Die Erfindung betrifft eine Bewegungskopplungs-Einrichtung zum Einsatz in einer Schließvorrichtung für eine Tür oder Klappe eines Kraftfahrzeuges. Die Bewegungs- kopplungs-Einrichtung umfasst einen eine Magnet-Einrichtung mit einem Eisenkern und mit einer Spule zur Erzeugung eines Magnetfelds im Zusammenwirken mit dem Eisenkern und ein magnetorheologisches Medium, die so beschaffen sind, dass die Magnet-Einrichtung über ein Magnetfeld auf das magnetorheologische Medium zum gezielten Übertragen, Koppeln und/oder Entkoppeln einer Bewegung einwirken kann. Der Begriff “Schließeinrichtung“ für eine Tür oder Klappe eines Kraftfahrzeuges ist in dem vorliegenden Fall umfassend zu verstehen und meint neben Kraftfahrzeugschlossern und Schließhilfen auch Verschlusselemente wie Türen oder Klappen selbst.

Bewegungskopplungs-Einrichtung meint im Zusammenhang mit der Erfindung eine Einrichtung zum Koppeln von relativ zueinander bewegbaren Elementen, wie beispielsweise Kupplungen, Scharniere, Gelenke. Im einfachsten Fall handelt es sich bei einem Kraftfahrzeug um einen Betätigungshebel für ein Kraftfahrzeugschloss, beispielsweise einen Türgriff als Außenbetätigungshebel zum Betätigen einer Sperrklinke. Bei einer solchen Einrichtung kann es sich aber auch um ein so genanntes Drehscharnier, beispielsweise zwischen einer Fahrzeugsäule und einer daran schwenkbar angelenkten Tür oder Klappe, handeln. Solche Bewegungskopplungs- Einrichtungen können einen eigenen Antrieb zum Verschwenken des Flebels / der Tür, eine Bremse zum Anhalten der Verschwenkbewegung und gegebenenfalls einen Feststeller zum Arretieren des Flebels / der Tür in einer Verschwenkposition enthalten. Solche Einrichtungen können auch zur Dämpfung von Bewegungen verwendet werden.

Aus der DE 10 2012 024 376 A1 ist eine Bewegungskopplungs-Einrichtung bekannt, bei der ein Magnet als ein Bestandteil der Einrichtung auch die Funktion des Antriebs übernimmt. Darüber hinaus sind solche Magnete auch in der Lage, als so genanntes Brems- oder Dämpfungselement beziehungsweise als Anschlag oder Feststeil- Einrichtung zu dienen. In der Regel handelt es sich dabei um Elektromagnete. Häufig sind solche Magnete als Ringspule ausgeführt, die von einer geschlossenen Kammer umgeben ist, in der sich ein magnetorheologisches Medium befindet. Bei einem magnetorheologischen Medium handelt es sich um ein flüssiges Medium, wie beispielsweise eine magnetorheologische Flüssigkeit, oder um einen magnetorheologischen Festkörper, wie beispielsweise ein magnetorheologisches Elastomer.

Die Funktion des magnetorheologischen Mediums beruht auf dem magnetorheologischen Effekt, bei dem die Viskosität einer Trägerflüssigkeit, welche magnetisierbare Partikel enthält, verändert wird, indem mittels eines zu- und abschaltbaren und gegebenenfalls in seiner Stärke variierbaren Magnetfeldes die magnetisierbaren Partikel ausgerichtet werden. Als Trägerflüssigkeit können beispielsweise Öle, Ethylenglykol oder auch Wasser Verwendung finden. Die magnetisierbaren Partikel verfügen typischerweise über einen Durchmesser von 1 bis 10 pm und enthalten überwiegend Eisen. Es können jedoch auch magnetisierbare Partikel mit hiervon abweichenden Größen verwendet werden. Ebenso können die magnetisierbaren Partikel zusätzlich zu oder anstelle von Eisen andere magnetisierbare Materialien enthalten. Material und Partikelgrößen werden im Hinblick auf die konkreten Anforderungen des Einsatzes der magnetorheologischen Flüssigkeit ausgewählt. Flieraus wird deutlich, dass der Steuermagnet über ein Magnetfeld auf das magnetorheologisches Medium zum gezielten Übertragen, Koppeln und/oder Entkoppeln einer Bewegung einwirken kann.

Aus der DE 10 2013 109 040 A1 ist eine Kraftfahrzeug-Schließeinrichtung für ein Verschlusselement eines Kraftfahrzeuges bekannt, die in verschiedene Funktionszustände gesetzt werden kann, wobei eine Magnetanordnung vorgesehen ist, die durch ein magnetisches Erregerfeld bleibend magnetisierbar und / oder entmagnetisierbar ist und das sich in Abhängigkeit vom Magnetisierungszustand der Magnetanordnung ein zugeordneter mechanischer Funktionszustand der Kraftfahrzeugschließeinrichtung einstellt. Dabei stellt die Funktionsmechanik eine schaltbare Kupplung bereit, die ein magnetorheologisches Material aufweist. Dieser Einrichtung ist auch ein magnetischer Sensor, insbesondere ein Flall-Sensor, zur Ermittlung des Magnetisierungszustandes und damit zur Ermittlung des Funktionszustandes der Kraftfahrzeugschließeinrichtung zugeordnet. Der Sensor ist hier zwischen zwei der aus mehreren Spulen bestehenden Einrichtung zum Erzeugen eines Erregerfeldes angeordnet. Die Einrichtung wird bevorzugt in der Betätigungskette eines Kraftfahrzeugschlosses eingesetzt.

Die EP 1 168 622 A2 offenbart ein Bedienelement mit einem Drehknopf, einem Magnetkreis und mindestens einer Spule, wobei der Drehknopf bezüglich zumindest eines Teils des Magnetkreises drehbar gelagert ist, dass der zwischen Drehknopf und Magnetkreis befindliche Spalt mit einer magnetorheologischen Flüssigkeit gefüllt ist. Der Magnetkreis weist einen Spalt auf. Auf der gegenüberliegenden Seite des Spaltes ist ein Hallsensor an dem Magnetkreis angeordnet.

Eine erfindungsgemäße Bewegungskopplungs-Einrichtung kann wie vorbeschrieben beschaffen sein, soweit nachfolgend nicht ausdrücklich etwas anderes beschrieben wird.

Beim Stand der Technik besteht Bedarf, zur optimalen Einstellung der gewünschten Funktionszustände bei einer magnetorheologischen Kopplung das Magnetfeld des Steuermagneten unter geringstmöglicher Störung des Feldes zu vermessen und zur Aggregat-Einstellung, d.h. zur Einstellung des Verfestigungsgrads der magnetorheologischen Flüssigkeit, zu nutzen, da die Verfestigung von dem Magnetfeld abhängt. Die jeweils gewünschten Funktionszustände sollen problemlos und insbesondere exakt erreicht werden.

Durch die Erfindung soll eine Bewegungs-Kopplungseinrichtung so weiter entwickelt werden, dass bei einer magnetorheologischen Kopplung das Magnetfeld näher erfasst und vermessen werden kann, wobei möglichst keinerlei Störungen des Feldes selbst eintreten.

Eine Vorrichtung umfasst zur Lösung dieser Aufgabe die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist beispielsweise eine gattungsgemäße Bewegungskopplungs-Einrichtung im Rahmen der Erfindung so ausgeführt, dass der Eisenkern einen Spalt zum Lenken des Magnetfeldes in Richtung eines Messsensors aufweist. Damit kann das tatsächlich vorliegende Magnetfeld hinsichtlich seiner Stärke erfasst werden und für eine präzise, insbesondere exakte Steuerung der Funktionen, wie Antreiben, Bremsen und / oder Feststellen im Betrieb einer Bewegungskopplungs-Einrichtung mit einem magnetorheologischen Medium benutzt werden.

Solche erfindungsgemäß erfassten Daten werden in einer vorteilhaften Ausgestaltung, gegebenenfalls entsprechend aufbereitet, im Rahmen der Steuerung zur Einstellung der magnetorheologischen Flüssigkeit genutzt.

In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Spalt zum Lenken des Magnetfeldes senkrecht zum Verlauf der Feldlinien angeordnet. Dabei wird im Rahmen der Erfindung von dem klassischen Verlauf der Feldlinien parallel zu einer gedachten Mittellinie zwischen den diametral gegenüberliegenden Magnetpolen ausgegangen. Die Erfindung umfasst aber auch solche Spalt-Ausführungen, die eine von der klassischen Senkrechten abweichende Neigung aufweisen.

In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist der Spalt als durchgehender Luftspalt mit konstanter Breite ausgeführt. Eine konstante, insbesondere gleichmäßig ausgeführte Breite garantiert, das die angestrebte geringstmögliche Beeinflussung des Magnetfeldes durch die mit der Spaltbildung erzeugte“Abzweigung“ eingehalten wird. Mit der Erfindung sind aber auch solche Ausführungen erfasst, bei denen beispielsweise fertigungsbedingt eine nicht durchgehende konstante Breite erzielt werden kann.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Spalt mit einer konstanten Breite zwischen 0,05 mm und 1 mm ausgeführt. Dieser Bereich hat sich als neben der konstanten Ausführung der Spaltbreite zum Erzielen einer geringstmöglichen Beeinflussung des Magnetfeldes als günstig herausgestellt.

In einer Ausführungsform der Erfindung hat sich dann eine optimale Spaltbreite von 100 pm herausgestellt, womit gemeint ist, dass einerseits die Beeinflussung des Magnetfeldes durch einen so ausgeführten Spalt vernachlässigbar gering ist und andererseits die durch“abgezweigten“ Magnetwellen hinreichend Aufschluss über das Feld an sich zur Steuerung des magnetorheologischen Mediums erlangt wird. In der Regel beträgt das abgezweigte Magnetfeld am Luftspalt in seiner Höhe nur einen Bruchteil des tatsächlich erzeugten Feldes im Magnet, so dass zur Weiterverarbeitung der Felddaten der Wert des abgezweigten Feldes in einem entsprechenden Verhältnis, zuvor ermittelten Verhältnis gesetzt wird. Auch wird bei der erfindungsgemäßen Einrichtung innerhalb einer einzustellenden Mindest- und Maximal-Magnetisierung gearbeitet.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird zur Ermittlung des Magnetfeldes als Messsensor ein Hallsensor verwendet. Damit ist in diesem Fall ein linearer / digitaler Hallsensor gemeint, der ein zur Magnetfeldstärke proportionales Signal erfasst. Im Rahmen der Erfindung können aber auch alternativ andere Magnetfeldsensoren, beispielsweise Fluxgate-Magnetometer oder Protonenmagnetometer eingesetzt werden.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, das der Messsensor außenseitig von dem Ring-Magnet und beabstandet von diesem angeordnet ist. Diese Anordnung hat sich vorteilhaft hinsichtlich der Erfassung und Weiterleitung der Magnetfelddaten herausgestellt, wobei als Abstände des Sensors zu dem Magneten von 0,25 mm auch bautechnisch als günstig ermittelt werden konnten.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Messsensor an dem nach außen weisenden Endes des Spaltes mittig zu diesem in einem Winkel von 90° dazu angeordnet. Damit wird eine eindeutig ermittelbare Fixierung des Sensors und somit eine besonders genaue Erfassung der entsprechenden Magnetfelddaten erreicht.

Gegenstand der Erfindung ist zur Lösung der Aufgabe auch ein Verfahren zur Ermittlung eines Magnetfeldes an einer Bewegungskopplungs-Einrichtung mit einem Steuermagneten mit einem magnetorheologischen Medium, wobei der Steuermagnet einen Spalt zum Lenken des Magnetfeldes in Richtung eines Messsensors aufweist.

Insgesamt ermöglicht die Erfindung mit einer Bewegungskopplungs-Einrichtung mit Steuermagneten und einem magnetorheologischen Medium durch das “gezielte Abzweigen“ des Magnetfeldes durch einen Luftspalt einen verbesserten Aufschluss über das Feld an sich, womit eine optimierte Steuerung solcher Einrichtungen mit einem magnetorheologischen Medium erreicht wird und wobei die Beeinflussung des Magnetfeldes durch die“Abzweigung tatsächlich vernachlässigbar gering ist und der durch den Sensor benötigte Bauraum kaum Einfluss auf die Baugröße der Einrichtung hat. Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen: Fig. 1 eine Bewegungskopplungs-Einrichtung;

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Ring-Spule mit Luftspalt;

Fig.3 den Verlauf eines Magnetfeldes am Ausgang des Luftspaltes.

In der Fig. 1 wird eine Bewegungskopplungs-Einrichtung gezeigt. Dabei ist eine um eine Scharnierachse 3 angeordnete Bewegungskopplungs-Einrichtung 4 zwischen einer Kraftfahrzeug-Karosserie 2 und einem daran über die Scharnierachse 3 angelenkten Türflügel 1 eines Kraftfahrzeuges angebracht. Die Bewegungskopplungs- Einrichtung 4 umfasst eine an der Scharnierachse 3 angeordneten Eisenkern 5, der einen als Spule ausgeführten Magnet umschließt gewickelt ist. Der Eisenkern 5 und der Magnet bilden eine Magnet-Einrichtung, die auch zum Antrieb ausgelegt ist. In einer alternativen Ausführung kann die Spule auch als Ringspule um den Eisenkern 5 gewickelt sein. Zusätzlich kann in dem Eisenkern 5 ein weiterer Kern aus einem Material zur Verstärkung des Magnetfelds, beispielsweise aus AINiCo, aufgenommen sein. Der Eisenkern 5 ist zusätzlich von einer Kammer 6 umgeben, in der ein magnetorheologisches Medium eingebracht ist. Dabei handelt es sich in dem vorliegenden Fall um eine magnetorheologische Flüssigkeit. Die Magnet-Einrichtung dient darüber hinaus auch als Brems- oder Dämpfungselement sowie als Anschlag oder Feststell-Einrichtung. Zum Ausführen dieser Funktionen ist die Bewegungskoppel-Einrichtung 4 noch mit einem Drehwinkelsensor 1 1 und einer Steuereinheit 12 ausgerüstet. Eine gesonderte Einrichtung zur Ermittlung des Magnetfeldes ist in diesem Fall nicht vorgesehen. Eine erfindungsgemäße Bewegungskopplungs-Einrichtung kann diesen Aufbau umfassen.

In der Fig. 2 ist der erfindungsgemäße Eisenkern mit einem Luftspalt 8 zum Lenken des Magnetfeldes 13 für eine hier nicht gezeigte Bewegungskopplungs-Einrichtung 4 aufgeführt. Mit Lenken ist ein“gezieltes Abzweigen / Umleiten“ eines zwischen den diametral gegenüberliegenden Polen eines Ring-Magneten verlaufenden Magnetfelds 13 gemeint. Die Fig. 2 zeigt den mit 90°-Ecken ausgeführten, aus Metall hergestellten Ring-Magneten 5 mit Magnetfeldverlauf 13 und dem senkrecht zur Umlauf-Richtung verlaufenden Luftspalt 8 konstanter Breite. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung des Luftspaltes 8 wird beim Betrieb der Bewegungskoppelungs-Einrichtung 4 ein nach außenhalb des Ring-Magneten weisender abgezweigter Magnetfeldanteil 13 ^' erzeugt. Die Breite des Luftspaltes 8 beträgt vorzugsweise zwischen 0,05 mm und 1 mm, wobei sich eine Breite von 100 gm als besonders vorteilhaft herausgestellt hat: Mit dieser Breite des Luftspaltes 8 wird eine optimiert geringe Beeinflussung des für die Funktion, insbesondere die Steuerung 12 der Bewegungskopplungs-Einrichtung 4 benötigten Magnetfeldes 13 erzielt. Unterhalb des außenseitigen Ausgangs des Luftspaltes 8 ist mittig ein um 90° dazu versetzter Hallsensor 9 zur Ermittlung des Magnetfeldes 13 ^' auf einer nicht gezeigten Halte-Einrichtung angeordnet. Der Hallsensor 9 ist über eine Verbindung 10 mit der Steuerung 12 der Bewegungskoppelungs-Einrichtung 4 verbunden. Die Kammer 6 zur Aufnahme des magnetorheologischen Mediums ist in der Fig. 2 nicht sichtbar. In der Fig. 3 ist ein Verlauf des am Ausgang des Luftspaltes 8 erzeugbaren Magnetfeldes 13 aufgeführt.

Bezugszeichenliste:

1 Türflügel

2 Kraftfahrzeug / Karosserie 3 Scharnierachse

4 Bewegungskopplungs-Einrichtung

5 Steuermagnet

6 Kammer

8 (Luft-) Spalt 9 Messsensor / Hallsensor

10 Verbindungs-Einrichtung

11 Drehsensor

12 Steuerung

13 Magnetfeld 13 ^' abgezweigter Magnetfeldanteil