WO2023094345A1 - Magnetorheological actuator and rotary control device - Google Patents

Magnetorheological actuator and rotary control device Download PDF

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WO2023094345A1
WO2023094345A1 PCT/EP2022/082712 EP2022082712W WO2023094345A1 WO 2023094345 A1 WO2023094345 A1 WO 2023094345A1 EP 2022082712 W EP2022082712 W EP 2022082712W WO 2023094345 A1 WO2023094345 A1 WO 2023094345A1
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WO
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magnetorheological
arrangement
magnetorheological actuator
actuator
rotary
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/082712
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German (de)
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Inventor
Artur Neumann
Rainer Haevescher
Magnus SPREHE
Thorsten Sander
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Zf Friedrichshafen Ag
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Publication date
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    • G05G1/00Controlling members, e.g. knobs or handles; Assemblies or arrangements thereof; Indicating position of controlling members
    • G05G1/08Controlling members for hand actuation by rotary movement, e.g. hand wheels

Definitions

  • the invention relates to a magnetorheological actuator and a rotation control device for a vehicle.
  • Operating devices for selecting desired functions are known, which have an individual grid for each function.
  • the grid usually takes place via a mechanical latching function.
  • haptic interfaces for control are known from EP 2 065 614 A1, in which an arrangement for influencing properties of a magnetic field for the purpose of modulating the torque transmission between the rotating element and a housing of the haptic interface is described.
  • the object of the invention is to structurally and/or functionally improve a magnetorheological actuator as mentioned at the outset, in particular to improve the torque transmission.
  • the object of the invention is to improve the structure and/or function of a rotary control device as mentioned at the outset, in particular to improve the actuation characteristics.
  • the object is achieved with a magnetorheological actuator having the features of claim 1.
  • the object is achieved with a rotation control device having the features of claim 24.
  • a magnetorheological actuator can serve or be for a rotation control device of a vehicle.
  • the magnetorheological actuator can also be referred to as an MRF actuator or MRF actuator.
  • the vehicle can be an automobile.
  • the motor vehicle can be a passenger car or truck.
  • the Rotary control device can be a rotary knob or a rotary knob device or a rotary switch.
  • the magnetorheological actuator can include a rotating element.
  • the rotary element can be designed as a shaft or have a shaft.
  • the shaft can serve and/or be designed to transmit and/or tap off a torque.
  • the rotating element can be a slider or rotor.
  • the rotary element can be mechanically connectable and/or connected to a user interface of the rotary control device.
  • the shaft of the rotating element can be mechanically connectable and/or connected to the user interface.
  • the rotary element can be designed to interact with a magnetorheological fluid. A rotary movement of the rotary element can depend on properties of a magnetic field.
  • the magnetorheological actuator can comprise at least one arrangement for generating a magnetic field acting on the magnetorheological fluid and/or for influencing its properties.
  • the generated magnetic field can have a substantially horizontal and/or vertical direction of magnetization.
  • the at least one arrangement can be designed to influence, for example the properties, of a magnetic field that is generated, in particular one that it generates itself, and/or to influence a magnetic field that it does not generate itself.
  • the properties can be an intensity, such as field strength, and/or a direction, such as field direction, of the magnetic field.
  • the at least one arrangement can be arranged asymmetrically to an axis of rotation of the rotary element, in particular so that the magnetic field rotates with a rotary movement of the rotary element.
  • the at least one arrangement can be arranged offset to the axis of rotation of the rotary element.
  • the axis of the at least one arrangement which is defined by a rotational symmetry, can be arranged offset to the axis of rotation of the rotary element, for example parallel to it.
  • the at least one arrangement is not arranged rotationally systemometrically with respect to the axis of rotation of the rotary element.
  • a magnetic field, generated in particular by the at least one arrangement can rotate together with the rotary element, with no rotation of the Magnetic field takes place relative to the rotating element.
  • the magnetic field can be fixed relative to the rotary element, in particular during a rotary movement of the rotary element.
  • the magnetorheological fluid (MRF) or magnetorheological liquid can define the behavior of the magnetorheological actuator and/or the rotation control device.
  • the at least one arrangement can be supplied with an electrical voltage and/or current.
  • the voltage and/or current can be varied to induce an ambient magnetic field.
  • the magnetic field can change the viscosity of the magnetorheological fluid.
  • the magnetorheological fluid can vary between a liquid and a solid state.
  • the viscosity of the magnetorheological fluid can be varied and/or adjusted or controlled. The state can be controlled very precisely.
  • a change in properties of the magnetic field can be brought about by the at least one arrangement.
  • the magnetorheological fluid In a liquid state, the magnetorheological fluid can transmit little to no torque, particularly between the rotating element and a static element such as a housing.
  • a static element such as a housing.
  • shear forces within the magnetorheological fluid and/or between the magnetorheological fluid and the rotating element and/or between the magnetorheological fluid and the static element may increase. This can lead to increased torque transmission, particularly between the rotating element and the static element.
  • the at least one arrangement can be an electromagnet.
  • the at least one arrangement can be a coil, for example one that forms a magnetic field.
  • the at least one arrangement can have one or more coils, for example coils that form a magnetic field.
  • the coil can be designed to generate the magnetic field acting on the magnetorheological fluid and/or to influence its properties.
  • the at least one arrangement and/or the coil can be arranged on and/or attached to the rotating element. At least one The arrangement and/or the coil may be arranged and/or wound around a portion of the rotating element.
  • the at least one arrangement and/or the coil can enclose the rotating element in an annular manner at least in sections.
  • the at least one arrangement and/or the coil can form a closed ring, for example made up of a number of windings.
  • the rotary element can have at least one contact section.
  • the at least one arrangement and/or the coil can be arranged and/or attached to the at least one contact section of the rotary element.
  • the at least one arrangement and/or the coil can be arranged essentially in the center of the rotary element.
  • the at least one arrangement and/or the coil can extend essentially in the direction of the axis of rotation of the rotary element.
  • the at least one arrangement and/or the coil can extend essentially transversely, for example perpendicularly, to the axis of rotation of the rotary element.
  • the extent of the at least one arrangement and/or coil in the direction of the axis of rotation of the rotary element can be the same as, larger or smaller than the extent of the at least one arrangement and/or coil transverse to the axis of rotation of the rotary element.
  • the at least one arrangement and/or coil can be connected to the rotating element, in particular in a rotationally fixed manner.
  • the at least one assembly and/or spool can rotate together with the rotating element.
  • the at least one arrangement and/or coil can also rotate during a rotary movement of the rotating element, with the at least one arrangement and/or coil in particular not rotating relative to the rotating element.
  • the magnetorheological actuator can have several, in particular two, three or four, arrangements for generating the magnetic field acting on the magnetorheological fluid and/or for influencing its properties.
  • the magnetorheological actuator can have several, in particular two, three or four, coils for generating the magnetic field acting on the magnetorheological fluid and/or for influencing its properties.
  • the plurality of arrangements and/or coils can each be arranged and/or wound around a section of the rotating element or can each enclose a section of the rotating element in the form of a ring.
  • the at least one array and/or coil may define a pole.
  • Each array and/or coil can define a pole.
  • the rotating element can by means of at least one Arrangement and / or coil single-pole or multi-pole, such as two, three or four poles, be configured.
  • the magnetorheological actuator can have a magnet.
  • the magnet can be a permanent magnet.
  • the magnet can have and/or generate a magnetic field acting on the magnetorheological fluid.
  • the magnetic field of the magnet can have a substantially horizontal and/or vertical direction of magnetization.
  • the magnet can be arranged on and/or attached to the at least one arrangement and/or the rotary element.
  • the magnet can be connected to the at least one arrangement and/or to the rotating element, in particular in a rotationally fixed manner.
  • the magnet can be arranged symmetrically to the axis of rotation of the rotating element.
  • the magnet can be arranged concentrically to the rotating element and/or to the axis of rotation of the rotating element.
  • the magnet and/or the rotating element can form a rotationally symmetrical body with respect to the axis of rotation of the rotating element.
  • the magnet can be arranged on an end face of the rotary element and/or can be fastened to it.
  • the magnet can cover the end face of the rotary element, for example over its entire surface. At least in sections, the magnet can have a shape complementary to the rotating element.
  • the magnet can be arranged within a recess of the rotating element.
  • the magnetorheological actuator can have a static element.
  • the magnetorheological actuator can be designed to transmit a torque between the rotary element and the static element, for example to modulate a torque transmission.
  • the static element can be a housing section or housing, for example of the magnetorheological actuator or the rotary control device.
  • the static element can be fixed with respect to a housing.
  • the static element may be fixed relative to the vehicle.
  • the static element can enclose the rotary element at least in sections or completely.
  • the static element can be U-shaped and/or bell-shaped.
  • the static element can be a yoke.
  • the static element can be ring-shaped and/or cylindrical, such as circular-cylindrical.
  • a gap for example a torque-generating gap, such as an MRF gap, can be provided or formed between the rotating element and the static element.
  • the magnetorheological fluid can be arranged or present in this gap.
  • the gap can be ring-shaped and/or cylindrical, such as circular-cylindrical.
  • the diameter of the gap between the rotating element and the static element can be larger than the height of the gap.
  • the diameter of the gap can essentially extend transversely, in particular perpendicularly, to the axis of rotation of the rotary element.
  • the height of the gap can essentially extend in the direction of the axis of rotation of the rotary element.
  • the diameter of the gap can be essentially transverse, in particular perpendicular, to the height of the gap.
  • a gap such as a control gap, can be provided at least in sections between the rotating element and the at least one arrangement.
  • a permeable element in particular a low-permeability element, can be arranged in this gap.
  • the permeable element can be designed to break through the magnetic circuit and/or flux of the at least one arrangement.
  • the permeable element can be controlled so that the magnetic circuit and/or flux of the at least one arrangement is either broken or not.
  • the gap between the rotating element and the at least one arrangement and/or the permeable element can be arranged substantially vertically and/or parallel to at least a portion of the arrangement.
  • the gap between the rotating element and the at least one arrangement and/or the permeable element can essentially extend in the direction of the axis of rotation of the rotating element.
  • the gap and/or the permeable element can be arranged substantially centrally to the rotating element.
  • the gap and/or the permeable element can be arranged adjacent to the at least one arrangement and/or coil, for example adjacent in the direction of the axis of rotation of the rotary element or adjacent in the direction transverse/perpendicular to the axis of rotation of the rotary element.
  • the gap and/or the permeable member may be located within the annulus formed by the at least one array and/or coil.
  • the gap between the rotary element and the at least one arrangement can, for example in the direction transverse/perpendicular to the axis of rotation of the rotary element, be greater than the gap between the rotary element and the static element.
  • the magnetorheological actuator can have a chamber.
  • the magnetorheological fluid can be arranged or present in the chamber.
  • the chamber can contain the magnetorheological fluid.
  • the static element can have and/or form the chamber.
  • the rotary element can be arranged and/or mounted completely or at least in sections within the chamber.
  • the at least one arrangement can be arranged and/or supported within the chamber.
  • the magnet can be arranged and/or supported within the chamber.
  • the rotating element, the at least one arrangement and the magnet can be arranged and/or supported together within the chamber.
  • the rotating element and/or the magnet and/or the at least one arrangement can be configured to rotate within the chamber, in particular together.
  • the chamber can be fixed with respect to the static element. Torque transmission between the rotary element and an inner surface of the chamber can depend on the properties of the magnetic field, in particular the at least one arrangement and/or the magnet.
  • the rotating element can comprise and/or form the chamber.
  • the static element can be arranged at least in sections within the chamber. Torque transmission between an inner surface of the chamber of the rotating element and the static element can depend on the properties of the magnetic field, in particular the at least one arrangement and/or the magnet.
  • the magnetic flux of the at least one arrangement and/or the magnet can penetrate the gap between the rotary element and the static element.
  • the static element and/or the rotary element can be made of a magnetic flux-carrying material.
  • the static element and/or the rotary element can have a ferromagnetic surface, such as an inner surface or outer surface, at least in sections.
  • the static element and/or the rotating element can be made of a ferromagnetic material.
  • the magnetic flux of the at least one arrangement and/or the magnet can close via the static element and/or via its ferromagnetic surface.
  • the at least one arrangement can be designed and/or controllable in such a way that it strengthens and/or compensates for the magnetic flux of the magnet.
  • a rotation control device may be for a vehicle.
  • the vehicle can be an automobile.
  • the motor vehicle can be a passenger car or truck.
  • the rotation control device can have the magnetorheological actuator described above and/or below.
  • the rotary control device may be a rotary knob or rotary knob device or a rotary switch.
  • the rotation control device may be configured to select modes such as operating modes of a vehicle, for example.
  • the rotary control device can be designed for selecting and/or controlling functions of the vehicle, for example for navigating through multimedia menus or for controlling multimedia functions.
  • Rotational control device may include a user interface.
  • the user interface can be connected, in particular mechanically connected, to the magnetorheological actuator and/or its rotary element.
  • the user interface may be configured to rotate with respect to the axis of rotation of the rotating element.
  • the user interface may include a user interface surface.
  • the user interface surface may be part of a vehicle's control panel.
  • the rotation control device may comprise a sensor device for monitoring the orientation and/or rotation of the user interface and/or the rotation element.
  • Rotation control device can include a current interface and/or current source, which is designed to provide current for energizing the at least one arrangement and/or coil of the magnetorheological actuator for generating the magnetic field.
  • the rotation control device may include a processing unit for generating control signals. The processing unit can generate and/or provide control signals, in particular based on sensor data from the sensor device.
  • the rotation control device can include a communication interface for transmitting control signals from the processing unit, in particular to the magnetorheological actuator.
  • the processing unit can be designed to output command signals for controlling the at least one arrangement of the magnetorheological actuator.
  • the magnetorheological actuator in particular its at least one arrangement, can be designed to generate the magnetic field and/or to influence its properties according to control signals from the processing unit.
  • the rotation control device and/or the magnetorheological actuator can have a circuit, for example on a substrate.
  • the circuit can be designed to supply a pulse width modulated (PWM) current and/or a pulse width modulated (PWM) voltage to the at least one arrangement and/or coil, in particular according to the control signals/command signals from the processing unit.
  • PWM pulse width modulated
  • PWM pulse width modulated
  • a rotary actuator with magnetorheological fluid can be provided.
  • the actuator can be a rotary switch, for example a force feedback rotary switch (“forced feedback rotary switch”).
  • the torque-forming area in a torque-forming gap such as an MRF gap, may be increased.
  • the diameter of the torque-forming gap can be larger than the height.
  • the actuator can have a magnetic field-forming coil, with the magnetic field-forming coil not being implemented rotationally symmetrically, but in such a way that when the actuator or its rotary element/rotor rotates, the magnetic field, which is fixed to the rotor, rotates with the rotary element/rotor.
  • the actuator can have a permanent magnet.
  • a control gap of low permeability can be provided parallel and/or vertical to the coil, which breaks through the magnetic circuit.
  • the actuator can have several poles in the rotary element/rotor.
  • the poles can be formed by coils.
  • the number of poles can be scalable. Exemplary embodiments of the invention are described in more detail below with reference to figures, which show schematically and by way of example:
  • FIG. 1 shows a perspective view of a magnetorheological actuator according to a variant
  • FIG. 2 shows a side view of the magnetorheological actuator according to FIG. 1 ;
  • FIG. 3 shows a plan view of the magnetorheological actuator according to FIG. 1 ;
  • FIG. 7 shows a top view of a rotation control device with a magnetorheological actuator according to a further variant
  • FIG. 8 shows a side view of the rotation control device with the magnetorheological actuator according to FIG. 7;
  • FIG. 9 shows a plan view of the rotation control device with the magnetorheological actuator according to FIG. 7 in the de-energized state
  • FIG. 10 shows a side view of the rotation control device with the magnetorheological actuator according to FIG. 7 in the de-energized state
  • FIG. 11 shows a plan view of the rotation control device with the magnetorheological actuator according to FIG. 7 in the amplification state
  • FIG. 12 shows a side view of the rotation control device with the magnetorheological actuator according to FIG. 7 in the amplification state
  • FIG. 13 shows a plan view of the rotation control device with the magnetorheological actuator according to FIG. 7 in the compensation state
  • FIG. 14 shows a side view of the rotation control device with the magnetorheological actuator according to FIG. 7 in the compensation state.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a magnetorheological actuator 1 according to a variant. 2 is a side view and FIG. 3 is a plan view of the magnetorheological actuator 1.
  • the magnetorheological actuator 1 is for a rotation control device of a vehicle.
  • the magnetorheological actuator 1 has a rotary element 2 designed as a rotor, which can be mechanically connected to a user interface of the rotary control device and is designed to interact with a magnetorheological fluid 3, with a rotary movement of the rotary element 2 depending on properties of a magnetic field.
  • the magnetorheological actuator 1 also has a static element 4 designed as a yoke, which includes a chamber 5 .
  • the rotating element 2 and the static element 5 are made of a magnetic flux-carrying material, for example a ferromagnetic material.
  • the chamber 5 contains the magnetorheological fluid 3 .
  • the rotating member 2 is rotatably disposed within the chamber 5 .
  • An MRF gap 6 is formed between the rotating element 2 and the static element 4 .
  • the magnetorheological actuator 1 has at least one arrangement 7 designed as a magnetic field-forming coil for generating a magnetic field acting on the magnetorheological fluid (illustrated by the arrows in Figs. 1 to 3 with field strength H and flux density B) and for influencing the properties of a magnetic field.
  • the coil 7 is arranged or wound around a portion of the rotary element 2 and is non-rotatably connected to the rotary element.
  • the coil 7 is fixed asymmetrically to an axis of rotation 8 of the rotary element 2, so that the magnetic field of the coil 7 rotates around the axis of rotation 8 when the rotary element 2 rotates.
  • the magnetorheological actuator 1 is designed to transmit a torque between the rotary element and the static element, in particular to modulate a torque transmission.
  • the magnetorheological actuator 1 also has a shaft 9 arranged on the rotating element 2 in order to tap off a torque, as well as a current interface/current source 10 in order to energize the coil according to control signals and to generate and/or influence a defined magnetic field.
  • the magnetorheological actuator 11 shows a magnetorheological actuator 11 according to a further variant.
  • the magnetorheological actuator 11 also has a permanent magnet 12 and a control gap 13. Furthermore, the diameter of the MRF gap 6 is greater than the height of the MRF gap 6.
  • the permanent magnet 12 has a magnetic field acting on the magnetorheological fluid 3 .
  • the permanent magnet 12 is designed to complement the rotating element 2 and is fastened to an end face of the rotating element 2 , so that the permanent magnet 12 also rotates about the axis of rotation 8 when the rotating element 2 rotates.
  • the permanent magnet 12 is arranged symmetrically to the axis of rotation 8 of the rotary element 2 .
  • the magnetic field generated by the coil 7 can influence the magnetic field of the permanent magnet, for example amplifying and/or compensating for it.
  • the control gap 13 is arranged between the rotating element 2 and the spool 7 essentially vertically and/or parallel to at least a portion of the spool 7 .
  • the control gap 13 is larger than the MRF gap 6.
  • a permeable, in particular low-permeability, element is arranged in the control gap 13, which is designed to break through the magnetic circuit and/or flux of the coil 7. chen.
  • the control gap 13 extends essentially over the entire height of the coil 7 in the direction of the axis of rotation 8.
  • FIG. 5 shows a magnetorheological actuator 14 according to a further variant.
  • the magnetorheological actuator 14 has a recess 15 in the rotating element 2 .
  • a smaller permanent magnet 12 is arranged in the recess 15 .
  • the magnetorheological actuator 16 is designed with 4 poles and for this purpose has four coils 7 arranged in a rotationally fixed manner on the rotating element 2 .
  • Figs. 7 to 14 show a rotation control device 17 with a magnetorheological actuator 18 according to a further variant.
  • the magnetorheological actuator 18 essentially corresponds to the magnetorheological actuator 11.
  • the control gap 13 is arranged within the ring of the coil 7.
  • the magnetorheological actuator 18 also has the rotary element 2 with its axis of rotation 8, the static element 4 with the chamber 5, the MFR gap 6 between the rotary element 2 and the static element 4, the coil 7, which is non-rotatable on the rotary element 2 and arranged asymmetrically to the axis of rotation 8 , the shaft 9 arranged on the rotating element 2 and the permanent magnet 12 .
  • the magnetorheological fluid 3 is in the chamber 5 and thus in the MRF gap 6.
  • the control gap 13 is larger than the MRF gap 6.
  • the static element is designed as a ferromagnetic koruse designed
  • the shaft 9 can tap the torque.
  • the permanent magnet 12 has a magnetic field 19 (see FIGS. 9 and 10) with a substantially horizontal direction of magnetization.
  • the rotating element 2 forms with the coil 7 a 1-pole rotor with an electromagnetic circuit.
  • the rotating element 2 can form a multi-pole rotor with the coil 7 and/or a plurality of coils 7 .
  • the magnetorheological actuator 18 is shown in a currentless state.
  • the coil 7 does not generate and/or influence a magnetic field.
  • the magnetic flux (illustrated by circles 20) of the permanent magnet 12 penetrates the MRF gap 6 and closes via the static element 4 or its jacket/surface.
  • the magnetic flux 20 rotates with the permanent magnet 12 and the rotating element 2 about the axis of rotation 8.
  • the magnetorheological actuator 18 is in an amplification state in which the coil 7 is energized in such a way that it generates a magnetic field 21 with a magnetic flux (illustrated by the circles 22) so that the magnetic field is amplified.
  • the magnetic flux 20 of the permanent magnet 12 and the magnetic flux 22 of the magnetic field 21 generated by the coil 7 penetrates the MRF gap 6 and closes via the static element 4 or its jacket/surface. As a result, a large, such as maximum, torque can be achieved or set.
  • the magnetorheological actuator 18 is in a compensation state in which the coil 7 is energized and/or the control gap 13 is controlled in such a way that compensation takes place and a magnetic field 23 with a magnetic flux (illustrated by the Circles 24) arises that the MRF gap 6 does not penetrate and does not close over the static element 4. As a result, a lower, or no, torque can be achieved or adjusted.

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Abstract

The invention relates to a magnetorheological actuator (1, 11, 14, 16, 18) for a rotary control device (17) of a vehicle, comprising: a rotary element (2) which can be connected mechanically to a user interface of the rotary control device (17) and is designed to interact with a magnetorheological fluid (3), a rotational movement of the rotary element (2) depending on properties of a magnetic field (19, 21, 23); and at least one arrangement (7) for generating a magnetic field acting on the magnetorheological fluid (3) and/or for influencing the properties thereof, the at least one arrangement (7) being arranged asymmetrically with respect to an axis of rotation (8) of the rotary element (2) such that the magnetic field (21) also rotates upon rotational movement of the rotary element (2). The invention also relates to a rotary control device (17) having a magnetorheological actuator (1, 11, 14, 16, 18) of this kind.

Description

Magnetorheologischer Aktor und Drehsteuervorrichtunq Magnetorheological actuator and rotary control device
Die Erfindung betrifft einen magnetorheologischen Aktor sowie eine Drehsteuervorrichtung für ein Fahrzeug. The invention relates to a magnetorheological actuator and a rotation control device for a vehicle.
Es sind Bedienvorrichtungen zur Auswahl gewünschter Funktionen bekannt, die für jede Funktion eine individuelle Rasterung aufweisen. Die Rasterung erfolgt üblicherweise über eine mechanische Rastfunktion. Alternativ ist es bekannt, die Haptik eines Drehstellers mittels eines magnetischen Feldes einer Spule einzustellen, wobei der Drehsteller in Abhängigkeit von Strom mit unterschiedlichen Bremsmomenten beaufschlagt und die beim Drehen gewünschten Rastpositionen eingestellt werden können. Operating devices for selecting desired functions are known, which have an individual grid for each function. The grid usually takes place via a mechanical latching function. Alternatively, it is known to adjust the haptics of a turntable by means of a magnetic field of a coil, with the turntable being subjected to different braking torques depending on the current and the detent positions desired when turning can be set.
Beispielsweise sind haptische Schnittstellen zur Steuerung aus der EP 2 065 614 A1 bekannt, in der eine Anordnung zum Beeinflussen von Eigenschaften eines Magnetfeldes zum Zwecke der Modulierung der Drehmomentübertragung zwischen Drehelement und einem Gehäuse der haptischen Schnittstelle beschrieben ist. For example, haptic interfaces for control are known from EP 2 065 614 A1, in which an arrangement for influencing properties of a magnetic field for the purpose of modulating the torque transmission between the rotating element and a housing of the haptic interface is described.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen eingangs genannten magnetorheologischen Aktor strukturell und/oder funktionell zu verbessern, insbesondere die Drehmomentübertragung zu verbessern. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Drehsteuervorrichtung strukturell und/oder funktionell zu verbessern, insbesondere die Betätigungscharakteristik zu verbessern. The object of the invention is to structurally and/or functionally improve a magnetorheological actuator as mentioned at the outset, in particular to improve the torque transmission. In addition, the object of the invention is to improve the structure and/or function of a rotary control device as mentioned at the outset, in particular to improve the actuation characteristics.
Die Aufgabe wird gelöst mit einem magnetorheologischen Aktor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Außerdem wird die Aufgabe gelöst mit einer Drehsteuervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 24. Vorteilhafte Ausführungen und/oder Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. The object is achieved with a magnetorheological actuator having the features of claim 1. In addition, the object is achieved with a rotation control device having the features of claim 24. Advantageous designs and/or developments are the subject matter of the dependent claims.
Ein magnetorheologischer Aktor kann für eine Drehsteuervorrichtung eines Fahrzeugs dienen oder sein. Der magnetorheologische Aktor kann auch als MRF-Aktor bzw. MRF-Aktuator bezeichnet werden. Das Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug sein. Das Kraftfahrzeug kann ein Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen sein. Die Drehsteuervorrichtung kann ein Drehknopf bzw. eine Drehknopfeinrichtung oder ein Drehschalter sein. A magnetorheological actuator can serve or be for a rotation control device of a vehicle. The magnetorheological actuator can also be referred to as an MRF actuator or MRF actuator. The vehicle can be an automobile. The motor vehicle can be a passenger car or truck. The Rotary control device can be a rotary knob or a rotary knob device or a rotary switch.
Der magnetorheologischer Aktor kann ein Drehelement umfassen. Das Drehelement kann als Welle ausgebildet sein oder eine Welle aufweisen. Die Welle kann zu Übertragung und/oder Abgreifen eines Drehmoments dienen und/oder ausgebildet sein. Das Drehelement kann ein Läufer oder Rotor sein. Das Drehelement kann mit einer Benutzerschnittstelle der Drehsteuervorrichtung mechanisch verbindbar und/oder verbunden sein. Die Welle des Drehelements kann mit der Benutzerschnittstelle mechanisch verbindbar und/oder verbunden sein. Das Drehelement kann ausgebildet sein, mit einem magnetorheologischen Fluid zusammenzuwirken. Eine Drehbewegung des Drehelements kann von Eigenschaften eines Magnetfelds abhängig sein. The magnetorheological actuator can include a rotating element. The rotary element can be designed as a shaft or have a shaft. The shaft can serve and/or be designed to transmit and/or tap off a torque. The rotating element can be a slider or rotor. The rotary element can be mechanically connectable and/or connected to a user interface of the rotary control device. The shaft of the rotating element can be mechanically connectable and/or connected to the user interface. The rotary element can be designed to interact with a magnetorheological fluid. A rotary movement of the rotary element can depend on properties of a magnetic field.
Der magnetorheologischer Aktor kann zumindest eine Anordnung zum Erzeugen eines auf das magnetorheologische Fluid einwirkenden Magnetfelds und/oder zum Beeinflussen seiner Eigenschaften umfassen. Das erzeugte Magnetfeld kann eine im Wesentlichen horizontale und/oder vertikale Magnetisierungsrichtung aufweisen. Die zumindest eine Anordnung kann zum Beeinflussen, beispielsweise der Eigenschaften, eines erzeugten, insbesondere von ihr selbst erzeugten, Magnetfelds und/oder zum Beeinflussen eines nicht von ihr selbst erzeugten Magnetfelds ausgebildet sein. Bei den Eigenschaften kann es sich um eine Intensität, wie Feldstärke, und/oder eine Richtung, wie Feldrichtung, des Magnetfelds handeln. Die zumindest eine Anordnung kann asymmetrisch zu einer Drehachse des Drehelements angeordnet sein, insbesondere so dass sich das Magnetfeld bei einer Drehbewegung des Drehelements mit dreht. Die zumindest eine Anordnung kann versetzt zu der Drehachse des Drehelements angeordnet sein. Die durch eine Rotationssymmetrie definierte Achse der zumindest einen Anordnung kann, beispielsweise parallel, versetzt zu der Drehachse des Drehelements angeordnet sein. Beispielsweise ist die zumindest eine Anordnung nicht rotationssystemmetrisch bezüglich der Drehachse des Drehelements angeordnet. Ein, insbesondere durch die zumindest eine Anordnung erzeugtes, Magnetfeld kann sich zusammen mit dem Drehelement mitdrehen, wobei keine Drehung des Magnetfelds relativ zum Drehelement erfolgt. Das Magnetfeld kann relativ zum Drehelement feststehen, insbesondere bei einer Drehbewegung des Drehelements. The magnetorheological actuator can comprise at least one arrangement for generating a magnetic field acting on the magnetorheological fluid and/or for influencing its properties. The generated magnetic field can have a substantially horizontal and/or vertical direction of magnetization. The at least one arrangement can be designed to influence, for example the properties, of a magnetic field that is generated, in particular one that it generates itself, and/or to influence a magnetic field that it does not generate itself. The properties can be an intensity, such as field strength, and/or a direction, such as field direction, of the magnetic field. The at least one arrangement can be arranged asymmetrically to an axis of rotation of the rotary element, in particular so that the magnetic field rotates with a rotary movement of the rotary element. The at least one arrangement can be arranged offset to the axis of rotation of the rotary element. The axis of the at least one arrangement, which is defined by a rotational symmetry, can be arranged offset to the axis of rotation of the rotary element, for example parallel to it. For example, the at least one arrangement is not arranged rotationally systemometrically with respect to the axis of rotation of the rotary element. A magnetic field, generated in particular by the at least one arrangement, can rotate together with the rotary element, with no rotation of the Magnetic field takes place relative to the rotating element. The magnetic field can be fixed relative to the rotary element, in particular during a rotary movement of the rotary element.
Das magnetorheologischen Fluid (MRF) bzw. magnetorheologische Flüssigkeit kann das Verhalten des magnetorheologischen Aktors und/oder der Drehsteuervorrichtung definieren. Die zumindest eine Anordnung kann mit einer elektrischen Spannung und/oder Strom versorgt sein oder werden. Die Spannung und/oder der Strom kann variiert werden, um ein umgebendes Magnetfeld zu induzieren. Das Magnetfeld kann die Viskosität des magnetorheologischen Fluids ändern. In Abhängigkeit vom Magnetfeld, insbesondere in Abhängigkeit von Eigenschaften des Magnetfelds, wie beispielsweise Intensität, wie Feldstärke, und/oder Richtung, wie Feldrichtung, kann das magnetorheologischen Fluid zwischen einem flüssigen und einem festen Zustand variieren. In Abhängigkeit vom Magnetfeld, insbesondere in Abhängigkeit von Eigenschaften des Magnetfelds, kann die Viskosität des magnetorheologischen Fluids variiert und/oder eingestellt bzw. gesteuert werden. Der Zustand kann sehr genau gesteuert werden. Eine Änderung von Eigenschaften des Magnetfelds kann durch die zumindest eine Anordnung bewirkt werden. In einem flüssigen Zustand kann das magnetorheologischen Fluid wenig bis kein Drehmoment, insbesondere zwischen dem Drehelement und einem statischen Element, wie Gehäuse, übertragen. Wenn sich die Viskosität erhöht und sich das magnetorheologischen Fluid einem festen Zustand nähert, können sich die Scherkräfte in dem magnetorheologischen Fluid und/oder zwischen dem magnetorheologischen Fluid und dem Drehelement und/oder zwischen dem magnetorheologischen Fluid und dem statischen Element erhöhen. Dies kann zu einer erhöhten Drehmomentübertragung, insbesondere zwischen dem Drehelement und dem statischen Element führen. The magnetorheological fluid (MRF) or magnetorheological liquid can define the behavior of the magnetorheological actuator and/or the rotation control device. The at least one arrangement can be supplied with an electrical voltage and/or current. The voltage and/or current can be varied to induce an ambient magnetic field. The magnetic field can change the viscosity of the magnetorheological fluid. Depending on the magnetic field, in particular depending on properties of the magnetic field, such as intensity, such as field strength, and/or direction, such as field direction, the magnetorheological fluid can vary between a liquid and a solid state. Depending on the magnetic field, in particular depending on properties of the magnetic field, the viscosity of the magnetorheological fluid can be varied and/or adjusted or controlled. The state can be controlled very precisely. A change in properties of the magnetic field can be brought about by the at least one arrangement. In a liquid state, the magnetorheological fluid can transmit little to no torque, particularly between the rotating element and a static element such as a housing. As viscosity increases and the magnetorheological fluid approaches a solid state, shear forces within the magnetorheological fluid and/or between the magnetorheological fluid and the rotating element and/or between the magnetorheological fluid and the static element may increase. This can lead to increased torque transmission, particularly between the rotating element and the static element.
Die zumindest eine Anordnung kann ein Elektromagnet sein. Die zumindest eine Anordnung kann eine, beispielsweise magnetfeldbildende, Spule sein. Die zumindest eine Anordnung kann eine oder mehrere, beispielsweise magnetfeldbildende, Spule/n aufweisen. Die Spule kann zum Erzeugen des auf das magnetorheologische Fluid einwirkenden Magnetfelds und/oder zum Beeinflussen seiner Eigenschaften ausgebildet sein. Die zumindest eine Anordnung und/oder die Spule kann an dem Drehelement angeordnet und/oder an diesem befestigt sein. Die zumindest eine Anordnung und/oder die Spule kann um einen Abschnitt des Drehelements herum angeordnet und/oder gewickelt sein. Die zumindest eine Anordnung und/oder die Spule kann das Drehelement zumindest abschnittsweise ringförmig umschließen. Die zumindest eine Anordnung und/oder die Spule kann einen geschlossenen Ring, beispielsweise aus mehreren Wicklungen, bilden. Das Drehelement kann zumindest einen Anlageabschnitt aufweisen. Die zumindest eine Anordnung und/oder die Spule kann an dem zumindest einen Anlageabschnitt des Drehelements angeordnet und/oder befestigt sein. Die zumindest eine Anordnung und/oder die Spule kann im Wesentlichen mittig zum Drehelement angeordnet sein. Die zumindest eine Anordnung und/oder die Spule kann sich im Wesentlichen in Richtung der Drehachse des Drehelements erstrecken. Die zumindest eine Anordnung und/oder die Spule kann sich im Wesentlichen quer, beispielsweise senkrecht, zu der Drehachse des Drehelements erstrecken. Die Erstreckung der zumindest eine Anordnung und/oder Spule in Richtung der Drehachse des Drehelements kann gleich, größer oder kleiner sein als die Erstreckung der zumindest eine Anordnung und/oder Spule quer zu der Drehachse des Drehelements. The at least one arrangement can be an electromagnet. The at least one arrangement can be a coil, for example one that forms a magnetic field. The at least one arrangement can have one or more coils, for example coils that form a magnetic field. The coil can be designed to generate the magnetic field acting on the magnetorheological fluid and/or to influence its properties. The at least one arrangement and/or the coil can be arranged on and/or attached to the rotating element. At least one The arrangement and/or the coil may be arranged and/or wound around a portion of the rotating element. The at least one arrangement and/or the coil can enclose the rotating element in an annular manner at least in sections. The at least one arrangement and/or the coil can form a closed ring, for example made up of a number of windings. The rotary element can have at least one contact section. The at least one arrangement and/or the coil can be arranged and/or attached to the at least one contact section of the rotary element. The at least one arrangement and/or the coil can be arranged essentially in the center of the rotary element. The at least one arrangement and/or the coil can extend essentially in the direction of the axis of rotation of the rotary element. The at least one arrangement and/or the coil can extend essentially transversely, for example perpendicularly, to the axis of rotation of the rotary element. The extent of the at least one arrangement and/or coil in the direction of the axis of rotation of the rotary element can be the same as, larger or smaller than the extent of the at least one arrangement and/or coil transverse to the axis of rotation of the rotary element.
Die zumindest eine Anordnung und/oder Spule kann mit dem Drehelement, insbesondere drehfest, verbunden sein. Die zumindest eine Anordnung und/oder Spule kann sich zusammen mit dem Drehelement drehen. Die zumindest eine Anordnung und/oder Spule kann sich bei einer Drehbewegung des Drehelements mitdrehen, wobei insbesondere keine Drehung der zumindest einen Anordnung und/oder Spule relativ zum Drehelement erfolgt. Der magnetorheologische Aktor kann mehrere, insbesondere zwei, drei oder vier, Anordnungen zum Erzeugen des auf das magnetorheologische Fluid einwirkenden Magnetfelds und/oder zum Beeinflussen seiner Eigenschaften aufweisen. Der magnetorheologische Aktor kann mehrere, insbesondere zwei, drei oder vier, Spulen zum Erzeugen des auf das magnetorheologische Fluid einwirkenden Magnetfelds und/oder zum Beeinflussen seiner Eigenschaften aufweisen. Die mehreren Anordnungen und/oder Spulen können jeweils um einen Abschnitt des Drehelements herum angeordnet und/oder gewickelt sein bzw. jeweils einen Abschnitt des Drehelements ringförmig umschließen. Die zumindest eine Anordnung und/oder Spule kann einen Pol definieren. Jede Anordnung und/oder Spule kann einen Pol definieren. Das Drehelement kann mittels der zumindest einen Anordnung und/oder Spule einpolig oder mehrpolig, wie zwei-, drei- oder vierpolig , ausgestaltet sein. The at least one arrangement and/or coil can be connected to the rotating element, in particular in a rotationally fixed manner. The at least one assembly and/or spool can rotate together with the rotating element. The at least one arrangement and/or coil can also rotate during a rotary movement of the rotating element, with the at least one arrangement and/or coil in particular not rotating relative to the rotating element. The magnetorheological actuator can have several, in particular two, three or four, arrangements for generating the magnetic field acting on the magnetorheological fluid and/or for influencing its properties. The magnetorheological actuator can have several, in particular two, three or four, coils for generating the magnetic field acting on the magnetorheological fluid and/or for influencing its properties. The plurality of arrangements and/or coils can each be arranged and/or wound around a section of the rotating element or can each enclose a section of the rotating element in the form of a ring. The at least one array and/or coil may define a pole. Each array and/or coil can define a pole. The rotating element can by means of at least one Arrangement and / or coil single-pole or multi-pole, such as two, three or four poles, be configured.
Der magnetorheologischer Aktor kann einen Magneten aufweisen. Der Magnet kann ein Permanentmagnet sein. Der Magnet kann ein auf das magnetorheologische Fluid einwirkendes Magnetfeld aufweisen und/oder erzeugen. Das Magnetfeld des Magneten kann eine im Wesentlichen horizontale und/oder vertikale Magnetisierungsrichtung aufweisen. Der Magnet kann an der zumindest einen Anordnung und/oder an dem Drehelement angeordnet und/oder an diesem befestigt sein. Der Magnet kann mit der zumindest einen Anordnung und/oder mit dem Drehelement, insbesondere drehfest, verbunden sein. Der Magnet kann symmetrisch zu der Drehachse des Drehelements angeordnet sein. Der Magnet kann konzentrisch zum Drehelement und/oder zur Drehachse des Drehelements angeordnet sein. Der Magnet und/oder das Drehelement kann/können bezüglich der Drehachse des Drehelements einen rotationssymmetrischen Körper bilden. Der Magnet kann an einer Stirnseite des Drehelements angeordnet und/oder an dieser befestig sein. Der Magnet kann die Stirnseite des Drehelements, beispielsweise vollflächig, bedecken. Der Magnet kann zumindest abschnittsweise eine zu dem Drehelement komplementäre Form aufweisen. Der Magnet kann innerhalb einer Ausnehmung des Drehelements angeordnet sein. The magnetorheological actuator can have a magnet. The magnet can be a permanent magnet. The magnet can have and/or generate a magnetic field acting on the magnetorheological fluid. The magnetic field of the magnet can have a substantially horizontal and/or vertical direction of magnetization. The magnet can be arranged on and/or attached to the at least one arrangement and/or the rotary element. The magnet can be connected to the at least one arrangement and/or to the rotating element, in particular in a rotationally fixed manner. The magnet can be arranged symmetrically to the axis of rotation of the rotating element. The magnet can be arranged concentrically to the rotating element and/or to the axis of rotation of the rotating element. The magnet and/or the rotating element can form a rotationally symmetrical body with respect to the axis of rotation of the rotating element. The magnet can be arranged on an end face of the rotary element and/or can be fastened to it. The magnet can cover the end face of the rotary element, for example over its entire surface. At least in sections, the magnet can have a shape complementary to the rotating element. The magnet can be arranged within a recess of the rotating element.
Der magnetorheologische Aktor kann ein statisches Element aufweisen. Der magnetorheologische Aktor kann dazu ausgebildet sein, ein Drehmoment zwischen dem Drehelement und dem statischen Element zu übertragen, beispielsweise ein Drehmomentübertragung zu modulieren. Das statische Element kann ein Gehäuseabschnitt oder Gehäuse, beispielsweise des magnetorheologischen Aktor oder der Drehsteuervorrichtung sein. Das statische Element kann bezüglich eines Gehäuses fest angeordnet sein. Das statische Element kann relativ zu dem Fahrzeug fest angeordnet sein. Das statische Element kann das Drehelement zumindest abschnittsweise oder vollständig umschließen. Das statische Element kann U-förmig und/oder glockenförmig ausgebildet sein. Das statische Element kann ein Joch sein. Das statische Element kann ringförmig und/oder zylinderförmig, wie kreiszylinderförmig, sein. Zwischen dem Drehelement und dem statischen Element kann ein, beispielsweise drehmomentbildender, Spalt, wie MRF-Spalt, vorgesehen bzw. ausgebildet sein. In diesem Spalt kann das magnetorheologische Fluid angeordnet bzw. vorhanden sein. Der Spalt kann ringförmig und/oder zylinderförmig, wie kreiszylinderförmig, ausgebildet sein. Der Durchmesser des Spalts zwischen dem Drehelement und dem statischen Element kann größer sein als die Höhe des Spalts. Der Durchmesser des Spalts kann sich im Wesentlich quer, insbesondere senkrecht, zu der Drehachse des Drehelements erstrecken. Die Höhe des Spalts kann sich im Wesentlichen in Richtung der Drehachse des Drehelements erstrecken. Der Durchmesser des Spalts kann im Wesentlichen quer, insbesondere senkrecht, zu der Höhe des Spalts sein. The magnetorheological actuator can have a static element. The magnetorheological actuator can be designed to transmit a torque between the rotary element and the static element, for example to modulate a torque transmission. The static element can be a housing section or housing, for example of the magnetorheological actuator or the rotary control device. The static element can be fixed with respect to a housing. The static element may be fixed relative to the vehicle. The static element can enclose the rotary element at least in sections or completely. The static element can be U-shaped and/or bell-shaped. The static element can be a yoke. The static element can be ring-shaped and/or cylindrical, such as circular-cylindrical. A gap, for example a torque-generating gap, such as an MRF gap, can be provided or formed between the rotating element and the static element. The magnetorheological fluid can be arranged or present in this gap. The gap can be ring-shaped and/or cylindrical, such as circular-cylindrical. The diameter of the gap between the rotating element and the static element can be larger than the height of the gap. The diameter of the gap can essentially extend transversely, in particular perpendicularly, to the axis of rotation of the rotary element. The height of the gap can essentially extend in the direction of the axis of rotation of the rotary element. The diameter of the gap can be essentially transverse, in particular perpendicular, to the height of the gap.
Zwischen dem Drehelement und der zumindest einen Anordnung kann zumindest abschnittsweise ein Spalt, wie Steuer-Spalt, vorgesehen sein. In diesem Spalt kann ein permeables, insbesondere niederpermeables, Element angeordnet sein. Das permeable Element kann ausgebildet sein, den magnetischen Kreis und/oder Fluss der zumindest einen Anordnung zu durchbrechen. Das permeable Element kann so gesteuert werden, dass der magnetische Kreis und/oder Fluss der zumindest einen Anordnung entweder durchbrochen wird oder nicht durchbrochen wird. Der Spalt zwischen dem Drehelement und der zumindest einen Anordnung und/oder das permeable Element kann im Wesentlichen vertikal und/oder parallel zu zumindest einem Abschnitt der Anordnung angeordnet sein. Der Spalt zwischen dem Drehelement und der zumindest einen Anordnung und/oder das permeable Element kann sich im Wesentlich in Richtung der Drehachse des Drehelements erstrecken. Der Spalt und/oder das permeable Element kann/können im Wesentlichen mittig zum Drehelement angeordnet sein. Der Spalt und/oder das permeable Element kann/können benachbart der zumindest einen Anordnung und/oder Spule, beispielsweise benachbart in Richtung der Drehachse des Drehelements oder benachbart in Richtung quer / senkrecht zur Drehachse des Drehelements, angeordnet sein. Der Spalt und/oder das permeable Element kann/können sich innerhalb des durch die zumindest eine Anordnung und/oder Spule ausgebildeten Rings angeordnet sein. Der Spalt zwischen dem Drehelement und der zumindest einen Anordnung kann, beispielsweise in Richtung quer / senkrecht zur Drehachse des Drehelements, größer sein als der Spalt zwischen dem Drehelement und dem statischen Element. A gap, such as a control gap, can be provided at least in sections between the rotating element and the at least one arrangement. A permeable element, in particular a low-permeability element, can be arranged in this gap. The permeable element can be designed to break through the magnetic circuit and/or flux of the at least one arrangement. The permeable element can be controlled so that the magnetic circuit and/or flux of the at least one arrangement is either broken or not. The gap between the rotating element and the at least one arrangement and/or the permeable element can be arranged substantially vertically and/or parallel to at least a portion of the arrangement. The gap between the rotating element and the at least one arrangement and/or the permeable element can essentially extend in the direction of the axis of rotation of the rotating element. The gap and/or the permeable element can be arranged substantially centrally to the rotating element. The gap and/or the permeable element can be arranged adjacent to the at least one arrangement and/or coil, for example adjacent in the direction of the axis of rotation of the rotary element or adjacent in the direction transverse/perpendicular to the axis of rotation of the rotary element. The gap and/or the permeable member may be located within the annulus formed by the at least one array and/or coil. The gap between the rotary element and the at least one arrangement can, for example in the direction transverse/perpendicular to the axis of rotation of the rotary element, be greater than the gap between the rotary element and the static element.
Der magnetorheologische Aktor kann eine Kammer aufweisen. In der Kammer kann das magnetorheologische Fluid angeordnet bzw. vorhanden sein. Die Kammer kann das magnetorheologische Fluid enthalten. Das statische Element kann die Kammer aufweisen und/oder ausbilden. Das Drehelement kann vollständig oder zumindest abschnittsweise innerhalb der Kammer angeordnet und/oder gelagert sein. Die zumindest eine Anordnung kann innerhalb der Kammer angeordnet und/oder gelagert sein. Der Magnet kann innerhalb der Kammer angeordnet und/oder gelagert sein. Das Drehelement, die zumindest eine Anordnung und der Magnet können zusammen innerhalb der Kammer angeordnet und/oder gelagert sein. Das Drehelement und/oder der Magnet und/oder die zumindest eine Anordnung kann/können dahingehend ausgestaltet sein, sich innerhalb der Kammer, insbesondere gemeinsam, zu drehen. Dabei kann die Kammer bezüglich des statischen Elements fest angeordnet sein. Eine Drehmomentübertragung zwischen dem Drehelement und einer Innenfläche der Kammer kann von den Eigenschaften des Magnetfelds, insbesondere der zumindest einen Anordnung und/oder des Magneten, abhängig sein. The magnetorheological actuator can have a chamber. The magnetorheological fluid can be arranged or present in the chamber. The chamber can contain the magnetorheological fluid. The static element can have and/or form the chamber. The rotary element can be arranged and/or mounted completely or at least in sections within the chamber. The at least one arrangement can be arranged and/or supported within the chamber. The magnet can be arranged and/or supported within the chamber. The rotating element, the at least one arrangement and the magnet can be arranged and/or supported together within the chamber. The rotating element and/or the magnet and/or the at least one arrangement can be configured to rotate within the chamber, in particular together. The chamber can be fixed with respect to the static element. Torque transmission between the rotary element and an inner surface of the chamber can depend on the properties of the magnetic field, in particular the at least one arrangement and/or the magnet.
Das Drehelement kann die Kammer umfassen und/oder ausbilden. Das statische Element kann zumindest abschnittsweise innerhalb der Kammer angeordnet sein. Eine Drehmomentübertragung zwischen einer Innenfläche der Kammer des Drehelements und dem statischen Element kann von den Eigenschaften des Magnetfelds, insbesondere der zumindest einen Anordnung und/oder des Magneten, abhängig sein. The rotating element can comprise and/or form the chamber. The static element can be arranged at least in sections within the chamber. Torque transmission between an inner surface of the chamber of the rotating element and the static element can depend on the properties of the magnetic field, in particular the at least one arrangement and/or the magnet.
Der magnetische Fluss der zumindest einen Anordnung und/oder des Magneten kann den Spalt zwischen dem Drehelement und dem statischen Element durchdringen. Das statische Element und/oder das Drehelement kann/können aus einem magnetflussführenden Material hergestellt sein. Das statische Element und/oder das Drehelement kann/können zumindest abschnittsweise eine ferromagnetische Fläche, wie Innenfläche oder Außenfläche, aufweisen. Das statische Element und/oder das Drehelement kann/können aus einem ferromagnetischen Material hergestellt sein. Der magnetische Fluss der zumindest einen Anordnung und/oder des Magneten kann sich über das statische Element und/oder über dessen ferromagnetische Fläche schließen. The magnetic flux of the at least one arrangement and/or the magnet can penetrate the gap between the rotary element and the static element. The static element and/or the rotary element can be made of a magnetic flux-carrying material. The static element and/or the rotary element can have a ferromagnetic surface, such as an inner surface or outer surface, at least in sections. The static element and/or the rotating element can be made of a ferromagnetic material. The magnetic flux of the at least one arrangement and/or the magnet can close via the static element and/or via its ferromagnetic surface.
Die zumindest eine Anordnung kann so ausgebildet und/oder ansteuerbar sein, um den magnetischen Fluss des Magneten zu verstärken und/oder zu kompensieren. The at least one arrangement can be designed and/or controllable in such a way that it strengthens and/or compensates for the magnetic flux of the magnet.
Eine Drehsteuervorrichtung kann für ein Fahrzeug sein. Das Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug sein. Das Kraftfahrzeug kann ein Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen sein. Die Drehsteuervorrichtung kann den vorstehend und/oder nachfolgend beschriebenen magnetorheologischen Aktor aufweisen. A rotation control device may be for a vehicle. The vehicle can be an automobile. The motor vehicle can be a passenger car or truck. The rotation control device can have the magnetorheological actuator described above and/or below.
Die Drehsteuervorrichtung kann ein Drehknopf bzw. eine Drehknopfeinrichtung oder ein Drehschalter sein. Die Drehsteuervorrichtung kann zu Auswahl von Modi, wie Betriebsmodi z.B. eines Fahrzeugs, ausgebildet sein. Die Drehsteuervorrichtung kann zum Auswählen und/oder Steuern von Funktion des Fahrzeugs, zum Beispiel zum Navigieren von Multimedia-Menüs oder zum Steuern von Multimedia- Funktionen, ausgebildet sein. Drehsteuervorrichtung kann eine Benutzerschnittstelle umfassen. Die Benutzerschnittstelle kann mit dem magnetorheologischen Aktor und/oder dessen Drehelement verbunden, insbesondere mechanisch verbunden, sein. Die Benutzerschnittstelle kann so ausgebildet sein, sich bezüglich der Drehachse des Drehelements zu drehen. Die Benutzerschnittstelle kann eine Benutzerschnittstellenoberfläche aufweisen. Die Benutzerschnittstellenoberfläche kann Teil einer Bedienungsschalttafel des Fahrzeugs sein. The rotary control device may be a rotary knob or rotary knob device or a rotary switch. The rotation control device may be configured to select modes such as operating modes of a vehicle, for example. The rotary control device can be designed for selecting and/or controlling functions of the vehicle, for example for navigating through multimedia menus or for controlling multimedia functions. Rotational control device may include a user interface. The user interface can be connected, in particular mechanically connected, to the magnetorheological actuator and/or its rotary element. The user interface may be configured to rotate with respect to the axis of rotation of the rotating element. The user interface may include a user interface surface. The user interface surface may be part of a vehicle's control panel.
Die Drehsteuervorrichtung kann eine Sensoreinrichtung zum Überwachen der Ausrichtung und/oder Drehbewegung der Benutzerschnittstelle und/oder des Drehelements umfassen. Drehsteuervorrichtung kann eine Stromschnittstelle und/oder Stromquelle umfassen, die zum Bereitstellen von Strom zum Bestromen der zumindest einen Anordnung und/oder Spule des magnetorheologischen Aktors zum Erzeugen des Magnetfelds ausgebildet ist. Die Drehsteuervorrichtung kann eine Verarbeitungseinheit zum Erzeugen von Steuersignalen umfassen. Die Verarbeitungseinheit kann Steuersignale, insbesondere basierend auf Sensordaten der Sensoreinrichtung, erzeugen und/oder bereitstellen. The rotation control device may comprise a sensor device for monitoring the orientation and/or rotation of the user interface and/or the rotation element. Rotation control device can include a current interface and/or current source, which is designed to provide current for energizing the at least one arrangement and/or coil of the magnetorheological actuator for generating the magnetic field. The rotation control device may include a processing unit for generating control signals. The processing unit can generate and/or provide control signals, in particular based on sensor data from the sensor device.
Die Drehsteuervorrichtung kann eine Kommunikationsschnittstelle zum Übertragen von Steuersignalen von der Verarbeitungseinheit, insbesondere an den magnetorheologischen Aktor, umfassen. Die Verarbeitungseinheit kann ausgestaltet sein, Befehlssignale zum Steuern der zumindest einen Anordnung des magnetorheologischen Aktors auszugeben. Der magnetorheologische Aktor, insbesondere dessen zumindest eine Anordnung, kann dahingehend ausgebildet sein, gemäß Steuersignalen von der Verarbeitungseinheit das Magnetfeld zu erzeugen und/oder seine Eigenschaften zu beeinflussen. Die Drehsteuervorrichtung und/oder der magnetorheologische Aktor kann eine Schaltung, beispielsweise auf einem Substrat, aufweisen. Die Schaltung kann ausgebildet sein, der zumindest einen Anordnung und/oder Spule einen pulsweitenmodulierten (PWM) Strom und/oder eine pulsweitenmodulierte (PWM) Spannung, insbesondere gemäß den Steuersignalen / Befehlssignalen von der Verarbeitungseinheit, zuführen. The rotation control device can include a communication interface for transmitting control signals from the processing unit, in particular to the magnetorheological actuator. The processing unit can be designed to output command signals for controlling the at least one arrangement of the magnetorheological actuator. The magnetorheological actuator, in particular its at least one arrangement, can be designed to generate the magnetic field and/or to influence its properties according to control signals from the processing unit. The rotation control device and/or the magnetorheological actuator can have a circuit, for example on a substrate. The circuit can be designed to supply a pulse width modulated (PWM) current and/or a pulse width modulated (PWM) voltage to the at least one arrangement and/or coil, in particular according to the control signals/command signals from the processing unit.
Mit anderen Worten kann ein rotatorischer Aktor mit magnetorheologischen Fluid bereitgestellt werden. Der Aktor kann ein Drehschalter, beispielsweise ein Kraftrück- kopplungs-Drehschalte („Forced-Feedback-Drehschalter“), sein. Die drehmomentbildende Fläche in einem drehmomentbildenden Spalt, wie MRF-Spalt, kann vergrößert sein. Der Durchmesser des drehmomentbildenden Spaltes kann größer als die Höhe sein. Der Aktor kann eine magnetfeldbildende Spule aufweisen, wobei die magnetfeldbildende Spule nicht rotationssymmetrisch implementiert ist, sondern so, dass beim Drehen des Aktuators bzw. dessen Drehelements / Läufers das Magnetfeld, welches läuferfest ist, mit dem Drehelement / Läufer mit dreht. Gemäß einer Variante kann der Aktor einen Permanentmagneten aufweisen. Es kann ein niederpermeabler Steuerspalt parallel und/oder vertikal zur Spule vorgesehen sein, der den magnetischen Kreis durchbricht. Gemäß einer Variante kann der Aktor mehrere Pole im Drehelement / Läufer aufweisen. Die Pole können durch Spulen gebildet sein. Die Polanzahl kann skalierbar sein. Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben, dabei zeigen schematisch und beispielhaft: In other words, a rotary actuator with magnetorheological fluid can be provided. The actuator can be a rotary switch, for example a force feedback rotary switch (“forced feedback rotary switch”). The torque-forming area in a torque-forming gap, such as an MRF gap, may be increased. The diameter of the torque-forming gap can be larger than the height. The actuator can have a magnetic field-forming coil, with the magnetic field-forming coil not being implemented rotationally symmetrically, but in such a way that when the actuator or its rotary element/rotor rotates, the magnetic field, which is fixed to the rotor, rotates with the rotary element/rotor. According to one variant, the actuator can have a permanent magnet. A control gap of low permeability can be provided parallel and/or vertical to the coil, which breaks through the magnetic circuit. According to a variant, the actuator can have several poles in the rotary element/rotor. The poles can be formed by coils. The number of poles can be scalable. Exemplary embodiments of the invention are described in more detail below with reference to figures, which show schematically and by way of example:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines magnetorheologischen Aktors gemäß einer Variante; 1 shows a perspective view of a magnetorheological actuator according to a variant;
Fig. 2 eine Seitenansicht des magnetorheologischen Aktors gemäß Fig. 1 ; FIG. 2 shows a side view of the magnetorheological actuator according to FIG. 1 ;
Fig. 3 eine Draufsicht des magnetorheologischen Aktors gemäß Fig. 1 ; FIG. 3 shows a plan view of the magnetorheological actuator according to FIG. 1 ;
Fig. 4 einen magnetorheologischen Aktor gemäß einer weiteren Variante; 4 shows a magnetorheological actuator according to a further variant;
Fig. 5 einen magnetorheologischen Aktor gemäß einer weiteren Variante; 5 shows a magnetorheological actuator according to a further variant;
Fig. 6 einen magnetorheologischen Aktor gemäß einer weiteren Variante; 6 shows a magnetorheological actuator according to a further variant;
Fig. 7 eine Draufsicht einer Drehsteuervorrichtung mit einen magnetorheologischen Aktor gemäß einer weiteren Variante; 7 shows a top view of a rotation control device with a magnetorheological actuator according to a further variant;
Fig. 8 eine Seitenansicht der Drehsteuervorrichtung mit dem magnetorheologischen Aktor gemäß Fig. 7; FIG. 8 shows a side view of the rotation control device with the magnetorheological actuator according to FIG. 7;
Fig. 9 eine Draufsicht der Drehsteuervorrichtung mit dem magnetorheologischen Aktor gemäß Fig. 7 im stromlosen Zustand; FIG. 9 shows a plan view of the rotation control device with the magnetorheological actuator according to FIG. 7 in the de-energized state;
Fig. 10 eine Seitenansicht der Drehsteuervorrichtung mit dem magnetorheologischen Aktor gemäß Fig. 7 im stromlosen Zustand; FIG. 10 shows a side view of the rotation control device with the magnetorheological actuator according to FIG. 7 in the de-energized state;
Fig. 11 eine Draufsicht der Drehsteuervorrichtung mit dem magnetorheologischen Aktor gemäß Fig. 7 im Verstärkungszustand; FIG. 11 shows a plan view of the rotation control device with the magnetorheological actuator according to FIG. 7 in the amplification state;
Fig. 12 eine Seitenansicht der Drehsteuervorrichtung mit dem magnetorheologischen Aktor gemäß Fig. 7 im Verstärkungszustand; Fig. 13 eine Draufsicht der Drehsteuervorrichtung mit dem magnetorheologischen Aktor gemäß Fig. 7 im Kompensationszustand; und FIG. 12 shows a side view of the rotation control device with the magnetorheological actuator according to FIG. 7 in the amplification state; FIG. 13 shows a plan view of the rotation control device with the magnetorheological actuator according to FIG. 7 in the compensation state; and
Fig. 14 eine Seitenansicht der Drehsteuervorrichtung mit dem magnetorheologischen Aktor gemäß Fig. 7 im Kompensationszustand. FIG. 14 shows a side view of the rotation control device with the magnetorheological actuator according to FIG. 7 in the compensation state.
Fig.1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines magnetorheologischen Aktors 1 gemäß einer Variante. Fig. 2 ist eine Seitensicht und Fig. 3 eine Draufsicht des magnetorheologischen Aktors 1. Der magnetorheologischer Aktor 1 dient für eine Drehsteuervorrichtung eines Fahrzeugs. 1 shows a perspective view of a magnetorheological actuator 1 according to a variant. 2 is a side view and FIG. 3 is a plan view of the magnetorheological actuator 1. The magnetorheological actuator 1 is for a rotation control device of a vehicle.
Der magnetorheologischer Aktor 1 weist ein als Läufer ausgebildetes Drehelement 2, das mit einer Benutzerschnittstelle der Drehsteuervorrichtung mechanisch verbindbar ist, und ausgebildet ist, mit einem magnetorheologischen Fluid 3 zusammenzuwirken, wobei eine Drehbewegung des Drehelements 2 von Eigenschaften eines Magnetfelds abhängig ist. Der magnetorheologischer Aktor 1 weist ferner ein als Joch ausgebildetes statische Element 4 auf, welches eine Kammer 5 umfasst. Das Drehelement 2 und das statische Element 5 sind aus einem magnetflussführenden Material, zum Beispiel ein ferromagnetisches Material, hergestellt. n der Kammer 5 ist das magnetorheologische Fluid 3 enthalten. Das Drehelement 2 ist innerhalb der Kammer 5 drehbar abgeordnet. Zwischen dem Drehelement 2 und dem statischen Element 4 ist ein MRF-Spalt 6 ausgebildet. The magnetorheological actuator 1 has a rotary element 2 designed as a rotor, which can be mechanically connected to a user interface of the rotary control device and is designed to interact with a magnetorheological fluid 3, with a rotary movement of the rotary element 2 depending on properties of a magnetic field. The magnetorheological actuator 1 also has a static element 4 designed as a yoke, which includes a chamber 5 . The rotating element 2 and the static element 5 are made of a magnetic flux-carrying material, for example a ferromagnetic material. The chamber 5 contains the magnetorheological fluid 3 . The rotating member 2 is rotatably disposed within the chamber 5 . An MRF gap 6 is formed between the rotating element 2 and the static element 4 .
Der magnetorheologischer Aktor 1 weist zumindest eine als magnetfeldbildende Spule ausgebildete Anordnung 7 zum Erzeugen eines auf das magnetorheologische Fluid einwirkenden Magnetfelds (veranschaulicht durch die Pfeile in Fign. 1 bis 3 mit Feldstärke H und Flussdichte B) und zum Beeinflussen der Eigenschaften eines Magnetfelds auf. Die Spule 7 ist um einen Abschnitt des Drehelements 2 herum angeordnet bzw. gewickelt und mit dem Drehelement drehfest verbunden. Die Spule 7 ist asymmetrisch zu einer Drehachse 8 des Drehelements 2 fest angeordnet, so dass sich das Magnetfeld der Spule 7 bei einer Drehbewegung des Drehelements 2 um die Drehachse 8 mit dreht. The magnetorheological actuator 1 has at least one arrangement 7 designed as a magnetic field-forming coil for generating a magnetic field acting on the magnetorheological fluid (illustrated by the arrows in Figs. 1 to 3 with field strength H and flux density B) and for influencing the properties of a magnetic field. The coil 7 is arranged or wound around a portion of the rotary element 2 and is non-rotatably connected to the rotary element. The coil 7 is fixed asymmetrically to an axis of rotation 8 of the rotary element 2, so that the magnetic field of the coil 7 rotates around the axis of rotation 8 when the rotary element 2 rotates.
Der magnetorheologischer Aktor 1 ist dazu ausgebildet, ein Drehmoment zwischen dem Drehelement und dem statischen Element zu übertragen, insbesondere ein Drehmomentübertragung zu modulieren. The magnetorheological actuator 1 is designed to transmit a torque between the rotary element and the static element, in particular to modulate a torque transmission.
Der magnetorheologischer Aktor 1 weist ferner eine an dem Drehelement 2 angeordnete Welle 9, um ein Drehmoment abzugreifen, sowie eine Stromschnittstelle / Stromquelle 10 auf, um die Spule gemäß Steuersignalen zu Bestromen und ein definiertes Magnetfeld zu erzeugen und/oder dieses zu beeinflussen. The magnetorheological actuator 1 also has a shaft 9 arranged on the rotating element 2 in order to tap off a torque, as well as a current interface/current source 10 in order to energize the coil according to control signals and to generate and/or influence a defined magnetic field.
Fig. 4 zeigt einen magnetorheologischen Aktor 11 gemäß einer weiteren Variante. Im Unterschied zu dem magnetorheologischen Aktor 1 gemäß Fign. 1 bis 3, weist der magnetorheologischen Aktor 11 zusätzlich einen Permanentmagneten 12 und einen Steuerspalt 13 auf. Ferner ist der Durchmesser des MRF-Spalts 6 größer als die Höhe des MRF-Spalts 6. 4 shows a magnetorheological actuator 11 according to a further variant. In contrast to the magnetorheological actuator 1 according to FIGS. 1 to 3, the magnetorheological actuator 11 also has a permanent magnet 12 and a control gap 13. Furthermore, the diameter of the MRF gap 6 is greater than the height of the MRF gap 6.
Der Permanentmagnet 12 weist ein auf das magnetorheologische Fluid 3 einwirkende Magnetfeld auf. Der Permanentmagnet 12 ist zu dem Drehelement 2 komplementär ausgebildet und an einer Stirnseite des Drehelements 2 befestigt, so dass sich der Permanentmagnet 12 bei einer Drehbewegung des Drehelements 2 um die Drehachse 8 mit dreht. Der Permanentmagnet 12 ist symmetrisch zu der Drehachse 8 des Drehelements 2 angeordnet. Das durch die Spule 7 erzeugte Magnetfeld kann das Magnetfeld des Permanentmagneten beeinflussen, beispielsweise verstärken und/oder kompensieren. The permanent magnet 12 has a magnetic field acting on the magnetorheological fluid 3 . The permanent magnet 12 is designed to complement the rotating element 2 and is fastened to an end face of the rotating element 2 , so that the permanent magnet 12 also rotates about the axis of rotation 8 when the rotating element 2 rotates. The permanent magnet 12 is arranged symmetrically to the axis of rotation 8 of the rotary element 2 . The magnetic field generated by the coil 7 can influence the magnetic field of the permanent magnet, for example amplifying and/or compensating for it.
Der Steuerspalt 13 ist zwischen dem Drehelement 2 und der Spule 7 im Wesentlichen vertikal und/oder parallel zu zumindest einem Abschnitt der Spule 7 benachbart angeordnet. Der Steuerspalt 13 ist größer als der MRF-Spalt 6. In dem Steuerspalt 13 ist ein permeables, insbesondere niederpermeables, Element angeordnet, das ausgebildet ist, den magnetischen Kreis und/oder Fluss der Spule 7 zu durchbre- chen. Der Steuerspalt 13 erstreckt sich im Wesentlichen über die gesamte Höhe der Spule 7 in Richtung der Drehachse 8. The control gap 13 is arranged between the rotating element 2 and the spool 7 essentially vertically and/or parallel to at least a portion of the spool 7 . The control gap 13 is larger than the MRF gap 6. A permeable, in particular low-permeability, element is arranged in the control gap 13, which is designed to break through the magnetic circuit and/or flux of the coil 7. chen. The control gap 13 extends essentially over the entire height of the coil 7 in the direction of the axis of rotation 8.
Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf Fign. 1 bis 3 und die zugehörige Beschreibung verwiesen. Incidentally, additional reference is made in particular to Figs. Referenced 1 to 3 and the associated description.
Fig. 5 zeigt einen magnetorheologischen Aktor 14 gemäß einer weiteren Variante. Im Unterschied zu dem magnetorheologischen Aktor 11 gemäß Fig. 4, wist der magnetorheologischen Aktor 14 eine Ausnehmung 15 im Drehelement 2 auf. In der Ausnehmung 15 ist ein kleinerer Permanentmagnet 12 angeordnet. 5 shows a magnetorheological actuator 14 according to a further variant. In contrast to the magnetorheological actuator 11 according to FIG. 4, the magnetorheological actuator 14 has a recess 15 in the rotating element 2 . A smaller permanent magnet 12 is arranged in the recess 15 .
Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf Fign. 1 bis 4 und die zugehörige Beschreibung verwiesen. Incidentally, additional reference is made in particular to Figs. 1 to 4 and the associated description.
Fig. 6 zeigt einen magnetorheologischen Aktor 16 gemäß einer weiteren Variante. Der magnetorheologischen Aktor 16 ist 4-polig ausgebildet und weist hierzu vier an dem Drehelement 2 drehfest angeordnete Spule 7 auf. 6 shows a magnetorheological actuator 16 according to a further variant. The magnetorheological actuator 16 is designed with 4 poles and for this purpose has four coils 7 arranged in a rotationally fixed manner on the rotating element 2 .
Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf Fign. 1 bis 5 und die zugehörige Beschreibung verwiesen. Incidentally, additional reference is made in particular to Figs. 1 to 5 and the associated description.
Fign. 7 bis 14 zeigen eine Drehsteuervorrichtung 17 mit einem magnetorheologischen Aktor 18 gemäß einer weiteren Variante. Der magnetorheologischen Aktor 18 entspricht im Wesentlichen dem magnetorheologischen Aktor 11. Jedoch ist der Steuerspalt 13 innerhalb des Rings der Spule 7 angeordnet. Figs. 7 to 14 show a rotation control device 17 with a magnetorheological actuator 18 according to a further variant. The magnetorheological actuator 18 essentially corresponds to the magnetorheological actuator 11. However, the control gap 13 is arranged within the ring of the coil 7.
Der magnetorheologischen Aktor 18 weist ebenfalls das Drehelement 2 mit seiner Drehachse 8, das statische Element 4 mit der Kammer 5, den MFR-Spalt 6 zwischen Drehelement 2 und statischen Element 4, die an dem Drehelement 2 drehfest und asymmetrisch zur Drehachse 8 angeordnete Spule 7, die an dem Drehelement 2 angeordnete Welle 9 und den Permanentmagneten 12 auf. Das magnetorheologische Fluid 3 befindet sich in der Kammer 5 und damit im MRF-Spalt 6. Der Steuerspalt 13 ist größer als der MRF-Spalt 6. Das statische Element ist als ferromagnetische Ge- häuse ausgebildet Die Welle 9 kann das Drehmoment abgreifen. Der Permanentmagneten 12 weist ein Magnetfeld 19 (siehe Fign. 9 und 10) mit im Wesentlichen horizontaler Magnetisierungsrichtung auf. Das Drehelement 2 bildet mit der Spule 7 einen 1 -poligen Läufer mit einem elektromagnetischen Kreis. Das Drehelement 2 kann mit der Spule 7 und/oder mehreren Spulen 7 einen mehrpoligen Läufer bilden. The magnetorheological actuator 18 also has the rotary element 2 with its axis of rotation 8, the static element 4 with the chamber 5, the MFR gap 6 between the rotary element 2 and the static element 4, the coil 7, which is non-rotatable on the rotary element 2 and arranged asymmetrically to the axis of rotation 8 , the shaft 9 arranged on the rotating element 2 and the permanent magnet 12 . The magnetorheological fluid 3 is in the chamber 5 and thus in the MRF gap 6. The control gap 13 is larger than the MRF gap 6. The static element is designed as a ferromagnetic häuse designed The shaft 9 can tap the torque. The permanent magnet 12 has a magnetic field 19 (see FIGS. 9 and 10) with a substantially horizontal direction of magnetization. The rotating element 2 forms with the coil 7 a 1-pole rotor with an electromagnetic circuit. The rotating element 2 can form a multi-pole rotor with the coil 7 and/or a plurality of coils 7 .
In Fig. 9 und 10 ist der magnetorheologischen Aktor 18 in einem stromlosen Zustand dargestellt. In diesem Zustand erzeugt und/oder beeinflusst die Spule 7 kein Magnetfeld. Der magnetische Fluss (veranschaulicht durch Kreise 20) des Permanentmagneten 12 durchdringt den MRF-Spalt 6 und schließt sich über das statische Element 4 bzw. dessen Mantel / Oberfläche. Der magnetische Fluss 20 rotiert mit dem Permanentmagneten 12 und dem Drehelement 2 um die Drehachse 8. In Fig. 9 and 10, the magnetorheological actuator 18 is shown in a currentless state. In this state, the coil 7 does not generate and/or influence a magnetic field. The magnetic flux (illustrated by circles 20) of the permanent magnet 12 penetrates the MRF gap 6 and closes via the static element 4 or its jacket/surface. The magnetic flux 20 rotates with the permanent magnet 12 and the rotating element 2 about the axis of rotation 8.
In Fig. 11 und 12 ist der magnetorheologischen Aktor 18 in einem Verstärkungszustand, in dem die Spule 7 so bestromt wird, so dass diese ein Magnetfeld 21 mit einem magnetischen Fluss (veranschaulicht durch die Kreise 22) erzeugt, so dass das Magnetfeld verstärkt wird. Der magnetische Fluss 20 des Permanentmagneten 12 und der magnetische Fluss 22 des durch die Spule 7 erzeugten Magnetfelds 21 durchdringt den MRF-Spalt 6 und schließt sich über das statische Element 4 bzw. dessen Mantel / Oberfläche. Dadurch kann ein großes, wie maximales, Drehmoment erreicht bzw. eingestellt werden. In FIGS. 11 and 12 the magnetorheological actuator 18 is in an amplification state in which the coil 7 is energized in such a way that it generates a magnetic field 21 with a magnetic flux (illustrated by the circles 22) so that the magnetic field is amplified. The magnetic flux 20 of the permanent magnet 12 and the magnetic flux 22 of the magnetic field 21 generated by the coil 7 penetrates the MRF gap 6 and closes via the static element 4 or its jacket/surface. As a result, a large, such as maximum, torque can be achieved or set.
In Fig. 13 und 14 ist der magnetorheologischen Aktor 18 in einem Kompensationszustand, in dem die Spule 7 so bestromt wird und/oder der Steuerspalt 13 so angesteuert wird, so dass eine Kompensation stattfindet und ein Magnetfeld 23 mit einem magnetischen Fluss (veranschaulicht durch die Kreise 24) entsteht, dass den MRF- Spalt 6 nicht durchdringt und sich nicht über das statische Element 4 schließt. Dadurch kann ein geringeres, oder kein, Drehmoment erreicht bzw. eingestellt werden. In Fig. 13 and 14, the magnetorheological actuator 18 is in a compensation state in which the coil 7 is energized and/or the control gap 13 is controlled in such a way that compensation takes place and a magnetic field 23 with a magnetic flux (illustrated by the Circles 24) arises that the MRF gap 6 does not penetrate and does not close over the static element 4. As a result, a lower, or no, torque can be achieved or adjusted.
Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf Fign. 1 bis 6 und die zugehörige Beschreibung verwiesen. Mit „kann“ sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Demzufolge gibt es auch Weiterbildungen und/oder Ausführungsbeispiele der Erfindung, die zusätzlich oder alternativ das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweisen. Incidentally, additional reference is made in particular to Figs. 1 to 6 and the associated description. In particular, “may” denotes optional features of the invention. Accordingly, there are also developments and/or exemplary embodiments of the invention which additionally or alternatively have the respective feature or features.
Aus den vorliegend offenbarten Merkmalskombinationen können bedarfsweise auch isolierte Merkmale herausgegriffen und unter Auflösung eines zwischen den Merkmalen gegebenenfalls bestehenden strukturellen und/oder funktionellen Zusammenhangs in Kombination mit anderen Merkmalen zur Abgrenzung des Anspruchsgegenstands verwendet werden. If necessary, isolated features can also be selected from the combinations of features disclosed here and used in combination with other features to delimit the subject matter of the claim, eliminating any structural and/or functional relationship that may exist between the features.
Bezuqszeichen reference sign
Magnetorheologischer Aktor Magnetorheological actuator
Drehelement rotary element
Magnetorheologisches Fluid Magnetorheological Fluid
Statisches Element static element
Kammer chamber
MRF-Spalt MRF gap
Anordnung / Spule arrangement / coil
Drehachse axis of rotation
Welle Wave
Stromschnittstelle / StromquellePower interface / power source
Magnetorheologischer AktorMagnetorheological actuator
Permanentmagnet permanent magnet
Steuerspalt control gap
Magnetorheologischer Aktor Magnetorheological actuator
Ausnehmung recess
Magnetorheologischer AktorMagnetorheological actuator
Drehsteuervorrichtungrotation control device
Magnetorheologischer Aktor Magnetorheological actuator
Magnetfeld des Permanentmagnetenmagnetic field of the permanent magnet
Magnetischer Fluss des PermanentmagnetenMagnetic flux of the permanent magnet
Magnetfeld der Spule magnetic field of the coil
Magnetischer Fluss der Spule Magnetic flux of the coil
Magnetfeld im KompensationszustandMagnetic field in the compensation state
Magnetischer Fluss im Kompensationszustand Magnetic flux in compensation state

Claims

Patentansprüche patent claims
1. Magnetorheologischer Aktor (1 , 11 , 14, 16, 18) für eine Drehsteuervorrichtung (17) eines Fahrzeugs, umfassend: A magnetorheological actuator (1, 11, 14, 16, 18) for a rotary control device (17) of a vehicle, comprising:
- ein Drehelement (2), das mit einer Benutzerschnittstelle der Drehsteuervorrichtung (17) mechanisch verbindbar ist und ausgebildet ist, mit einem magnetorheologischen Fluid (3) zusammenzuwirken, wobei eine Drehbewegung des Drehelements (2) von Eigenschaften eines Magnetfelds (19, 21 , 23) abhängig ist; und - a rotary element (2) which can be mechanically connected to a user interface of the rotary control device (17) and is designed to interact with a magnetorheological fluid (3), a rotary movement of the rotary element (2) being dependent on properties of a magnetic field (19, 21, 23 ) is dependent; and
- zumindest eine Anordnung (7) zum Erzeugen eines auf das magnetorheologische Fluid (3) einwirkenden Magnetfelds und/oder zum Beeinflussen seiner Eigenschaften, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Anordnung (7) asymmetrisch zu einer Drehachse (8) des Drehelements (2) angeordnet ist, so dass sich das Magnetfeld (21 ) bei einer Drehbewegung des Drehelements (2) mit dreht. - at least one arrangement (7) for generating a magnetic field acting on the magnetorheological fluid (3) and/or for influencing its properties, characterized in that the at least one arrangement (7) is asymmetrical to an axis of rotation (8) of the rotary element (2) is arranged so that the magnetic field (21) rotates with a rotary movement of the rotary element (2).
2. Magnetorheologischer Aktor (1 , 11 , 14, 16, 18) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Anordnung (7) eine, insbesondere magnetfeldbildende, Spule (7) ist oder aufweist und/oder die zumindest eine Anordnung (7) und/oder Spule (7) um einen Abschnitt des Drehelements (2) herum angeordnet bzw. gewickelt ist. 2. Magnetorheological actuator (1, 11, 14, 16, 18) according to claim 1, characterized in that the at least one arrangement (7) is or has a coil (7), in particular one that forms a magnetic field, and/or the at least one arrangement ( 7) and/or the coil (7) is arranged or wound around a section of the rotating element (2).
3. Magnetorheologischer Aktor (1 , 11 , 14, 16, 18) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetorheologischer Aktor (1 , 11 , 14, 16, 18) mehrere, insbesondere zwei, drei oder vier, Anordnungen (7) zum Erzeugen eines auf das magnetorheologische Fluid (3) einwirkenden Magnetfelds (21 ) und/oder zum Beeinflussen seiner Eigenschaften aufweist. 3. Magnetorheological actuator (1, 11, 14, 16, 18) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the magnetorheological actuator (1, 11, 14, 16, 18) has several, in particular two, three or four arrangements (7) for generating a magnetic field (21) acting on the magnetorheological fluid (3) and/or for influencing its properties.
4. Magnetorheologischer Aktor (1 , 11 , 14, 16, 18) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehelement (2) mittels der zumindest einen Anordnung (7) einpolig oder mehrpolig, wie zwei-, drei- oder vierpolig, ausgestaltet ist. 4. Magnetorheological actuator (1, 11, 14, 16, 18) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the rotating element (2) by means of the at least one arrangement (7) has one or more poles, such as two, three or four-pole, is designed.
5. Magnetorheologischer Aktor (1 , 11 , 14, 16, 18) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Anordnung (7) mit dem Drehelement (2), insbesondere drehfest, verbunden ist. 5. Magnetorheological actuator (1, 11, 14, 16, 18) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one arrangement (7) is connected to the rotary element (2), in particular non-rotatably.
6. Magnetorheologischer Aktor (1 , 11 , 14, 16, 18) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetorheologischer Aktor (1 , 11 , 14, 16, 18) einen Magneten (12), insbesondere Permanentmagneten (12), aufweist, der ein auf das magnetorheologische Fluid (3) einwirkende Magnetfeld (19) aufweist. 6. Magnetorheological actuator (1, 11, 14, 16, 18) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the magnetorheological actuator (1, 11, 14, 16, 18) has a magnet (12), in particular permanent magnets (12 ), which has a magnetic field (19) acting on the magnetorheological fluid (3).
7. Magnetorheologischer Aktor (1 , 11 , 14, 16, 18) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (12) mit der zumindest einen Anordnung (7) und/oder mit dem Drehelement (2), insbesondere drehfest, verbunden ist. 7. Magnetorheological actuator (1, 11, 14, 16, 18) according to claim 6, characterized in that the magnet (12) is connected to the at least one arrangement (7) and/or to the rotary element (2), in particular non-rotatably is.
8. Magnetorheologischer Aktor (1 , 11 , 14, 16, 18) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (12) symmetrisch zu der Drehachse (8) des Drehelements (2) und/oder an einer Stirnseite des Drehelements (2) angeordnet ist. 8. Magnetorheological actuator (1, 11, 14, 16, 18) according to at least one of the preceding claims 6 to 7, characterized in that the magnet (12) is symmetrical to the axis of rotation (8) of the rotary element (2) and / or an end face of the rotating element (2) is arranged.
9. Magnetorheologischer Aktor (1 , 11 , 14, 16, 18) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (12) zumindest abschnittsweise eine zu dem Drehelement (2) komplementäre Form aufweist und/oder innerhalb einer Ausnehmung (15) des Drehelements (2) angeordnet ist. 9. Magnetorheological actuator (1, 11, 14, 16, 18) according to at least one of the preceding claims 6 to 8, characterized in that the magnet (12) has a shape complementary to the rotary element (2) at least in sections and/or within it a recess (15) of the rotary element (2) is arranged.
10. Magnetorheologischer Aktor (1 , 11 , 14, 16, 18) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetorheologischer Aktor (1 , 11 , 14, 16, 18) ein statisches Element (4) aufweist, wobei der magnetorheologischer Aktor (1 , 11 , 14, 16, 18) dazu ausgebildet ist, ein Drehmoment zwischen dem Drehelement (2) und dem statischen Element (4) zu übertragen, insbesondere eine Drehmomentübertragung zu modulieren. 10. Magnetorheological actuator (1, 11, 14, 16, 18) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the magnetorheological actuator (1, 11, 14, 16, 18) has a static element (4), wherein the magnetorheological actuator (1, 11, 14, 16, 18) is designed to transmit a torque between the rotating element (2) and the static element (4), in particular to modulate a torque transmission.
11. Magnetorheologischer Aktor (1 , 11 , 14, 16, 18) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Drehelement (2) und dem statischen Element (4) ein, insbesondere drehmomentbildender, Spalt (6), wie MRF-Spalt (6), vorgesehen ist, in dem das magnetorheologische Fluid (3) angeordnet ist. 11. Magnetorheological actuator (1, 11, 14, 16, 18) according to claim 10, characterized in that between the rotating element (2) and the static element (4) a, in particular torque-forming, gap (6), such as MRF gap (6) is provided, in which the magnetorheological fluid (3) is arranged.
12. Magnetorheologischer Aktor (1 , 11 , 14, 16, 18) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Spalts (6) zwischen dem Drehelement (2) und dem statischen Element (4) größer ist als die Höhe des Spalts (6). 12. Magnetorheological actuator (1, 11, 14, 16, 18) according to claim 11, characterized in that the diameter of the gap (6) between the rotating element (2) and the static element (4) is greater than the height of the gap (6).
13. Magnetorheologischer Aktor (1 , 11 , 14, 16, 18) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Drehelement (2) und der zumindest einen Anordnung (7) zumindest abschnittsweise ein Spalt (13), wie Steuer-Spalt (13), vorgesehen ist, in dem ein permeables, insbesondere niederpermeables, Element angeordnet ist, das ausgebildet ist, den magnetischen Kreis und/oder Fluss (22) der zumindest einen Anordnung (7) zu durchbrechen. 13. Magnetorheological actuator (1, 11, 14, 16, 18) according to at least one of the preceding claims, characterized in that between the rotating element (2) and the at least one arrangement (7) at least in sections a gap (13), such as Steuer - gap (13) is provided, in which a permeable, in particular low-permeability, element is arranged, which is designed to break through the magnetic circuit and/or flux (22) of the at least one arrangement (7).
14. Magnetorheologischer Aktor (1 , 11 , 14, 16, 18) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (13) zwischen dem Drehelement (2) und der zumindest einen Anordnung (7) im Wesentlichen vertikal und/oder parallel zu zumindest einem Abschnitt der Anordnung (7) angeordnet ist. 14. Magnetorheological actuator (1, 11, 14, 16, 18) according to claim 13, characterized in that the gap (13) between the rotary element (2) and the at least one arrangement (7) is substantially vertical and/or parallel to at least one section of the arrangement (7) is arranged.
15. Magnetorheologischer Aktor (1 , 11 , 14, 16, 18) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (13) zwischen dem Drehelement (2) und der zumindest einen Anordnung (7) größer ist als der Spalt (6) zwischen dem Drehelement (2) und dem statischen Element (4). 15. Magnetorheological actuator (1, 11, 14, 16, 18) according to at least one of the preceding claims 13 to 14, characterized in that the gap (13) between the rotating element (2) and the at least one arrangement (7) is larger as the gap (6) between the rotating element (2) and the static element (4).
16. Magnetorheologischer Aktor (1 , 11 , 14, 16, 18) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetorheologischer Aktor (1 , 11 , 14, 16, 18) eine Kammer (5) aufweist, die das magnetorheologische Fluid (3) enthält. 16. Magnetorheological actuator (1, 11, 14, 16, 18) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the magnetorheological actuator (1, 11, 14, 16, 18) has a chamber (5) which the magnetorheological Fluid (3) contains.
17. Magnetorheologischer Aktor (1 , 11 , 14, 16, 18) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehelement (2) zumindest abschnittsweise und/oder der Magnet (12) und/oder die zumindest eine Anordnung (7) innerhalb der Kammer (5) angeordnet ist/sind und/oder dahingehend ausgestaltet ist/sind, sich innerhalb der Kammer (5), insbesondere gemeinsam, zu drehen, wobei die Kammer (5) bezüglich des statischen Elements (4) fest angeordnet ist, so dass eine Drehmomentübertra-17. Magnetorheological actuator (1, 11, 14, 16, 18) according to claim 16, characterized in that the rotary element (2) at least in sections and/or the magnet (12) and/or the at least one arrangement (7) within the Chamber (5) is / are arranged and / or is / are designed to rotate within the chamber (5), in particular together, wherein the chamber (5) is fixed with respect to the static element (4) so that a torque transmission
19 gung zwischen dem Drehelement (2) und einer Innenfläche der Kammer (5) von den Eigenschaften des Magnetfelds abhängig ist. 19 The connection between the rotating element (2) and an inner surface of the chamber (5) depends on the properties of the magnetic field.
18. Magnetorheologischer Aktor (1 , 11 , 14, 16, 18) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehelement (2) die Kammer (5) umfasst und das statische Element (4) zumindest abschnittsweise innerhalb der Kammer (5) angeordnet ist, so dass eine Drehmomentübertragung zwischen einer Innenfläche der Kammer (5) des Drehelements (2) und dem statischen Element (4) von den Eigenschaften des Magnetfelds abhängig ist. 18. Magnetorheological actuator (1, 11, 14, 16, 18) according to claim 16, characterized in that the rotating element (2) comprises the chamber (5) and the static element (4) is arranged at least in sections within the chamber (5). is, so that a torque transmission between an inner surface of the chamber (5) of the rotating element (2) and the static element (4) depends on the properties of the magnetic field.
19. Magnetorheologischer Aktor (1 , 11 , 14, 16, 18) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetische Fluss (20, 22) der zumindest einen Anordnung (7) und/oder des Magneten (12) den Spalt (6) zwischen dem Drehelement (2) und dem statischen Element (4) durchdringt. 19. Magnetorheological actuator (1, 11, 14, 16, 18) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the magnetic flux (20, 22) of the at least one arrangement (7) and / or the magnet (12) the Gap (6) between the rotating element (2) and the static element (4) penetrates.
20. Magnetorheologischer Aktor (1 , 11 , 14, 16, 18) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das statische Element (4) zumindest abschnittsweise eine ferromagnetische Fläche, wie Innenfläche oder Außenfläche, aufweist und/oder aus einem ferromagnetischen Material hergestellt ist. 20. Magnetorheological actuator (1, 11, 14, 16, 18) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the static element (4) has at least sections of a ferromagnetic surface, such as an inner surface or outer surface, and/or consists of a ferromagnetic material is made.
21. Magnetorheologischer Aktor (1 , 11 , 14, 16, 18) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass sich der magnetische Fluss (20, 22) der zumindest einen Anordnung (7) und/oder des Magneten (12) über das statische Element (4) und/oder über dessen ferromagnetische Fläche schließt. 21. Magnetorheological actuator (1, 11, 14, 16, 18) according to claim 20, characterized in that the magnetic flux (20, 22) of the at least one arrangement (7) and / or the magnet (12) via the static Element (4) and / or closes on its ferromagnetic surface.
22. Magnetorheologischer Aktor (1 , 11 , 14, 16, 18) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Anordnung (7) so ausgebildet ist, den magnetischen Fluss (20) des Magneten (12) zu verstärken und/oder zu kompensieren. 22. Magnetorheological actuator (1, 11, 14, 16, 18) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one arrangement (7) is designed to strengthen the magnetic flux (20) of the magnet (12). and/or compensate.
23. Magnetorheologischer Aktor (1 , 11 , 14, 16, 18) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehelement (2) als Welle ausgebildet ist oder eine Welle (9) aufweist. 23. Magnetorheological actuator (1, 11, 14, 16, 18) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the rotary element (2) is designed as a shaft or has a shaft (9).
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24. Drehsteuervorrichtung (17) für ein Fahrzeug, umfassend einen magnetorheologischen Aktor (1 , 11 , 14, 16, 18) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 23. 24. Rotation control device (17) for a vehicle, comprising a magnetorheological actuator (1, 11, 14, 16, 18) according to at least one of the preceding claims 1 to 23.
25. Drehsteuervorrichtung (17) nach Anspruch 24, umfassend eine Benutzerschnittstelle, die mit dem Drehelement (2) des magnetorheologischen Aktors (1 , 11 , 14, 16, 18) mechanisch verbunden ist, wobei die Benutzerschnittstelle so ausgebildet ist, sich bezüglich der Drehachse (8) des Drehelements (2) zu drehen. 25. Rotational control device (17) according to claim 24, comprising a user interface which is mechanically connected to the rotating element (2) of the magnetorheological actuator (1, 11, 14, 16, 18), wherein the user interface is designed in such a way that it rotates with respect to the axis of rotation (8) of the rotary member (2) to rotate.
26. Drehsteuervorrichtung (17) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 24 bis 25, umfassend eine Sensoreinrichtung zum Überwachen der Ausrichtung und/oder Drehbewegung der Benutzerschnittstelle, und/oder eine Verarbeitungseinheit zum Erzeugen von Steuersignalen, wobei die Steuersignale auf Sensordaten der Sensoreinrichtung basieren, und/oder eine Kommunikationsschnittstelle zum Übertragen von Steuersignalen von der Verarbeitungseinheit, und/oder der magnetorheologische Aktor (1 , 11 , 14, 16, 18), insbesondere dessen zumindest eine Anordnung (7), dahingehend ausgebildet ist, gemäß Steuersignalen von der Verarbeitungseinheit ein Magnetfeld zu erzeugen und/oder seine Eigenschaften zu beeinflussen. 26. Rotation control device (17) according to at least one of the preceding claims 24 to 25, comprising a sensor device for monitoring the orientation and/or rotational movement of the user interface, and/or a processing unit for generating control signals, the control signals being based on sensor data from the sensor device, and /or a communication interface for transmitting control signals from the processing unit, and/or the magnetorheological actuator (1, 11, 14, 16, 18), in particular the at least one arrangement (7) of which is designed to generate a magnetic field in accordance with control signals from the processing unit generate and/or influence its properties.
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