Übertragungseinrichtung

Die Erfindung betri fft eine Vorrichtung mit wenigstens einer magnetorheologi schen Übertragungseinrichtung mit wenigstens zwei relativ zueinander bewegbaren Drehkomponenten . Zwi schen den Drehkomponenten i st wenigstens ein Wirkspalt ausgebildet , in welchem ein magnetorheologi sches Medium angeordnet ist . Mittel s wenigstens einer elektrischen Spuleneinrichtung i st im Wirkspalt ein steuerbares Magnetfeld erzeugbar .

Solche Vorrichtungen können vielfältig und z . B . al s Lenkvorgabeeinrichtung zum Vorgeben einer Lenkbewegung nach dem Steer-by-Wire-Konzept eingesetzt werden . In der Regel soll die Vorrichtung ein hohes Drehmoment übertragen können und zugleich ein geringes Grundmoment aufwei sen . Häufig wird gefordert , das s die Vorrichtung konstruktiv unaufwendig und zugleich mit wenig Bauraumbedarf mit einem Antrieb bzw . einem Abtrieb eines Kraft Strangs gekoppelt werden kann . Auch die Anbindung an Versorgungs- und Steuerleitungen sollte möglichst unaufwendig und zugleich zuverläs sig erfolgen können .

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbes serte Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche die zuvor diskutierten Anforderungen besonders vorteilhaft erfüllt .

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 magnetorheologi sche Übertragungseinrichtung . Die Übertragungseinrichtung umfas st wenigstens zwei relativ zueinander bewegbare Drehkomponenten . Zwi schen den Drehkomponenten i st wenigstens ein Wirkspalt ausgebildet . Im Wirkspalt i st wenigstens ein magnetorheologisches Medium angeordnet . Die Vorrichtung umfas st wenigstens eine elektri sche Spuleneinrichtung zur Erzeugung eines steuerbaren Magnetfelds im Wirkspalt . Insbesondere dient die Erzeugung des Magnetfelds dazu, die Drehbarkeit der Drehkomponenten im Normalbetrieb zu beeinflus sen ( und vorzugsweise zu bremsen oder frei zugeben ) . Dabei sind die Drehkomponenten relativ zu einer feststehenden Komponente drehbar auf genommen . Insbesondere umfas st die Vorrichtung wenigstens eine feststehende Komponente . Die feststehende Komponente wei st wenigstens eine Spulenaufnahme auf . An der wenigstens einen Spulenaufnahme ist die wenigstens eine Spuleneinrichtung auf genommen und insbesondere befestigt . Insbesondere i st die Spuleneinrichtung nicht an den Drehkomponenten auf genommen . Insbesondere i st die Spuleneinrichtung aus schließlich an der feststehenden Komponente auf genommen .

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet viele Vorteile . Einen erheblichen Vorteil bietet die feststehende Komponente mit ihrer Spulenaufnahme sowie die drehbare Anordnung der Drehkomponenten relativ zur feststehenden Komponente . Dadurch kann die konstruktive Einbindung der Vorrichtung in einen Kraftstrang besonders unaufwendig und zugleich sehr Bauraum sparend erfolgen . Ebenso können Versorgungs- und Steuerleitungen für die Spuleneinrichtung besonders einfach und bei spielsweise ohne Schlei fkontakte oder Wickel federn verlegt werden .

In allen Ausgestaltungen i st es bevorzugt und vorteilhaft , das s die Drehkomponenten und die feststehende Komponente koaxial zueinander angeordnet sind und insbesondere koaxial zur Drehachse der Übertragungseinrichtung angeordnet sind . Vorzugswei se i st eine der Drehkomponenten, die sogenannte eingebettete Drehkomponente , wenigstens abschnittsweise ( in radialer Richtung gesehen ) zwischen der feststehenden Komponente und einer anderen der Drehkomponenten, der sogenannten abschließenden Drehkomponente , angeordnet . Insbesondere i st die eingebettete Drehkomponente wenigstens abschnittswei se ( in radialer Richtung gesehen ) zwischen der feststehenden Komponente und der abschließenden Drehkomponente angeordnet .

Insbesondere i st der Wirkspalt ( in radialer Richtung gesehen) zwi schen den Drehkomponenten ausgebildet . Insbesondere ist der Wirkspalt umlaufend (bzw . ringförmig) zwi schen den Drehkomponenten angeordnet . Insbesondere i st der Wirkspalt koaxial zu den Drehkomponenten und zur feststehenden Komponente und/oder zur Drehachse der Übertragungseinrichtung angeordnet . Insbesondere i st der Wirkspalt ringförmig ausgebildet .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung verläuft das Magnetfeld der Spuleneinrichtung durch einen Magnetkreis . Vorzugswei se wird der Magnetkrei s wenigstens durch die feststehende Komponente und die Drehkomponenten bereitgestellt . Insbesondere wird der Magnetkreis durch die feststehende Komponente und die eingebettete Drehkomponente und die abschließende Drehkomponente und insbesondere durch das im Wirkspalt befindliche magnetorheologi sche Medium bereitgestellt . Insbesondere erstreckt sich das Magnetfeld der Spuleneinrichtung im Magnetkrei s durch die feststehende Komponente ( und durch einen Entkopplungs spalt ) und durch die eingebettete Drehkomponente und durch den Wirkspalt und durch die abschließende Drehkomponente .

Innerhalb des Magnetkreises verlaufen die Feldlinien wenigstens abschnittswei se parallel zueinander . Insbesondere wei st der Magnetkrei s eine homogene Verteilung der Feldlinien auf ( insbesondere im Vergleich zu den Feldlinien in Luft ) . Insbesondere fließen die Magnetfelder durch einen geschlos senen Magnetkrei s .

In einer vorteilhaften und bevorzugten Ausgestaltung i st die feststehende Komponente relativ zu den Drehkomponenten koaxial innen angeordnet. Möglich und vorteilhaft ist aber auch, dass die feststehende Komponente relativ zu den Drehkomponenten koaxial außen angeordnet ist.

Insbesondere ist die feststehende Komponente oder die abschließende Drehkomponente an wenigstens einer Drehmomentabstützung (insbesondere drehfest) befestigt. Insbesondere ist die Drehmomentabstützung eine Widerlagerstruktur (kann auch als Tragstruktur bezeichnet werden) und z. B. Teil einer Karosserie oder einer Konsole oder dergleichen. Wenn die abschließende Drehkomponente an der Drehmomentabstützung befestigt ist, ist die feststehende Komponente beispielsweise an einem Bedienelement und beispielsweise an einer Lenkeinheit bzw. einem Lenkrad oder dergleichen angebunden. Dann ist die feststehende Komponente in Bezug auf das Bedienelement insbesondere feststehend ausgebildet.

Vorzugsweise ist die Vorrichtung als eine Lenkvorgabeeinrichtung zum Vorgeben einer Lenkbewegung nach dem Steer-by-Wire-Konzept oder als eine Bedieneinrichtung zur Einstellung von Bedienzuständen mittels Drehbewegungen ausgebildet.

Es ist möglich und bevorzugt, dass die eingebettete Drehkomponente mit einer Antriebseinrichtung gekoppelt ist und insbesondere von dieser antreibbar ist. Vorzugsweise ist das Magnetfeld im Wirkspalt so ansteuerbar, dass die eingebettete Drehkomponente die abschließende Drehkomponente antreiben kann. Das ermöglicht eine besonders unaufwendige und zuverlässige Einbindung der Vorrichtung in einen Kraftstrang. Die eingebettete Drehkomponente kann direkt oder indirekt (beispielsweise über eine Getriebeeinrichtung) von der Antriebseinrichtung antreibbar sein. Die Getriebeeinrichtung kann selbsthemmend ausgebildet sein, beispielsweise als ein Schneckengetriebe oder dergleichen. In solchen Ausgestaltungen ist die Übertragungseinrichtung beispielsweise als Kupplungseinrichtung ausgebildet. Insbesondere ist Übertragungseinrichtung dann seriell zur Antriebseinrichtung in einem Kraftstrang geschaltet.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die abschließende Drehkomponente oder die feststehende Komponente mit einem Bedienelement (insbesondere drehfest) gekoppelt. Das Bedienelement ist beispielsweise eine Lenkeinheit bzw. Lenkrad oder dergleichen. Insbesondere ist diejenige Komponente mit dem Bedienelement gekoppelt, welche nicht an der Drehmomentabstützung befestigt ist. Insbesondere ist das Magnetfeld im Wirkspalt so ansteuerbar, dass ein an dem Bedienelement aufgebrachtes Drehmoment auf die eingebettete Drehkomponente übertragbar ist.

Insbesondere ist zwischen der feststehenden Komponente und der eingebetteten Drehkomponente wenigstens abschnittsweise wenigstens ein Entkopplungsspalt ausgebildet. Insbesondere verläuft das Magnetfeld der Spuleneinrichtung auch durch den Entkopplungsspalt. Insbesondere verläuft auch der Magnetkreis durch den Entkopplungsspalt. Im Bereich des Entkopplungsspalts liegen sich die feststehende Komponente und die eingebettete Drehkomponente insbesondere beabstandet gegenüber. Die feststehende Komponente und die eingebettete Drehkomponente können im Bereich des Entkopplungsspalts in der Art und Weise einer (Spiel-) Passung aneinander liegen. In allen Ausgestaltungen ist bevorzugt, dass die feststehende Komponente und die eingebettete Drehkomponente nicht drehfest aneinander befestigt sind.

Der Entkopplungsspalt und der Wirkspalt sind vorzugsweise wenigstens abschnittsweise koaxial zueinander angeordnet. Insbesondere sind der Entkopplungsspalt und der Wirkspalt durch wenigstens eine Dichtungseinrichtung und vorzugsweise durch wenigstens eine erste Spaltdichtung voneinander abgedichtet. Die erste Spaltdichtung erstreckt sich insbesondere zwischen der feststehenden Komponente und der eingebetteten Drehkomponente. Insbesondere kann das magnetorheologische Medium aufgrund der Abdichtung nicht aus dem Wirkspalt in den Entkopplungsspalt eintreten . Insbesondere erstreckt sich der Magnetkrei s von der feststehenden Komponente aus durch den Entkopplungs spalt in die eingebettete Drehkomponente , von dort durch den Wirkspalt mit dem darin befindlichen magnetorheologischen Medium, von dort in die abschließende Drehkomponente , von dort zurück durch den Wirkspalt mit dem darin befindlichen magnetorheologi schen Medium, von dort wieder in die eingebettete Drehkomponente und von dort durch den Entkopplungsspalt wieder zurück in die feststehende Komponente ( zum Ausgangspunkt ) .

Innerhalb der eingebetteten Drehkomponente verläuft der Magnetkrei s insbesondere durch zwei voneinander beabstandete Zonen . Dabei weisen die Zonen entgegengesetzte Flus srichtungen auf . Insbesondere wei st die eine Zone eine Flus srichtung von der feststehenden Komponente in Richtung der abschließenden Drehkomponente auf . Insbesondere weist die andere Zone eine Flussrichtung von der abschließenden Drehkomponente in Richtung der feststehenden Komponente auf . Insbesondere werden die Zonen durch j eweils einen Führungsabschnitt bereitgestellt .

Insbesondere i st zwischen den Zonen ein Obstruktionsabschnitt angeordnet . Die Führungsabschnitte und der Obstruktionsabschnitt werden nachfolgend näher beschrieben .

Vorzugswei se erstreckt sich der Magnetkrei s von der feststehenden Komponente aus durch den Entkopplungs spalt in den einen Führungsabschnitt der eingebetteten Drehkomponente , von dort durch den Wirkspalt mit dem darin befindlichen magnetorheologi schen Medium, von dort ( direkt bzw . ohne noch einmal in die abschließende Drehkomponente zu fließen ) in die abschließende Drehkomponente , von dort zurück durch den Wirkspalt mit dem darin befindlichen magnetorheologi schen Medium, von dort durch den anderen Führungsabschnitt der eingebetteten Drehkomponente und von dort durch den Entkopplungs spalt wieder zurück in die feststehende Komponente ( zum Ausgangspunkt ) . Insbesondere dient die abschließende Drehkomponente dazu, den Magnetkrei s zwi schen den Führungsabschnitten zu schließen . Insbesondere erstreckt sich der Magnetkreis entlang seines Verlaufs nur einmal durch die abschließende Drehkomponente. Insbesondere erstreckt sich der Magnetkreis entlang seines Verlaufs nur einmal in jede Flussrichtung durch die eingebettete Drehkomponente .

Insbesondere weist die eingebettete Drehkomponente wenigstens zwei Führungsabschnitte und wenigstens einen zwischen den Führungsabschnitten angeordneten Obstruktionsabschnitt auf. Insbesondere ist der Obstruktionsabschnitt dazu geeignet und ausgebildet, einen magnetischen Kurzschluss zwischen den Führungsabschnitten zu verhindern. Das Verhindern des magnetischen Kurzschlusses bezieht sich insbesondere auf das Magnetfeld der Spuleneinrichtung bzw. auf den Magnetkreis, durch welchen sich das Magnetfeld der Spuleneinrichtung erstreckt. Insbesondere weist der Obstruktionsabschnitt einen höheren magnetischen Widerstand als die Führungsabschnitte auf. Das kann z. B. durch Werkstoff eigenschaf ten und/oder durch Geometrieeigenschaften (insbesondere Formgebung und z. B. Höhe bzw. Stärke) der eingebetteten Drehkomponente und/oder durch Integration einer magnetischen Flussbarriere in die eingebettete Drehkomponente erfolgen. Die Flussbarriere umfasst insbesondere einen Spalt, welcher mit Luft und/oder einem Stoff mit geringerer magnetischer Leitfähigkeit als die eingebettete Drehkomponente ( insbesondere ) ausgefüllt ist. Der Obstruktionsabschnitt und die Führungsabschnitte können einstückig (materialeinstückig) miteinander verbunden sein. Beispielsweise bilden die Führungsabschnitte und der Obstruktionsabschnitt dann einen (einstückigen) Basiskörper. Der Obstruktionsabschnitt und die Führungsabschnitte können auch separate (aber vorzugsweise fest miteinander verbundene) Bauteile sein. Insbesondere weisen die Führungsabschnitte wenigstens teilweise jeweils eine in den Wirkspalt ragende Kontur auf, sodass eine in Umfangsrichtung veränderliche Spalthöhe auftritt. Die Kontur ist vorzugsweise als eine Sternkontur oder dergleichen ausgebildet . Insbesondere stellt der Obstruktionsabschnitt einen höheren magneti schen Widerstand für den magneti schen Flus s des Magnetkrei ses als die Führungsabschnitte bereit . Insbesondere verhindert der Obstruktionsabschnitt , das s sich der Magnetkrei s direkt bzw . unter Umgehung des Wirkspalts und/oder der abschließenden Drehkomponente von einem Führungsabschnitt ( durch die eingebettete Drehkomponente ) zu dem anderen Führungsabschnitt erstreckt . Mit anderen Worten, der Obstruktionsabschnitt wirkt einem magneti schen Kurz schlus s innerhalb des Magnetkrei ses entgegen . Insbesondere sind der Obstruktionsabschnitt und die Führungsabschnitte und der Wirkspalt und die abschließende Drehkomponente so ausgebildet und zueinander angeordnet , dass der magneti sche Fluss des Magnetkreises gezwungen i st , von dem einen Führungsabschnitt zunächst durch den Wirkspalt und dann durch die abschließende Drehkomponente und dann wieder durch den Wirkspalt und dann durch den anderen Führungsabschnitt zu fließen .

Der Wirkspalt i st vorzugsweise mittel s wenigstens einer Dichtungseinrichtung und vorzugswei se mittels wenigstens einer zweiten Spaltdichtung abgedichtet . Insbesondere erstreckt sich die zweite Spaltdichtung zwischen den Drehkomponenten .

In einer vorteilhaften Weiterbildung umfas st die Vorrichtung wenigstens eine Störfallsicherung . Insbesondere i st die Störfallsicherung dazu geeignet und ausgebildet , mittel s wenigstens einer Magnetfelderzeugungseinrichtung ein Magnetfeld zu erzeugen und mit dem Magnetfeld das im Wirkspalt angeordnete magnetorheologi sche Medium zu beeinflus sen, um die Drehbarkeit wenigstens einer der Drehkomponenten ( insbesondere wenigstens der abschließenden Drehkomponente ) bei einem Störfall mit einem Störfallbremsmoment zu bremsen .

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einem Störfall insbesondere ein Ausfall der Spuleneinrichtung verstanden . Insbesondere kommt es dabei zu einem Wegfall des Magnetfelds der Spuleneinrichtung . Die Störfall sicherung dient insbesondere dazu, das s die Drehkomponenten bei einem Störfall weder blockiert sind, noch widerstandslos bewegt werden können.

Insbesondere ist die Störfallsicherung dazu geeignet und ausgebildet, das Magnetfeld der Spuleneinrichtung durch das Magnetfeld der Magnetfelderzeugungseinrichtung wenigstens teilweise zu ersetzen und/oder zu unterstützen. Insbesondere kann die Magnetfelderzeugungseinrichtung ein Magnetfeld bereitstellen, wenn das Magnetfeld der Spuleneinrichtung im Störfall wegfällt. Insbesondere kann die Magnetfelderzeugungseinrichtung ein Magnetfeld bereitstellen, welches das Magnetfeld der Spuleneinrichtung im Normalbetrieb unterstützt und/oder im Störfall abschwächt.

Insbesondere ist die Störfalleinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, den Störfall und insbesondere den Ausfall der Spuleneinrichtung zu erfassen (z. B. mit einem Sensormittel) . Insbesondere ist die Störfallsicherung dazu geeignet und ausgebildet, bei Erfassung des Störfalls automatisch die Drehbarkeit der Drehkomponenten mit dem Störfallbremsmoment zu bremsen. Es kann eine Verschaltung vorgesehen sein, welche bei einem Ausfall der Stromversorgung der Spuleneinrichtung automatisch die Zusatzspuleneinrichtung aktiviert, um mit dem Störfallbremsmoment zu bremsen.

Insbesondere ist die Magnetfelderzeugungseinrichtung wenigstens teilweise an der feststehenden Komponente angeordnet und vorzugsweise befestigt. Das ist beispielsweise für eine elektrische Zusatzspuleneinrichtung der Magnetfelderzeugungseinrichtung möglich und vorteilhaft. Die Magnetfelderzeugungseinrichtung kann auch wenigstens teilweise an einer der Drehkomponenten angeordnet sein. Das ist beispielsweise für eine Permanentmagneteinrichtung der Magnetfelderzeugungseinrichtung möglich und vorteilhaft.

Es ist bevorzugt und vorteilhaft, dass die Magnetfelderzeugungseinrichtung wenigstens eine elektrische Zusatzspuleneinrichtung zur Erzeugung eines Magnetfelds (insbesondere im Wirkspalt und/oder im Spalt der Störfallsicherung) umfasst. Insbesondere ist die Zusatzspuleneinrichtung in einer Spulenaufnahme der feststehenden Komponente angeordnet.

Die Spulenaufnahme kann jeweils wenigstens einen separaten Aufnahmeraum für die Spuleneinrichtung und die Zusatzspuleneinrichtung aufweisen. Die Aufnahmeräume sind insbesondere räumlich getrennt. Insbesondere ist wenigstens eine Trennwand dazwischen angeordnet, welche vorzugsweise magnetisch leitfähig ausgebildet ist. Möglich und vorteilhaft ist auch, dass die Spulenaufnahme wenigstens einen gemeinsamen Aufnahmeraum für die Spuleneinrichtung und die Zusatzspuleneinrichtung aufweist.

Die Spuleneinrichtung und die Zusatzspuleneinrichtung können in dem gemeinsamen Aufnahmeraum axial nebeneinander aufgewickelt oder koaxial zueinander auf gewickelt sein. Beispielsweise ist dann die Zusatzspuleneinrichtung radial innen angeordnet und von der Spuleneinrichtung in Umfangsrichtung umschlossen. Möglich ist auch eine umgekehrte Anordnung. Möglich und vorteilhaft ist auch, dass die Spuleneinrichtung und die Zusatzspuleneinrichtung in dem gemeinsamen Aufnahmeraum ineinandergewickelt sind. Dann sind die elektrischen Leiter beider Spuleneinrichtungen sozusagen durchmischt angeordnet.

Es ist möglich und vorteilhaft, dass die Magnetfelderzeugungseinrichtung wenigstens eine Permanentmagneteinrichtung zur Bereitstellung des Magnetfelds umfasst. Insbesondere ist die Störfallsicherung dazu geeignet und ausgebildet, das Magnetfeld der Permanentmagneteinrichtung im Normalbetrieb durch ein (dem Magnetfeld der Permanentmagneteinrichtung gezielt) entgegenwirkendes Magnetfeld abzuschwächen oder zu eliminieren. Eine solche Permanentmagneteinrichtung hat den Vorteil, dass bei einem Ausfall der Stromversorgung der Spuleneinrichtung automatisch das Magnetfeld für das Störfallbremsmoment bereitsteht. Auf Sensormittel oder Verschaltungen zur Erkennung des Störfalls kann gegebenenfalls verzichtet werden.

Insbesondere ist die Störfallsicherung dazu geeignet und ausgebildet, das entgegenwirkende Magnetfeld mittels der Spuleneinrichtung und/oder mittels der Zusatzspuleneinrichtung zu erzeugen .

Es ist möglich, dass die Permanentmagneteinrichtung durch ein Bauteil mit magnetischen Remanenzeigenschaften bereitgestellt wird (sog. Remanenzeinrichtung) . Aufgrund der Remanenzeigenschaften behält das Bauteil den jeweiligen magnetischen Zustand dauerhaft bzw. wenigstens so lange, bis es erneut entmagnetisiert bzw. magnetisiert wird. Ein solches Bauteil kann durch die Spuleneinrichtung und/oder die Zusatzspuleneinrichtung bei Bedarf magnetisiert bzw. entmagnetisiert werden. Das Bauteil ist beispielsweise eine der Drehkomponenten und/oder die feststehende Komponente oder ein Abschnitt einer solchen.

Vorzugsweise ist der Störfallsicherung wenigstens ein Spalt mit einem magnetorheologischen Medium zugeordnet. Insbesondere ist der Spalt wenigstens abschnittsweise zwischen der feststehenden Komponente und der abschließenden Drehkomponente ausgebildet. Der Spalt ist vorzugsweise mit dem Wirkspalt verbunden. Der Wirkspalt kann in den Spalt übergehen. Insbesondere ist zwischen dem Spalt der Störfallsicherung und dem Wirkspalt Übertragungseinrichtung keine Dichtung vorgesehen. Zwischen dem Spalt und dem Wirkspalt kann aber auch wenigstens ein Dichtungsmittel angeordnet sein.

Möglich und vorteilhaft ist auch, dass der Spalt durch den Spalt der Übertragungseinrichtung bereitgestellt wird. Mit anderen Worten, die Störfallsicherung nutzt den Wirkspalt der Übertragungseinrichtung. Insbesondere ist dann für die Störfallsicherung und die Übertragungseinrichtung dasselbe magnetorheologische Medium vorgesehen.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist dort, wo sich der Spalt der Störfall sicherung erstreckt , keine eingebettete Drehkomponente vorgesehen . Das ist insbesondere dann vorteilhaft , wenn die Magnetfelderzeugungseinrichtung und beispiel swei se die Zusatz spuleneinrichtung an der feststehenden Komponente ausgebildet i st . Dadurch kann im Bereich der Störfall sicherung auf die eingebettete Drehkomponente verzichtet werden, sodass Gewicht und Bauraum eingespart werden .

Insbesondere liegen sich dort , wo der Spalt der Störfallsicherung ausgebildet i st , die feststehende Komponente und die abschließende Drehkomponente ( direkt oder indirekt ) wenigstens abschnittswei se gegenüber , ohne das s die eingebettete Drehkomponente dazwischen liegt . Dadurch kann bei einem Störfall die abschließende Drehkomponente direkt an der feststehenden Komponente abgebremst werden . Insbesondere ist der Spalt wenigstens abschnittsweise nicht durch die eingebettete Drehkomponente begrenzt .

Vorzugswei se bremst die Störfallsicherung die Drehbarkeit der abschließenden Drehkomponente gegenüber der feststehenden Komponente . Möglich und bevorzugt i st auch, das s die Störfallsicherung die relative Drehbarkeit der Drehkomponenten und der feststehenden Komponente zueinander bremst .

Insbesondere i st die eingebettete Drehkomponente an der feststehenden Komponente drehbar gelagert . Insbesondere i st die abschließende Drehkomponente an der eingebetteten Drehkomponente und/oder an der feststehenden Komponente drehbar gelagert . Die Drehkomponenten und/oder die feststehende Komponente können alternativ oder zusätzlich auch an anderen geeigneten Bauteilen und bei spielsweise an einer Drehmomentabstützung bzw . Widerlagerstruktur drehbar gelagert sein .

Die Drehkomponenten und die feststehende Drehkomponente sind insbesondere koaxial zueinander und/oder koaxial zur Drehachse der Übertragungseinrichtung angeordnet . Die magneti sch leitfähigen Bereiche der Drehkomponenten und/oder der feststehenden Drehkomponente können mit einer in den Wirkspalt ragenden Kontur ausgestattet sein . Durch die Kontur kann sich eine in Umfangsrichtung veränderliche Spalthöhe ergeben . Die Kontur kann bei spielsweise al s eine Sternkontur oder dergleichen ausgebildet sein . Insbesondere verlaufen die Versorgungsleitungen und/oder Steuerleitungen durch die feststehende Drehkomponente .

Insbesondere grenzt die eingebettete Drehkomponente sowohl an die abschließende Drehkomponente al s auch an die feststehende Drehkomponente . Insbesondere i st keine Drehkomponente innerhalb der anderen Drehkomponente angeordnet . Insbesondere i st keine Drehkomponente von der anderen Drehkomponente umschlos sen . Der Entkopplungsspalt hat insbesondere keinen Kontakt zu der abschließenden Drehkomponente . Die abschließende Drehkomponente hat insbesondere keinen Kontakt zum Entkopplungsspalt .

Insbesondere begrenzt die eingebettete Drehkomponente zusammen mit der feststehenden Komponente den Entkopplungs spalt . Insbesondere erstreckt sich der Entkopplungsspalt nur zwi schen der eingebetteten Drehkomponente und der feststehenden Komponente . Insbesondere erstreckt sich der Entkopplungsspalt nicht zwi schen der eingebetteten Drehkomponente und der abschließenden Drehkomponente . Insbesondere i st die eingebettete Drehkomponente nach radial innen direkt vom Entkopplungsspalt und direkt nach dem Entkopplungsspalt von der feststehenden Komponente umgeben . Insbesondere i st die eingebettete Drehkomponente nach radial außen direkt vom Wirkspalt und von der abschließenden Drehkomponente umgeben . Insbesondere i st die eingebettete Drehkomponente entweder nach radial außen oder nach radial innen von der abschließenden Drehkomponente umgeben . Insbesondere i st die eingebettete Drehkomponente nicht nach radial außen und radial innen von der abschließenden Drehkomponente umgeben . Der Entkopplungsspalt i st vorzugsweise gegenüber dem Wirkspalt abgedichtet , um den Eintritt des magnetorheologi schen Mediums in den Entkopplungsspalt zu verhindern . Insbesondere ist mit der Übertragungseinrichtung eine Kraftübertragung bzw. Drehmomentübertragung gezielt veränderbar. Insbesondere ist mittels der Spuleneinrichtung und deren Magnetfeld im Wirkspalt die Kraftübertragung bzw. die Drehmomentübertragung zwischen den Drehkomponenten einstellbar. Insbesondere ergibt sich dadurch auch eine Veränderung des Bewegungswiderstands für die Drehbarkeit der Drehkomponenten. Die Übertragungseinrichtung kann als eine Kupplungseinrichtung oder als eine Bremseinrichtung eingesetzt werden. Dann dienen die Drehkomponenten insbesondere als Kupplungskomponenten bzw. als Bremskomponenten und können als solche bezeichnet werden. Das Drehmoment kann auch als Bremsmoment bzw. Kupplungsmoment bezeichnet werden. Die Vorrichtung kann als eine Bedieneinrichtung zur Einstellung von Bedienzuständen mittels Drehbewegungen und/oder Linearbewegungen (welche in Drehbewegungen umgesetzt werden) ausgebildet sein. Insbesondere ist der Bewegungswiderstand der Drehbewegung gezielt einstellbar.

In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass das magnetorheologische Medium magnetorheologische Partikel und Gas als Füllmedium umfasst. Insbesondere sind die magnetorheologischen Partikel in Luft aufgenommen. Insbesondere ist das magnetorheologische Medium als ein Pulver ausgebildet. Mit einem solchen magnetorheologischen Medium ermöglicht die hier vorgestellte Erfindung ein besonders geringes Grundmoment. Alternativ ist es denkbar und möglich, dass das magnetorheologische Medium magnetorheologische Partikel und eine Trägerflüssigkeit, wie z. B. Öl, Wasser oder Alkohol, umfasst.

Es ist besonders bevorzugt, dass die magnetorheologischen Partikel (jeweils) überwiegend aus Carbonyleisenpulver oder Derivaten davon bestehen. Möglich sind auch andere magnetorheologisch ansprechbare Partikel. Die magnetorheologischen Partikel können Beschichtungen zum Schutz vor Abrieb und/oder Korrosion und/oder zusätzliche Bestandteile aufweisen, um die magnetorheologischen Partikel im Betrieb beständiger, abriebfester und/oder gleitfähiger zu gestalten. Das magnetorheologische Medium und/oder die magnetorheologischen Partikel können z. B. eine Graphitbeigabe umfassen.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einem magnetisch nicht leitfähigen Werkstoff insbesondere ein Werkstoff mit einer Permeabilitätszahl von kleiner zehn und vorzugsweise kleiner eins verstanden. Als magnetisch leitfähig werden hier insbesondere Werkstoffe mit einer Permeabilitätszahl von größer zehn und vorzugsweise ferromagnetische Stoffe verstanden. Die magnetische Leitfähigkeit ist dabei die „relative magnetische Permeabilität", die auch vereinfacht „magnetische Permeabilität" genannt wird.

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 geschnittenen Seitenansicht;

Figur 2 eine weitere Vorrichtung in einer geschnittenen

Seitenansicht; und

Figur 3 eine andere Vorrichtung in einer geschnittenen

Seitenansicht .

Die Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 100 mit einer magnetorheologischen Übertragungseinrichtung 10 mit zwei relativ zueinander drehbaren Drehkomponenten 20, 30. Die Drehkomponenten 20, 30 sind relativ zu einer feststehenden Komponente 4 drehbar aufgenommen. Die Dimensionierungen bzw. Verhältnisse sind hier und in den übrigen Figuren aus Gründen der Sichtbarkeit rein schematisch und insbesondere nicht maßstabsgerecht eingezeichnet.

Die Drehkomponenten 20, 30 und die feststehende Komponente 4 sind hier koaxial zueinander und koaxial zur Drehachse der Übertragungseinrichtung 10 angeordnet. Eine der Drehkomponenten 20, die sogenannte eingebettete Drehkomponente 20, ist hier (in radialer Richtung gesehen) zwischen der feststehenden Komponente

4 und der anderen Drehkomponenten 30, der sogenannten abschließenden Drehkomponente 30, angeordnet.

Zwischen den Drehkomponenten 20, 30 ist ein umlaufender Wirkspalt

5 (zur besseren Übersichtlichkeit nicht maßstabsgerecht eingezeichnet) ausgebildet, in dem ein magnetorheologisches Medium 6 angeordnet ist. Die feststehende Komponente 4 weist eine Spulenaufnahme 23 mit einem Aufnahmeraum 23a auf, in welchem eine elektrische Spuleneinrichtung 26 aufgenommen ist. Mit der Spuleneinrichtung 26 wird ein Magnetfeld erzeugt, welches das Medium 6 beeinflusst, sodass die Bewegbarkeit der Drehkomponenten 20, 30 relativ zueinander mit einem gezielten Drehmoment beaufschlagt werden kann. Da die Komponente 4 feststeht, kann eine zuverlässige Energieversorgung der Spuleneinrichtung 26 besonders unaufwendig und zuverlässig umgesetzt werden. Schleifkontakte oder Wickelfedern sind nicht nötig.

Das Magnetfeld der Spuleneinrichtung 26 verläuft hier durch einen Magnetkreis (gestrichelt eingezeichnet) , welcher durch die feststehende Komponente 4 und die Drehkomponenten 20, 30 bereitgestellt wird. Dabei verläuft das Magnetfeld der Spuleneinrichtung 26 im Magnetkreis durch die feststehende Komponente 4, weiter durch einen Entkopplungsspalt 34 und durch die eingebettete Drehkomponente 20 und weiter durch den Wirkspalt 5 und das darin befindliche Medium 6 und durch die abschließende Drehkomponente 30 und wieder zurück.

Der Entkopplungsspalt 34 und der Wirkspalt 5 sind durch eine erste Spaltdichtung 17 voneinander abgedichtet, welche sich zwischen der feststehenden Komponente 4 und der eingebetteten Drehkomponente 20 erstreckt. Der Wirkspalt 5 ist zudem mit einer zweiten Spaltdichtung 27 abgedichtet.

Die feststehende Komponente 4 ist hier an einer Drehmomentabstützung 303 und beispielsweise einer Widerlagerstruktur 313 (Konsole, Karosserie etc. ) drehtest auf genommen. An der abschließenden Drehkomponente 30 ist hier rein beispielhaft ein Bedienelement 341 befestigt. In einer alternativen und ebenfalls vorteilhaften Ausführung kann das Bedienelement 341 auch an der feststehenden Komponente 4 befestigt sein, während die abschließenden Drehkomponente 30 drehtest an der Drehmomentabstützung 303 befestigt ist.

Die eingebettete Drehkomponente 20 kann durch eine hier nicht näher gezeigte Antriebseinrichtung 302 angetrieben werden. Die Übertragungseinrichtung 10 ist seriell (in Reihe) zur Antriebseinrichtung 302 im Kraftstrang geschaltet, um z. B. den Kraftfluss zwischen der Antriebseinrichtung 302 und dem Bedienelement 341 gezielt verändern zu können. Die Antriebseinrichtung 302 kann über eine (selbsthemmende) Getriebeeinrichtung mit der eingebetteten Drehkomponente 20 verbunden sein. Wenn die Übertragungseinrichtung 10 so oder in ähnlicher Weise seriell zwischen einen Antrieb und einen Abtrieb gekoppelt ist, kann sie auch als Kupplungseinrichtung 1 bezeichnet werden.

Die Drehkomponente 30 weist hier einen Hülsenabschnitt 33 und zwei axiale Stirnseitenabschnitte 43 auf. Die Komponente 4 weist hier einen Grundkörper 14 und einen Achsfortsatz 24 zur Anbindung an die Drehmomentabstützung 303 auf. Die Drehkomponente 20 ist hier mit magnetisch leitfähigen Führungsabschnitten 42 ausgestattet ist. Im Bereich der Führungsabschnitte 42 kann der Spalt 5 in Umfangsrichtung eine veränderliche Spalthöhe aufweisen. Dazu sind die Führungsabschnitte 42 beispielsweise als Sternkontur oder dergleichen ausgebildet.

Wie hier gut zu erkennen ist, verläuft der Magnetkreis durch die Führungsabschnitte 42. Zwischen den Führungsabschnitten 42 ist hier ein Obstruktionsabschnitt 52 angeordnet, welcher einen höheren magnetischen Widerstand als die Führungsabschnitte 42 aufweist. Dadurch wird verhindert, dass sich ein magnetischer Kurzschluss innerhalb der Drehkomponente 20 ergibt.

Die Drehkomponente 20 kann hier materialeinstückig ausgeführt sein. D. h. , die Führungsabschnitte 42 und der Obstruktionsabschnitt 52 können aus demselben Material gefertigt sein. Damit dabei kein magnetischer Kurzschluss über den Obstruktionsabschnitt 52 auftritt, kann dieser geometrisch so ausgestaltet sein, dass nur ein kleiner Anteil des Magnetfeldes darüber geleitet wird, während der Hauptanteil des Magnetfeldes jedoch über die Führungsabschnitte 42 in radialer Richtung geleitet werden. Z. B. kann die radiale Wandstärke der Drehkomponente 20 im Bereich zwischen den Führungsabschnitten 42 dünner sein als im Bereich der Führungsabschnitte 42. Über den Umfang verteilt können zwischen den Führungsabschnitten 42 (bzw. Obstruktionsabschnitt 52) Aussparungen vorgesehen sein, welche die magnetische Leitfähigkeit (weiter) vermindern. Die Aussparungen können mit einem magnetisch schlecht leitenden Füllmaterial (z. B. Kunstharz) zumindest zum Teil ausgefüllt sein.

Die Vorrichtung 100 ist hier beispielsweise eine Bedieneinrichtung. Dazu ist das Bedienelement 341 zum Beispiel als ein Drehknopf oder ein Joystick oder dergleichen. Die Übertragungseinrichtung 10 erzeugt dann haptische Feedbacks, während der Drehknopf zur Einstellung von Bedienzuständen gedreht wird. Über einen Antrieb kann z. B. eine aktive Rückstellung erfolgen. Die Vorrichtung 100 kann aber z. B. auch als eine Lenkvorgabeeinrichtung 300 ausgebildet sein, wie sie mit Bezug zu den Figuren 2 und 3 näher beschrieben wird. Die Übertragungseinrichtung 10 dient dann z. B. als Aktor einer Steer-by-Wire Lenkeinheit eines Fahrzeugs oder in einem Lenkrad eines Gamecontrollers.

Die Figur 2 zeigt eine als Lenkvorgabeeinrichtung 300 ausgebildete Vorrichtung 100 zum Steuern eines Fahrzeugs nach dem Steer-by-Wire-Konzept . Dazu ist das Bedienelement 341 hier als Lenkeinheit 301 und z. B. als Lenkrad 311 ausgebildet. Die Bewegung bzw . Stellung der Lenkeinheit 301 und/oder das Drehmoment wird hier mit einer nicht näher gezeigten Sensoreinrichtung 70 und beispiel swei se mit einem Drehwinkel sensor oder Drehmomentsensor oder einer Kombination aus beidem erfasst .

Die Lenkeinheit 301 i st hier in einen Kraftstrang 310 eingebunden, welcher zudem noch eine Antriebseinrichtung 302 mit einem elektri schen Antriebsmotor und eine magnetorheologi sche Kupplungseinrichtung 1 mit Kupplungskomponenten 2 , 3 umfas st . Die Kupplungseinrichtung 1 und ihre Kupplungskomponenten 2 , 3 werden durch die Übertragungseinrichtung 10 mit ihren Drehkomponenten 20 , 30 bereitgestellt . Die eingebettete Drehkomponente 20 kann al s innere Kupplungskomponente 2 und die abschließende Drehkomponente 30 als äußere Kupplungskomponenten 3 bezeichnet werden . Dabei i st die Übertragungseinrichtung 10 hier in Bezug auf ihr Funktionsprinzip in analoger Weise aufgebaut , wie es zuvor beschrieben wurde .

Die Antriebseinrichtung 302 i st über eine hier al s Schneckengetriebe ausgebildete Getriebeeinrichtung 304 mit der inneren Kupplungskomponente 2 verbunden . Dazu i st ein Schneckenrad 344 drehfest mit der Kupplungskomponente 2 verbunden . Die Selbsthemmung des Schneckengetriebes 334 wirkt somit auf die innere Kupplungskomponente 2 .

Durch die hier gezeigte Anordnung der Spuleneinrichtung 26 erstreckt sich deren Magnetfeld durch die feststehende Komponente 4 und durch den Entkopplungsspalt 34 sowie durch die leitfähigen Führungsabschnitte 42 der inneren Kupplungskomponente 2 und weiter durch den Spalt 5 und schließlich durch die ( leitfähig ausgebildete ) äußere Kupplungskomponente 3 . Der Magnetkrei s erstreckt sich hier al so über drei relativ zueinander drehbare Bauteile 2 , 3 , 4 und über zwei Spalte 5 , 34 . Mittel s der an der inneren Kupplungskomponente 2 angeordneten Dichtung 17 sind der Spalt 5 und der Entkopplungsspalt 34 hier voneinander abgedichtet . Abgesehen von der Dichtung 17 gehen der Spalt 5 und der Entkopplungsspalt 34 hier ineinander über .

Die hier gezeigte Lenkvorgabeeinrichtung 300 i st mit einer Störfallsicherung 305 ausgestattet , welche eine Magnetfelderzeugungseinrichtung 345 zur Erzeugung eines Magnetfelds aufwei st . Durch das Magnetfeld kann die Drehbarkeit der Drehkomponenten 20 , 30 bei einem Störfall mit einem Störfallbremsmoment gebremst werden . Die Magnetfelderzeugungseinrichtung 345 umfas st hier eine ( Zusatz- ) Spuleneinrichtung 426 . In einer Variante kann die Spuleneinrichtung 426 auch zur Verstärkung des Magnetfelds der Spuleneinrichtung 26 im Normalbetrieb eingesetzt werden .

Die Spuleneinrichtung 426 i st ebenfall s in der feststehenden Komponente 4 untergebracht . Dazu i st im Grundkörper 14 ein separater Aufnahmeraum 23b ausgebildet . Die axial neben der Spuleneinrichtung 426 bzw . neben dem Aufnahmeraum 23b verlaufenden leitfähigen Abschnitte können hier bei spielsweise al s Sternkontur oder dergleichen ausgebildet sein .

Im Bereich der Spuleneinrichtung 426 liegen die feststehende Komponente 4 und die äußere Kupplungskomponente 3 direkt gegenüber ( zwi schen ihnen i st hier keine innere Kupplungskomponente 2 ) . Der für die Spuleneinrichtung 426 vorgesehene Spalt 405 befindet sich hier direkt zwi schen der Komponente 4 und der äußeren Kupplungskomponente 3 . Der Spalt 405 geht direkt in den Spalt 5 über , sodas s hier im Prinzip ein gemeinsamer Spalt 5 , 405 für die Kupplungseinrichtung 1 und die Störfallsicherung 305 vorgesehen i st . In den an die Spuleneinrichtung 426 angrenzenden Bereichen der feststehenden Komponente 4 kann der Spalt 405 eine veränderliche Höhe aufwei sen . So ergibt sich z . B . auch hier eine Sternkontur analog zu den leitfähigen Führungsabschnitten 42 der Übertragungseinrichtung 10 ) .

Auf eine aufwendige Trennung zweier Spalte mit j eweil s einem eigenen Medium kann verzichtet werden . Zudem wird die Bremswirkung im Störfall direkt zwi schen der äußeren Kupplungskomponente 3 ( an welcher die Lenkeinheit 101 befestigt ist ) und der feststehenden Komponente 4 (welche drehfest an der Widerlagerstruktur 313 befestigt i st ) erzeugt .

Die Figur 3 zeigt eine Variante der mit Bezug zu der Figur 2 vorgestellten Lenkvorgabeeinrichtung 300 . Dabei i st die Magnetfelderzeugungseinrichtung 345 hier mit einer Permanentmagneteinrichtung 325 ausgestattet . Die Permanentmagneteinrichtung 325 ist hier ringförmig ausgebildet und an der feststehenden Komponente 4 angeordnet .

Mit der Spuleneinrichtung 26 kann das Magnetfeld der Permanentmagneteinrichtung 325 bei Bedarf aufgehoben bzw . geschwächt werden . Zusätzlich oder alternativ kann dazu auch eine Zusatz spuleneinrichtung 426 vorgesehen sein . Diese ist dann zum Bei spiel zusammen mit der Spuleneinrichtung 26 in dem Aufnahmeraum 23a untergebracht ( sog . gemeinsamer Aufnahmeraum) .

In einer Variante kann die Spuleneinrichtung 426 ein entgegengesetztes Magnetfeld erzeugen, welches das Magnetfeld der Spuleneinrichtung 26 reduziert oder eliminiert . Dabei i st von Vorteil , dass die Magnetfelder der Spuleneinrichtungen 26 , 426 hier in einem gemeinsamen Magnetkreis liegen . So kann mit der Zusatz spuleneinrichtung 426 einer zu starken Bestromung der Spuleneinrichtung 26 im Störfall abgeholfen werden .

Gut zu erkennen i st hier ein Kanal 44 , welcher im Grundkörper 14 ausgebildet i st und durch welchen bei spiel swei se eine Versorgungsleitung der Spuleneinrichtung 26 geführt werden kann . Bezugszeichenliste :

1 Magnetorheologische 100 Vorrichtung Kupplungseinrichtung 300 Lenkvorgabeeinrichtung

2 , 3 Kupplungskomponente 301 Lenkeinheit

4 Komponente 302 Antriebseinrichtung

5 Spalt 303 Drehmomentabstützung

6 Medium 304 Getriebeeinrichtung

10 Übertragungseinrichtung 305 Störfall sicherung

17 Spalt di chtung 310 Kraftstrang

20 Drehkomponente 311 Lenkrad

23 Spulenaufnahme 313 Widerlagerstruktur

23a Aufnahme raum 325 Permanentmagnet¬

23b Aufnahme raum einrichtung

24 Achs fortsatz 334 Schneckengetriebe

26 Spuleneinrichtung 341 Bedienelement

27 Spalt di chtung 344 Schneckenrad

30 Drehkomponente 345 Magnetfelderzeugungs¬

34 Entkopplungs spalt einrichtung

36 Versorgungsleitung 405 Spalt

42 Führungs ab schnitt 426 Zusatz spuleneinrichtung

43 Stirnabschnitt

44 Kanal

52 Ob strukt ions ab schnitt

70 Sensoreinri chtung