WO2024156645A1 - Vorrichtung mit wenigstens einer aktoreinrichtung zur gezielten beeinflussung der bewegbarkeit eines übertragungselements - Google Patents

Vorrichtung mit wenigstens einer aktoreinrichtung zur gezielten beeinflussung der bewegbarkeit eines übertragungselements Download PDF

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WO2024156645A1
WO2024156645A1 PCT/EP2024/051387 EP2024051387W WO2024156645A1 WO 2024156645 A1 WO2024156645 A1 WO 2024156645A1 EP 2024051387 W EP2024051387 W EP 2024051387W WO 2024156645 A1 WO2024156645 A1 WO 2024156645A1
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WO
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drive
receiving structure
transmission element
braking
gap
Prior art date
Application number
PCT/EP2024/051387
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English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Battlogg
Philipp Dönz
Original Assignee
Inventus Engineering Gmbh
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/001Mechanical components or aspects of steer-by-wire systems, not otherwise provided for in this maingroup
    • B62D5/005Mechanical components or aspects of steer-by-wire systems, not otherwise provided for in this maingroup means for generating torque on steering wheel or input member, e.g. feedback
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/001Mechanical components or aspects of steer-by-wire systems, not otherwise provided for in this maingroup
    • B62D5/005Mechanical components or aspects of steer-by-wire systems, not otherwise provided for in this maingroup means for generating torque on steering wheel or input member, e.g. feedback
    • B62D5/006Mechanical components or aspects of steer-by-wire systems, not otherwise provided for in this maingroup means for generating torque on steering wheel or input member, e.g. feedback power actuated

Definitions

  • the invention relates to a device which comprises at least one movable transmission element and at least one actuator device for specifically influencing the mobility of the transmission element.
  • the actuator device comprises at least one magnetorheological braking device for generating a braking torque acting on the transmission element, so that the mobility of the transmission element can be specifically braked.
  • the actuator device also comprises at least one drive device for generating a torque acting on the transmission element, so that the transmission element can be actively moved.
  • Such a device can be an operating device which is designed, for example, as a steering input device according to the steer-by-wire concept (SbW, steer-by-wire).
  • the operating device can then be equipped with an actuator device known as a "force feedback actuator” (FFA).
  • FFA comprises, for example, an (electric) motor and a continuously adjustable braking device based on the magnetorheological principle.
  • RWA road wheel actuator
  • RWA vehicle wheel actuator
  • the SbW concept generally requires high passive torques (10-35 Nm) against which the steering wheel must be turned manually (e.g. for end stops). At the same time, particularly low (active) torques (0.5 - 5 Nm) are required, which enable the return of the steering wheel and haptic signals or
  • Generate force feedback simulates the movements that emanate from the chassis of conventional steering systems and are felt on the steering wheel.
  • SbW systems usually have only one electric motor that generates both the active and passive torques, e.g. for an end stop.
  • An electric motor requires high currents to generate high passive torques and the motor must be larger than for the necessary active torques.
  • MRF actuators or MRF brakes usually require only a small amount of current for passive torque and require less space than electric motors. However, they cannot generate active power. A combination of the two is therefore recommended. However, the steering sometimes feels a bit spongy or imprecise because the MRF actuator and motor have a certain amount of gear play in relation to each other.
  • High torques or braking torques generally require correspondingly large motors or brakes. This disadvantageously increases the base torque (also known as the idling torque). However, a high base torque is very much at odds with the requirement for smooth steering and good controllability. Vehicles with self-driving systems and optional autonomous driving should also have foldable/retractable steering wheels. Such self-driving systems must necessarily be compact and lightweight. The solutions known to date therefore require a great deal of improvement.
  • the precision of the haptic signals also plays a role for other types of operating devices, e.g. joysticks.
  • the object of the present invention is to provide an improved device.
  • the device should meet the previously discussed requirements as far as possible and preferably at the same time offer a reliable and safe function and be economically producible.
  • the device according to the invention comprises at least one actuator device for the targeted influencing of the mobility of a (movable) transmission element.
  • the device comprises in particular at least one movable transmission element.
  • the device comprises at least one actuator device for the targeted influencing of the mobility of the transmission element.
  • the actuator device comprises at least one magnetorheological braking device for generating a braking torque which acts on the transmission element.
  • the mobility of the The transmission element can be braked in a targeted manner.
  • the actuator device comprises at least one drive device for generating a torque which acts on the transmission element.
  • the transmission element can be actively moved by means of the drive device.
  • the braking device and the drive device are arranged adjacent to one another on or in a common receiving structure. In particular, the (entire) actuator device is attached to the receiving structure.
  • the actuator device or the device can be referred to as a force feedback actuator (FFA).
  • FFA force feedback actuator
  • the device according to the invention offers many advantages.
  • a significant advantage is the arrangement of the braking device and drive device on the common support structure. This enables a particularly compact and at the same time structurally uncomplicated device. With such a device, the previously discussed requirements can be met reliably, inexpensively and economically. The requirements are met particularly advantageously when used as an operating device or steering control device. With the invention, particularly low basic torques can be achieved.
  • the receiving structure comprises at least one housing device or is designed as such.
  • the drive device and the braking device are housed together (integrated) in the housing device and in particular also fastened.
  • the housing device comprises at least one housing or is designed as such.
  • the drive device and the braking device and at least partially (to a large extent) also the shaft device are housed within a housing space of the housing device.
  • the housing device serves in particular to house at least one of the following components: at least one (preferably both) of the drive components, the motor coil, at least one (preferably both) of the braking components, the effective gap, the magnetorheological medium, the coil device of the braking device, the shaft device.
  • the receiving structure connects the drive device and the braking device to form a pre-assembly.
  • the pre-assembly can be handled as a unit.
  • the pre-assembly can, for example, be mounted as a unit in a vehicle or another device that is to be controlled or steered by means of the device or operating device.
  • the drive device and the braking device are arranged axially (or in the axial direction of the shaft device) one behind the other.
  • the drive device and the braking device are coupled to one another in sections (in contact).
  • the drive device and the brake device are arranged coaxially at least in sections.
  • the brake device and the drive device are arranged at least partially nested in the radial direction of the shaft device.
  • one of the brake components that can be rotated relative to one another is arranged in a rotationally fixed manner on one of the drive components that can be rotated relative to one another.
  • the brake component is arranged radially on the outside and the drive component is arranged radially on the inside. It is also possible that the brake component is arranged radially on the inside and the drive component is arranged radially on the outside.
  • the device comprises in particular at least one shaft device.
  • the shaft device is in particular designed as a shaft or comprises at least one such shaft.
  • the shaft device and the receiving structure are arranged to be rotatable relative to one another and are preferably rotatable. mounted on one another.
  • the drive device and/or the braking device are connected to the shaft device and in particular also to the transmission element in the manner of a direct drive.
  • a relative movement between the shaft device and the receiving structure can be driven by means of the drive device and braked by means of the braking device.
  • the shaft device and the receiving structure are mounted on one another in particular by means of at least one bearing device.
  • the bearing device is arranged between the shaft device and the receiving structure.
  • the shaft device can be rotatable and the receiving structure can be stationary.
  • the receiving structure it is also possible for the receiving structure to be rotatable and the shaft device to be stationary.
  • the shaft device is coupled (in a rotationally fixed manner) to the transmission element.
  • the shaft device and the transmission element are coupled in such a way that they can (only) be rotated together, while the receiving structure is preferably stationary.
  • the shaft device and the transmission element can be designed separately or connected to one another in one piece.
  • the transmission element is a section of the shaft device.
  • the receiving structure is designed to be stationary.
  • the receiving structure is connected (in a rotationally fixed manner) to a stationary support structure, for example a body structure of a vehicle. In particular, a movement of the transmission element can be transferred to the shaft device and vice versa.
  • the receiving structure is coupled (rotatably) to the transmission element.
  • the receiving structure and the transmission element are coupled in such a way that that they can (only) be rotated together, while the shaft device is stationary.
  • the transmission element can be designed separately or connected in one piece to the receiving structure.
  • the shaft device is designed to be stationary.
  • the shaft device is connected (in a rotationally fixed manner) to a stationary support structure, for example a body structure of a vehicle.
  • a movement of the transmission element can be transferred to the receiving structure and vice versa.
  • the shaft device can also be referred to as an axle.
  • the drive device and the braking device act without an intermediate gear and preferably directly on the shaft device.
  • the shaft device forms a common shaft (or axis) for the drive device and the braking device and preferably also for the transmission element.
  • the transmission element and the drive device and the braking device are rotatably mounted on the receiving structure exclusively by means of the shaft device.
  • the shaft device is the only component of the device which is mounted (by means of at least one bearing device) on the
  • the drive device and the braking device and in particular also the transmission element are preferably only rotatably mounted on the receiving structure by being attached to the shaft device (in a rotationally fixed manner).
  • Such an embodiment can be implemented both with a fixed shaft device and with a fixed receiving structure.
  • the shaft device is connected without an intermediate gear and preferably directly to the transmission element.
  • the receiving structure is connected without an intermediate gear and preferably directly to the transmission element.
  • the shaft device or the receiving structure can be firmly and in particular integrally connected to the transmission element.
  • the transmission element it is also possible for the transmission element to be designed as a separate component which is connected in a rotationally fixed manner to the shaft device or the receiving structure.
  • the shaft device could be connected to the transmission element via a gear.
  • a ratio of e.g. 1:5 is then provided between the transmission element and the drive device and the braking device. This means that the size of the drive device or braking device can be selected to be smaller.
  • the drive device comprises in particular at least two drive components that can be rotated relative to one another.
  • at least one first drive component and at least one second drive component that can be rotated relative to the first drive component are provided.
  • the drive components that can be rotated relative to one another comprise at least one drive stator and at least one drive rotor.
  • the braking device comprises at least two braking components that can be rotated relative to one another.
  • at least one first braking component and at least one second braking component that can be rotated relative to the first braking component are provided.
  • at least one braking stator and at least one braking rotor are provided.
  • the shaft device is connected in a rotationally fixed manner to one (first) of the at least two drive components that are rotatable relative to one another. It is also preferred and advantageous that the shaft device is connected in a rotationally fixed manner to one (first) of the at least two brake components that are rotatable relative to one another.
  • the (first) drive component and/or the (first) brake component is connected without an intermediate gear and preferably directly to the shaft device.
  • the (first) drive component and/or the (first) brake component can be integrally connected to the shaft device.
  • the shaft device can only be rotated together with the first drive component and/or the first brake component.
  • the receiving structure is connected in a rotationally fixed manner to a (second) of the at least two drive components that can rotate relative to one another. It is also preferred and advantageous that the receiving structure is connected in a rotationally fixed manner to a (second) of the at least two brake components that can rotate relative to one another.
  • the (second) drive component and/or the (second) brake component is connected without an intermediate gear and preferably directly to the receiving structure.
  • the (second) drive component and/or the (second) brake component can be connected in one piece to the receiving structure.
  • the receiving structure can only be rotated together with the second drive component and/or the second brake component.
  • the shaft device and the receiving structure are in particular rotatably mounted to one another by means of at least one bearing device.
  • the bearing device comprises at least two and preferably only two bearing points.
  • the drive components of the drive device, which can rotate relative to one another, and the brake components of the brake device, which can rotate relative to one another are mounted exclusively by the bearing device.
  • no further bearing points are provided for the mounting of the drive components and/or the brake components in addition to this bearing device.
  • the drive components and/or the brake components are rotatably mounted relative to one another by means of at least one additional bearing point.
  • the bearing points comprise in particular at least one bearing and, for example, a rolling bearing or plain bearing or the like.
  • At least one of the The drive component connected to the shaft device and the at least one brake component connected in a rotationally fixed manner to the shaft device are (exclusively) mounted together on the receiving structure via the bearing device of the shaft device.
  • the at least one drive component which is not connected in a rotationally fixed manner to the shaft device and/or the at least one brake component which is not connected in a rotationally fixed manner to the shaft device are rotationally fastened to such a supporting structure on which the shaft device is also rotatably mounted.
  • this supporting structure is the receiving structure.
  • the at least one drive component which is not connected in a rotationally fixed manner to the shaft device and/or the at least one brake component which is not connected in a rotationally fixed manner to the shaft device are (rotationally fixed) fastened to the receiving structure.
  • a (first) of the brake components that can rotate relative to one another is connected to a (first) of the drive components that can rotate relative to one another.
  • the brake component is connected to the drive component by means of the shaft device. It is possible that this brake component is connected in one piece to the drive component and in particular also to the shaft device.
  • the shaft device and the brake component and the drive component form a one-piece component.
  • an electrical connection of the drive device and/or an electrical connection of the braking device is made (only) via the receiving structure and/or (only) via the shaft device.
  • the electrical connection runs through the receiving structure.
  • the components of the drive device and/or the braking device which must be supplied with energy or controlled via the electrical connection, are arranged on the fixed receiving structure. If the If the shaft device is designed to be stationary, these components are arranged in particular on the shaft device. The electrical connection is then made in particular via the shaft device. In particular, the electrical connection runs through the shaft device.
  • the electrical connection can also be made via the non-fixed component (support structure or shaft device).
  • the non-fixed component support structure or shaft device.
  • coil springs or sliding contacts or the like are provided.
  • the electrical connection is intended in particular for the coil device of the braking device and/or for the motor coil(s) of the drive device.
  • the electrical connection can also be used for a sensor device.
  • the drive component that is connected to the shaft device in a rotationally fixed manner at least partially provides the brake component that is connected to the shaft device in a rotationally fixed manner.
  • This enables component integration that saves considerable installation space, weight and design effort.
  • the drive component that is connected to the shaft device in a rotationally fixed manner and the brake component that is connected to the shaft device in a rotationally fixed manner share at least one common component.
  • this component is designed to be magnetically conductive.
  • a magnetic field flows through this component when the actuator device is in operation and is preferably a component of a magnetic circuit.
  • the drive component connected to the receiving structure in a rotationally fixed manner at least partially provides the brake component connected to the receiving structure in a rotationally fixed manner.
  • the drive component connected to the receiving structure in a rotationally fixed manner and the brake component connected to the receiving structure in a rotationally fixed manner share the same component.
  • Brake component at least one common component.
  • this component is designed to be magnetically conductive.
  • this component is passed through by a magnetic field during operation of the actuator device and is preferably a component of a magnetic circuit.
  • the drive component connected in a rotationally fixed manner to the receiving structure touches the brake component connected in a rotationally fixed manner to the receiving structure.
  • the drive component connected in a rotationally fixed manner to the receiving structure and the brake component connected in a rotationally fixed manner to the receiving structure are connected directly to one another and in particular in a contacting manner.
  • the drive device preferably comprises at least one electric motor or is designed as such.
  • the electric motor is designed as an axial flux motor and preferably as a disc rotor. It is possible for the electric motor to be designed as a bell-armature motor. In particular, the electric motor is shorter in the axial direction than in the radial direction or in diameter. Such electric motors are particularly suitable for integration in the common receiving structure.
  • the axial flux motor offers many advantages, but it also requires a special arrangement of the components and a special design (e.g. disc-shaped instead of cylindrical, axial length). In addition, it shows different behavior at certain speeds. With the invention presented here, the axial flux motor and its advantages can be particularly well integrated and utilized structurally.
  • the drive device can generate the torque itself (without, for example, a spring having to be tensioned beforehand).
  • the electric motor it is also possible for the electric motor to have two or more independent motor coil windings that are connected to different control devices or energy supplies. If one of the energy supplies or one of the control devices or one of the coil windings fails, the other of the coil windings is still able to generate a torque by supplying the appropriate current using the independent energy supply.
  • the drive device can comprise at least one mechanical energy storage device or to be designed as such.
  • the energy storage device can be charged by moving the transmission element.
  • the transmission element can be set in motion by the energy stored in the energy storage device.
  • the energy storage device is accommodated in the receiving structure.
  • the energy storage device serves to return the transmission element from a deflected position to a rest position.
  • the movement of the transmission element generated or supported by the energy storage device and/or the (rest) position of the transmission element can preferably be influenced in a targeted manner using the braking device.
  • a spring characteristic curve of the energy storage device can be adjusted using the braking device.
  • the energy storage device can be used to apply a targeted torque to the mobility of the transmission element in the event of a fault.
  • the energy storage device comprises in particular at least one (mechanical) spring. All types of suitable mechanical springs are possible (torsion spring, spiral spring, leg spring, etc.). It is possible that the energy storage device Electric motor of the drive device. It is also possible that the energy storage device alone provides the torque for the movement of the transmission element. In particular, the drive device then has no electric motor or the like.
  • Such a force storage device is particularly advantageous in a steer-by-wire steering system if, for example, a spring with a low maximum force and a low force increase over the angle of rotation can be used so that the sum of spring force (spring torque) and basic torque or basic friction at full
  • an (air) gap between the drive components that can rotate relative to one another runs in the radial direction and/or transversely to a rotation axis of the drive components that can rotate relative to one another or to the rotation axis of the shaft device.
  • the magnetic field of the electric motor runs at least in the gap between the at least two drive components that can rotate relative to one another parallel to the rotation axis of the drive components that can rotate relative to one another or to the rotation axis of the shaft device.
  • the electric motor can have at least two (disk-shaped) stators and at least one rotor in between. It is also possible for the electric motor to have only one (disk-shaped) stator, which is located axially next to the rotor.
  • the drive components provide the stator and the rotor.
  • the electric motor can be designed in particular as an internal rotor (rotor inside, stator outside) or as an external rotor (rotor outside, stator inside).
  • the braking device can be designed in particular as an internal rotor (fixed brake component inside, rotatable brake component outside) or as an external rotor (fixed Brake component outside, rotating brake component inside).
  • At least one circumferential gap is formed between the brake components that can rotate relative to one another.
  • the gap is at least partially filled with a magnetorheological medium.
  • the medium arranged in the gap can be influenced by means of the coil device in such a way that the relative mobility of the brake components can be braked in a targeted manner.
  • the gap has a variable gap height in the circumferential direction at least in sections, preferably at least in the (magnetorheologically effective) gap sections.
  • one of the brake components that can rotate relative to one another has an outer contour with a variable outer diameter and in particular a star contour.
  • the star contour in particular has a plurality of magnetic field concentrators that protrude in the radial direction.
  • the gap of the braking device preferably has at least two circumferential gap sections arranged at a distance from one another.
  • the gap sections differ in their minimum and/or maximum diameter.
  • the gap sections are connected to one another via a circumferential connecting gap. Overall, the gap therefore provides a circumferential, continuous receiving space for the medium.
  • the magnetorheological braking effect is provided in particular by the gap sections.
  • the maximum gap height in the area of the gap sections is lower than in the remaining area of the gap and in particular in the connecting gap.
  • the gap sections are located at different radial positions (or diameter positions). In particular, one gap section is radially further inward and another gap section is radially further outward. In particular, the gap is stepped. In particular, the gap sections are located at different levels. In particular, at least one of the brake components has at least two circumferential step sections. The step sections have in particular different diameters.
  • At least one of the brake components which can rotate relative to one another, in particular the brake component which is stationary during operation provides at least one receiving space for a winding of an electrical coil device.
  • a base wall runs between the receiving space and the gap (in particular the connecting gap).
  • the base wall has a thickness which is less than a maximum height (cross-sectional height) of the gap running beneath the base wall.
  • the base wall can be made from a magnetically conductive material without a magnetic short circuit occurring beneath the receiving space.
  • the base wall is an integral part of the brake component.
  • the base wall hermetically separates the coil device from the medium located in the gap.
  • the brake component which has the receiving space comprises at least two effective gap walls.
  • the effective gap walls are each arranged axially next to the base wall.
  • one of the two effective gap walls extends further radially inwards than the base wall.
  • the base wall extends further radially inwards than the other of the two effective gap walls.
  • the effective gap walls each delimit a gap section radially outwards.
  • one of the effective gap walls delimits the receiving space axially outwards.
  • the bottom wall and the active gap walls and a section of the receiving structure are connected to one another in one piece.
  • the bottom wall and the active gap walls and the section together a predominant part of the brake component or even the entire brake component.
  • at least this part or also the brake component is made of a magnetically conductive material.
  • the entire brake component is formed in one piece.
  • the base wall and the active gap walls and the section form a rotationally symmetrical (one-piece) turned part.
  • the turned part can be produced in particular by turning. Further processing after turning is possible. However, additive manufacturing (3D printing) is also possible.
  • the brake component can be designed as such a turned part or at least comprise such a part. In particular, at least the turned part is made of a magnetically conductive material.
  • the bottom wall can also be omitted so that the coil (or the coil holder, if present) is in direct contact with the medium.
  • the shaft device is mounted on the partial section.
  • the partial section serves to attach a bearing point (the bearing device).
  • the shaft device can be designed to be rotatable or fixed.
  • the receiving space is at least partially closed radially outward by a cover section of the receiving structure.
  • the section is designed as a housing cover. This enables simple assembly of the brake components and drive components inside the receiving structure.
  • one of the brake components that can rotate relative to one another preferably the brake component that is stationary during operation, has at least one base section and at least one outer magnetic flux flange.
  • the base section In particular, it has at least one receiving space that is open axially outward for an electrical coil device (in particular its winding).
  • the outer magnetic flux flange is arranged both axially and radially between the coil device and the base section.
  • the outer magnetic flux flange is also designed to be open axially outward.
  • the base section is connected to the receiving structure.
  • the shaft device is mounted on the base section (by means of one of the bearing points of the bearing device).
  • the outer magnetic flux flange has a higher magnetic conductivity than the base section.
  • the coil device has at least one winding and at least one coil holder for receiving the winding.
  • the coil holder is attached to the outer magnetic flux flange.
  • the receiving space and the (effective) gap are not sealed from one another.
  • the coil device is not separated from the medium in the gap by other components and in particular not by magnetically conductive components.
  • the winding and in particular also the coil holder are located within the gap. It is possible that the coil holder has contact with the medium.
  • the outer magnetic flux flange has at least two legs.
  • one leg delimits a gap section of the (effective) gap radially outward.
  • the legs are arranged in an L-shape relative to one another.
  • the legs meet one another.
  • the legs are connected to one another in one piece.
  • one leg runs essentially radially and one leg runs essentially axially.
  • one of the relatively rotatable brake components has at least one rotor section and at least an inner magnetic flux flange.
  • the rotor section is connected to the shaft device or to the receiving structure in a rotationally fixed manner and in particular in one piece.
  • the magnetic flux flange preferably has at least two legs.
  • one leg delimits a gap section of the gap radially inward.
  • the legs are arranged in an L-shape relative to one another.
  • the legs are connected to one another in one piece.
  • one leg runs essentially radially and the other leg runs essentially axially.
  • the rotor section and the inner magnetic flux flange are formed separately.
  • the rotor section and the inner magnetic flux flange are firmly connected to one another.
  • they are two separate components which are firmly joined to one another.
  • the inner magnetic flux flange has a higher magnetic conductivity than the rotor section.
  • the rotor section and the inner magnetic flux flange are connected to one another in one piece.
  • the rotor section and the inner magnetic flux flange then have the same magnetic conductivity.
  • the receiving structure in particular at least one structural section of the receiving structure
  • one of the at least two brake components that can be rotated relative to one another are connected to one another in one piece.
  • the receiving structure preferably the structural section
  • the brake component together form a structural component.
  • the shaft device is mounted on the structural component.
  • the mounting takes place by means of at least one bearing point of the bearing device.
  • the brake component which is part of the structural component, is in particular not relative to the Support structure rotatable or non-rotatable on the support structure.
  • the structural component preferably supports at least one bearing point of the bearing device for the shaft device.
  • the structural component is in particular a load-bearing component of the receiving structure.
  • the structural component is suitable and designed to absorb at least part of the bearing forces of the bearing device.
  • the structural component is a load-bearing wall of the housing device.
  • the drive device and the braking device preferably use at least one of the following components together: shaft device, bearing device for supporting the drive components that can rotate relative to one another and the braking components that can rotate relative to one another, sealing device, torque support, electrical connection.
  • the device comprises at least one failure protection device which is suitable and designed to apply a targeted torque (or braking torque) to the mobility of the transmission element at least in the event of a failure of the braking device and/or a failure of the drive device.
  • a targeted torque or braking torque
  • the transmission element is neither blocked nor can it be moved without resistance. This is particularly advantageous when designed as an operating device or steering control device.
  • the accident protection device comprises in particular at least one permanent magnet device, the magnetic field of which slows down the mobility of the brake components with a defined torque.
  • the magnetic field of the permanent magnet device can be reduced and/or increased during normal operation by an electrical coil device.
  • the coil device of the accident protection device is in particular the coil device of the brake device, which serves to generate the braking torque during normal operation.
  • the accident protection device can also be a have their own coil device. It is possible that the magnetic field of the permanent magnet device is used in normal operation to support the braking effect.
  • a maximum braking torque of the braking device is in particular greater and preferably greater by a factor of two than a maximum torque of the drive device. It is also possible and advantageous for the maximum braking torque of the braking device to be greater by a factor of three or four or five or six than a maximum torque of the drive device.
  • the braking device serves to block a steering unit in such a way that it serves as an exit aid from a vehicle.
  • the actuator device provides at least one end stop for the mobility of the transmission element.
  • this can limit rotation (at at least one defined angular position) in at least one and preferably in both directions of rotation. It is possible for a braking torque to be generated by means of the braking device, which provides the end stop. Additionally or alternatively, at least one mechanical end stop can be provided. This can possibly make the maximum braking torque of the braking device lower.
  • the mobility of the transmission element can be specifically influenced by means of the braking device (preferably also with the drive device), so that haptically perceptible feedback or signals (so-called force feedback) can be generated on the transmission element.
  • the feedback can be generated while the transmission element is moved at least partially by muscle power and/or at least partially by the drive device.
  • the mobility of the transmission element during an input can be influenced by means of the braking device (preferably The haptic feedback can be specifically influenced by the motion sensor (also with the drive device). It can be provided that the haptic feedback is generated while the transmission element is stationary or is not being moved by muscle power.
  • the drive device can also generate the haptic signals when the transmission element is stationary. For example, grids, blockages, vibrations and/or end points on the transmission element can be felt as haptic feedback.
  • the drive device serves to move the transmission element against the force of a manual movement and/or to return the transmission element during and/or after a manual movement.
  • haptically perceptible feedback (in particular by means of the braking device) can preferably be generated at the same time.
  • the transmission element can be actively moved in particular by the actuator device (the drive device).
  • the transmission element can be moved in particular (also) manually.
  • manual mobility is understood to mean mobility that is at least partially caused by muscle power.
  • the movement can be caused not only by the hands, but also by other muscle-coupled body structures (arms, legs, feet, back, torso, stomach, head, jaw, etc.).
  • the transmission element can be designed, for example, as a lever or a shaft or the like.
  • the device presented here is designed as an operating device, which is provided in particular for the (manual) specification of a control command.
  • the terms “device” and “operating device” can then be used synonymously.
  • the transmission element is then in particular an operating element.
  • the operating element can be moved at least during an input (in particular during a manual Movement of the control element) can be specifically influenced by means of the braking device (preferably also with the drive device).
  • the device or operating device is particularly preferably designed as a steering specification device for specifying a steering command according to the steer-by-wire concept.
  • the transmission element or operating element is then preferably designed as a steering unit or at least comprises such a unit.
  • the term "operating element” can then preferably be replaced by the term "steering unit”.
  • the steering unit can be, for example, a steering wheel or a control wheel or a joystick.
  • the shaft device is in particular designed as a steering shaft or at least comprises such a shaft.
  • the steering shaft is rotatably mounted on the receiving structure.
  • the steering unit is then connected to the steering shaft in a rotationally fixed manner.
  • the receiving structure is attached to a support structure of the vehicle.
  • the steering shaft it is also possible for the steering shaft to be fixed (in principle an axle) to a support structure of the vehicle.
  • the receiving structure is preferably rotatably mounted on the steering shaft.
  • the steering unit is then connected to the receiving structure in a rotationally fixed manner.
  • the steering unit is then rotatable relative to the steering shaft.
  • the receiving structure is mounted directly on the operating element and in particular on the steering unit (in a rotationally fixed manner). It is also possible and advantageous that the shaft device is mounted directly (in a rotationally fixed manner) on the operating element, in particular on the steering unit, and has a length which is not greater than 2.5 times the axial extension of the receiving structure and/or actuator device.
  • the The support structure can essentially be arranged in the immediate vicinity of the steering unit and a steering column as such is not necessary.
  • the support structure (or its covering) installed in the vehicle as intended is visible from the vehicle seats.
  • the support structure is housed in a housing of the steering unit or is part of such a housing.
  • the support structure and the steering unit are arranged outside a dashboard.
  • the support structure is connected to the control element or the steering unit by means of a conventional (longer) steering shaft or steering column.
  • the support structure and the steering unit can form a pre-assembly which can be handled as a unit.
  • the support structure and the steering unit can be installed as a unit in a vehicle.
  • the operating element in particular the steering unit
  • a body structure in a linearly displaceable manner.
  • the receiving structure can then be moved linearly in particular (only) together with the operating element, in particular the steering unit.
  • the device in particular the operating device, is designed such that a maximum current of the braking device during operation is less than 20 A and preferably less than 15 A and particularly preferably less than 10 A or even less than 5 A.
  • a maximum current is in particular related to a supply voltage of 12 V for generating a braking torque of 35 Newton meters.
  • the drive device can be operated as an electric generator.
  • the generator is driven by the movement of the transmission element or control element driven.
  • the movement is braked by the generator operation (in addition to the braking device).
  • the braking effect can be increased in a targeted manner if required.
  • the additional braking effect is taken into account when controlling the braking device.
  • the electrical energy generated in generator operation can be used in particular to supply the braking device and/or the drive device.
  • the generated electrical energy can be made available directly to the braking device.
  • an energy storage device and, for example, a battery can be provided.
  • the operating device presented here can be designed for steering or for operating other functions of a vehicle (e.g. rotary actuator with active adjustment by the motor) or other machines or devices (medical devices, computers, game controllers).
  • a vehicle e.g. rotary actuator with active adjustment by the motor
  • other machines or devices medical devices, computers, game controllers.
  • the transmission element or operating element is then preferably designed as a (pivotable) operating lever.
  • the operating lever can be pivoted about at least two axes (X-axis, Y-axis).
  • at least one actuator device is provided for each pivot axis.
  • an axial flux motor is provided.
  • the operating device in particular the joystick, can provide a steering input device for specifying a steering command according to the steer-by-wire concept (e.g. instead of a steering wheel).
  • the operating device, in particular the joystick can be provided for operating a simulator, a computer, a vehicle and/or a machine, such as a crane or excavator or an attachment of an (agricultural) vehicle.
  • a vehicle is also understood to mean a watercraft or an aircraft or a (remote-controlled) drone.
  • the operating device, in particular the joystick can serve as the throttle and/or brake lever of a vehicle.
  • the device can be designed as a door device.
  • the door device comprises in particular at least one door support structure and at least one door unit pivotably mounted on the door support structure.
  • the movement of the door unit during opening and/or closing can be specifically dampened by means of the braking device.
  • the door unit can be actively moved to open and/or close by means of the drive device. Due to the common mounting structure of the present invention, the actuator device is particularly compact and can therefore be housed in the door frame or door post so that it is not visible from the outside.
  • the transmission element is in particular operatively connected to the door support structure and/or the door unit so that it can be moved by moving the door unit and/or so that it can actively move the door unit at least in sections.
  • the braking device serves in particular to generate a braking torque which acts on the transmission element and thus also on the door unit.
  • the drive device serves in particular to generate a torque which acts on the transmission element and thus also on the door unit.
  • the door device can be designed as a building door or a vehicle door. The applicant reserves the right to claim a device designed as a door device.
  • the device presented here can also be designed as another type of device and, for example, as a brake-by-wire actuator, seat adjustment and/or locking device.
  • the device can be designed as a body support mechanism for mechanically supporting a human or animal body.
  • the body support mechanism is in particular a prosthesis and/or an exoskeleton device.
  • a prosthesis is also understood to mean an orthosis. Due to the common support structure of the present invention, the body support mechanism is particularly compact and light, so that wearing comfort is improved.
  • the transmission element is in particular operatively connected to the human or animal body in such a way that it can be moved by the body using muscle power and/or that it can actively move the body at least in sections.
  • the braking device serves in particular to generate a braking torque that acts on the transmission element and thus also on the body.
  • the drive device serves in particular to generate a torque that acts on the transmission element and thus also on the body.
  • the prosthesis can be or partially replace an artificial body joint (knee, hip, foot, finger, elbow, shoulder joint, etc.) and/or body limb (arm, leg, foot, finger, etc.).
  • the exoskeleton device serves in particular to actively support the muscle power of the body and to brake or dampen a movement of the body.
  • the exoskeleton device can be used, for example, as an industrial assembly aid.
  • the body support mechanism preferably comprises at least one joint device with at least two joint units.
  • the transmission element is mechanically coupled to at least one of the joint units.
  • at least one actuator device is provided for each joint device. The applicant reserves the right to claim a device designed as a body support mechanism.
  • the receiving structure can be made up of several parts or one part.
  • the receiving structure surrounds the drive device and/or the braking device and preferably also at least partially (predominantly) the shaft device.
  • the drive device and/or the braking device are each supported on the receiving structure in particular with respect to the torque or braking torque which they provide during operation.
  • the device comprises at least one holding structure.
  • the drive torque or braking torque can be supported on the holding structure.
  • the holding structure can be part of a console or a vehicle body or can be attached to it in a rotationally fixed manner (in particular in the context of an embodiment as an operating device).
  • the support structure can be attached to a human or animal body in a rotationally fixed manner (in particular in the context of a design as a body support mechanism).
  • the support structure can also be attached to a building in a rotationally fixed manner (in particular in the context of a design as a door device).
  • the device can comprise at least one contacting device, which serves to electrically connect a component arranged on the transmission element to a component arranged outside the transmission element.
  • the contacting device can, for example, comprise a coil spring device with at least one coil spring and/or a sliding contact device with at least one sliding contact.
  • the contacting device enables power and/or signal transmission while the transmission element moves and preferably rotates.
  • the contacting device is particularly advantageous if the device is designed as an operating device or steering input device and the transmission element is designed as an operating element or as a steering unit. It is possible for the contacting device to also serve to electrically connect the actuator device and/or the sensor device to a device for energy supply and/or control.
  • the rotationally fixed connection is in particular force-locking and/or positively and/or materially bonded.
  • the one-piece connection is in particular materially bonded and preferably made of one piece or a continuous material.
  • a materially bonded connection made of different materials is also possible, e.g. a welded or adhesive connection.
  • the coil device of the braking device and/or the motor coil of the drive device are in particular attached to the stationary component.
  • the stationary component is either the receiving structure or the shaft device.
  • the coil device and/or the motor coil are attached to the component that rotates relative to the stationary component.
  • coil springs and/or sliding contacts or the like are provided for contacting.
  • the magnetorheological medium comprises magnetorheological particles and gas as a filling medium.
  • the magnetorheological particles are absorbed in air.
  • the magnetorheological medium is designed as a magnetizable powder. It is also possible for the magnetorheological medium to comprise magnetorheological particles and a carrier liquid, such as oil, water or alcohol or the like.
  • the medium can comprise liquid and/or solid additives (e.g. a graphite additive, molybdenum compounds, etc.).
  • the magnetorheological particles consist predominantly of carbonyl iron powder or its derivatives. Other magnetorheologically responsive particles are also possible.
  • the magnetorheological particles can have coatings to protect against abrasion and/or corrosion and/or additional components to make the magnetorheological particles more durable, more abrasion-resistant and/or more slippery during operation.
  • the mobility of the steering control device may have to be braked more strongly using the FEA in order to adapt the mobility of the steering control device to the achievable speed of the RWA.
  • the interior temperature of the vehicle is high, for example due to sunlight while parking, this affects the performance of electric motors, since the torque that can be applied by electric motors is highly temperature-dependent.
  • FFAs with magnetorheological brakes can reliably generate a high braking torque even at high temperatures and are therefore better suited for use at high temperatures.
  • Figure 1 is a purely schematic representation of a device according to the invention in a perspective view
  • Figure 2 is a purely schematic representation of a device in a sectional side view
  • Figure 3 is a detailed view of the device according to Figure 2;
  • FIG. 4 is a purely schematic representation of another
  • Figure 5 is a detailed view of the device according to Figure 4.
  • FIG. 6 is a purely schematic representation of another
  • Fig. 6a is a purely schematic representation of a device in a perspective view
  • Fig . 6b the device according to Fig . 6a in a sectioned
  • FIG. 10-11 further purely schematic representations of one
  • Fig. 12 is a purely schematic representation of a device in a side view
  • Fig. 13 is a purely schematic representation of a
  • Body support mechanics formed from
  • Fig. 14 is a purely schematic representation of a
  • Fig. 15 is a purely schematic representation of a
  • Figures 1 to 3 show a device 1 according to the invention with an actuator device 300 for the targeted influencing of the mobility of a transmission element 2.
  • the actuator device 300 comprises a drive device 302 with a first and a second drive component 312, 322 and a braking device with a first and a second braking component 311, 321.
  • the dimensions of the components and in particular the wall thicknesses are shown schematically here and also in the other figures, so that a particularly clear and understandable presentation is possible.
  • the braking device 301 and the drive device 302 are arranged adjacent to one another on a common receiving structure 303, which is designed here, for example, as a housing device 313.
  • the drive device 302 and the brake device 301 are arranged axially one behind the other on a shaft device 304.
  • the shaft device 304 is connected in a rotationally fixed manner to the first drive component 312 and the first brake component 311.
  • the second drive component 322 and the second brake component 321 are connected in a rotationally fixed manner to the receiving structure 303.
  • the shaft device 304 is rotatably mounted on the receiving structure 303 by means of a bearing device 305 with two bearing points 315, 325.
  • the bearing points 315, 325 are designed here, for example, as rolling bearings or plain bearings.
  • the receiving structure 303 here comprises two fastening plates 363a, 363b, on which the bearing points 315, 325 of the bearing device 305 for the shaft device 304 are supported.
  • the drive device 302 and the braking device 301 act directly on the shaft device 304 without an intermediate gear.
  • the shaft device 304 is also directly connected to the control element 11 without an intermediate gear.
  • the drive device 302 and the braking device 301 are connected here to form a pre-assembly assembly 323.
  • This can be handled as a unit during the assembly of a vehicle, for example.
  • the mounting structure 303 has, for example, an adapter 373 for connection to the support structure of the vehicle.
  • the receiving structure 303 provides a torque support 310 for the drive device 302 and the braking device 301.
  • the device 1 shown here can be designed, for example, as an operating device 10.
  • the transmission element 2 is then an operating element 11.
  • the operating device 10 is designed as a steering input device 309 for specifying a steering command according to the steer-by-wire concept.
  • the operating element 11 can be designed as a steering unit 319 and, for example, as a steering wheel.
  • the shaft device 304 is then designed as a steering shaft 329.
  • the steering shaft 329 can be coupled to the steering unit 319 in a rotationally fixed manner via a pin 329a.
  • the functioning of the steering input device 109 is described in more detail with reference to Figures 7 and 8.
  • the operating device 10 can also be designed as a different type of operating device 10.
  • the operating element 11 is then a rotary knob or the like.
  • the device 1 shown here can also be designed as described with reference to Figures 9 and 10.
  • the drive device 302 here comprises an electric motor 332 designed as an axial flux motor 332a.
  • the second (fixed) drive component 322 has several core parts 352a, 352b, on each of which a motor coil 342 is wound.
  • the first (rotatable) drive component 312 comprises a rotor designed as a disk part 362. Magnets (not shown here) are arranged on the disk part 362.
  • the disk part 362 extends between the core parts 352a on the left side and the core parts 352b on the right side.
  • the core parts 352a, 352b on one side are each grouped in a ring shape.
  • the core parts 352a, 352b are attached to the receiving structure 303 in a rotationally fixed manner via the fastening plates 363a, 363b.
  • a circumferential (effective) gap 331 runs between the brake components 311, 321, in which a magnetorheological medium 331d is arranged.
  • the gap 331 here comprises two gap sections 331a, 331b, which differ in their minimum and maximum diameters.
  • a connecting gap 331c extends between the two gap sections 331a, 331b, so that a circumferential and continuous receiving space for the medium 331d is created.
  • the magnetorheological braking effect is essentially provided in the gap sections 331a, 331b.
  • the gap sections 331a, 331b are not of the same diameter and are arranged in steps, for example. This makes installation much easier.
  • the brake component 321 here comprises a base section 391 and an outer magnetic flux flange 391b.
  • the base section 391 here has a receiving space 391a for an electrical coil device 361 that is open axially outwards.
  • the receiving space 391a is closed radially outwards by a cover section 343, which is here connected in one piece to the base section 391.
  • the coil device 361 comprises a winding 361a arranged on a coil holder 361b. This can be used to generate an adjustable magnetic field that influences the medium 331d in such a way that the desired braking effect is generated.
  • the outer magnetic flux flange 391b is both axially and radially between the coil device 361 and the base portion
  • the outer magnetic flux flange 391b has two L-shaped legs 391c, 391d.
  • the legs 391c, 391d each delimit a gap section 331a, 331b radially outward.
  • the other brake component 311 here comprises a rotor section
  • the legs 393a, 393b each delimit a gap section 331a, 331b radially inward.
  • the rotor section 392 and the inner magnetic flux flange 393 are formed separately here.
  • the magnetic flux flange 393 has a significantly higher magnetic conductivity than the rotor section 392.
  • the rotor section 392 is made of a magnetically non-conductive material.
  • the gap sections 331a, 331b here have a gap height that varies in the circumferential direction.
  • the inner magnetic flux flange 393 and/or the outer magnetic flux flange 391b are equipped with a star contour 341 in the area of the gap sections 331a, 331b.
  • the device 1 can be equipped with a fault protection device 306, which specifically brakes the transmission element 2 in the event of a fault, so that, for example, the steering unit 319 is neither blocked nor can be moved without resistance.
  • the fault protection device 306 comprises a permanent magnet device 316, which is arranged, for example, in the brake component 321 and in particular in the outer magnetic flux flange 391b.
  • the permanent magnet device 316 influences the medium 331d with its magnetic field in such a way that it brakes the mobility of the brake components 311, 321.
  • the magnetic field of the permanent magnet device 316 is specifically canceled by an electrical coil device 326.
  • the coil device 326 is provided here by the coil device 361. However, a separate coil device 326 can also be provided.
  • Other accident protection devices 306 are also possible (e.g. battery for generating an accident braking torque with the coil 361 of the brake device 301, additional coil, etc.).
  • the motor coils 342 and the coil device 361 and, if required, also the coil device 326 of the emergency protection 306 are supplied or controlled via an electrical connection 308 (not shown in detail).
  • the electrical connection 308 runs here via the receiving structure 303.
  • the receiving structure 303 or the housing device 313 here has a housing part 353a with an electronics compartment 353.
  • the electronics for controlling the actuator device 300 are housed there.
  • the electronics compartment 353 could also be referred to as an electronics receiving compartment.
  • the electrical connection 308 can preferably also run through the electronics compartment 353.
  • a sensor device (not shown here) can also be housed there.
  • An axial rear side is closed here by a housing cover 383.
  • the receiving structure 303 here comprises a separating web 363, which enables the drive device 302 to be separated from the braking device 301.
  • the separating web 363 here merges in one piece into an outer housing wall 363c of the receiving structure 303.
  • the separating web 363 seals the gap 331 from the drive device 302.
  • a sealing device 307 is arranged here between the separating web 363 and the rotor section 392.
  • the separating web 363 can also serve for magnetic shielding.
  • Figures 4 and 5 show a variant of the device 1.
  • the brake component 311 is connected in one piece to the shaft device 304 and is designed, for example, as a turned part made of a continuous material.
  • the fixed brake component 321 is also designed as a turned part.
  • the brake component 321 here provides a receiving space 351 for the winding 361a of the electrical coil device 361.
  • the receiving space 351 is closed radially outward by a cover section 343 of the receiving structure 303, which is part of the receiving structure 303.
  • a bottom wall 371 runs between the receiving space 351 and the gap 331 and in particular the connecting gap 331c.
  • the bottom wall 371 has a thickness which is less than a maximum height of the gap 331 running below the bottom wall 371.
  • the brake component 321 has two effective gap walls 381a, 381b in the area of the receiving space 351, which are each arranged axially next to the bottom wall 371.
  • one effective gap wall 381b extends further radially inward than the bottom wall 371 and than the other effective gap wall 381B.
  • the bottom wall 371 and the effective gap walls 381a, 381b are here integral with a section 333 of the receiving structure
  • the structural component 333a carries the magnetorheologically effective components of the brake component 321 and at the same time forms the support for a bearing point 325 for the shaft device 304.
  • core parts 352a and motor coils 342 are arranged only on one axial side of the disk part 362.
  • Magnets 362a are arranged between the disk part 362 and the core parts 352a.
  • a fastening plate 363a is arranged between the brake component 321 and the core parts 352a. This serves, for example, to fasten the core parts 352a and/or the brake component 321 to the receiving structure 303 and, if required, can also provide shielding of the brake device 301 from the drive device 302 (in particular with regard to the magnetic fields).
  • the sealing device 307 is here equipped with three seals 317, 327, 337. Basically contacting or non-contacting seals (e.g. magnetic seal), sealing medium seal (ferrofluid seal, sealing grease seal) etc. are possible.
  • contacting or non-contacting seals e.g. magnetic seal
  • sealing medium seal ferrofluid seal, sealing grease seal
  • the seal 317 is designed, for example, as a contact seal between the cover section 343 and the brake component 321.
  • a running sleeve can be arranged between the seal 317 and the shaft device 304, the material of which is harder than the base material of the shaft device 304.
  • the seal 327 is provided, for example, as a magnetic seal for capturing particles of the medium 331d and, for example, carbonyl iron powder particles. This prevents the particles from entering the bearing location 325 behind it, which could lead to bearing damage.
  • a further seal 337 is formed between the cover section 343 and the brake component 321 in the vicinity of the receiving space 351.
  • the receiving structure 303 also has an electronics compartment 353.
  • the shaft device 304 is designed as a hollow shaft, so that space is available for installing sensors (for example a torsion bar for a torque sensor) or other components.
  • sensors for example a torsion bar for a torque sensor
  • a permanent magnet device 316 can also be provided for a fault protection device 306.
  • Figure 6 shows a variant of the device 1 in which the drive device 302 and the braking device 301 are arranged coaxially.
  • the drive device 302 is located radially inward and the braking device 301 is located radially outward, resulting in a radially nested arrangement.
  • the drive device 302 here comprises an electric motor 332 designed as an axial flux motor 332.
  • Brake component 311 is connected in a rotationally fixed manner to drive component 312.
  • Drive components 312, 322 are arranged axially next to one another.
  • Brake components 311, 321 are arranged coaxially.
  • Brake component 311 connected to drive component 312 is arranged radially on the inside here.
  • Brake component 321 and coil device 361 attached to it are located radially on the outside.
  • the radially outer brake component 321 is supported in a rotationally fixed manner on the support structure 303.
  • the drive device 302 is sealed against the medium 331d (not shown here) by two seals 347.
  • Figures 6a and 6b show the device 1 with a contacting device 101, which serves to electrically connect the steering unit 319 to a vehicle.
  • a contacting device 101 which serves to electrically connect the steering unit 319 to a vehicle.
  • an example of contacting of the actuator device 300 can also be clearly seen here.
  • the contacting device 101 and the contacting are also suitable for integration into the other devices 1 shown here.
  • the torque support 310 can be clearly seen, which here comprises two bolt-like extensions.
  • the braking device 301 and the drive device 302 are arranged axially one behind the other on the common receiving structure 303. However, a radial arrangement is also possible.
  • the drive device 302 is designed here as an axial flux motor 332a.
  • the number and arrangement of the motor coils 342 is shown schematically here for better clarity.
  • the receiving structure 303 encloses here with a housing part 353a an electronics compartment 353 in which the electrical connection 308 and the electronics for controlling the Actuator device 300 and sensor device 320 are housed or accommodated.
  • a circuit board 318 is arranged axially behind the drive device 302.
  • the electrical connection 308 (shown in dashed lines) is contacted on the circuit board 318.
  • a line 104a for supplying energy or controlling the braking device 301 and a line 104b for supplying energy or controlling the drive device 302 (in particular to its coils) extend from the circuit board 318.
  • a line 104c extends to the contacting device 101.
  • the lines can run at least partially through the (hollow) shaft device 304.
  • the lines 104a-c are shown purely schematically by a solid line.
  • Each of the three lines 104a-c can comprise one or more conductors (wires) that are insulated from one another, as is also the case in the exemplary embodiment. Additional lines are also possible as required.
  • a part of the sensor device 320 is located on the circuit board 318. Another part of the sensor device 320, for example a magnetic ring or the like, is arranged in a rotationally fixed manner on the shaft device 304.
  • the sensor device 320 here comprises, for example, a Hall sensor or inductive sensor.
  • Electrical or electronic components 105 of the steering unit 319 can be connected to the vehicle or its on-board electronics via the contacting device 101. When steering, the components rotate together with the steering unit 319.
  • these can be control elements and/or an airbag integrated into the steering wheel.
  • control elements can be used to operate a navigation system, an entertainment device and/or vehicle functions, for example.
  • the contacting device 101 comprises here purely by way of example two contacting elements 102, which rotate together with the steering unit 319.
  • the contacting elements 102 are designed as plugs or the like, so that the plug connections can be made during assembly of the steering unit 319.
  • the contacting elements 102 are connected to the circuit board 318 via the line 104c.
  • the contacting device 101 also comprises a coil spring device 103 with at least one coil spring.
  • the coil spring device 103 enables the contacting elements 102 to rotate with the steering unit 319 without the cables 104 connected to it breaking off.
  • the coil springs are wound up or unwound.
  • the length of the coil springs is matched to the desired rotation of the steering unit 319.
  • the rotation of the steering unit 319 can be limited by means of at least one end stop (not shown here).
  • the coil spring device 103 offers a particularly reliable and low-maintenance contact.
  • a sliding contact device with at least one sliding contact can also be provided.
  • Figure 6b shows a particularly advantageous variant of the actuator device 300, which can also be used in the other embodiments of the device 1 presented here.
  • both the braking device 301 and the drive device 302 can be reliably mounted on the shaft device 304 with only two bearing points 315, 325.
  • the drive device 302 is connected to the brake device 301 by means of the common receiving structure 303, so that the drive device 302 can use the bearing points 315, 325 of the brake device 301.
  • a further advantage is that the sealing of the effective gap 331 here is provided with two Sealing arrangements 357 can be used.
  • the sealing arrangements 357 are shown in simplified form in Figures 6a and 6b and can each have several seals, as was explained, for example, in connection with the explanations for Figures 4 and 5. Overall, this results in a particularly compact, lightweight and at the same time very powerful actuator device 300.
  • the braking device 301 shown in Figures 6a and 6b can have a permanent magnet device - omitted for reasons of clarity - as was explained, for example, in connection with the exemplary embodiments shown in Figures 2 - 5.
  • Figures 7 and 8 show the basic structure of a vehicle with an operating device 10 designed as a steering control device 309.
  • Figure 7 shows an axial arrangement of drive device 302 and braking device 301.
  • Figure 8 shows a coaxial structure of drive device 302 and braking device 301.
  • the operating device 10 is connected to a steering device 339 of the vehicle without a mechanical connection and in particular purely electrically or electronically.
  • the steering device 339 can adjust the steered wheels of the vehicle and thereby convert the steering movement carried out with the steering unit 319 into a vehicle movement.
  • the position or the movements and/or the torque and/or the speed of the steering unit 319 are detected here with a sensor device 320.
  • a sensor device 320 For example, a rotation angle sensor or a torque sensor or a combination of both is provided.
  • the sensor device 320 makes its information available to a control device 330. Additionally or alternatively, further sensor means can be provided in the braking device 301 and/or in the drive device 302, which also make their information available to the control device 330. place .
  • the steering device 339 receives the target specifications from the control device 330. In addition, the steering device 339 can transmit requirements for the torque for the haptic feedback. The control device 330 then controls the braking device 301 and the drive device 302 so that haptic feedback can be perceived on the steering unit 319, which corresponds, for example, to that of a conventional mechanical steering system.
  • the steering input device 309 is shown in a variant designed as a joystick 2.
  • the other variants of the device 1 described here can also be designed as a joystick 20.
  • the joystick 20 is designed as a one-dimensional joystick 20, which could also be referred to as an operating lever. It is conceivable and possible to provide a multi-dimensional joystick 20 with more than one degree of freedom, e.g. two (rotational) degrees of freedom. Then, in particular, at least one actuator device 300 is assigned to each of the degrees of freedom for exerting haptic feedback on the operating lever.
  • Figure 10 shows the steering preset device 309 with a drive device 302, which is provided here by a force storage device 302a with a spring 332b.
  • the force storage device 302a is charged by the movements during steering.
  • the steering unit 319 can thus be moved back from a deflected position to a rest position.
  • the characteristic curve of the spring 332b can be adjusted using the braking device 301. This means that braking can take place in one direction of movement and braking and independent movement can take place in the other direction.
  • the drive device 302 has both a force storage device 302a and an electric motor 332.
  • the Energy storage device 302a supports the electric motor 332. This allows braking and independent movement in both directions.
  • Figure 12 shows the steering presetting device 309 with a linearly displaceable steering unit 319.
  • the receiving structure 303 and thus also the actuator device 300 housed therein are displaced linearly together with the steering unit 319.
  • the receiving structure 303 and the actuator device 300 can be arranged directly on the steering unit 319 due to their particularly compact design and their low weight.
  • the force feedback actuator is usually installed at the end of the steering column that is opposite the steering wheel (i.e. where the universal joint to the wheels goes in conventional steering units).
  • the actuator device can be arranged so close to the steering wheel that the actuator device 300 or the receiving structure 303 can be seen from the interior of the vehicle.
  • the support structure 303 is connected to the steering unit 319 in a rotationally fixed manner.
  • the actuator device 300 moves with the steering wheel (as shown in dashed lines). By arranging it close to the steering wheel, torque transmission over the entire steering column, i.e. from the steering wheel via various sliding shafts to the force feedback actuator (as in the prior art), can be dispensed with.
  • the actuator device 300 can also be arranged at the opposite end of a conventional steering column.
  • the arrangement shown here is possible for all types of vehicles and also for control devices 10 for simulations/gaming. It is also very suitable for vehicles for at least partially autonomous driving. This is because larger axial adjustment ranges of more than 70 mm or 100 mm and e.g. 250 mm are often required. Removing the steering wheel is desired. Since the actuator device 300 described here requires particularly low currents (e.g. 3 amps in relation to the state of the art with 60 amps), no power cables with a large cross-section are required. In addition, heat dissipation is optimized here, since the actuator device 300 is not installed inside the dashboard, but is on the steering unit 319 with an exposed mounting structure 303.
  • Figure 13 shows a device 1 designed as a body support mechanism 500.
  • This is, for example, a (leg) prosthesis 501.
  • the movement of the prosthesis 501 can be actively carried out or supported and also specifically braked using the actuator devices 300 housed in a receiving structure 303.
  • the respective transmission elements 2 (not visible here) are operatively connected both to the body and to the actuator device 300.
  • FIG 14 shows a device 1 designed as a door device 400.
  • the door device 400 here comprises a door support structure 401 attached to the building and a door unit 402 pivotably mounted on the door support structure 401 by means of hinges 403.
  • the door unit 402 can be opened here with a door handle 404, with the actuator device 300 serving as support.
  • a fully automatic door opening is also possible.
  • the transmission element 2 is operatively connected to the door support structure 401 and the door unit 402.
  • the receiving structure 303 and the actuator device 300 are arranged in the door support structure 401 so that they are not visible from the outside.
  • the drive device 302 can have an electric motor 332 and/or a force storage device 302a. Opening and closing can thus be carried out by means of the electric motor 332. It is also possible for the (open) door unit 402 to be closed using the force storage device 302a (spring return). Both directions of movement (opening and closing) can be influenced by the braking device 301. (e.g. controlled closing of the door unit so that it does not hit the starting position.
  • the electric motor 332 and the braking device 301 are preferably located directly adjacent to one another and are preferably of integrated construction.
  • the design torques for the electric motor 332 are, for example, 0 - 5 Nm; for the braking device 301, for example, 0 - 20 Nm or 0 - 25 Nm or 0 - 35 Nm.
  • FIG 15 shows an alternative embodiment of the device 1 designed as a door device 400.
  • the door device 400 here comprises a door support structure 401 attached to the building and a door unit 402 pivotally mounted on the door support structure 401 by means of a transmission element 2.
  • the door unit 402 can be opened here with an optional door handle 404, with the actuator devices 300 serving to assist. Fully automatic door opening is also possible here.
  • the receiving structure 303 and the actuator devices 300 are preferably arranged in the door support structure 401 or in the floor structure (not separately designated) so that they are not visible from the outside.
  • the axis of rotation of the actuator device 300 and the axis of rotation 405 of the door unit are arranged coaxially in the exemplary embodiment.
  • a gear device can be arranged between the actuator device and the transmission element 2, in which case a gear is advantageously provided which does not influence the coaxiality of the axis of rotation of the door device and the actuator device, for example a planetary gear.
  • a direct drive is provided, i.e. a gear is dispensed with.
  • the door device can be pivoted from the basic position (closed state) in opposite directions so that a pivot angle of more than 180° can be achieved.
  • an actuator device 300 is shown both in the area above the door unit 402, i.e. in the door frame, and in the area below the door unit 402. This means that the door device 400 has two actuator devices 300 here. However, this is not mandatory. Only one of the actuator devices 300 could also be provided, for example only in the door frame or only below the door unit 402.
  • the drive device (the electric motor) is shorter in the axial direction than in diameter.
  • the outer diameter of the drive device and/or the braking device is less than 125 mm, preferably less than 110 mm and particularly preferably less than 100 mm.
  • the motor coils 342 and/or the coil device 361 of the braking device 301 can be wound from a coil wire made of copper, aluminum, etc.
  • the cross-sectional shape of the coil wire can be round or polygonal, e.g. rectangular or square or hexagonal or octagonal.
  • the maximum current of the braking device 301 during operation is advantageously less than 20 A (amperes), preferably less than 15 A, particularly preferably less than 10 A, e.g. less than 5 A.
  • the total current for operating the electric motor 332 and the MR brake when the motor and the braking device 301 are operated together is advantageously less than 20 A, preferably less than 15 A, particularly preferably less than 10 A, e.g. less than 5 A, based on a supply voltage of 12 V.
  • Lower power consumption can reduce the component costs for the electronics, e.g. power filtering, MOSFETs and control units.
  • the control for adjusting the steering wheel position can be used to control the actuator device 300 if necessary.
  • the drive device 302 and the braking device 301 can preferably be controlled simultaneously in order to achieve a total torque (from the motor torque and the braking torque of the MR brake). It is also possible to blend the motor torque and braking torque (e.g., increasing the motor torque and reducing the braking torque and vice versa).
  • the maximum total torque of the FFA can be achieved by applying maximum current to the motor and the MR brake.
  • the maximum total torque can, for example, be in a range of higher than 20 Nm, e.g., 25 Nm or 35 Nm or more.
  • the combination of magnetorheological brake and axial flux motor shown here requires approximately half to a third less construction volume, less than half the weight and up to a factor of 10 less electrical power than a conventional steer-by-wire steering system.
  • the invention can also be installed in special or difficult positions in the vehicle.
  • the range of electric vehicles can be improved.
  • Control device 392 Rotor section Magnetic flux flange 405 Pivot axis Door unita Leg 500 Body support-b Leg mechanism Door device 501 Prosthesis Door support structure Door unit Hinge Door handle

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Abstract

Vorrichtung (1) mit einem bewegbaren Übertragungselement (2) und mit einer Aktoreinrichtung (300) zur gezielten Beeinflussung der Bewegbarkeit des Übertragungselements (2). Die Aktoreinrichtung (300) umfasst eine magnetorheologische Bremseinrichtung (301) zur Erzeugung eines auf das Übertragungselement (2) wirkenden Bremsmoments und eine Antriebseinrichtung (302) zur Erzeugung eines auf das Übertragungselement (2) wirkenden Drehmoments. Dabei sind die Bremseinrichtung (301) und die Antriebseinrichtung (302) benachbart zueinander an einer gemeinsamen Aufnahmestruktur (303) angeordnet.

Description

Vorrichtung mit wenigstens einer Aktoreinrichtung zur gezielten Beeinflussung der Bewegbarkeit eines Übertragungselements
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, welche wenigstens ein bewegbares Übertragungselement und wenigstens eine Aktoreinrichtung zur gezielten Beeinflussung der Bewegbarkeit des Übertragungselements umfasst. Die Aktoreinrichtung umfasst wenigstens eine magnetorheologische Bremseinrichtung zur Erzeugung eines auf das Übertragungselement wirkenden Bremsmoments, sodass die Bewegbarkeit des Übertragungselements gezielt bremsbar ist. Die Aktoreinrichtung umfasst zudem wenigstens eine Antriebseinrichtung zur Erzeugung eines auf das Übertragungselement wirkenden Drehmoments, sodass das Übertragungselement aktiv bewegbar ist.
Eine solche Vorrichtung kann eine Bedieneinrichtung sein, welche z. B. als eine Lenkvorgabeeinrichtung nach dem Steer-by-Wire- Konzept (SbW, Steer-by-Wire ) ausgebildet ist. Die Bedieneinrichtung kann dann mit einer als sog. „Force Feedback Actuator" (FFA, Kraf trückkopplungsaktuator ) bezeichneten Aktoreinrichtung ausgestattet sein. Der FFA umfasst z. B. einen (Elektro- ) Motor und eine stufenlos einstellbare Bremseinrichtung nach dem magnetorheologischen Prinzip. Bei Lenkungen nach dem Steer-by-Wire-Konzept wird der durch die Lenkvorgabe (durch manuelles Drehen der Lenkvorgabeeinrichtung) erfasste Lenkbefehl elektronisch an einen sog. Road Wheel Actuator (RWA, Fahrzeugradaktuator) weitergeleitet, der eine dem Lenkbefehl entsprechende Einstellung des Einschlagwinkels der Räder vornimmt.
Das SbW-Konzept verlangt in der Regel hohe passive Drehmomente (10-35 Nm) , gegen die das Lenkrad manuell gedreht werden muss (z. B. für Endanschläge) . Zugleich werden besonders niedrigere (aktive) Drehmomente (0,5 - 5 Nm) verlangt, die die Rückstellung des Lenkrades hervorrufen und haptische Signale bzw.
Kraf trückkopplungen erzeugen. Beispielsweise simulieren solche Rückmeldungen die Bewegungen, welche bei konventionellen Lenkungen vom Fahrwerk ausgehen und am Lenkrad spürbar sind.
Im Stand der Technik weisen SbW-Systeme meist nur einen Elektromotor auf, der sowohl die aktiven als auch die passiven Drehmomente erzeugt, z. B. für einen Endanschlag. Ein Elektromotor benötigt für die Erzeugung von hohen passiven Momenten hohe Ströme und der Motor muss größer ausgelegt sein, als für die nötigen aktiven Drehmomente.
Diese Motoren erwärmen sich stark, was zu thermischen Problemen führt. Die hohen Ströme sind zudem für das Energiemanagement des Fahrzeugs nachteilig. Zusätzlich müssen Elektronikkomponenten gewählt werden, die für die hohen elektrischen Belastungen (Ströme) geeignet sind. Diese sind auch teuer in der Beschaffung. Zudem weisen die entsprechend großen Motoren in der Regel eine Getriebestufe auf (z. B. Schneckengetriebe, Riemengetriebe) . Die zusätzlichen Bauteile erhöhen jedoch den Bauraumbedarf, das Gewicht und auch nicht unmaßgeblich die Kosten.
Aktoren mit magnetorheologischem Fluid (MRF-Aktoren bzw. MRF- Bremsen) benötigen für passive Drehmomente meist nur einen geringen Strom und kleineren Bauraum im Vergleich zu Elektromotoren. Sie können jedoch keine aktive Kraft aufbringen. Eine Kombination aus beiden bietet sich daher an. Allerdings fühlt sich die Lenkung mitunter etwas schwammig bzw. unpräzise an, weil MRF-Aktor und Motor ein gewisses Getriebespiel zueinander aufweisen.
Hohe Drehmomente bzw. Bremsmomente verlangen in der Regel entsprechend große Motoren bzw. Bremsen. Dadurch wird das Grundmoment (auch als Leerlaufmoment bezeichnet) unvorteilhaft erhöht. Ein hohes Grundmoment steht jedoch der Anforderung des leichtgängigen Lenkens und der guten Regelbarkeit stark entgegen. Fahrzeuge mit SbW-Systemen und optionalem autonomen Fahren sollen zudem einklappbare/einf ahrbare Lenkräder aufwei sen . Solche SbW- Systeme müs sen zwangsläufig kompakt und leicht sein . Die bi sher bekannten Lösungen sind daher stark verbes serungswürdig .
Auch für andere Arten von Bedieneinrichtungen, z . B . Joysticks , spielen die Präzi sion der hapti schen Signale bzw .
Kraf trückkopplungen und der Bedarf an Bauraum sowie der Energieverbrauch und das Gewicht in der Regel eine wichtige Rolle . Diese Aspekte sind zudem auch für andere Anwendungen der Vorrichtung, beispiel swei se bei Exoskeletten bzw . Prothesen oder Türeinrichtungen, von entscheidender Bedeutung .
Demgegenüber i st es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbes serte Vorrichtung zur Verfügung zu stellen . Insbesondere soll die Vorrichtung die zuvor di skutierten Anforderungen möglichst weitgehend erfüllen und vorzugsweise zugleich eine zuverlässige und sichere Funktion bieten sowie wirtschaftlich herstellbar sein .
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche . Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der allgemeinen Beschreibung und aus der Beschreibung der Aus führungsbei spiele .
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfas st wenigstens eine Aktoreinrichtung zur gezielten Beeinflussung einer Bewegbarkeit eines (bewegbaren ) Übertragungselements . Die Vorrichtung umfas st insbesondere wenigstens ein bewegbares Übertragungselement . Die Vorrichtung umfas st wenigstens eine Aktoreinrichtung zur gezielten Beeinflus sung der Bewegbarkeit des Übertragungselements . Die Aktoreinrichtung umfasst wenigstens eine magnetorheologische Bremseinrichtung zur Erzeugung eines Bremsmoments , welches auf das Übertragungselement wirkt . Mittel s der Bremseinrichtung i st die Bewegbarkeit des Übertragungselements gezielt bremsbar. Die Aktoreinrichtung umfasst wenigstens eine Antriebseinrichtung zur Erzeugung eines Drehmoments, welches auf das Übertragungselement wirkt. Mittels der Antriebseinrichtung ist das Übertragungselement aktiv bewegbar. Dabei sind die Bremseinrichtung und die Antriebseinrichtung benachbart zueinander an bzw. in einer gemeinsamen Aufnahmestruktur angeordnet. Insbesondere ist die (gesamte) Aktoreinrichtung an der Aufnahmestruktur befestigt. Insbesondere können die Aktoreinrichtung bzw. die Vorrichtung als Force-Feedback-Actuator (FFA) bezeichnet werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet viele Vorteile. Einen erheblichen Vorteil bietet die Anordnung von Bremseinrichtung und Antriebseinrichtung an der gemeinsamen Aufnahmestruktur. Das ermöglicht eine besonders kompakte und zugleich konstruktiv unaufwendige Vorrichtung. Mit einer solchen Vorrichtung können die zuvor diskutierten Anforderungen zuverlässig und unaufwendig sowie wirtschaftlich umsetzbar erfüllt werden. Besonders vorteilhaft werden die Anforderungen bei einem Einsatz als Bedieneinrichtung bzw. Lenkvorgabeeinrichtung erfüllt. Mit der Erfindung können besonders geringe Grundmomente erzielt werden.
Vorzugsweise umfasst die Aufnahmestruktur wenigstens eine Gehäuseeinrichtung oder ist als eine solche ausgebildet. Vorzugsweise sind in der Gehäuseeinrichtung die Antriebseinrichtung und die Bremseinrichtung gemeinsam untergebracht (integriert) und insbesondere auch befestigt. Insbesondere umfasst die Gehäuseeinrichtung wenigstens ein Gehäuse oder ist als ein solches ausgebildet. Insbesondere sind die Antriebseinrichtung und die Bremseinrichtung und wenigstens abschnittsweise (zu einem überwiegenden Teil) auch die Welleneinrichtung innerhalb eines Gehäuseraums der Gehäuseeinrichtung untergebracht .
Die Gehäuseeinrichtung dient insbesondere zur Einhausung wenigstens einer der nachfolgenden Komponenten: wenigstens eine (vorzugsweise beide) der Antriebskomponenten, die Motorspule, wenigstens eine (vorzugswei se beide ) der Bremskomponenten, der Wirkspalt , das magnetorheologi sche Medium, die Spuleneinrichtung der Bremseinrichtung, die Welleneinrichtung .
In einer vorteilhaften Weiterbildung verbindet die Aufnahmestruktur die Antriebseinrichtung und die Bremseinrichtung zu einem Vormontage-Zusammenbau . Insbesondere kann der Vormontage- Zusammenbau al s eine Einheit gehandhabt werden . Der Vormontage- Zusammenbau kann z . B . als eine Einheit in einem Fahrzeug oder einer anderen Vorrichtung, die mittel s der Vorrichtung bzw . Bedieneinrichtung gesteuert bzw . gelenkt werden soll , montiert werden .
Vorzugswei se sind die Antriebseinrichtung und die Bremseinrichtung axial (bzw . in axialer Richtung der Welleneinrichtung ) hintereinander angeordnet . Insbesondere sind die Antriebseinrichtung und die Bremseinrichtung dabei abschnittswei se (berührend) miteinander gekoppelt .
Möglich und bevorzugt i st auch, das s die Antriebseinrichtung und die Bremseinrichtung wenigstens abschnittswei se koaxial angeordnet sind . Insbesondere sind die Bremseinrichtung und die Antriebseinrichtung dabei in radialer Richtung der Welleneinrichtung wenigstens teilweise ineinander verschachtelt angeordnet . Insbesondere i st eine der relativ zueinander drehbaren Bremskomponenten drehfest an einer der relativ zueinander drehbaren Antriebskomponenten angeordnet . Insbesondere ist die Bremskomponente dabei radial außen und die Antriebskomponente radial innen angeordnet . Möglich i st auch, das s die Bremskomponente radial innen und die Antriebskomponente radial außen angeordnet i st .
Die Vorrichtung umfas st insbesondere wenigstens eine Welleneinrichtung . Die Welleneinrichtung i st insbesondere als eine Welle ausgebildet oder umfas st wenigstens eine solche . Insbesondere sind die Welleneinrichtung und die Aufnahmestruktur relativ zueinander drehbar angeordnet und vorzugsweise drehbar aneinander gelagert. Insbesondere sind die Antriebseinrichtung und/oder die Bremseinrichtung in der Art eines Direktantriebs mit der Welleneinrichtung und insbesondere auch mit dem Übertragungselement verbunden. Insbesondere ist eine Relativbewegung zwischen der Welleneinrichtung und der Aufnahmestruktur mittels der Antriebseinrichtung antreibbar und mittels der Bremseinrichtung bremsbar.
Die Welleneinrichtung und die Aufnahmestruktur sind insbesondere mittels wenigstens einer Lagereinrichtung aneinander gelagert. Insbesondere ist die Lagereinrichtung zwischen der Welleneinrichtung und der Aufnahmestruktur angeordnet. Wenn im Rahmen der vorliegenden Erfindung von einer Lagerung der Welleneinrichtung an der Aufnahmestruktur die Rede ist, können die Welleneinrichtung drehbar und die Aufnahmestruktur feststehend sein. Möglich ist aber auch, dass die Aufnahmestruktur drehbar und die Welleneinrichtung feststehend ausgebildet sind.
Insbesondere ist die Welleneinrichtung (drehfest) mit dem Übertragungselement gekoppelt. Insbesondere sind die Welleneinrichtung und das Übertragungselement derart gekoppelt, dass sie (nur) gemeinsam gedreht werden können, während die Aufnahmestruktur vorzugsweise feststeht. Dabei können die Welleneinrichtung und das Übertragungselement separat ausgebildet oder einstückig miteinander verbunden sein. Beispielsweise ist das Übertragungselement ein Abschnitt der Welleneinrichtung. Insbesondere ist die Aufnahmestruktur feststehend ausgebildet. Insbesondere ist die Aufnahmestruktur (drehfest) an einer feststehenden Haltestruktur beispielsweise einer Karosseriestruktur eines Fahrzeugs angebunden. Insbesondere ist eine Bewegung des Übertragungselements auf die Welleneinrichtung übertragbar und umgekehrt.
Möglich ist auch, dass die Aufnahmestruktur (drehfest) mit dem Übertragungselement gekoppelt ist. Insbesondere sind die Aufnahmestruktur und das Übertragungselement derart gekoppelt, dass sie (nur) gemeinsam gedreht werden können, während die Welleneinrichtung dabei feststeht. Dabei kann das Übertragungselement separat ausgebildet oder einstückig mit der Aufnahmestruktur verbunden sein. Insbesondere ist die Welleneinrichtung feststehend ausgebildet. Insbesondere ist die Welleneinrichtung (drehfest) an einer feststehenden Haltestruktur beispielsweise einer Karosseriestruktur eines Fahrzeugs angebunden. Insbesondere ist eine Bewegung des Übertragungselements auf die Aufnahmestruktur übertragbar und umgekehrt. In einer solchen Ausführung kann die Welleneinrichtung auch als eine Achse bezeichnet werden.
Insbesondere wirken die Antriebseinrichtung und die Bremseinrichtung ohne ein dazwischengeschaltetes Getriebe und vorzugsweise direkt auf die Welleneinrichtung ein. Insbesondere bildet die Welleneinrichtung eine gemeinsame Welle (bzw. Achse) für die Antriebseinrichtung und die Bremseinrichtung und vorzugsweise auch für das Übertragungselement. Insbesondere sind das Übertragungselement und die Antriebseinrichtung und die Bremseinrichtung ausschließlich mittels der Welleneinrichtung drehbar an der Aufnahmestruktur gelagert. Insbesondere ist die Welleneinrichtung das einzige Bauteil der Vorrichtung, welches (mittels wenigstens einer Lagereinrichtung) an der
Aufnahmestruktur drehbar gelagert ist. Dabei sind die Antriebseinrichtung und die Bremseinrichtung und insbesondere auch das Übertragungselement vorzugsweise nur dadurch drehbar an der Aufnahmestruktur gelagert, dass sie an der Welleneinrichtung (drehfest) befestigt sind. Eine solche Ausführung kann sowohl mit einer feststehenden Welleneinrichtung als auch mit einer feststehenden Aufnahmestruktur umgesetzt werden.
Insbesondere ist die Welleneinrichtung ohne ein dazwischengeschaltetes Getriebe und vorzugsweise direkt mit dem Übertragungselement verbunden. Möglich ist auch, dass die Aufnahmestruktur ohne ein dazwischengeschaltetes Getriebe und vorzugsweise direkt mit dem Übertragungselement verbunden ist. Dabei können die Welleneinrichtung oder die Aufnahmestruktur fest und insbesondere einstückig mit dem Übertragungselement verbunden sein. Möglich ist aber auch, dass das Übertragungselement als ein separates Bauteil ausgebildet ist, welches drehfest mit der Welleneinrichtung oder der Aufnahmestruktur verbunden ist.
Die Welleneinrichtung könnte alternativ über ein Getriebe mit dem Übertragungselement verbunden sein. Bevorzugt ist dann zwischen dem Übertragungselement und der Antriebseinreichung sowie der Bremseinrichtung eine Übersetzung, von z. B. 1:5, vorgesehen. Dadurch kann die Baugröße der Antriebseinrichtung bzw. der Bremseinrichtung kleiner gewählt werden.
Die Antriebseinrichtung umfasst insbesondere wenigstens zwei relativ zueinander drehbare Antriebskomponenten. Insbesondere sind wenigstens eine erste Antriebskomponente und wenigstens eine relativ zur ersten Antriebskomponente drehbare zweite Antriebskomponente vorgesehen. Insbesondere umfassen die relativ zueinander drehbaren Antriebskomponenten wenigstens einen Antriebsstator und wenigstens einen Antriebsrotor.
Insbesondere umfasst die Bremseinrichtung wenigstens zwei relativ zueinander drehbare Bremskomponenten. Insbesondere sind wenigstens eine erste Bremskomponente und wenigstens eine relativ zur ersten Bremskomponente drehbare zweite Bremskomponente vorgesehen. Beispielsweise sind wenigstens ein Bremsstator und wenigstens ein Bremsrotor vorgesehen.
Es ist bevorzugt und vorteilhaft, dass die Welleneinrichtung drehfest mit einer (ersten) der wenigstens zwei relativ zueinander drehbaren Antriebskomponenten verbunden ist. Bevorzugt und vorteilhaft ist auch, dass die Welleneinrichtung drehfest mit einer (ersten) der wenigstens zwei relativ zueinander drehbaren Bremskomponenten verbunden ist. Insbesondere ist die (erste) Antriebskomponente und/oder die (erste) Bremskomponente ohne ein dazwischengeschaltetes Getriebe und vorzugsweise direkt mit der Welleneinrichtung verbunden. Die (erste) Antriebskomponente und/oder die ( erste ) Bremskomponente können einstückig mit der Welleneinrichtung verbunden sein . Insbesondere kann die Welleneinrichtung nur zusammen mit der ersten Antriebskomponente und/oder der ersten Bremskomponente gedreht werden .
Es ist bevorzugt und vorteilhaft , das s die Aufnahmestruktur drehfest mit einer ( zweiten ) der wenigstens zwei relativ zueinander drehbaren Antriebskomponenten verbunden ist . Bevorzugt und vorteilhaft i st auch, das s die Aufnahmestruktur drehfest mit einer ( zweiten ) der wenigstens zwei relativ zueinander drehbaren Bremskomponenten verbunden ist . Insbesondere i st die ( zweite ) Antriebskomponente und/oder die ( zweite ) Bremskomponente ohne ein dazwi schengeschaltetes Getriebe und vorzugswei se direkt mit der Aufnahmestruktur verbunden . Die ( zweite ) Antriebskomponente und/oder die ( zweite ) Bremskomponente können einstückig mit der Aufnahmestruktur verbunden sein . Insbesondere kann die Aufnahmestruktur nur zusammen mit der zweiten Antriebskomponente und/oder der zweiten Bremskomponente gedreht werden .
Die Welleneinrichtung und die Aufnahmestruktur sind insbesondere mittel s wenigstens einer Lagereinrichtung drehbar aneinander gelagert . Insbesondere umfasst die Lagereinrichtung wenigstens zwei und vorzugswei se nur zwei Lagerstellen . Insbesondere sind die relativ zueinander drehbaren Antriebskomponenten der Antriebseinrichtung und die relativ zueinander drehbaren Bremskomponenten der Bremseinrichtung aus schließlich durch die Lagereinrichtung gelagert . Insbesondere sind für die Lagerung der Antriebskomponenten und/oder der Bremskomponenten zusätzlich zu dieser Lagereinrichtung keine weiteren Lagerstellen vorgesehen . Möglich i st aber auch eine Aus führung, bei welcher die Antriebskomponenten und/oder die Bremskomponenten mittels wenigstens einer zusätzlichen Lagerstelle relativ zueinander drehbar gelagert sind . Die Lagerstellen umfas sen insbesondere wenigstens ein Lager und beispiel swei se ein Wäl zlager oder Gleitlager oder dergleichen .
Insbesondere sind die wenigstens eine drehfest mit der Welleneinrichtung verbundene Antriebskomponente und die wenigstens eine drehtest mit der Welleneinrichtung verbundene Bremskomponente (ausschließlich) über die Lagereinrichtung der Welleneinrichtung gemeinsam an der Aufnahmestruktur gelagert. Insbesondere ist die wenigstens eine Antriebskomponente, welche nicht drehfest mit der Welleneinrichtung verbunden ist, und/oder die wenigstens eine Bremskomponente, welche nicht drehtest mit der Welleneinrichtung verbunden ist, an einer solchen tragenden Struktur drehtest befestigt, an welcher auch die Welleneinrichtung drehbar gelagert ist. Insbesondere ist diese tragende Struktur die Aufnahmestruktur. Insbesondere sind die wenigstens eine Antriebskomponente, welche nicht drehtest mit der Welleneinrichtung verbunden ist, und/oder die wenigstens eine Bremskomponente, welche nicht drehtest mit der Welleneinrichtung verbunden ist, (drehfest) an der Aufnahmestruktur befestigt.
Es ist möglich, dass eine (erste) der relativ zueinander drehbaren Bremskomponenten mit einer (ersten) der relativ zueinander drehbaren Antriebskomponenten drehtest verbunden ist. Insbesondere ist die Bremskomponente mittels der Welleneinrichtung mit der Antriebskomponente drehtest verbunden. Es ist möglich, dass diese Bremskomponente einstückig mit der Antriebskomponente und insbesondere auch mit der Welleneinrichtung verbunden ist. Beispielsweise bilden die Welleneinrichtung und die Bremskomponente und die Antriebskomponente ein einstückiges Bauteil.
In einer vorteilhaften Weiterbildung erfolgen ein elektrischer Anschluss der Antriebseinrichtung und/oder ein elektrischer Anschluss der Bremseinrichtung (nur) über die Aufnahmestruktur und/oder (nur) über die Welleneinrichtung. Insbesondere verläuft der elektrische Anschluss durch die Aufnahmestruktur. Insbesondere sind die Komponenten der Antriebseinrichtung und/oder der Bremseinrichtung, welche über den elektrischen Anschluss mit Energie versorgt bzw. angesteuert werden müssen, an der feststehenden Aufnahmestruktur angeordnet. Wenn die Welleneinrichtung feststehend ausgebildet i st , sind diese Komponenten insbesondere an der Welleneinrichtung angeordnet . Dann erfolgt der elektrische Anschlus s insbesondere über die Welleneinrichtung . Insbesondere verläuft der elektrische Anschluss durch die Welleneinrichtung .
Der elektri sche Anschluss kann aber auch über die nicht feststehende Komponente (Aufnahmestruktur bzw . Welleneinrichtung) erfolgen . Dann sind bei spielsweise Wickel federn oder Schlei fkontakte oder dergleichen vorgesehen .
Der elektri sche Anschluss i st insbesondere für die Spuleneinrichtung der Bremseinrichtung und/oder für die Motorspule ( n) der Antriebseinrichtung vorgesehen . Der elektri sche Anschluss kann auch für eine Sensoreinrichtung dienen .
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung stellt die drehfest mit der Welleneinrichtung verbundene Antriebskomponente wenigstens teilwei se die drehfest mit der Welleneinrichtung verbundene Bremskomponente bereit . Das ermöglicht eine Bauteilintegration, mit der Bauraum, Gewicht und konstruktiver Aufwand erheblich eingespart werden . Insbesondere teilen sich die drehfest mit der Welleneinrichtung verbundene Antriebskomponente und die drehfest mit der Welleneinrichtung verbundene Bremskomponente wenigstens ein gemeinsames Bauteil . Insbesondere ist dieses Bauteil magneti sch leitfähig ausgebildet . Insbesondere ist dieses Bauteil im Betrieb der Aktoreinrichtung von einem Magnetfeld durchflossen und vorzugswei se eine Komponente eines Magnetkrei ses .
Es ist vorteilhaft und bevorzugt , das s die drehfest mit der Aufnahmestruktur verbundene Antriebskomponente wenigstens teilwei se die drehfest mit der Aufnahmestruktur verbundene Bremskomponente bereit stellt . Auch das ermöglicht eine besonders vorteilhafte Bauteilintegration . Insbesondere teilen sich die drehfest mit der Aufnahmestruktur verbundene Antriebskomponente und die drehfest mit der Aufnahmestruktur verbundene Bremskomponente wenigstens ein gemeinsames Bauteil. Insbesondere ist dieses Bauteil magnetisch leitfähig ausgebildet. Insbesondere ist dieses Bauteil im Betrieb der Aktoreinrichtung von einem Magnetfeld durchflossen und vorzugsweise eine Komponente eines Magnetkreises. Insbesondere berührt die drehfest mit der Aufnahmestruktur verbundene Antriebskomponente die drehfest mit der Aufnahmestruktur verbundene Bremskomponente. Insbesondere sind die drehfest mit der Aufnahmestruktur verbundene Antriebskomponente und die drehfest mit der Aufnahmestruktur verbundene Bremskomponente direkt und insbesondere berührend miteinander verbunden.
Die Antriebseinrichtung umfasst vorzugsweise wenigstens einen Elektromotor oder ist als ein solcher ausgebildet. Insbesondere ist der Elektromotor als ein Axialflussmotor und vorzugsweise als ein Scheibenläufer ausgebildet. Möglich ist, dass der Elektromotor als ein Glockenanker-Motor ausgebildet ist. Insbesondere ist der Elektromotor in axialer Richtung kürzer als in radialer Richtung bzw. im Durchmesser. Solche Elektromotoren eignen sich besonders vorteilhaft für die Integration in der gemeinsamen Aufnahmestruktur. Der Axialflussmotor bietet viele Vorteile, allerdings erfordert er auch eine besondere Anordnung der Bauteile und eine spezielle Bauform (z. B. scheibenförmig statt zylindrisch, axiale Länge) . Zudem zeigt er ein anderes Verhalten bei bestimmten Drehzahlen. Mit der hier vorgestellten Erfindung können der Axialflussmotor und seine Vorteile besonders gut konstruktiv eingebunden und genutzt werden.
Möglich sind auch andere geeignete Motorbauarten, wie z. B. ein Radialflussmotor (insbesondere Außenläufer-Motor oder ein Innenläuf er-Motor ) oder ein Wanderwellenmotor oder ein Ultraschallmotor oder eine Kombination aus den hier vorgestellten Motorbauarten. Vorzugsweise kann die Antriebseinrichtung das Drehmoment selbst erzeugen (ohne dass z. B. zuvor eine Feder gespannt werden muss) . Der Elektromotor kann nur eine einzige Motorspulenwicklung aufweisen. D.h. , etwaige Redundanzanforderungen werden durch einen einfachen Elektromotor mit einer Motorspulenwicklung in Kombination mit einer Bremseinrichtung erfüllt (=sog. hybride Redundanz) . Alternativ ist es aber auch möglich, dass der Elektromotor zwei oder mehr voneinander unabhängige Motorspulenwicklungen aufweist, welche mit unterschiedlichen Steuereinrichtungen bzw. Energieversorgungen verbunden sind. Bei einem Ausfall einer der Energieversorgungen oder einer der Steuereinrichtungen oder einer der Spulenwicklungen ist die andere der Spulenwicklungen noch in der Lage, durch entsprechende Bestromung mittels der unabhängigen Energieversorgung ein Drehmoment zu erzeugen.
Es ist möglich, dass die Antriebseinrichtung wenigstens eine mechanische Kraftspeichereinrichtung umfasst oder als solche ausgebildet ist. Insbesondere ist die Kraftspeichereinrichtung durch Bewegen des Übertragungselements auf ladbar. Insbesondere kann das Übertragungselement durch die in der Kraftspeichereinrichtung gespeicherte Energie in eine Bewegung versetzt werden. Insbesondere ist die Kraftspeichereinrichtung in der Aufnahmestruktur untergebracht.
Insbesondere dient die Kraftspeichereinrichtung zur Rückstellung des Übertragungselements aus einer ausgelenkten Stellung in eine Ruhestellung. Die von der Kraftspeichereinrichtung erzeugte bzw. unterstütze Bewegung des Übertragungselements und/oder die (Ruhe- ) Stellung des Übertragungselements können dabei vorzugsweise mittels der Bremseinrichtung gezielt beeinflusst werden. Beispielsweise kann mittels der Bremseinrichtung eine Federkennlinie der Kraftspeichereinrichtung angepasst werden. Die Kraftspeichereinrichtung kann dazu einsetzbar sein, die Bewegbarkeit des Übertragungselements bei einem Störfall mit einem gezielten Drehmoment zu beaufschlagen.
Die Kraftspeichereinrichtung umfasst insbesondere wenigstens eine (mechanische) Feder. Möglich sind alle Bauarten von geeigneten mechanischen Federn (Drehfeder, Spiralfeder, Schenkelfeder etc. ) . Es ist möglich, dass die Kraftspeichereinrichtung den Elektromotor der Antriebseinrichtung unterstützt. Möglich ist auch, dass die Kraftspeichereinrichtung alleine das Drehmoment für die Bewegung des Übertragungselements bereitstellt. Insbesondere hat die Antriebseinrichtung dann keinen Elektromotor oder dergleichen.
Eine solche Kraftspeichereinrichtung ist bei einer Steer-by-Wire- Lenkung dann besonders vorteilhaft, wenn z. B. eine Feder mit niederer Maximalkraft und geringer Kraftzunahme über den Drehwinkel verwendet werden kann, damit die Summe aus Federkraft (Federdrehmoment) und Grundmoment bzw. Grundreibung bei voller
Auslenkung den zulässigen (niederen Wert) für eine solche Lenkung nicht überschreitet, trotzdem aber noch eine schnelle Rückstellung ermöglicht. Mit der hier vorgestellten Erfindung können diese Vorteile besonders gut genutzt werden.
Insbesondere verläuft ein (Luft-) Spalt zwischen den relativ zueinander drehbaren Antriebskomponenten in radialer Richtung und/oder quer zu einer Drehachse der relativ zueinander drehbaren Antriebskomponenten bzw. zur Drehachse der Welleneinrichtung. Insbesondere verläuft das Magnetfeld des Elektromotors zumindest in dem Spalt zwischen den wenigstens zwei relativ zueinander drehbaren Antriebskomponenten parallel zur Drehachse der relativ zueinander drehbaren Antriebskomponenten bzw. zur Drehachse der Welleneinrichtung .
Es ist möglich, dass der Elektromotor wenigstens zwei (scheibenförmige) Statoren und wenigstens einen dazwischenliegenden Rotor aufweist. Möglich ist auch, dass der Elektromotor nur einen (scheibenförmigen) Stator aufweist, welche axial neben dem Rotor liegt. Insbesondere stellen die Antriebskomponenten den Stator und den Rotor bereit. Der Elektromotor kann insbesondere als Innenläufer (Rotor innen, Stator außen) oder als Außenläufer (Rotor außen, Stator innen) ausgebildet sein. Die Bremseinrichtung kann insbesondere als Innenläufer (feststehende Bremskomponente innen, drehbare Bremskomponente außen) oder als Außenläufer (feststehende Bremskomponente außen, drehbare Bremskomponente innen ) ausgebildet sein .
Vorzugswei se i st zwischen den relativ zueinander drehbaren Bremskomponenten wenigstens ein umlaufender Spalt ( sog . Wirkspalt ) so ausgebildet . Insbesondere i st der Spalt wenigstens zum Teil mit einem magnetorheologi schen Medium gefüllt . Insbesondere kann das im Spalt angeordnete Medium mittels der Spuleneinrichtung so beeinflus st werden, dass die relative Bewegbarkeit der Bremskomponenten gezielt gebremst werden kann .
Insbesondere weist der Spalt wenigstens abschnittswei se , vorzugswei se wenigstens an den (magnetorheologi sch wirksamen) Spaltabschnitten, eine in Umfangsrichtung veränderliche Spalthöhe auf . Insbesondere wei st eine der relativ zueinander drehbaren Bremskomponenten eine Außenkontur mit einem veränderlichen Außendurchmes ser und insbesondere eine Sternkontur auf . Die Sternkontur hat insbesondere eine Mehrzahl an in radialer Richtung hervorstehenden Magnetfeldkonzentratoren .
Der Spalt der Bremseinrichtung wei st vorzugswei se wenigstens zwei umlaufende und beabstandet zueinander angeordnete Spaltabschnitte auf . Insbesondere unterscheiden sich die Spaltabschnitte in ihrem minimalen und/oder maximalen Durchmes ser . Insbesondere sind die Spaltabschnitte über einen umlaufenden Verbindungs spalt miteinander verbunden . Insgesamt stellt der Spalt dadurch einen umlaufenden, durchgängigen Aufnahmeraum für das Medium bereit .
Die magnetorheologi sche Bremswirkung wird insbesondere durch die Spaltabschnitte bereitgestellt . Insbesondere i st die maximale Spalthöhe im Bereich der Spaltabschnitte geringer als im übrigen Bereich des Spalts und insbesondere im Verbindungs spalt .
Insbesondere liegen die Spaltabschnitte auf unterschiedlichen radialen Positionen (bzw . Durchmes serpositionen ) . Insbesondere ist ein Spaltabschnitt radial weiter innen und ein anderer Spaltabschnitt radial weiter außen . Insbesondere i st der Spalt gestuft ausgebildet . Insbesondere liegen die Spaltabschnitte dabei auf unterschiedlichen Stufen . Insbesondere weist wenigstens eine der Bremskomponenten wenigstens zwei umlaufende Stufenabschnitte auf . Die Stufenabschnitte wei sen insbesondere unterschiedliche Durchmes ser auf .
In einer vorteilhaften Weiterbildung stellt wenigstens eine der relativ zueinander drehbaren Bremskomponenten, insbesondere die im Betrieb feststehende Bremskomponente , wenigstens einen Aufnahmeraum für eine Wicklung einer elektrischen Spuleneinrichtung bereit . Insbesondere verläuft zwi schen dem Aufnahmeraum und dem Spalt ( insbesondere dem Verbindungsspalt ) eine Bodenwandung . Insbesondere wei st die Bodenwandung eine Stärke auf , welche geringer al s eine maximale Höhe ( Querschnittshöhe ) des unterhalb der Bodenwandung verlaufenden Spalts ist . Dadurch kann die Bodenwandung aus einem magneti sch leitfähigen Werkstoff gefertigt werden, ohne dass es unterhalb des Aufnahmeraums zu einem magneti schen Kurzschlus s kommt . Insbesondere i st die Bodenwandung integraler Bestandteil der Bremskomponente . Insbesondere trennt die Bodenwandung die Spuleneinrichtung von dem im Spalt befindlichen Medium hermeti sch ab .
Insbesondere umfas st die Bremskomponente , welche den Aufnahmeraum aufwei st , wenigstens zwei Wirkspaltwandungen . Insbesondere sind die Wirkspaltwandungen j eweil s axial neben der Bodenwandung angeordnet . Insbesondere erstreckt sich eine der zwei Wirkspaltwandungen weiter nach radial innen al s die Bodenwandung . Insbesondere erstreckt sich die Bodenwandung weiter nach radial innen als die andere der zwei Wirkspaltwandungen . Insbesondere begrenzen die Wirkspaltwandungen j eweil s einen Spaltabschnitt nach radial außen . Insbesondere begrenzt eine der Wirkspaltwandungen den Aufnahmeraum nach axial außen .
Es ist bevorzugt und vorteilhaft , das s die Bodenwandung und die Wirkspaltwandungen und ein Teilabschnitt der Aufnahmestruktur einstückig miteinander verbunden sind . Insbesondere bilden die Bodenwandung und die Wirkspaltwandungen und der Teilabschnitt zusammen einen überwiegenden Teil der Bremskomponente oder sogar die gesamte Bremskomponente. Insbesondere ist wenigstens dieser Teil oder auch die Bremskomponente aus einem magnetisch leitfähigen Werkstoff gefertigt. Insbesondere ist dabei die ganze Bremskomponente einstückig ausgebildet.
Vorzugsweise bilden die Bodenwandung und die Wirkspaltwandungen und der Teilabschnitt ein rotationssymmetrisches (einstückiges) Drehteil. Das Drehteil kann insbesondere durch Drehen hergestellt werden. Weitere Bearbeitungen im Anschluss an das Drehen sind möglich. Möglich ist aber auch eine additive Fertigung (3D- Druck) . Die Bremskomponente kann als ein solches Drehteil ausgebildet sein oder wenigstens ein solches umfassen. Insbesondere ist wenigstens das Drehteil aus einem magnetisch leitfähigen Werkstoff gefertigt.
Es kann auch auf die Bodenwandung verzichtet werden, so dass die Spule (bzw. wenn vorhanden der Spulenhalter) direkt mit Medium in Kontakt steht.
Bevorzugt und vorteilhaft ist, dass die Welleneinrichtung an dem Teilabschnitt gelagert ist. Insbesondere dient der Teilabschnitt zur Befestigung einer Lagerstelle (der Lagereinrichtung) . Dabei kann die Welleneinrichtung drehbar oder auch feststehend ausgebildet sein.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Aufnahmeraum nach radial außen durch einen Deckelabschnitt der Aufnahmestruktur wenigstens teilweise verschlossen. Insbesondere ist der Abschnitt als ein Gehäusedeckel ausgebildet. Das ermöglicht eine einfache Montage der Bremskomponenten und Antriebskomponenten im Inneren der Aufnahmestruktur.
In einer bevorzugten und vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass eine der relativ zueinander drehbaren Bremskomponenten, vorzugsweise die im Betrieb feststehende Bremskomponente, wenigstens einen Basisabschnitt und wenigstens einen äußeren Magnetflussflansch aufweist. Der Basisabschnitt weist insbesondere wenigstens einen nach axial außen offen ausgebildeten Aufnahmeraum für eine elektrische Spuleneinrichtung (insbesondere deren Wicklung) auf. Dabei ist der äußere Magnetflussflansch sowohl axial als auch radial zwischen der Spuleneinrichtung und dem Basisabschnitt angeordnet.
Vorzugsweise ist auch der äußere Magnetflussflansch nach axial außen offen ausgebildet. Insbesondere ist der Basisabschnitt mit der Aufnahmestruktur verbunden. Insbesondere ist die Welleneinrichtung an dem Basisabschnitt (mittels einer der Lagerstellen der Lagereinrichtung) gelagert.
Insbesondere weist der äußere Magnetflussflansch eine höhere magnetische Leitfähigkeit als der Basisabschnitt auf.
Insbesondere weist die Spuleneinrichtung wenigstens eine Wicklung und wenigstens einen Spulenhalter zur Aufnahme der Wicklung auf. Insbesondere ist der Spulenhalter an dem äußeren Magnetflussflansch befestigt.
Insbesondere sind der Aufnahmeraum und der (Wirk-) Spalt nicht zueinander abgedichtet. Insbesondere ist die Spuleneinrichtung nicht durch andere Bauteile und insbesondere nicht durch magnetisch leitfähige Bauteile von dem im Spalt befindlichen Medium getrennt. Insbesondere liegen die Wicklung und insbesondere auch der Spulenhalter innerhalb des Spalts. Es ist möglich, dass der Spulenhalter Kontakt zum Medium hat.
Es ist bevorzugt und vorteilhaft, dass der äußere Magnetflussflansch wenigstens zwei Schenkel aufweist. Vorzugsweise begrenzt jeweils ein Schenkel einen Spaltabschnitt des (Wirk- ) Spalts nach radial außen. Insbesondere sind die Schenkel L-förmig zueinander angeordnet. Insbesondere treffen die Schenkel aufeinander. Insbesondere sind die Schenkel einstückig miteinander verbunden. Insbesondere verläuft ein Schenkel im Wesentlichen radial und ein Schenkel im Wesentlichen axial.
Vorzugsweise weist eine der relativ zueinander drehbaren Bremskomponenten wenigstens einen Rotorabschnitt und wenigstens einen inneren Magnetflussflansch auf. Insbesondere handelt es sich um diejenige Bremskomponente, welche nicht den äußeren Magnetflussflansch aufweist. Insbesondere ist der Rotorabschnitt drehfest mit der Welleneinrichtung oder mit der Aufnahmestruktur drehfest und insbesondere einstückig verbunden. Vorzugsweise weist der Magnetflussflansch wenigstens zwei Schenkel auf. Insbesondere begrenzt jeweils ein Schenkel einen Spaltabschnitt des Spalts nach radial innen. Insbesondere sind die Schenkel L- förmig zueinander angeordnet. Insbesondere sind die Schenkel einstückig miteinander verbunden. Insbesondere verläuft ein Schenkel im Wesentlichen radial und der andere Schenkel im Wesentlichen axial.
Vorzugsweise sind der Rotorabschnitt und der innere Magnetflussflansch separat ausgebildet. Insbesondere sind der Rotorabschnitt und der innere Magnetflussflansch fest miteinander verbunden. Beispielsweise handelt es sich um zwei separate Bauteile, welche fest miteinander gefügt sind. Insbesondere weist der innere Magnetflussflansch eine höhere magnetische Leitfähigkeit als der Rotorabschnitt auf.
Möglich und ist aber auch, dass der Rotorabschnitt und der innere Magnetflussflansch einstückig miteinander verbunden sind. Dann weisen der Rotorabschnitt und der innere Magnetflussflansch dieselbe magnetische Leitfähigkeit auf.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Aufnahmestruktur (insbesondere wenigstens ein Strukturabschnitt der Aufnahmestruktur) und eine der wenigstens zwei relativ zueinander drehbaren Bremskomponenten einstückig miteinander verbunden sind. Insbesondere bilden die Aufnahmestruktur (vorzugsweise der Strukturabschnitt) und die Bremskomponente zusammen ein Strukturbauteil. Dabei ist bevorzugt, dass an dem Strukturbauteil die Welleneinrichtung gelagert ist. Insbesondere erfolgt die Lagerung mittels wenigstens einer Lagerstelle der Lagereinrichtung. Die Bremskomponente, welche Teil des Strukturbauteils ist, ist insbesondere nicht relativ zur Aufnahmestruktur drehbar bzw . drehfest an der Aufnahmestruktur .
Das Strukturbauteil trägt vorzugsweise wenigstens eine Lagerstelle der Lagereinrichtung für die Welleneinrichtung . Das Strukturbauteil i st insbesondere ein tragendes Bauteil der Aufnahmestruktur . Insbesondere ist das Strukturbauteil dazu geeignet und ausgebildet , wenigstens einen Teil der Lagerkräfte der Lagereinrichtung aufzufangen . Bei spiel swei se i st das Strukturbauteil eine tragende Wandung der Gehäuseeinrichtung .
Die Antriebseinrichtung und die Bremseinrichtung nutzen vorzugswei se wenigstens eine der folgenden Komponenten gemeinsam: Welleneinrichtung, Lagereinrichtung für die Lagerung der relativ zueinander drehbaren Antriebskomponenten und der relativ zueinander drehbaren Bremskomponenten, Dichtungseinrichtung, Drehmomentabstützung, elektri scher Anschlus s .
In einer vorteilhaften Weiterbildung umfas st die Vorrichtung wenigstens eine Störfallsicherung, welche dazu geeignet und ausgebildet i st , die Bewegbarkeit des Übertragungselements wenigstens bei einem Störfall der Bremseinrichtung und/oder bei einem Störfall der Antriebseinrichtung mit einem gezielten Drehmoment (bzw . Bremsmoment ) zu beauf schlagen . Dadurch wird das Übertragungselement insbesondere weder blockiert noch kann es widerstandslos bewegt werden . Das i st besonders bei einer Ausgestaltung als Bedieneinrichtung bzw . Lenkvorgabeeinrichtung von Vorteil .
Die Störfallsicherung umfas st insbesondere wenigstens eine Permanentmagneteinrichtung, deren Magnetfeld die Bewegbarkeit der Bremskomponenten mit einem definierten Drehmoment abbremst . Insbesondere i st das Magnetfeld der Permanentmagneteinrichtung im Normalbetrieb durch eine elektrische Spuleneinrichtung reduzierbar und/oder verstärkbar . Die Spuleneinrichtung der Störfallsicherung i st insbesondere die Spuleneinrichtung der Bremseinrichtung, welche im Normalbetrieb zu Erzeugung des Bremsmomentes dient . Die Störfall sicherung kann aber auch eine eigene Spuleneinrichtung aufweisen. Es ist möglich, dass das Magnetfeld der Permanentmagneteinrichtung im Normalbetrieb zur Unterstützung der Bremswirkung herangezogen wird.
Ein maximales Bremsmoment der Bremseinrichtung ist insbesondere größer und vorzugsweise um den Faktor zwei größer als ein maximales Drehmoment der Antriebseinrichtung. Möglich und vorteilhaft ist auch, dass das maximale Bremsmoment der Bremseinrichtung um den Faktor drei oder vier oder fünf oder sechs größer als ein maximales Drehmoment der Antriebseinrichtung ist. Insbesondere dient die Bremseinrichtung dazu, eine Lenkeinheit so zu blockieren, dass es als eine Ausstiegshilfe aus einem Fahrzeug dient.
Insbesondere stellt die Aktoreinrichtung wenigstens einen Endanschlag für die Bewegbarkeit des Übertragungselements bereit. Insbesondere kann dadurch eine Drehbarkeit (bei wenigstens einer definierten Winkelstellung) in wenigstens eine und vorzugsweise in beide Drehrichtungen begrenzt werden. Es ist möglich, dass mittels der Bremseinrichtung ein Bremsmoment erzeugbar ist, welches den Endanschlag bereitstellt . Zusätzlich oder alternativ kann wenigstens ein mechanischer Endaschlag vorgesehen sein. Dadurch kann ggf. das maximale Bremsmoment der Bremseinrichtung geringer ausgelegt werden.
In allen Ausgestaltungen ist es besonders bevorzugt, dass eine Bewegbarkeit des Übertragungselements mittels der Bremseinrichtung (vorzugsweise auch mit der Antriebseinrichtung) gezielt beeinflussbar ist, sodass am Übertragungselement haptisch wahrnehmbare Rückmeldungen bzw. Signale (sogenanntes Force- Feedback) erzeugbar sind. Insbesondere sind die Rückmeldungen erzeugbar, während das Übertragungselement wenigstens teilweise durch Muskelkraft und/oder wenigstens teilweise durch die Antriebseinrichtung bewegt wird. Beispielsweise kann die Bewegbarkeit des Übertragungselements während einer Eingabe (insbesondere während einer manuellen Bewegung des Übertragungselements) mittels der Bremseinrichtung (vorzugsweise auch mit der Antriebseinrichtung) gezielt beeinflusst werden. Es kann vorgesehen sein, dass die Erzeugung der haptisch wahrnehmbaren Rückmeldungen erfolgt, während das Übertragungselement stillsteht bzw. nicht durch Muskelkraft bewegt wird. Insbesondere kann die Antriebseinrichtung die haptischen Signale auch im Stillstand des Übertragungselements erzeugen. Beispielsweise sind als haptische Rückmeldungen Raster, Blockierungen, Vibrationen und/oder Endpunkte an dem Übertragungselement spürbar.
Insbesondere dient die Antriebseinrichtung dazu, das Übertragungselement gegen die Kraft einer manuellen Bewegung zu bewegen und/oder das Übertragungselement während und/oder nach einer manuellen Bewegung wieder zurückzustellen. Dabei können vorzugsweise zeitgleich haptisch wahrnehmbare Rückmeldungen (insbesondere mittels der Bremseinrichtung) erzeugt werden.
Das Übertragungselement ist insbesondere durch die Aktoreinrichtung (die Antriebseinrichtung) aktiv bewegbar. Das Übertragungselement ist insbesondere (auch) manuell bewegbar. Unter einer manuellen Bewegbarkeit wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine wenigstens teilweise durch Muskelkraft verursachte Bewegbarkeit verstanden. Dabei kann die Bewegung nicht nur mittels der Hände, sondern auch mittels anderer muskelgekoppelter Körperstrukturen (Arme, Beine, Füße, Rücken, Rumpf, Bauch, Kopf, Kiefer etc. ) verursacht sein. Das Übertragungselement kann beispielsweise als ein Hebel oder eine Welle oder dergleichen ausgebildet sein.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die hier vorgestellte Vorrichtung als eine Bedieneinrichtung ausgebildet, welche insbesondere zum (manuellen) Vorgeben eines Steuerbefehls vorgesehen ist. Dann können die Begriffe „Vorrichtung" und „Bedieneinrichtung" insbesondere synonym verwendet werden. Das Übertragungselement ist dann insbesondere ein Bedienelement. Insbesondere ist eine Bewegbarkeit des Bedienelements wenigstens während einer Eingabe (insbesondere während einer manuellen Bewegung des Bedienelements) mittels der Bremseinrichtung (vorzugsweise auch mit der Antriebseinrichtung) gezielt beeinflussbar .
Besonders bevorzugt ist die Vorrichtung bzw. Bedieneinrichtung als eine Lenkvorgabeeinrichtung zum Vorgeben eines Lenkbefehls nach dem Steer-by-Wire-Konzept ausgebildet. Vorzugsweise ist das Übertragungselement bzw. Bedienelement dann als eine Lenkeinheit ausgebildet oder umfasst wenigstens eine solche. Im Rahmen einer solchen Lenkvorgabeeinrichtung kann der Begriff „Bedienelement" dann vorzugsweise durch den Begriff „Lenkeinheit" ersetzt werden. Die Anmelderin behält sich vor, eine solche Lenkvorgabeeinrichtung zu beanspruchen. Die Lenkeinheit kann z. B. ein Lenkrad oder ein Steuerrad oder ein Joystick sein.
In einer Ausgestaltung als Lenkvorgabeeinrichtung ist die Welleneinrichtung insbesondere als eine Lenkwelle ausgebildet oder umfasst wenigstens eine solche. Insbesondere ist die Lenkwelle drehbar an der Aufnahmestruktur gelagert. Insbesondere ist die Lenkeinheit dann drehfest mit der Lenkwelle verbunden. Insbesondere ist die Aufnahmestruktur an einer Haltestruktur des Fahrzeugs befestigt. Möglich ist aber auch, dass die Lenkwelle feststehend (im Prinzip einer Achse) an einer Haltestruktur des Fahrzeugs befestigt ist. Dann ist die Aufnahmestruktur vorzugsweise an der Lenkwelle drehbar gelagert. Insbesondere ist die Lenkeinheit dann drehfest mit der Aufnahmestruktur verbunden. Insbesondere ist die Lenkeinheit dann relativ zur Lenkwelle drehbar .
Es ist möglich und vorteilhaft, dass die Aufnahmestruktur direkt an dem Bedienelement und insbesondere an der Lenkeinheit (drehfest) montiert ist. Möglich und vorteilhaft ist auch, dass die Welleneinrichtung direkt (drehfest) an dem Bedienelement, insbesondere an der Lenkeinheit, montiert ist und dabei eine Länge aufweist, welche nicht größer als das 2,5-fache einer axialen Ausdehnung der Aufnahmestruktur und/oder Aktoreinrichtung ist. Mit anderen Worten, bei der Erfindung kann die Aufnahmestruktur im Wesentlichen in unmittelbarer Nachbarschaft zur Lenkeinheit angeordnet werden und eine Lenksäule als solche ist gar nicht notwendig.
Insbesondere ist die bestimmungsgemäß im Fahrzeug montierte Aufnahmestruktur (oder ihre Verkleidung) von den Fahrzeugsitzplätzen aus sichtbar. Insbesondere ist die Aufnahmestruktur in einem Gehäuse der Lenkeinheit untergebracht ist oder Teil eines solchen Gehäuses. Insbesondere sind die Aufnahmestruktur und die Lenkeinheit außerhalb eines Armaturenbretts angeordnet. Möglich ist aber auch, dass die Aufnahmestruktur mittels einer üblichen (längeren) Lenkwelle bzw. Lenksäule mit dem Bedienelement bzw. der Lenkeinheit verbunden ist .
Die Aufnahmestruktur und die Lenkeinheit können einen Vormontage- Zusammenbau bilden, welcher als eine Einheit gehandhabt werden kann. Insbesondere können die Aufnahmestruktur und die Lenkeinheit als eine Einheit in ein Fahrzeug eingebaut werden.
Es kann vorgesehen sein, dass das Bedienelement, insbesondere die Lenkeinheit, linear verschiebbar an einer feststehenden Haltestruktur und beispielsweise einer Karosseriestruktur befestigt ist. Dann ist die Aufnahmestruktur insbesondere (nur) zusammen mit dem Bedienelement, insbesondere der Lenkeinheit, linear verschiebbar.
Insbesondere ist die Vorrichtung, insbesondere die Bedieneinrichtung, so ausgebildet, dass ein Maximalstrom der Bremseinrichtung im Betrieb weniger als 20 A und vorzugsweise weniger als 15 A und besonders bevorzugt weniger als 10 A oder auch weniger als 5 A beträgt. Ein solcher Maximalstrom ist insbesondere auf eine Versorgungsspannung von 12 V zur Erzeugung von einem Bremsmoment von 35 Newtonmeter bezogen.
Es ist möglich, dass die Antriebseinrichtung als ein elektrischer Generator betreibbar ist. Insbesondere wird der Generator durch die Bewegung des Übertragungselements bzw. Bedienelements angetrieben. Insbesondere wird die Bewegung durch den Generatorbetrieb (zusätzlich zur Bremseinrichtung) gebremst. So kann die Bremswirkung bei Bedarf gezielt erhöht werden. Insbesondere wird die zusätzliche Bremswirkung bei der Ansteuerung der Bremseinrichtung berücksichtigt. Die im Generatorbetrieb generierte elektrische Energie ist insbesondere zur Versorgung der Bremseinrichtung und/oder der Antriebseinrichtung einsetzbar. Die generierte elektrische Energie kann der Bremseinrichtung direkt zur Verfügung gestellt werden. Zusätzlich oder alternativ kann ein Energiespeicher und z. B. ein Akku vorgesehen sein.
Die hier vorgestellte Bedieneinrichtung kann zur Lenkung oder auch zur Bedienung anderer Funktionen eines Fahrzeugs (z. B. Drehsteller mit aktiver Verstellung durch den Motor) oder anderer Maschinen bzw. Geräte (Medizingeräte, Computer, Gamecontroller) ausgebildet sein.
Es ist möglich und vorteilhaft, dass die Vorrichtung bzw. Bedieneinrichtung als ein Joystick ausgebildet ist. Vorzugsweise ist das Übertragungselement bzw. Bedienelement dann als ein (schwenkbarer) Bedienhebel ausgebildet. Insbesondere ist der Bedienhebel um wenigstens zwei Achsen (X-Achse, Y-Achse) schwenkbar. Insbesondere ist für jede Schwenkachse jeweils wenigstens eine Aktoreinrichtung vorgesehen. Insbesondere ist ein Axialflussmotor vorgesehen.
Die Bedieneinrichtung, insbesondere der Joystick, kann eine Lenkvorgabeeinrichtung zum Vorgeben eines Lenkbefehls nach dem Steer-by-Wire-Konzept bereitstellen (z. B. an Stelle eines Lenkrads) . Die Bedieneinrichtung, insbesondere der Joystick, kann zum Bedienen eines Simulators, eines Computers, eines Fahrzeugs und/oder einer Maschine, wie z. B. ein Kran oder Bagger oder ein Anbaugerät eines (landwirtschaftlichen) Fahrzeugs, vorgesehen sein. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einem Fahrzeug auch ein Wasserfahrzeug oder ein Flugzeug oder eine (ferngesteuerte) Drohne verstanden. Die Bedieneinrichtung, insbesondere der Joystick, kann al s Gashebel und/oder Bremshebel eines Fahrzeugs dienen .
Die Vorrichtung kann in einer vorteilhaften Aus führung al s eine Türeinrichtung ausgebildet sein . Die Türeinrichtung umfas st insbesondere wenigstens eine Türtragstruktur und wenigstens eine schwenkbar an der Türtragstruktur auf genommene Türeinheit . Mittel s der Bremseinrichtung kann die Bewegung der Türeinheit beim Öf fnen und/oder Schließen gezielt gedämpft werden . Mittel s der Antriebseinrichtung kann die Türeinheit zum Öf fnen und/oder Schließen aktiv bewegt werden . Durch die gemeinsame Aufnahmestruktur der vorliegenden Erfindung i st die Aktoreinrichtung besonders kompakt und kann daher von außen nicht sichtbar im Türstock bzw . Türrahmen untergebracht werden .
Das Übertragungselement i st insbesondere mit der Türtragstruktur und/oder der Türeinheit wirkverbunden, sodass es durch das Bewegen der Türeinheit bewegbar i st und/oder sodas s es die Türeinheit wenigstens abschnittswei se aktiv bewegen kann . Die Bremseinrichtung dient insbesondere zur Erzeugung eines Bremsmoments , welches auf das Übertragungselement und somit auch auf die Türeinheit wirkt . Die Antriebseinrichtung dient insbesondere zur Erzeugung eines Drehmoments , welches auf das Übertragungselement und somit auch auf die Türeinheit wirkt . Die Türeinrichtung kann al s eine Gebäudetür oder eine Fahrzeugtür ausgebildet sein . Die Anmelderin behält sich vor, eine al s Türeinrichtung ausgebildete Vorrichtung zu beanspruchen .
Die hier vorgestellte Vorrichtung kann auch al s eine andere Art von Vorrichtung und zum Bei spiel al s ein Brake-by-Wire-Aktor , Sitzverstellung und/oder -arretierung ausgebildet sein .
Die Vorrichtung kann in einer vorteilhaften Aus führung al s eine Körperunterstützungsmechanik zur mechanischen Unterstützung eines menschlichen oder tieri schen Körpers ausgebildet sein . Die Körperunterstützungsmechanik i st insbesondere eine Prothese und/oder eine Exoskeletteinrichtung . Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einer Prothese insbesondere auch eine Orthese verstanden. Durch die gemeinsame Aufnahmestruktur der vorliegenden Erfindung fällt die Körperunterstützungsmechanik besonders kompakt und leicht aus, sodass der Tragekomfort verbessert wird.
Das Übertragungselement ist insbesondere mit dem menschlichen oder tierischen Körper so wirkverbunden, dass es durch den Körper mittels Muskelkraft bewegbar ist und/oder dass es den Körper wenigstens abschnittsweise aktiv bewegen kann. Die Bremseinrichtung dient insbesondere zur Erzeugung eines Bremsmoments, welches auf das Übertragungselement und somit auch auf den Körper wirkt. Die Antriebseinrichtung dient insbesondere zur Erzeugung eines Drehmoments, welches auf das Übertragungselement und somit auch auf den Körper wirkt. Beispielsweise kann die Prothese ein künstliches Körpergelenk (Knie-, Hüft-, Fuß-, Finger-, Ellenbogen-, Schultergelenk etc. ) und/oder Körperglied (Arm, Bein, Fuß, Finger etc. ) sein bzw. teilweise ersetzen. Die Exoskeletteinrichtung dient insbesondere zur aktiven Unterstützung der Muskelkraft des Körpers und zum Bremsen bzw. Dämpfen einer Bewegung des Körpers. Die Exoskeletteinrichtung kann z. B. als industrielle Montagehilfe eingesetzt werden. Die Körperunterstützungsmechanik umfasst vorzugsweise wenigstens eine Gelenkeinrichtung mit wenigstens zwei Gelenkeinheiten. Insbesondere ist das Übertragungselement mit wenigstens einer der Gelenkeinheiten mechanisch gekoppelt. Insbesondere ist für jede Gelenkeinrichtung jeweils wenigstens eine Aktoreinrichtung vorgesehen. Die Anmelderin behält sich vor, eine als Körperunterstützungsmechanik ausgebildete Vorrichtung zu beanspruchen .
Die Aufnahmestruktur kann mehrteilig oder auch einteilig ausgebildet sein. Insbesondere umgibt die Aufnahmestruktur die Antriebseinrichtung und/oder die Bremseinrichtung und vorzugsweise auch wenigstens abschnittsweise (zu einem überwiegenden Teil) die Welleneinrichtung. Die Antriebseinrichtung und/oder die Bremseinrichtung sind insbesondere jeweils an der Aufnahmestruktur in Bezug auf das Drehmoment bzw. Bremsmoment, welche sie im Betrieb bereit stellen, abgestützt .
Insbesondere umfasst die Vorrichtung wenigstens eine Haltestruktur. Insbesondere kann das Antriebsmoment bzw. Bremsmoment an der Haltestruktur abgestützt werden. Die Haltestruktur kann Teil einer Konsole oder einer Fahrzeugkarosserie sein oder an dieser drehfest befestigbar sein (insbesondere im Rahmen einer Ausführung als Bedieneinrichtung) .
Die Haltestruktur kann an einem menschlichen oder tierischen Körper drehfest befestigt sein (insbesondere im Rahmen einer Ausführung als Körperunterstützungsmechanik) . Die Haltestruktur kann auch an einem Gebäude drehfest befestigt sein (insbesondere im Rahmen einer Ausführung als Türeinrichtung) .
Die Vorrichtung kann wenigstens eine Kontaktierungseinrichtung umfassen, welche zur elektrischen Anbindung einer am Übertragungselement angeordneten Komponente mit einer außerhalb des Übertragungselements angeordneten Komponente dient. Die Kontaktierungseinrichtung kann beispielsweise eine Wickelfedereinrichtung mit wenigstens einer Wickelfeder und/oder eine Schleifkontakteinrichtung mit wenigstens einem Schleifkontakt umfassen. Insbesondere ermöglicht die Kontaktierungseinrichtung eine Leistungs- und/oder Signalübertragung, während sich das Übertragungselement bewegt und vorzugsweise dreht. Besonders vorteilhaft ist die Kontaktierungseinrichtung, wenn die Vorrichtung als eine Bedieneinrichtung bzw. Lenkvorgabeeinrichtung und das Übertragungselement als ein Bedienelement bzw. als Lenkeinheit ausgebildet ist. Es ist möglich, dass die Kontaktierungseinrichtung auch zur elektrischen Anbindung der Aktoreinrichtung und/oder der Sensoreinrichtung an eine Einrichtung zur Energieversorgung und/oder Ansteuerung dient.
Die drehfeste Verbindung ist insbesondere kraf tschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoff schlüssig ausgebildet. Die einstückige Verbindung ist insbesondere stoff schlüssig und vorzugsweise Werkstoff einstückig bzw. aus einem durchgehenden Werkstoff ausgebildet. Möglich ist aber auch eine stoff schlüssige Verbindung aus verschiedenen Werkstoffen, z. B. eine Schweißoder Klebeverbindung.
Die Spuleneinrichtung der Bremseinrichtung und/oder die Motorspule der Antriebseinrichtung sind insbesondere an dem feststehenden Bauteil befestigt. Das feststehende Bauteil ist dabei entweder die Aufnahmestruktur oder die Welleneinrichtung. Möglich ist aber auch, dass die Spuleneinrichtung und/oder die Motorspule an dem sich relativ zum feststehenden Bauteil drehenden Bauteil befestigt sind. Dann sind beispielsweise Wickelfedern und/oder Schleifkontakte oder dergleichen zur Kontaktierung vorgesehen.
In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass das magnetorheologische Medium magnetorheologische Partikel und Gas als Füllmedium umfasst. Insbesondere sind die magnetorheologischen Partikel in Luft aufgenommen. Insbesondere ist das magnetorheologische Medium als ein magnetisierbares Pulver ausgebildet. Möglich ist auch, dass das magnetorheologische Medium magnetorheologische Partikel und eine Trägerflüssigkeit, wie z. B. Öl, Wasser oder Alkohol oder dergleichen, umfasst. Das Medium kann flüssige und/oder feste Additive (z. B. eine Graphitbeigabe, Molybdänverbindungen, etc. ) umfassen.
Es ist besonders bevorzugt, dass die magnetorheologischen Partikel (jeweils) überwiegend aus Carbonyleisenpulver oder aus dessen Derivaten bestehen. Möglich sind auch andere magnetorheologisch ansprechbare Partikel. Die magnetorheologischen Partikel können Beschichtungen zum Schutz vor Abrieb und/oder Korrosion und/oder zusätzliche Bestandteile aufweisen, um die magnetorheologischen Partikel im Betrieb beständiger, abriebfester und/oder gleitfähiger zu gestalten. Die maximal erzielbare Geschwindigkeit mit der die Einlenkung der Räder eines Fahrzeugs durch den Road Wheel Actuator (=RWA, Straßenradaktuator) erfolgt, ist abhängig von verschiedenen äußeren Einflüssen, z.B. der Temperatur von Stellmotoren des RWA und/oder der Außentemperatur, einer erhöhten Reibung der Straßenräder, beispielsweise durch zu wenig Reifendruck, Materialverschleiß, etc. Damit die Lenkvorgabeeinrichtung synchron mit den Stellmotoren des RWA bewegt wird, muss die Bewegbarkeit der Lenkvorgabeeinrichtung mittels des FEA gegebenenfalls stärker gebremst werden, um die Bewegbarkeit der Lenkvorgabeeinrichtung an die erzielbare Geschwindigkeit des RWA anzupassen. Ist zudem die Innentemperatur des Fahrzeugs, beispielsweise aufgrund von Sonneneinstrahlung während des Parkens, hoch, so wirkt sich dies auf die Leistungsfähigkeit von Elektromotoren aus, da das mittels Elektromotoren aufbringbare Drehmoment stark temperaturabhängig ist. FFAs mit magnetorheologischen Bremsen können auch bei hohen Temperaturen zuverlässig ein hohes Bremsmoment erzeugen und sind dadurch besser für den Einsatz bei hohen Temperaturen geeignet.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, welche im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert werden.
Darin zeigen:
Figur 1 eine rein schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer perspektivischen Ansicht;
Figur 2 eine rein schematische Darstellung einer Vorrichtung in einer geschnittenen Seitenansicht;
Figur 3 eine Detaildarstellung der Vorrichtung nach Figur 2;
Figur 4 eine rein schematische Darstellung einer weiteren
Vorrichtung in einer geschnittenen Seitenansicht; Figur 5 eine Detaildarstellung der Vorrichtung nach Figur 4 ;
Figur 6 eine rein schematische Darstellung einer weiteren
Vorrichtung in einer geschnittenen Seitenansicht ;
Fig . 6a eine rein schematische Darstellung einer Vorrichtung in einer perspektivi schen Ansicht ;
Fig . 6b die Vorrichtung nach Fig . 6a in einer geschnittenen
Seitenansicht ;
Fig . 7 - 9 stark schematisierte Darstellungen j eweil s einer
Vorrichtung in einer geschnittenen Seitenansicht und ihrer Verschaltung;
Fig . 10-11 weitere rein schemati sche Darstellungen j eweils einer
Vorrichtung in einer geschnittenen Seitenansicht ;
Fig . 12 eine rein schematische Darstellung einer Vorrichtung in einer Seitenansicht ;
Fig . 13 eine rein schematische Darstellung einer al s
Körperunterstützungsmechanik aus gebildet en
Vorrichtung ;
Fig . 14 eine rein schematische Darstellung einer al s
Türeinrichtung ausgebildeten Vorrichtung ; und
Fig . 15 eine rein schematische Darstellung einer al s
Türeinrichtung ausgebildeten Vorrichtung .
Die Figuren 1 bis 3 zeigen eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 mit einer Aktoreinrichtung 300 zur gezielten Beeinflus sung der Bewegbarkeit eines Übertragungselements 2 . Die Aktoreinrichtung 300 umfas st eine Antriebseinrichtung 302 mit einer ersten und einer zweiten Antriebskomponente 312 , 322 sowie eine Bremseinrichtung mit einer ersten und einer zweiten Bremskomponente 311 , 321 . Die Dimensionierungen der Bauteile und insbesondere die Wandstärken sind hier und auch in den anderen Figuren schematisiert dargestellt , sodass eine besonders übersichtliche und verständliche Darstellung möglich i st .
Damit kann das Übertragungselement 2 aktiv bewegt und gezielt gebremst sowie mit haptisch wahrnehmbaren Rückmeldungen beauf schlagt werden . Die Bremseinrichtung 301 und die Antriebseinrichtung 302 sind benachbart zueinander an einer gemeinsamen Aufnahmestruktur 303 angeordnet , welche hier bei spielhaft al s eine Gehäuseeinrichtung 313 ausgebildet i st .
Die Antriebseinrichtung 302 und die Bremseinrichtung 301 sind hier axial hintereinander auf einer Welleneinrichtung 304 angeordnet . Die Welleneinrichtung 304 i st hier drehfest mit der ersten Antriebskomponente 312 und der ersten Bremskomponente 311 verbunden . Die zweite Antriebskomponente 322 und die zweite Bremskomponente 321 sind drehfest mit der Aufnahmestruktur 303 verbunden .
Die Welleneinrichtung 304 i st mittels einer Lagereinrichtung 305 mit zwei Lagerstellen 315 , 325 drehbar an der Aufnahmestruktur 303 gelagert . Die Lagerstellen 315 , 325 sind hier bei spiel swei se al s Wäl zlager oder Gleitlager ausgebildet . Die Aufnahmestruktur 303 umfas st hier zwei Befestigungsplatten 363a , 363b, an denen die Lagerstellen 315 , 325 der Lagereinrichtung 305 für die Welleneinrichtung 304 abgestützt sind .
Die Antriebseinrichtung 302 und die Bremseinrichtung 301 wirken hier ohne ein dazwi schengeschaltetes Getriebe direkt auf die Welleneinrichtung 304 ein . Auch die Welleneinrichtung 304 i st ohne ein dazwi schengeschaltetes Getriebe direkt mit dem Bedienelement 11 verbunden .
Durch die gemeinsame Aufnahmestruktur 303 sind die Antriebseinrichtung 302 und die Bremseinrichtung 301 hier zu einem Vormontage- Zusammenbau 323 verbunden . Diese kann z . B . während der Montage eines Fahrzeugs al s eine Einheit gehandhabt werden . Für eine besonders unaufwendige Montage verfügt die Aufnahmestruktur 303 beispiel swei se über einen Adapter 373 zur Anbindung an die Haltestruktur des Fahrzeugs . Durch die Befestigung an der Haltestruktur des Fahrzeugs bietet die Aufnahmestruktur 303 eine Drehmomentabstützung 310 für die Antriebseinrichtung 302 und die Bremseinrichtung 301.
Die hier gezeigte Vorrichtung 1 kann z B. als eine Bedieneinrichtung 10 ausgebildet sein. Das Übertragungselement 2 ist dann ein Bedienelement 11. Beispielsweise ist die Bedieneinrichtung 10 als eine Lenkvorgabeeinrichtung 309 zum Vorgeben eines Lenkbefehls nach dem Steer-by-Wire-Konzept ausgebildet. Dazu kann das Bedienelement 11 als eine Lenkeinheit 319 und beispielsweise als ein Lenkrad ausgebildet sein. Die Welleneinrichtung 304 ist dann als eine Lenkwelle 329 ausgebildet. Über einen Zapfen 329a kann die Lenkwelle 329 mit der Lenkeinheit 319 drehfest gekoppelt werden.
Die Funktionsweise der Lenkvorgabeeinrichtung 109 wird mit Bezug zu den Figuren 7 und 8 näher beschrieben. Die Bedieneinrichtung 10 kann aber auch als eine andere Art von Bedieneinrichtung 10 ausgebildet sein. Zum Beispiel ist das Bedienelement 11 dann ein Drehknopf oder dergleichen. Zudem kann die hier gezeigte Vorrichtung 1 auch so ausgebildet sein, wie es mit Bezug zu den Figuren 9 und 10 beschrieben wird.
Die Antriebseinrichtung 302 umfasst hier einen als Axialflussmotor 332a ausgebildeten Elektromotor 332. Dazu weist die zweite (feststehende) Antriebskomponente 322 mehrere Kernteile 352a, 352b auf, an denen jeweils eine Motorspule 342 aufgewickelt ist. Die erste (drehbare) Antriebskomponente 312 umfasst einen als Scheibenteil 362 ausgebildeten Rotor. An dem Scheibenteil 362 sind hier nicht dargestellte Magnete angeordnet.
Das Scheibenteil 362 erstreckt sich zwischen den Kernteilen 352a auf der linken Seite und den Kernteilen 352b auf der rechten Seite. Die Kernteile 352a, 352b einer Seite sind jeweils ringförmig gruppiert. Über die Befestigungsplatten 363a, 363b sind die Kernteile 352a, 352b drehfest an der Aufnahmestruktur 303 befestigt. Zwischen den Bremskomponenten 311, 321 verläuft ein umlaufender (Wirk-) Spalt 331, in welchem ein magnetorheologische Medium 331d angeordnet ist. Der Spalt 331 umfasst hier zwei Spaltabschnitte 331a, 331b, welche sich in ihren minimalen und maximalen Durchmessern unterscheiden. Zwischen den beiden Spaltabschnitte 331a, 331b erstreckt sich ein Verbindungsspalt 331 c, sodass sich ein umlaufender und durchgängiger Aufnahmeraum für das Medium 331d ergibt. Die magnetorheologische Bremswirkung wird hier im Wesentlichen in den Spaltabschnitten 331a, 331b bereitgestellt.
Die Spaltabschnitte 331a, 331b liegen hier nicht auf demselben Durchmesser und sind z. B. stufenförmig angeordnet. Dies erleichtert den Einbau erheblich.
Die Bremskomponente 321 umfasst hier einen Basisabschnitt 391 und einen äußeren Magnetflussflansch 391b. Der Basisabschnitt 391 weist hier einen nach axial außen offen ausgebildeten Aufnahmeraum 391a für eine elektrische Spuleneinrichtung 361 auf. Nach radial außen wird der Aufnahmeraum 391a durch einen Deckelabschnitt 343 verschlossen, welcher hier einstückig mit dem Basisabschnitt 391 verbunden ist. Die Spuleneinrichtung 361 umfasst eine auf einem Spulenhalter 361b angeordnete Wicklung 361a. Damit kann ein einstellbares Magnetfeld erzeugt werden, welches das Medium 331d so beeinflusst, dass die gewünschte Bremswirkung erzeugt wird.
Der äußere Magnetflussflansch 391b ist sowohl axial als auch radial zwischen der Spuleneinrichtung 361 und dem Basisabschnitt
391 angeordnet. Der äußere Magnetflussflansch 391b weist hier zwei L-förmig angeordnete Schenkel 391c, 391d auf. Dabei begrenzen die Schenkel 391c, 391d jeweils einen Spaltabschnitt 331a, 331b nach radial außen.
Die andere Bremskomponente 311 umfasst hier einen Rotorabschnitt
392 und einen inneren Magnetflussflansch 393 mit zwei Schenkeln 393a, 393b. Die Schenkel 393a, 393b begrenzen jeweils einen Spaltabschnitt 331a, 331b nach radial innen. Der Rotorabschnitt 392 und der innere Magnetflussflansch 393 sind hier separat ausgebildet. Dabei weist der Magnetflussflansch 393 eine deutlich höhere magnetische Leitfähigkeit als der Rotorabschnitt 392 auf. Beispielsweise ist der Rotorabschnitt 392 hier aus einem magnetisch nicht leitfähigen Material gefertigt.
Die Spaltabschnitte 331a, 331b weisen hier eine in Umfangsrichtung veränderliche Spalthöhe auf. Dazu sind beispielsweise der innere Magnetflussflansch 393 und/oder der äußere Magnetflussflansch 391b im Bereich der Spaltabschnitte 331a, 331b mit einer Sternkontur 341 ausgestattet.
Die Vorrichtung 1 kann mit einer Störfallsicherung 306 ausgestattet sein, welche das Übertragungselement 2 bei einem Störfall gezielt bremst, sodass beispielsweise die Lenkeinheit 319 weder blockiert ist noch widerstandslos bewegt werden kann. Die Störfallsicherung 306 umfasst eine Permanentmagneteinrichtung 316, welche beispielsweise in der Bremskomponente 321 und insbesondere im äußeren Magnetflussflansch 391b angeordnet ist.
Die Permanentmagneteinrichtung 316 beeinflusst mit ihrem Magnetfeld das Medium 331d so, dass es die Bewegbarkeit der Bremskomponenten 311, 321 bremst. Um diese Bremswirkung im Normalbetrieb aufzuheben, wird das Magnetfeld der Permanentmagneteinrichtung 316 durch eine elektrische Spuleneinrichtung 326 gezielt aufgehoben. Die Spuleneinrichtung 326 wird hier durch die Spuleneinrichtung 361 bereitgestellt. Es kann aber auch eine separate Spuleneinrichtung 326 vorgesehen sein. Auch andere Störfallsicherungen 306 sind möglich (z. B. Batterie zur Erzeugung eines Störfallbremsmoments mit der Spule 361 der Bremseinrichtung 301, zusätzliche Spule etc. ) .
Die Motorspulen 342 und die Spuleneinrichtung 361 und bei Bedarf auch die Spuleneinrichtung 326 der Störfallsicherung 306 werden über einen nicht näher dargestellten elektrischen Anschluss 308 versorgt bzw. angesteuert. Dabei verläuft der elektrische Anschluss 308 hier über die Aufnahmestruktur 303. Der Vorteil ist, dass die Spulen 342, 361 einfach angeschlossen werden können, ohne dass Leitungen durch die Welleneinrichtung 304 geführt werden müssen. Bei einer feststehenden Welleneinrichtung 304 ist dies natürlich auch anders möglich.
Die Aufnahmestruktur 303 bzw. die Gehäuseeinrichtung 313 weist hier ein Gehäuseteil 353a mit einem Elektronikraum 353 auf. Beispielsweise ist dort die Elektronik für die Ansteuerung der Aktoreinrichtung 300 untergebracht. Der Elektronikraum 353 könnte auch als Elektronikaufnahmeraum bezeichnet werden. Vorzugsweise kann auch der elektrische Anschluss 308 durch den Elektronikraum 353 verlaufen. Dort kann auch eine hier nicht dargestellte Sensoreinrichtung untergebracht sein. Eine axiale Rückseite ist hier durch einen Gehäusedeckel 383 verschlossen.
Die Aufnahmestruktur 303 umfasst hier einen Trennsteg 363, welcher eine Trennung der Antriebseinrichtung 302 von der Bremseinrichtung 301 ermöglicht. Der Trennsteg 363 geht hier einstückig in eine äußere Gehäusewandung 363c der Aufnahmestruktur 303 über. Beispielsweise dichtet der Trennsteg 363 den Spalt 331 gegenüber der Antriebseinrichtung 302 ab. Für eine besonders zuverlässige Abdichtung ist hier zwischen dem Trennsteg 363 und dem Rotorabschnitt 392 eine Dichtungseinrichtung 307 angeordnet. Der Trennsteg 363 kann auch zur magnetischen Abschirmung dienen.
In den Figuren 4 und 5 ist eine Variante der Vorrichtung 1 gezeigt. Die Bremskomponente 311 ist hier einstückig mit der Welleneinrichtung 304 verbunden und z. B. als ein Drehteil aus einem durchgehenden Material ausgebildet. Auch die feststehende Bremskomponente 321 ist hier als ein Drehteil ausgebildet.
Die Bremskomponente 321 stellt hier einen Aufnahmeraum 351 für die Wicklung 361a der elektrischen Spuleneinrichtung 361 bereit. Der Aufnahmeraum 351 wird nach radial außen durch einen Deckelabschnitt 343 der Aufnahmestruktur 303 verschlossen, welcher ein Teil der Aufnahmestruktur 303 ist. Zwi schen dem Aufnahmeraum 351 und dem Spalt 331 und insbesondere dem Verbindungs spalt 331c verläuft hier eine Bodenwandung 371 . Dabei wei st die Bodenwandung 371 eine Stärke auf , welche geringer al s eine maximale Höhe des unterhalb der Bodenwandung 371 verlaufenden Spalts 331 i st .
Die Bremskomponente 321 wei st im Bereich des Aufnahmeraums 351 zwei Wirkspaltwandungen 381a, 381b auf , welche j eweil s axial neben der Bodenwandung 371 angeordnet sind . Dabei streckt sich die eine Wirkspaltwandung 381b weiter nach radial innen al s die Bodenwandung 371 und al s die andere Wirkspaltwandung 381 B . Die Bodenwandung 371 erstreckt sich j edoch weiter nach radial innen al s die Wirkspaltwandung 381b .
Die Bodenwandung 371 und die Wirkspaltwandungen 381a, 381b sind hier einstückig mit einem Teilabschnitt 333 der Aufnahmestruktur
303 verbunden . An dem Teilabschnitt 333 i st die Welleneinrichtung
304 gelagert . Durch die feste bzw . einstückige Verbindung der Aufnahmestruktur 303 mit der Bremskomponente 321 wird hier ein integrales Strukturbauteil 333a bereitgestellt . Das Strukturbauteil 333a trägt die magnetorheologi sch wirksamen Bauteile der Bremskomponente 321 und bildet zugleich die Aufnahme für eine Lagerstelle 325 für die Welleneinrichtung 304 bereit .
Bei dem hier gezeigten Elektromotor 332 sind nur auf einer axialen Seite des Scheibenteil s 362 Kernteile 352a und Motorspulen 342 angeordnet . Zwi schen dem Scheibenteil 362 und den Kernteilen 352a sind Magnete 362a angeordnet .
Zwi schen der Bremskomponente 321 und den Kernteilen 352a i st hier eine Befestigungsplatte 363a angeordnet . Diese dient bei spielsweise zur Befestigung der Kernteile 352a und/oder der Bremskomponente 321 an der Aufnahmestruktur 303 und kann bei Bedarf auch eine Abschirmung der Bremseinrichtung 301 von der Antriebseinrichtung 302 bereit stellen ( insbesondere in Bezug auf die Magnetfelder ) .
Zur Abdichtung des Spalts 331 i st die Dichtungseinrichtung 307 hier mit drei Dichtungen 317, 327, 337 ausgestattet. Möglich sind hier grundsätzlich berührende oder nicht berührende Dichtungen (z. B. auch Magnetdichtung) , Sperrmedium-Dichtung (Ferrofluid- Dichtung, Sperrfett-Dichtung) etc.
Die Dichtung 317 ist beispielsweise als eine berührende Dichtung zwischen dem Deckelabschnitt 343 und der Bremskomponente 321 ausgebildet. Dabei kann zwischen der Dichtung 317 und der Welleneinrichtung 304 eine Laufhülse angeordnet sein, deren Werkstoff härter als das Grundmaterial der Welleneinrichtung 304 ist .
Die Dichtung 327 ist beispielsweise als eine Magnetdichtung zum Einfangen von Partikeln des Mediums 331d und beispielsweise von Carbonyleisenpulverpartikeln vorgesehen. Das verhindert das Eintreten der Partikel in die dahinterliegende Lagerstelle 325, was zu einem Lagerschaden führen könnte. Eine weitere Dichtung 337 ist zwischen dem Deckelabschnitt 343 und der Bremskomponente 321 in der Nähe des Aufnahmeraums 351 ausgebildet.
Auch in der hier gezeigten Variante weist die Aufnahmestruktur 303 einen Elektronikraum 353 auf. Die Welleneinrichtung 304 ist hier als eine Hohlwelle ausgeführt, sodass Bauraum beispielsweise zum Einbau von Sensorik (beispielsweise ein Drehstab für einen Drehmomentsensor ) oder für weitere Komponenten zur Verfügung steht. Auch in der hier gezeigten Ausführung kann eine Permanentmagneteinrichtung 316 für eine Störfallsicherung 306 vorgesehen sein.
Die Figur 6 zeigt eine Variante der Vorrichtung 1, bei welcher die Antriebseinrichtung 302 und die Bremseinrichtung 301 koaxial angeordnet sind. Dabei befindet sich die Antriebseinrichtung 302 radial innen und die Bremseinrichtung 301 radial außen, sodass sich eine radial ineinander verschachtelte Anordnung ergibt. Die Antriebseinrichtung 302 umfasst hier einen als Axialflussmotor 332 ausgebildeten Elektromotor 332.
Bei der hier gezeigten koaxialen Anordnung ist die Bremskomponente 311 drehtest mit der Antriebskomponente 312 verbunden . Die Antriebskomponenten 312 , 322 sind axial nebeneinander angeordnet . Die Bremskomponenten 311 , 321 sind koaxial angeordnet . Die mit der Antriebskomponente 312 verbundene Bremskomponente 311 i st hier radial innen angeordnet . Radial außen befindet sich die Bremskomponente 321 und die daran befestigte Spuleneinrichtung 361 .
In radialer Richtung zwischen den beiden Bremskomponenten 311 ,
321 befindet sich der (Wirk- ) Spalt 331 mit zwei Spaltabschnitten 331a, 331b . Die radial äußere Bremskomponente 321 i st drehfest an der Aufnahmestruktur 303 abgestützt . Auch die Antriebskomponente
322 i st drehfest mit der Aufnahmestruktur 303 verbunden . Die Antriebseinrichtung 302 wird hier durch zwei Dichtungen 347 gegenüber dem hier nicht dargestellten Medium 331d abgedichtet .
In den Figuren 6a und 6b i st die Vorrichtung 1 mit einer Kontaktierungseinrichtung 101 gezeigt , welche zur elektri schen Anbindung der Lenkeinheit 319 an ein Fahrzeug dient . Zudem ist hier auch eine bei spielhafte Kontaktierung der Aktoreinrichtung 300 gut zu erkennen . Die Kontaktierungseinrichtung 101 bzw . die Kontaktierung eignen sich auch zur Integration in die anderen hier gezeigten Vorrichtungen 1 .
In der Fig . 6a ist die Drehmomentabstützung 310 gut zu erkennen, welche hier zwei bolzenartige Fortsätze umfas st .
Die Bremseinrichtung 301 und die Antriebseinrichtung 302 sind hier axial hintereinander an der gemeinsamen Aufnahmestruktur 303 angeordnet . Möglich i st aber auch eine radiale Anordnung .
Die Antriebseinrichtung 302 i st hier al s Axial flus smotor 332a ausgeführt . Die Anzahl bzw . Anordnung der Motorspulen 342 i st hier zur besseren Übersichtlichkeit schematisiert dargestellt .
Die Aufnahmestruktur 303 umschließt hier mit einem Gehäuseteil 353a einen Elektronikraum 353 , in welchem der elektri sche Anschluss 308 und die Elektronik für die Ansteuerung der Aktoreinrichtung 300 sowie die Sensoreinrichtung 320 untergebracht bzw. aufgenommen sind. Dazu ist hier axial hinter der Antriebseinrichtung 302 eine Leiterplatte 318 angeordnet. An der Leiterplatte 318 ist der (gestrichelt eingezeichnete) elektrische Anschluss 308 kontaktiert.
Von der Leiterplatte 318 aus erstrecken sich eine Leitung 104a zur Energieversorgung bzw. Ansteuerung der Bremseinrichtung 301 und eine Leitung 104b zur Energieversorgung bzw. Ansteuerung der Antriebseinrichtung 302 (insbesondere zu deren Spulen) . Zudem erstreckt sich eine Leitung 104c zu der Kontaktierungseinrichtung 101. Zusätzlich oder alternativ zu der hier gezeigten Variante können die Leitungen wenigstens teilweise durch die (hohl ausgebildete) Welleneinrichtung 304 verlaufen. Zur besseren Übersichtlichkeit sind die Leitungen 104a-c rein schematisch durch jeweils eine durchgezogene Linie dargestellt. Jede der drei Leitungen 104a-c kann einen oder mehrere gegeneinander isolierte Leiter (Adern) umfassen, wie dies auch im Ausführungsbeispiel der Fall ist. Je nach Bedarf sind auch weitere Leitungen möglich.
Auf der Leiterplatte 318 befindet sich ein Teil der Sensoreinrichtung 320. Ein anderer Teil der Sensoreinrichtung 320, beispielweise ein Magnetring oder dergleichen, ist drehfest an der Welleneinrichtung 304 angeordnet. Die Sensoreinrichtung 320 umfasst hier z. B. einen Hallsensor oder Induktivsensor.
Über die Kontaktierungseinrichtung 101 können elektrische bzw. elektronische Komponenten 105 der Lenkeinheit 319 mit dem Fahrzeug bzw. dessen Bordelektronik verbunden werden. Beim Lenken drehen sich die Komponenten zusammen mit der Lenkeinheit 319. Beispielsweise können das in das Lenkrad integrierte Bedienelemente und/oder ein Airbag sein. Über solche Bedienelemente können z. B. ein Navigationssystem, eine Unterhaltungseinrichtung und/oder Fahrzeugfunktionen bedient werden .
Die Kontaktierungseinrichtung 101 umfasst hier rein beispielhaft zwei Kontaktierungselemente 102, welche sich zusammen mit der Lenkeinheit 319 drehen. Beispielsweise sind die Kontaktierungselemente 102 als Stecker oder dergleichen ausgeführt, sodass die Steckverbindungen im Zuge der Montage der Lenkeinheit 319 hergestellt werden können. Die Kontaktierungselemente 102 sind über die Leitung 104c mit der Leiterplatte 318 verbunden.
Die Kontaktierungseinrichtung 101 umfasst zudem eine Wickelfedereinrichtung 103 mit wenigstens einer Wickelfeder. Durch die Wickelfedereinrichtung 103 können sich die Kontaktierungselemente 102 mit der Lenkeinheit 319 mitdrehen, ohne dass die daran angeschlossenen Leitungen 104 abreißen. Beim Drehen der Lenkeinheit 319 werden die Wickelfedern ab- bzw. auf gewickelt . Die Länge der Wickelfedern ist auf die gewünschte Drehbarkeit der Lenkeinheit 319 abgestimmt. Die Drehbarkeit der Lenkeinheit 319 kann mittels wenigstens eines hier nicht dargestellten Endanschlages begrenzt werden.
Die Wickelfedereinrichtung 103 bietet eine besonders zuverlässige und wartungsarme Kontaktierung. Zusätzlich oder alternativ zur Wickelfedereinrichtung 103 kann auch eine Schleifkontakteinrichtung mit wenigstens einem Schleifkontakt vorgesehen sein.
In der Figur 6b ist eine besonders vorteilhafte Variante der Aktoreinrichtung 300 gezeigt, welche auch bei den anderen hier vorgestellten Ausführungen der Vorrichtung 1 eingesetzt werden kann. Dadurch können sowohl die Bremseinrichtung 301 als auch die Antriebseinrichtung 302 mit nur zwei Lagerstellen 315, 325 auf der Welleneinrichtung 304 zuverlässig gelagert werden.
Die Antriebseinrichtung 302 ist mittels der gemeinsamen Aufnahmestruktur 303 mit der Bremseinrichtung 301 verbunden, sodass die Antriebseinrichtung 302 die Lagerstellen 315, 325 der Bremseinrichtung 301 nutzen kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Abdichtung des Wirkspalts 331 hier mit zwei Dichtungsanordnungen 357 erfolgen kann . Die Dichtungsanordnungen 357 sind in den Figuren 6a und 6b vereinfacht dargestellt und können j eweil s mehrere Dichtungen aufweisen, wie dies z . B . im Zusammenhang mit den Erläuterungen zu den Figuren 4 und 5 ausgeführt wurde . Insgesamt ergibt sich so eine besonders kompakte , leichte und zugleich sehr lei stungs starke Aktoreinrichtung 300 .
Die in den Figuren 6a und 6b gezeigte Bremseinrichtung 301 kann eine - aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelas sene - Permanentmagneteinrichtung aufwei sen, wie sie z . B . im Zusammenhang mit den in den Figuren 2 -5 gezeigten Aus führungsbei spielen erläutert wurde .
Die Figuren 7 und 8 zeigen den prinzipiellen Aufbau eines Fahrzeugs mit einer al s Lenkvorgabeeinrichtung 309 ausgebildeten Bedieneinrichtung 10 . Dabei zeigt die Figur 7 eine axiale Anordnung von Antriebseinrichtung 302 und Bremseinrichtung 301 . Die Figur 8 zeigt einen koaxialen Aufbau von Antriebseinrichtung 302 und Bremseinrichtung 301 .
Die Bedieneinrichtung 10 i st ohne eine mechani sche Wirkverbindung und insbesondere rein elektri sch bzw . elektroni sch mit einer Lenkungseinrichtung 339 des Fahrzeugs verbunden . Die Lenkungseinrichtung 339 kann die gelenkten Räder des Fahrzeugs verstellen und dadurch die mit der Lenkeinheit 319 ausgeführte Lenkbewegung in eine Fahrzeugbewegung umsetzen . Die Stellung bzw . die Bewegungen und/oder das Drehmoment und oder/die Drehzahl der Lenkeinheit 319 werden hier mit einer Sensoreinrichtung 320 erfas st . Beispiel swei se i st ein Drehwinkel sensor oder ein Drehmoment sensor oder eine Kombination aus beidem vorgesehen .
Die Sensoreinrichtung 320 stellt ihre Informationen einer Steuereinrichtung 330 zur Verfügung . Zusätzlich oder alternativ können weitere Sensormittel in der Bremseinrichtung 301 und/oder in der Antriebseinrichtung 302 vorgesehen sein, welche ihre Informationen ebenfall s der Steuereinrichtung 330 zur Verfügung stellen .
Die Lenkungseinrichtung 339 empfängt die Soll-Vorgaben von der Steuereinrichtung 330 . Zudem kann die Lenkungseinrichtung 339 Anforderungen an das Moment für die hapti sche Rückkopplung übermitteln . Die Steuereinrichtung 330 nimmt dann die Ansteuerung der Bremseinrichtung 301 und der Antriebseinrichtung 302 vor, damit an der Lenkeinheit 319 hapti sche Rückmeldungen wahrnehmbar sind, welche z . B . denen einer herkömmlichen mechanischen Lenkung entsprechen .
In der Figur 9 ist die Lenkvorgabeeinrichtung 309 in einer al s Joystick 2 ausgebildeten Variante gezeigt . Auch die anderen hier beschriebenen Varianten der Vorrichtung 1 können al s Joystick 20 ausgebildet sein . Der Joystick 20 i st in der gezeigten Variante al s eindimensionaler Joystick 20 ausgebildet , der auch al s Bedienhebel bezeichnet werden könnte . Es i st denkbar und möglich, einen mehrdimensionalen Joystick 20 mit mehr al s einem Freiheitsgrad, z . B . zwei ( Rotations- ) Freiheitsgraden, vorzusehen . Dann i st den Freiheitsgraden insbesondere j eweils wenigstens eine Aktoreinrichtung 300 zur Ausübung von hapti schen Rückmeldungen auf den Bedienhebel zugeordnet .
Die Figur 10 zeigt die Lenkvorgabeeinrichtung 309 mit einer Antriebseinrichtung 302 , welche hier durch eine Kraftspeichereinrichtung 302a mit einer Feder 332b bereitgestellt wird . Durch die Bewegungen beim Lenken wird die Kraftspeichereinrichtung 302a aufgeladen . So kann die Lenkeinheit 319 aus einer ausgelenkten Stellung in eine Ruhestellung zurückbewegt werden . Mit der Bremseinrichtung 301 kann dabei die Kennlinie der Feder 332b angepasst werden . So kann in eine Bewegungsrichtung gebremst und in die andere Richtung gebremst und selbständig verfahren werden .
In der Figur 11 i st eine Variante gezeigt , bei welcher die Antriebseinrichtung 302 sowohl eine Kraftspeichereinrichtung 302a al s auch einen Elektromotor 332 aufwei st . So kann die Kraftspeichereinrichtung 302a den Elektromotor 332 unterstützen . So kann in beide Bewegungsrichtungen gebremst und selbständig verfahren werden .
Die Figur 12 zeigt die Lenkvorgabeeinrichtung 309 mit einer linear verschiebbaren Lenkeinheit 319 . Dabei werden die Aufnahmestruktur 303 und somit auch die darin untergebrachte Aktoreinrichtung 300 zusammen mit der Lenkeinheit 319 linear verschoben . Hier i st auch gut zu erkennen, das s die Aufnahmestruktur 303 und die Aktoreinrichtung 300 aufgrund der besonders kompakten Bauwei se und ihres geringen Gewichts direkt an der Lenkeinheit 319 angeordnet werden können .
Im Stand der Technik wird der Force-Feedback-Aktuator üblicherwei se an dem Ende der Lenksäule verbaut , welches dem Lenkrad gegenüberliegt ( al so dort , wo bei konventionellen Lenkeinheiten das Kardangelenk zu den Rädern ging ) . Bei der Erfindung kann die Aktoreinrichtung z . B . so nah beim Lenkrad angeordnet werden, das s die Aktoreinrichtung 300 bzw . Aufnahmestruktur 303 vom Innenraum des Fahrzeugs aus ersichtlich sind .
Hier i st die Aufnahmestruktur 303 drehfest mit der Lenkeinheit 319 verbunden . Bei einer Längsverstellung des Lenkrades bewegt sich die Aktoreinrichtung 300 mit dem Lenkrad mit (wie gestrichelt ski zziert ) . Durch die Anordnung in Lenkradnähe kann auf eine Momentenübertragung über die gesamte Lenksäule , d . h . vom Lenkrad über diverse Schiebewellen zum Force Feedback Aktuator (wie beim Stand der Technik ) , verzichtet werden . Alternativ kann die Aktoreinrichtung 300 aber auch am gegenüberliegenden Ende einer üblichen Lenksäule angeordnet sein .
Die hier gezeigte Anordnung i st für alle Arten von Fahrzeugen und auch für Bedieneinrichtungen 10 für Simulationen/Gaming möglich . Sie eignet sich auch sehr gut für Fahrzeuge für zumindest teilautonomes Fahren . Denn dann sind oft größere axiale Verstellwege von mehr als 70 mm oder 100 mm und z . B . 250mm zum Wegfahren des Lenkrades gewünscht. Da die hier beschriebene Aktoreinrichtung 300 besonders geringe Ströme benötigt (z. B. 3 Ampere in Relation zum Stand der Technik mit 60 Ampere) , sind auch keine Stromkabel mit großem Querschnitt nötig. Zudem ist hier die Wärmeabfuhr optimiert, da die Aktoreinrichtung 300 nicht im Inneren des Armaturenbrettes verbaut wird, sondern mit freiliegender Aufnahmestruktur 303 an der Lenkeinheit 319 ist.
Die Figur 13 zeigt eine als Körperunterstützungsmechanik 500 ausgebildete Vorrichtung 1. Hier handelt es sich beispielhaft um eine (Bein-) Prothese 501. Mit den in jeweils einer Aufnahmestruktur 303 untergebrachten Aktoreinrichtungen 300 kann die Bewegung der Prothese 501 aktiv ausgeführt oder unterstützt und auch gezielt gebremst werden. Dabei sind die jeweiligen (hier nicht sichtbaren) Übertragungselemente 2 sowohl mit dem Körper als auch mit der Aktoreinrichtung 300 wirkverbunden.
Die Figur 14 zeigt eine als Türeinrichtung 400 ausgebildete Vorrichtung 1. Die Türeinrichtung 400 umfasst hier eine am Gebäude befestigte Türtragstruktur 401 und eine mittels Scharnieren 403 schwenkbar an der Türtragstruktur 401 aufgenommene Türeinheit 402. Die Türeinheit 402 kann hier mit einer Türklinke 404 geöffnet werden, wobei die Aktoreinrichtung 300 zur Unterstützung dient. Möglich ist auch eine vollautomatische Türöffnung. Das Übertragungselement 2 ist mit der Türtragstruktur 401 und der Türeinheit 402 wirkverbunden. Vorzugsweise sind die Aufnahmestruktur 303 und die Aktoreinrichtung 300 von außen nicht sichtbar in der Türtragstruktur 401 angeordnet.
Die Antriebseinrichtung 302 kann hier einen Elektromotor 332 und/oder eine Kraftspeichereinrichtung 302a aufweisen. So können das Öffnen und auch das Schließen mittels des Elektromotors 332 erfolgen. Möglich ist auch, dass das Schließen der (geöffneten) Türeinheit 402 mit der Kraftspeichereinrichtung 302a erfolgt (Federrückstellung) . Beide Bewegungsrichtungen (Öffnen und Schließen) können von der Bremseinrichtung 301 beeinflusst werden (z. B. kontrolliertes Schließen der Türeinheit, sodass diese nicht in der Ausgangsstellung anschlägt.
Bei der hier vorgestellten Erfindung liegen der Elektromotor 332 und die Bremseinrichtung 301 bevorzugt unmittelbar benachbart zueinander und sind vorzugsweise integriert aufgebaut. Die Auslegungsmomente für den Elektromotor 332 sind z. B. 0 - 5 Nm; für die Bremseinrichtung 301 z. B. 0 - 20 Nm oder 0 - 25 Nm oder 0 - 35 Nm .
Die Figur 15 zeigt eine alternative Ausgestaltung der als Türeinrichtung 400 ausgebildeten Vorrichtung 1. Die Türeinrichtung 400 umfasst hier eine am Gebäude befestigte Türtragstruktur 401 und eine mittels eines Übertragungselements 2 schwenkbar an der Türtragstruktur 401 auf genommene Türeinheit 402. Die Türeinheit 402 kann hier mit einer optionalen Türklinke 404 geöffnet werden, wobei die Aktoreinrichtungen 300 zur Unterstützung dienen. Möglich ist auch hier eine vollautomatische Türöffnung. Vorzugsweise sind die Aufnahmestruktur 303 und die Aktoreinrichtungen 300 von außen nicht sichtbar in der Türtragstruktur 401 bzw. im nicht gesondert bezeichneten Bodenaufbau angeordnet. Die Drehachse der Aktoreinrichtung 300 und die Drehachse 405 der Türeinheit sind im Ausführungsbeispiel koaxial angeordnet. Zwischen der Aktoreinrichtung und dem Übertragungselement 2 kann eine Getriebeeinrichtung angeordnet sein, wobei dann günstigerweise ein Getriebe vorgesehen ist, welches die Koaxialität der Drehachse der Türeinrichtung und der Aktoreinrichtung nicht beeinflusst, beispielsweise ein Planetengetriebe. Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 15 ist jedoch ein Direktantrieb vorgesehen, d.h. es wird auf ein Getriebe verzichtet.
In der Ausgestaltung gemäß Fig. 15 ist die Türeinrichtung aus der Grundstellung ^geschlossener Zustand) in einander gegenüberliegende Richtungen verschwenkbar , sodass ein Schwenkwinkel von mehr als 180° erreicht werden kann. In Figur 15 ist sowohl im Bereich über der Türeinheit 402, d.h. im Türstock, als auch im Bereich unterhalb der Türeinheit 402 jeweils eine Aktoreinrichtung 300 eingezeichnet. D.h. , die Türeinrichtung 400 weist hier zwei Aktoreinrichtungen 300 auf. Dies ist jedoch nicht zwingend. Es könnte auch nur eine der Aktoreinrichtungen 300 vorgesehen sein, beispielsweise nur im Türstock oder nur unterhalb der Türeinheit 402.
Bevorzugt ist die Antriebseinrichtung (der Elektromotor) in axialer Richtung kürzer als im Durchmesser. Insbesondere ist der Außendurchmesser der Antriebseinrichtung und/oder der Bremseinrichtung kleiner als 125 mm, bevorzugt kleiner als 110 mm und besonders bevorzugt kleiner als 100 mm.
Die Motorspulen 342 und/oder die Spuleneinrichtung 361 der Bremseinrichtung 301 können aus einem Spulendraht aus Kupfer, Aluminium o. ä. etc. gewickelt sein. Die Querschnittsform des Spulendrahts kann rund oder polygonal sein, z. B. rechteckförmig oder quadratisch oder sechseckig oder achteckig sein.
Bezogen auf 12 V Versorgungsspannung zur Erzeugung von 35 Nm Bremsmoment beträgt der Maximalstrom der Bremseinrichtung 301 im Betrieb günstigerweise weniger als 20 A (Ampere) , bevorzugt weniger als 15 A, besonders bevorzugt weniger als 10 A, z. B. weniger als 5 A.
Der gesamte Strom zum Betreiben des Elektromotors 332 und der MR- Bremse bei einem gemeinsamen Betrieb des Motors und der Bremseinrichtung 301 beträgt bezogen auf eine Versorgungsspannung von 12 V günstigerweise weniger als 20 A, bevorzugt weniger als 15 A, besonders bevorzugt weniger als 10 A, z. B. weniger 5 A.
Durch eine geringere Stromaufnahme können die Bauteilkosten für die Elektronik, z. B. Leistungsfilterung, MOSFETs und Steuergeräte verringert werden. Beispielsweise kann die Ansteuerung zur Verstellung der Lenkradposition gegebenenfalls zur Ansteuerung der Aktoreinrichtung 300 verwendet werden. Die Antriebseinrichtung 302 und die Bremseinrichtung 301 können vorzugsweise zeitgleich angesteuert werden, um ein Gesamtdrehmoment (aus Motordrehmoment und Bremsmoment der MR- Bremse) zu erzielen. Auch ein Überblenden von Motordrehmoment und Bremsmoment ist möglich (z. B. ein Verstärken des Motordrehmoments und ein Abschwächen des Bremsmoments und umgekehrt) . Das maximale Ge samtdrehmoment des FFA kann durch maximale Bestromung des Motors und der MR-Bremse erzielt werden. Das maximale Gesamtmoment kann z. B. in einem Bereich von höher als 20 Nm liegen, z. B. 25 Nm oder 35 Nm oder mehr.
Beispielsweise benötigt die hier gezeigte Kombination aus magnetorheologischer Bremse und Axialflussmotor gegenüber einer herkömmlichen Steer-by-Wire-Lenkung ca. die Hälfte bis zu einem Drittel weniger an Bauvolumen, weniger als die Hälfte vom Gewicht und bis zum Faktor 10 weniger elektrische Leistung. Dadurch kann die Erfindung auch an besonderen bzw. schwierigen Positionen im Fahrzeug untergebracht werden. Zudem kann die Reichweite von Elektrofahrzeugen verbessert werden.
Bezugszeichenliste :
1 Vorrichtung 331 Spalt
2 Übertragungselement 331a Spaltabschnitt
10 Bedieneinrichtung 331b Spaltabschnitt
11 Bedienelement 331c Verbindungs spalt
20 Joystick 331d Medium
101 Kontaktierungseinrichtung 332 Elektromotor
102 Kontaktierungselement 332a Axialflussmotor
103 Wickel federeinrichtung 332b Feder
104 Leitung 333 Teilabschnitt
105 Komponente 333a Strukturbauteil
300 Aktoreinrichtung 337 Dichtung
301 Bremseinrichtung 339 Lenkungseinrichtung
302 Antriebseinrichtung 341 Sternkontur
302a Kraftspeichereinrichtung 342 Motorspule
303 Aufnahmestruktur 343 Deckelabschnitt
304 Welleneinrichtung 347 Dichtung
305 Lagereinrichtung 351 Aufnahme raum
306 Störfall sicherung 352a Kernteil
307 Dichtungseinrichtung 352b Kernteil
308 Anschlus s 353 Elektronikraum
309 Lenkvorgabeeinrichtung 353a Gehäuseteil
310 Drehmomentabstützung 357 Dichtungsanordnung
311 Bremskomponente 361 Spuleneinrichtung
312 Antriebskomponente 361a Wicklung
313 Gehäuseeinrichtung 361b Spulenhalter
314 Laufhülse 362 Scheibenteil
315 Lagerstelle 362a Magnet
316 Permanentmagnet363 Trennsteg einrichtung 363a Befestigungsplatte
317 Dichtung 363b Befestigungsplatte
318 Leiterplatte 363c Gehäusewandung
319 Lenkeinheit 371 Bodenwandung
320 Sensoreinrichtung 373 Adapter
321 Bremskomponente 381a Wirkspaltwandung
322 Antriebskomponente 381b Wirkspaltwandung
323 Vormontage-Zusammenbau 383 Gehäusedeckel
325 Lagerstelle 391 Basi sabschnitt
326 Spuleneinrichtung 391a Aufnahme raum
327 Dichtung 391b Magnetflus s flansch
329 Lenkwelle 391c Schenkel
329a Zapfen 391d Schenkel
330 Steuereinrichtung 392 Rotorabschnitt Magnetflus sflansch 405 Drehachse Türeinheita Schenkel 500 Körperunterstüt zungs-b Schenkel mechanik Türeinrichtung 501 Prothese Türtragstruktur Türeinheit Scharnier Türklinke

Claims

Ansprüche :
1. Vorrichtung (1) mit wenigstens einer Aktoreinrichtung (300) zur gezielten Beeinflussung der Bewegbarkeit eines Übertragungselements (2) , wobei die Aktoreinrichtung (300) wenigstens eine magnetorheologische Bremseinrichtung (301) zur Erzeugung eines auf das Übertragungselement (2) wirkenden Bremsmoments umfasst, sodass die Bewegbarkeit des Übertragungselements (2) gezielt bremsbar ist und wobei die Aktoreinrichtung (300) wenigstens eine Antriebseinrichtung
(302) zur Erzeugung eines auf das Übertragungselement (2) wirkenden Drehmoments umfasst, sodass das Übertragungselement (2) aktiv bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung (301) und die Antriebseinrichtung (302) benachbart zueinander an einer gemeinsamen
Aufnahmestruktur (303) angeordnet sind.
2. Vorrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Aufnahmestruktur (303) eine Gehäuseeinrichtung (313) umfasst, in welcher die Antriebseinrichtung (302) und die Bremseinrichtung (301) gemeinsam untergebracht sind.
3. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Aufnahmestruktur (303) die Antriebseinrichtung
(302) und die Bremseinrichtung (301) zu einem Vormontage- Zusammenbau (323) verbindet.
4. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebseinrichtung (302) und die Bremseinrichtung (301) axial hintereinander oder wenigstens abschnittsweise koaxial zueinander angeordnet sind.
5. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend wenigstens eine Welleneinrichtung (304) , wobei die Welleneinrichtung (304) und die Aufnahmestruktur (303) relativ zueinander drehbar angeordnet sind und wobei eine Relativbewegung zwischen der Welleneinrichtung (304) und der Aufnahmestruktur (303) mittels der Antriebseinrichtung (302) antreibbar und mittels der Bremseinrichtung (301) bremsbar ist .
6. Vorrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Welleneinrichtung (304) mit dem Übertragungselement (2) gekoppelt ist, sodass die Welleneinrichtung (304) und das Übertragungselement (2) gemeinsam gedreht werden können, während die Aufnahmestruktur (303) feststeht oder wobei die Aufnahmestruktur (303) mit dem Übertragungselement (2) gekoppelt ist, sodass die Aufnahmestruktur (303) und das Übertragungselement (2) gemeinsam gedreht werden können, während die Welleneinrichtung (304) feststeht.
7. Vorrichtung (1) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebseinrichtung (302) und die Bremseinrichtung (301) ohne ein dazwischengeschaltetes Getriebe und insbesondere direkt auf die Welleneinrichtung (304) einwirken.
8. Vorrichtung (1) nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, wobei die Welleneinrichtung (304) ohne ein dazwischengeschaltetes Getriebe und insbesondere direkt mit dem Übertragungselement (2) verbunden ist oder wobei die Aufnahmestruktur (303) ohne ein dazwischengeschaltetes Getriebe und insbesondere direkt mit dem Übertragungselement (2) verbunden ist.
9. Vorrichtung nach einem der vier vorhergehenden Ansprüche, wobei die Welleneinrichtung (304) drehfest mit einer von wenigstens zwei relativ zueinander drehbaren Antriebskomponenten (312, 322) der Antriebseinrichtung (302) und einer von wenigstens zwei relativ zueinander drehbaren Bremskomponenten (311, 321) der Bremseinrichtung (301) verbunden ist.
10. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Aufnahmestruktur (303) drehfest mit einer von wenigstens zwei relativ zueinander drehbaren Antriebskomponenten (312, 322) der Antriebseinrichtung (302) und einer von wenigstens zwei relativ zueinander drehbaren Bremskomponenten (311, 321) der Bremseinrichtung (301) verbunden ist.
11. Vorrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch und nach Anspruch 5, wobei die Welleneinrichtung (304) und die Aufnahmestruktur (303) mittels einer Lagereinrichtung (305) mit wenigstens zwei Lagerstellen (315, 325) drehbar aneinander gelagert sind und wobei die relativ zueinander drehbaren Antriebskomponenten (312, 322) der Antriebseinrichtung (302) und die relativ zueinander drehbaren Bremskomponenten (311, 321) der Bremseinrichtung (301) ausschließlich durch diese Lagereinrichtung (305) gelagert sind.
12. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein elektrischer Anschluss (308) der Antriebseinrichtung (302) und/oder ein elektrischer Anschluss
(308) der Bremseinrichtung (301) über die Aufnahmestruktur (303) erfolgen.
13. Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei die drehfest mit der Welleneinrichtung (304) verbundene Antriebskomponente (312, 322) wenigstens teilweise die drehfest mit der Welleneinrichtung (304) verbundene Bremskomponente (311, 321) bereitstellt .
14. Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei die drehfest mit der Aufnahmestruktur (303) verbundene Antriebskomponente (312, 322) wenigstens teilweise die drehfest mit der Aufnahmestruktur (303) verbundene Bremskomponente (311, 321) bereitstellt .
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebseinrichtung (302) wenigstens einen Elektromotor (332) umfasst oder als ein solcher ausgebildet ist und wobei der Elektromotor (322) als ein Axialflussmotor (332a) , insbesondere als ein Scheibenläufermotor, oder als ein Glockenanker-Motor ausgebildet ist.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen den relativ zueinander drehbaren Bremskomponenten (311, 321) wenigstens ein umlaufender und wenigstens zum Teil mit einem magnetorheologischen Medium (331d) gefüllter Spalt (331) ausgebildet ist.
17. Vorrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Spalt (331) eine in Umfangsrichtung veränderliche Spalthöhe aufweist .
18. Vorrichtung (1) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei der Spalt (331) der Bremseinrichtung (301) wenigstens zwei umlaufende, beabstandet zueinander angeordnete Spaltabschnitte (331a, 331b) aufweist und wobei sich die Spaltabschnitte (331a, 331b) in ihren minimalen und/oder maximalen Durchmessern unterscheiden.
19. Vorrichtung (1) nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, wobei eine der relativ zueinander drehbaren Bremskomponenten (311, 321) wenigstens einen Aufnahmeraum (351) für eine Wicklung (361a) einer elektrischen Spuleneinrichtung (361) bereitstellt und wobei eine Bodenwandung (371) der Bremskomponente (311, 321) , welche zwischen dem Aufnahmeraum (351) und dem Spalt (331) verläuft, eine Stärke aufweist und wobei die Stärke geringer als eine maximale Höhe des unterhalb der Bodenwandung (371) verlaufenden Spalts (331) ist .
20. Vorrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Bremskomponente (311, 321) mit dem Aufnahmeraum (351) wenigstens zwei Wirkspaltwandungen (381a, 381b) aufweist, welche jeweils axial neben der Bodenwandung (371) angeordnet sind und wobei sich eine der zwei Wirkspaltwandungen (381a, 381b) weiter nach radial innen als die Bodenwandung (371) erstreckt und wobei sich die Bodenwandung (371) weiter nach radial innen als die andere der zwei Wirkspaltwandungen (381a, 381b) erstreckt.
21. Vorrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Bodenwandung (371) und die Wirkspaltwandungen (381a, 381b) und ein Teilabschnitt (333) der Aufnahmestruktur (303) einstückig miteinander verbunden sind.
22. Vorrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch und Anspruch 5, wobei die Welleneinrichtung (304) an dem Teilabschnitt (333) gelagert ist.
23. Vorrichtung (1) nach Anspruch 19, wobei der Aufnahmeraum
(351) nach radial außen durch einen Deckelabschnitt (343) der Aufnahmestruktur (303) verschlossen ist.
24. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine der relativ zueinander drehbaren Bremskomponenten (311, 321) einen Basisabschnitt (391) mit einem nach axial außen offen ausgebildeten Aufnahmeraum (391a) für eine elektrische Spuleneinrichtung (361) und wenigstens einen äußeren Magnetflussflansch (391b) aufweist, wobei der äußere Magnetflussflansch (391b) sowohl axial als auch radial zwischen der Spuleneinrichtung (361) und dem Basisabschnitt (391) angeordnet ist.
25. Vorrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der äußere Magnetflussflansch (391b) wenigstens zwei Schenkel (391c, 391d) aufweist und wobei jeweils ein Schenkel (391c, 391d) einen Spaltabschnitt (331a, 331b) des Spalts (331) nach radial außen begrenzt.
26. Vorrichtung (1) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei eine der relativ zueinander drehbaren Bremskomponenten (311, 321) einen Rotorabschnitt (392) und einen inneren Magnetflussflansch (393) mit wenigstens zwei Schenkeln (393a, 393b) aufweist und wobei jeweils ein Schenkel (393a, 393b) einen Spaltabschnitt (331a, 331b) des Spalts (331) nach radial innen begrenzt.
27. Vorrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Rotorabschnitt (392) und der innere Magnetflussflansch (393) separat ausgebildet und drehfest miteinander verbunden sind und wobei der innere Magnetflussflansch (393) eine höhere magnetische Leitfähigkeit als der Rotorabschnitt (392) aufweist oder wobei der Rotorabschnitt (392) und der innere Magnetflussflansch (392) einstückig miteinander verbunden sind .
28. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Aufnahmestruktur (303) und eine von wenigstens zwei relativ zueinander drehbaren Bremskomponenten (311, 321) der Bremseinrichtung (301) einstückig miteinander verbunden sind und insbesondere ein Strukturbauteil (333a) bilden und wobei an dem Strukturbauteil (333a) vorzugsweise die Welleneinrichtung (304) gelagert ist.
29. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebseinrichtung (302) und die Bremseinrichtung (301) wenigstens eine der folgenden Komponenten gemeinsam nutzen: Welleneinrichtung (304) , Lagereinrichtung (305) für die Lagerung der relativ zueinander drehbaren Antriebskomponenten (312, 322) und der relativ zueinander drehbaren Bremskomponenten (311, 321) , Dichtungseinrichtung
(307) , Drehmomentabstützung (310) , elektrischer Anschluss
(308) .
30. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend wenigstens eine Störfallsicherung (306) , welche dazu geeignet und ausgebildet ist, die Bewegbarkeit des Übertragungselements (2) wenigstens bei einem Störfall der Bremseinrichtung (301) und/oder der Antriebseinrichtung (302) mit einem gezielten Drehmoment zu beaufschlagen, sodass das Übertragungselement (2) weder blockiert ist noch widerstandslos bewegt werden kann.
31. Vorrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Störfallsicherung (306) wenigstens eine Permanentmagneteinrichtung (316) umfasst, deren Magnetfeld die Bewegbarkeit der Bremskomponenten (311, 321) mit einem definierten Drehmoment abbremst und wobei das Magnetfeld der Permanentmagneteinrichtung (316) im Normalbetrieb durch eine elektrische Spuleneinrichtung (326) reduzierbar und/oder verstärkbar ist.
32. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein maximales Bremsmoment der Bremseinrichtung (301) größer und vorzugsweise um den Faktor vier oder fünf oder sechs größer als ein maximales Drehmoment der Antriebseinrichtung (302) ist.
33. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Bewegbarkeit des Übertragungselements (2) mittels der Bremseinrichtung (301) und insbesondere auch mit der Antriebseinrichtung (302) gezielt beeinflussbar ist, sodass haptisch wahrnehmbare Rückmeldungen (sog. Force Feedback) erzeugbar sind.
34. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ausgebildet als Bedieneinrichtung (10) , insbesondere Joystick (20) , mit wenigstens einem bewegbaren Bedienelement (11) .
35. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ausgebildet als Lenkvorgabeeinrichtung (309) zum Vorgeben eines Lenkbefehls nach dem Steer-by-Wire-Konzept , wobei das Übertragungselement (2) als ein Bedienelement (11) , insbesondere Lenkeinheit (319) , ausgebildet ist oder wenigstens eine solche umfasst.
36. Vorrichtung (1) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die Aufnahmestruktur (303) direkt an dem Bedienelement (11) , insbesondere der Lenkeinheit (319) , montiert ist oder wobei die Welleneinrichtung (304) direkt an dem Bedienelement (11) , insbesondere der Lenkeinheit (319) , montiert ist und dabei eine Länge aufweist, welche nicht größer als das 2,5-fache einer axialen Ausdehnung der Aufnahmestruktur (303) ist.
37. Vorrichtung (1) nach dem einem der drei vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bedienelement (11) linear verschiebbar an einer feststehenden Haltestruktur und beispielsweise einer Karosseriestruktur befestigt ist und wobei die Aufnahmestruktur (303) zusammen mit dem Bedienelement (11) linear verschiebbar ist.
38. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ausgebildet als Türeinrichtung (400) mit wenigstens einer Türtragstruktur (401) und mit wenigstens einer schwenkbar an der Türtragstruktur (401) auf genommenen Türeinheit (402) .
39. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Maximalstrom der Bremseinrichtung (301) , bezogen auf eine 12V Versorgungsspannung zur Erzeugung von 35 Nm Bremsmoment, im Betrieb weniger als 20 A und bevorzugt weniger als 15 A und besonders bevorzugt weniger als 10 A beträgt .
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