coil of the coil unit (24).
30. Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der vier vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abschirmkörper (19) nicht zwischen dem Magnetfeldsensor (25) und der Magnetringeinheit (15) angeordnet ist, sodass der Abschirmkörper den30. Magnetorheological braking device (1) according to any one of the four preceding claims, wherein the shielding body (19) is not arranged between the magnetic field sensor (25) and the magnetic ring unit (15), so that the shielding body
Magnetfeldsensor (25) nicht von dem zu erfassenden Magnetfeld der Magnetringeinheit (15) abschirmt. Magnetic field sensor (25) does not shield from the magnetic field to be detected by the magnetic ring unit (15).
31. Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der fünf vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abschirmkörper (19) die Magnetringeinheit (15) wenigstens an einer radialen und/oder axialen Außenseite wenigstens abschnittsweise umgibt. 31. Magnetorheological braking device (1) according to one of the five preceding claims, wherein the shielding body (19) surrounds the magnetic ring unit (15) at least on a radial and/or axial outside at least in sections.
32. Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der sechs vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abschirmkörper (19) als ein ringförmiger Abschirmabschnitt (190) mit einem L-förmigen oder U-förmigen Querschnitt ausgebildet ist. 32. Magnetorheological braking device (1) according to one of the six preceding claims, wherein the shielding body (19) is designed as an annular shielding section (190) with an L-shaped or U-shaped cross section.
33. Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der sieben vorhergehenden Ansprüche, wobei die Trenneinheit (29) wenigstens einen zwischen dem Abschirmkörper (19) und der Magnetringeinheit (15) verlaufenden Spalt (290) und wenigstens ein im Spalt angeordnetes Füllmedium (291) umfasst, wobei das Füllmedium (291) die Magnetringeinheit (15) drehfest mit dem Abschirmkörper (19) verbindet. 33. Magnetorheological braking device (1) according to one of the seven preceding claims, wherein the separating unit (29) has at least one gap (290) running between the shielding body (19) and the magnetic ring unit (15) and at least one filling medium (291) arranged in the gap comprises, wherein the filling medium (291) connects the magnetic ring unit (15) to the shielding body (19) in a torque-proof manner.
34. Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abschirmkörper (19) und/oder der Kern eine relative magnetische Permeabilität von wenigstens 1000 und vorzugsweise wenigstens 10.000 aufweist und/oder wenigstens die relative magnetische Permeabilität des Drehkörpers (3) aufweist. 34. Magnetorheological braking device (1) according to one of the preceding claims, wherein the shielding body (19) and/or the core has a relative magnetic permeability of at least 1000 and preferably at least 10,000 and/or at least the relative magnetic permeability of the rotary body (3). .
35. Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abschirmkörper (19) eine Nickel-Eisen-Legierung mit 60 % bis 90 % Nickel und Anteilen von Kupfer, Molybdän, Kobalt und/oder Chrom umfasst oder aus einer solchen besteht. 35. Magnetorheological braking device (1) according to one of the preceding claims, wherein the shielding body (19) comprises or consists of a nickel-iron alloy with 60% to 90% nickel and proportions of copper, molybdenum, cobalt and/or chromium .
36. Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Trenneinheit (29) eine relative magnetische Permeabilität von maximal 1000 und vorzugsweise maximal 100 aufweisen und/oder von maximal einem Tausendstel der relativen magnetischen Permeabilität des36. Magnetorheological braking device (1) according to one of the preceding claims, wherein the separating unit (29) have a relative magnetic permeability of at most 1000 and preferably at most 100 and/or at most one thousandth of the relative magnetic permeability of the
Abschirmkörpers (19) aufweisen. Have shielding body (19).
37. Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (5) dazu geeignet und ausgebildet ist, zusätzlich zu der Drehposition des Drehkörpers (3) auch wenigstens eine axiale Position des Drehkörpers (3) in Bezug zur Achseinheit (2) zu erfassen. 37. The magnetorheological braking device (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the sensor device (5) is suitable and designed to also determine at least one axial position of the rotating body (3) in relation to the rotational position of the rotating body (3) in addition to the rotational position Axle unit (2) to detect.
38. Magnetorheologische Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Magnetringeinheit (15) den Magnetfeldsensor (25) wenigstens abschnittsweise ringartig umgibt und wobei der Magnetfeldsensor (25) mit einem axialen Versatz zum axialen Zentrum der Magnetringeinheit (15) angeordnet ist, wobei die Sensoreinrichtung (5) dazu geeignet und ausgebildet ist, die axiale Position des Drehkörpers (3) in Bezug zur Achseinheit (2) aus der vom Magnetfeldsensor (25) erfassten Intensität des Magnetfeldes der Magnetringeinheit (15) zu ermitteln und eine axiale Bewegungsrichtung des Drehkörpers (3) in Bezug zur Achseinheit (2) aus einem Vorzeichen einer Änderung der Intensität des Magnetfeldes der Magnetringeinheit (15) zu ermitteln. 38. Magnetorheological braking device (1) according to one of the preceding claims, wherein the magnetic ring unit (15) surrounds the magnetic field sensor (25) at least in sections in a ring-like manner and wherein the magnetic field sensor (25) is arranged with an axial offset to the axial center of the magnetic ring unit (15), where the Sensor device (5) is suitable and designed to determine the axial position of the rotary body (3) in relation to the axle unit (2) from the magnetic field sensor (25) detected intensity of the magnetic field of the magnetic ring unit (15) and an axial direction of movement of the rotary body ( 3) to be determined in relation to the axis unit (2) from a sign of a change in the intensity of the magnetic field of the magnetic ring unit (15).
PCT/EP2022/062193 2021-05-06 2022-05-05 Magnetorheological braking device, more particularly operating apparatus WO2022234037A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP22727874.4A EP4334177A1 (en) 2021-05-06 2022-05-05 Magnetorheological braking device, more particularly operating apparatus

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021111903.0 2021-05-06
DE102021111903 2021-05-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022234037A1 true WO2022234037A1 (en) 2022-11-10

Family

ID=81940514

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2022/062193 WO2022234037A1 (en) 2021-05-06 2022-05-05 Magnetorheological braking device, more particularly operating apparatus

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4334177A1 (en)
DE (1) DE102021111965A1 (en)
WO (1) WO2022234037A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022116014A1 (en) 2022-06-27 2023-12-28 Inventus Engineering Gmbh Device with a magnetorheological braking device

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110181405A1 (en) * 2008-04-29 2011-07-28 Comm. A L'ener. Atom. Et Aux Energies Alt. Force feedback interface with improved sensation
US20130175132A1 (en) * 2010-09-15 2013-07-11 Inventus Engineering Gmbh Magnetorheological transmission device
US20160153508A1 (en) * 2010-09-15 2016-06-02 Inventus Engineering Gmbh Magnetorheological transmission device
US20180073590A1 (en) * 2015-03-31 2018-03-15 Inventus Engineering Gmbh Damper for damping a pivot movement
DE102018100390A1 (en) 2018-01-10 2019-07-11 Inventus Engineering Gmbh Magnetorheological braking device
WO2020066073A1 (en) * 2018-09-25 2020-04-02 アルプスアルパイン株式会社 Torque generating device
EP3650995A1 (en) * 2015-07-01 2020-05-13 Inventus Engineering GmbH Haptic control device and method
DE102020106328B3 (en) 2019-12-18 2021-05-06 Inventus Engineering Gmbh HAPTICAL CONTROL DEVICE FOR VEHICLES
DE102019129548A1 (en) 2019-10-31 2021-05-06 Inventus Engineering Gmbh Magnetorheological braking device, in particular operating device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11095184B2 (en) 2016-08-23 2021-08-17 Lord Corporation Magnetic seal for magnetically-responsive devices, systems, and methods
DE102020104810A1 (en) 2019-08-05 2021-02-11 Inventus Engineering Gmbh Input device and input system as well as a method for operating an input device
WO2021084121A1 (en) 2019-10-31 2021-05-06 Inventus Engineering Gmbh Magnetorheological brake device, in particular an operating device

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110181405A1 (en) * 2008-04-29 2011-07-28 Comm. A L'ener. Atom. Et Aux Energies Alt. Force feedback interface with improved sensation
US20130175132A1 (en) * 2010-09-15 2013-07-11 Inventus Engineering Gmbh Magnetorheological transmission device
US20160153508A1 (en) * 2010-09-15 2016-06-02 Inventus Engineering Gmbh Magnetorheological transmission device
US20180073590A1 (en) * 2015-03-31 2018-03-15 Inventus Engineering Gmbh Damper for damping a pivot movement
EP3650995A1 (en) * 2015-07-01 2020-05-13 Inventus Engineering GmbH Haptic control device and method
DE102018100390A1 (en) 2018-01-10 2019-07-11 Inventus Engineering Gmbh Magnetorheological braking device
US20200355229A1 (en) * 2018-01-10 2020-11-12 Inventus Engineering Gmbh Magnetorheological brake device and method
WO2020066073A1 (en) * 2018-09-25 2020-04-02 アルプスアルパイン株式会社 Torque generating device
DE102019129548A1 (en) 2019-10-31 2021-05-06 Inventus Engineering Gmbh Magnetorheological braking device, in particular operating device
DE102020106328B3 (en) 2019-12-18 2021-05-06 Inventus Engineering Gmbh HAPTICAL CONTROL DEVICE FOR VEHICLES

Also Published As

Publication number Publication date
EP4334177A1 (en) 2024-03-13
DE102021111965A1 (en) 2022-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102020106335B3 (en) Magnetorheological braking device
DE102020133248B4 (en) Haptic operating device with a magnetorheological braking device and method
EP4052111A1 (en) Magnetorheological brake device, in particular an operating device
EP4078330A1 (en) Device component having a magnetorheological brake device
DE102021126498A1 (en) Haptic operating device with a magnetorheological braking device and method
DE102020126971B4 (en) Haptic operating device with a magnetorheological braking device
EP4334177A1 (en) Magnetorheological braking device, more particularly operating apparatus
DE102019129548A1 (en) Magnetorheological braking device, in particular operating device
DE102020127055A1 (en) Magnetorheological braking device
DE102021107573B4 (en) Magnetorheological braking device, in particular operating device
BE1026610B1 (en) ANGLE ENCODER
EP4334604A1 (en) Magnetorheological braking device, in particular operating apparatus
DE102008045165A1 (en) Carriage element i.e. axle bearing, for motor vehicle for performing e.g. headlight range regulation, has sensor attached to vehicle body of element, and detecting measurement that is varied by magnetic field of elastomer element
EP3516258B1 (en) Sensor arrangement for a brake unit of a vehicle
DE102019135030B4 (en) Magnetorheological braking device, in particular operating device
WO2021260214A2 (en) Haptic operating device comprising a magnetorheological braking device and a rotatable operating part
DE102019135027B3 (en) Device component for a magnetorheological braking device with temperature compensation
WO2021260216A1 (en) Haptic operating device comprising a magnetorheological braking device and a rotatable operating part for vehicles
DE19627402A1 (en) Device for detecting the driving force of a device operated by muscle power
WO2021224436A1 (en) Control device and computer mouse
DE102022116014A1 (en) Device with a magnetorheological braking device
WO2021115523A1 (en) Encoder for a wheel bearing, and wheel bearing having an encoder of this type
DE102022116018A1 (en) Haptic operating device
DE102020120672A1 (en) Magnetoelastic torque sensor with a magnetized sleeve as the primary sensor

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22727874

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2022727874

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022727874

Country of ref document: EP

Effective date: 20231206