Bedieneinrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine magnetorheologische Bremsvorrichtung zum Variieren eines Drehmoments von Drehbewegungen bzw. zum Bremsen bzw. Verzögern von Drehbewegungen. Insbesondere betrifft die Erfindung eine magnetorheologische Bedieneinrichtung zur Einstellung von Bedienzuständen wenigstens mittels Drehbewegungen. Die Bremsvorrichtung weist wenigstens eine Achseinheit und wenigstens einen um die Achseinheit drehbaren Drehkörper auf. Die Drehbar keit des Drehkörpers ist mittels wenigstens einer magneto- rheologischen Bremseinrichtung gezielt einstellbar bzw. bremsbar.

Solche Bremsvorrichtungen ermöglichen ein besonders gezieltes Verzögern bis hin zu einem Blockieren von Drehbewegungen.

Mitunter sind die Bremsvorrichtungen als Bedieneinrichtungen ausgebildet. Solche Bedieneinrichtungen finden immer häufiger in verschiedensten Geräten und z. B. in Kraftfahrzeugen (z.B. Bedienelement in der Mittelkonsole, in dem Lenkrad, beim Sitz...), der Medizintechnik (z.B. zum Einstellen der medizinischen Geräte) oder bei Smart Devices (z.B. Smartphone, Smartwatch, Computerperipherie, Computermaus, Gamecontroller, Joystick), OFF-Highway Fahrzeugen (z. B. Bedienelemente in Landmaschinen), Booten/Schiffen, Flugzeugen Verwendung, um beispielsweise Menüs auszuwählen oder auch um präzise Steuerungen vornehmen zu können. Mittels der magnetorheologischen Bremseinrichtung können z. B. unterschiedliche Momente, Anschläge und Rasterungen für die Drehbewegung eingestellt werden. So kann eine besondere Haptik bei der Einstellung von Bedienzuständen erreicht werden (haptisches Feedback), welche den Benutzer unterstützt und sehr gezielte Einstellungen erlaubt und somit die Bedienkomplexität reduziert.

Um die magnetorheologische Bremseinrichtung gezielt ansteuern zu können, ist in der Regel eine Sensoreinrichtung zum Erkennen und zur Überwachung der Drehposition vorgesehen. Allerdings bringt deren konstruktive Unterbringung in der Bremsvorrichtung erhebliche Schwierigkeiten mit sich, besonders wenn der vorhandene Bauraum sehr klein ist.

So muss die Sensoreinrichtung (z.B. Abstand des Magnetringes zum Sensor) in der Regel innerhalb eines sehr schmalen Toleranzbandes zu den zu überwachenden Bauteilen angeordnet werden. Z. B. führen Abweichungen der Abstände solcher Bauteile zu einer Verschlechterung des Messsignals und zu störendem Rauschen. Das ist besonders bei feinen Rasterungen, Drehrichtungsumkehr mit Anschlag bzw. Sperrung in eine Drehrichtung (Clockwise oder Counterclockwise; Freilauf in eine Richtung) und bei präzisen Einstelloptionen von großem Nachteil (z.B. Sensor mit 90.112 Inkrementen pro Umdrehung). Haptische Aktoren wie z.B. Dreh- /Drücksteller stellen hohe Anforderungen an die Verstell präzision, da diese meist mit den sehr feinfühligen Fingern betätigt werden. Kleinste Winkelfehler oder Momentenunterschiede, besonders bei elektronisch generierten Anschlägen mit Drehrichtungsumkehr, fühlen sich haptisch schlecht an. Zudem ergeben sich aufgrund der meist zahlreichen betroffenen Bauteile viele Schnittstellen mit einer langen Toleranzkette und somit eine hohe Summentoleranz.

Weitere Probleme ergeben sich durch die meist nur sehr geringen Abmessungen der Bremsvorrichtung. So stehen z. B. für eine als Daumenwalze ausgebildete Bremsvorrichtung oft nur 12 mm im Durchmesser bereit, wie z.B. bei einem mit einem Finger (z.B. Daumen) drehbaren Rad (Walze) in einem Lenkrad bzw. einer Lenkradspeiche von z.B. einem Kraftfahrzeug (z.B. zur Einstellung der Lautstärke des Infotainments). Somit ist der Bauraum für die Sensoreinrichtung sehr begrenzt. Insgesamt ergibt sich dadurch ein montage-, kosten- und bauraumtechnischer Optimierungsbedarf.

In der nachveröffentlichten deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen DE 102019129 548 Al und der parallelen nachver öffentlichten internationalen Patentanmeldung WO 2021/084121 Al wird eine magnetorheologische Bedieneinrichtung zum Variieren eines Drehmoments von Drehbewegungen offenbart, wobei eine Achs- einheit von einem Drehkörper umgeben ist und ein Drehmoment für die Drehbarkeit des Drehkörpers mittels einer magnetorheologi- schen Bremseinrichtung eingestellt wird. Mit einer Sensor einrichtung wird eine Drehposition des Drehkörpers erfasst. Die Sensoreinrichtung weist dabei eine Magnetringeinheit und einen innerhalb der Achseinheit angeordneten Magnetfeldsensor auf.

Demgegenüber ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine nochmals verbesserte Bremsvorrichtung zur Verfügung zu stellen. Insbesondere soll die konstruktive Unterbringung (Bauraumbedarf, Anordnung der Bauteile, Summentoleranz der Bauteile...) der Sensoreinrichtung verbessert werden. Vorzugsweise soll eine zuverlässige und möglichst präzise sensorische Erfassung und zugleich eine Bauraum sparende Integration in der magnetorheologische Bremsvorrichtung möglich sein. Insbesondere soll auch das Grundmoment verringert werden.

Diese Aufgabe wird durch eine Bremsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der allgemeinen Beschreibung und der Beschreibung der Ausführungsbeispiele.

Die erfindungsgemäße Bremsvorrichtung ist magnetorheologisch ausgebildet und dient zum Variieren eines Drehmoments von Drehbewegungen und/oder zur Einstellung von Bedienzuständen wenigstens mittels Drehbewegungen. Die Bremsvorrichtung umfasst wenigstens eine Achseinheit. Die Bremsvorrichtung umfasst wenigstens einen Drehkörper. Der Drehkörper ist relativ zur Achseinheit oder um die Achseinheit drehbar. Eine Drehbarkeit des Drehkörpers (relativ zu der Achseinheit) ist mittels wenigstens einer magnetorheologischen Bremseinrichtung gezielt einstellbar bzw. bremsbar. Die Bremseinrichtung weist wenigstens eine Spuleneinheit auf. Die Bremsvorrichtung umfasst wenigstens eine Sensoreinrichtung wenigstens zur Erfassung einer Drehposition des Drehkörpers insbesondere in Bezug zu Achseinheit. Die Sensoreinrichtung umfasst wenigstens eine Magnetringeinheit und wenigstens einen Magnetfeldsensor zur Erfassung eines Magnetfeldes der Magnetringeinheit. Der Magnetfeldsensor ist drehfest an der Achseinheit angebunden und ist insbesondere radial und/oder axial benachbart zu der Magnetringeinheit angeordnet. Die Achseinheit umfasst insbesondere wenigstens zwei separate und in axialer Richtung miteinander verbundene Achsteile, nämlich ein erstes Achsteil und wenigstens ein zweites Achsteil. Der Magnetfeldsensor ist wenigstens teilweise innerhalb der Achseinheit und insbesondere wenigstens teilweise innerhalb oder vollständig innerhalb des ersten Achsteils der Achseinheit angeordnet. Die Achseinheit und insbesondere das erste Achsteil umgibt den Magnetfeldsensor wenigstens abschnittsweise (und insbesondere vollständig) radial.

Das erste Achsteil weist eine geringere magnetische Leitfähigkeit (magnetische Permeabilität) als ein mit einer elektrischen Spuleneinheit der Bremseinrichtung zusammenwirkender Kern auf und das erste Achsteil umfasst (wenigstens) einen Axialabschnitt und (wenigstens) einen davon (nach außen) abstehenden

Befestigungsabschnitt zur Verbindung mit bzw. zur Befestigung an dem zweiten Achsteil auf.

Wenigstens das erste Achsteil besteht wenigstens teilweise aus Metall und weist eine geringere magnetische Permeabilität (magnetische Leitfähigkeit) auf als ein mit einer elektrischen Spule der Bremseinrichtung zusammenwirkender Kern. Insbesondere besteht das erste Achsteil in einem erheblichen Maße oder überwiegend oder nahezu vollständig oder vollständig aus wenigstens einem Metall oder metallischen Werkstoff.

Die erfindungsgemäße Bremsvorrichtung bietet viele Vorteile. Eine Achseinheit aus zwei (oder mehr) miteinander in axialer Richtung verbundenen Achsteilen ist sehr vorteilhaft. Das ermöglicht es, das erste Achsteil aus einem anderen Werkstoff als das zweite Achsteil zu fertigen. An dem zweiten Achsteil sind insbesondere der Kern und die elektrische Spuleneinheit aufgenommen. Deshalb ist der zweite Achsteil oftmals ein geometrisch komplexes Bauteil, welches in Stückzahlen am einfachsten und günstigsten über z. B. ein Spritzgussverfahren hergestellt wird.

Das erste Achsteil dient insbesondere zur Ableitung des Bremsmomentes. Ein mit einem Spritzgussverfahren hergestelltes erstes Achsteil benötigt regelmäßig relativ große Wandstärken, um die auftretenden Belastungen zuverlässig ableiten zu können. Da der Magnetfeldsensor (auch abgekürzt als Magnetsensor bezeichnet) im Inneren der Achseinheit und insbesondere im Inneren des ersten Achsteils aufgenommen ist, kann der Außendurchmesser des ersten Achsteils nicht beliebig verkleinert werden.

Es ist vorteilhaft, wenn die Dichtung zur Abdichtung eines Innenraums der magnetorheologischen Bremseinrichtung ein möglichst geringes Grundmoment produziert. Dazu ist es vorteilhaft, wenn der Durchmesser der Auflagefläche einer Lippendichtung möglichst klein ist, da sich der Durchmesser quadratisch auf das Grundmoment auswirkt. Der Außendurchmesser des ersten Achsteils kann aber nicht beliebig verkleinert werden, wenn der Magnetfeldsensor im Inneren angeordnet wird.

Die Erfindung ist nun sehr vorteilhaft, da es ermöglicht wird, die Achseinheit aus zwei axial miteinander verbundenen Achsteilen aus z. B. unterschiedlichen Materialien zur Verfügung zu stellen. Das erste Achsteil weist einen Axialabschnitt mit z. B. einem (im Wesentlichen) zylindrischen oder rohrförmigen Verlauf auf und umfasst insbesondere an einem Ende einen Befestigungsabschnitt auf, der vorzugsweise nach außen absteht und zur Befestigung an dem zweiten Achsteil dient. Das erste Achsteil kann aus einem stabileren oder festeren Werkstoff bestehen und das zweite Achsteil kann in einem Spritzgussverfahren hergestellt werden und teilweise oder überwiegend aus Kunststoff bestehen.

Alternativ ist es möglich, dass die Achseinheit einteilig ist und teilweise, überwiegend oder vollständig aus Metall besteht und eine geringere magnetische Permeabilität aufweist als ein mit einer elektrischen Spule der Bremseinrichtung zusammenwirkender Kern. Möglich und bevorzugt ist es auch, das die Achseinheit aus (wenigstens) zwei Achsteilen besteht, wobei der erste Achsteil entsprechend aus wenigstens einem metallischen Werkstoff besteht. Vorzugsweise besteht das erste Achsteil (oder die gesamte Achseinheit) homogen aus einem Material oder einer Legierung oder einer Materialkombination.

Ein erstes Achsteil oder die gesamte Achseinheit aus einem Metallwerkstoff mit einer (sehr viel) geringeren magnetischen Permeabilität als der Kern ermöglicht einen Aufbau mit dünnerer Wandstärke, wodurch der Querschnitt des ersten Achsteils verkleinert werden kann. Dadurch kann das Grundmoment verringert werden. Vorzugsweise ist ein Verhältnis der magnetischen Permeabilität des Kerns zu einer magnetischen Permeabilität des ersten Achsteils größer 10 oder größer 100 oder größer 1000 und kann vorzugsweise Werte von 10.000 oder 100.000 erreichen und überschreiten. Die magnetische Leitfähigkeit ist dabei im Sinne dieser Anmeldung die „relative magnetische Permeabilität", die auch vereinfacht „magnetische Permeabilität" genannt wird.

Unter dem Begriff benachbart und insbesondere dem Begriff „radial benachbart" wird im Sinne dieser Anmeldung vorzugsweise eine Ausgestaltung verstanden, bei der Magnetfeldsensor wenigstens abschnittsweise radial innerhalb der Magnetringeinheit angeordnet ist. Vorzugsweise ist in axialer Richtung ein Überlapp von Magnetfeldsensor und Magnetringeinheit vorhanden. Unter dem Begriff „axial benachbart" wird im Sinne dieser Anmeldung vorzugsweise eine Ausgestaltung verstanden, bei der Magnetfeldsensor ein geringen axialen Abstand von der Magnetring einheit aufweist, welcher insbesondere kleiner als ein dreifache axiale Breite des Magnetfeldsensors und/oder der Magnetring einheit ist. Insbesondere bedeutet „benachbart", dass die Magnet ringeinheit und der Magnetfeldsensor (zum größeren Teil oder vollständig) innerhalb der Sensoreinrichtung angeordnet sind.

Vorzugsweise bildet der Befestigungsabschnitt wenigstens einen von dem Axialabschnitt nach außen abstehenden Radialabschnitt. Vorzugsweise ist der Radialabschnitt ringförmig ausgebildet. Der Radialabschnitt kann aber auch oval oder eckig oder eine eckige Form mit abgerundeten Ecken aufweisen. In einfachen Ausgestaltungen bildet der Radialabschnitt einen Ringabschnitt und kann auch als Ringflansch ausgebildet sein. Das erste Achsteil kann mit dem zweiten Achsteil über den Radialabschnitt befestigt sein. Der Radialabschnitt kann nicht nur rein radial ausgerichtet sein, sondern kann auch eine axiale Komponente aufweisen und z. B. konisch ausgestaltet sein. Der

Radialabschnitt kann auch nicht rotationssymmetrisch ausgestaltet sein und eine Haltelasche oder mehrere Haltelaschen umfassen, die in unterschiedliche radiale Richtungen (auch insgesamt z. B. konisch) ausgerichtet sind und zur Befestigung an dem zweiten Achsteil dienen. Das erste Achsteil und das zweite Achsteil können miteinander über Klemmkräfte verbunden sein. Die Achsteile können auch miteinander verklebt oder verschraubt oder auf eine andere Art verbunden sein. Wichtig ist, dass das erforderliche Drehmoment zuverlässig übertragen werden kann.

In vorteilhaften Ausgestaltungen erstreckt sich von dem Radialabschnitt zu einer axialen Seite der Axialabschnitt und zu der anderen axialen Seite wenigstens ein Halteabschnitt. Der Halteabschnitt kann auch zur Führung dienen. In einfachen Ausgestaltungen ist der Axialabschnitt rohrförmig ausgebildet und an einem Ende ist ein Ringflansch vorgesehen. Auf der anderen Axialseite des Ringflansches schließt sich radial außen ein hülsenförmiger (und kurzer) Halteabschnitt an. Vorzugsweise weist der hülsenförmige Halteabschnitt wenigstens 50% mehr oder den doppelten Außendurchmesser des rohrförmigen Axialabschnitts auf. Eine axiale Länge des hülsenförmigen Halteabschnitts ist vorzugsweise kürzer als eine Axiallänge des rohrförmigen Axialabschnitts und beträgt insbesondere zwischen 1/4 und 2/3 der Länge des rohrförmigen Axialabschnitts.

Vorzugsweise ist der Halteabschnitt als Rohrabschnitt ausgebil det. Der Halteabschnitt und/oder der Befestigungsabschnitt kann auch Haltelaschen umfassen, die radial oder axial abstehen.

Insbesondere ist ein Außendurchmesser des Axialabschnitts (erheblich) kleiner als ein Außendurchmesser des Befestigungsabschnitts. Vorzugsweise ist ein Verhältnis der Außendurchmesser des Befestigungsabschnitts und des Axialabschnitts größer 1,5 und insbesondere größer 2,0.

In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass das erste Achsteil ein Tiefziehteil umfasst oder daraus gebildet wird. Das ermöglicht eine kostengünstige Fertigung.

Besonders bevorzugt besteht das erste Achsteil zu einem erheb lichen Anteil, überwiegend, nahezu vollständig oder vollständig aus einem paramagnetischen Material. Möglich und bevorzugt ist auch die Herstellung aus diamagnetischen Materialien.

Besonders bevorzugt besteht das erste Achsteil zu einem erheb lichen Anteil oder überwiegend oder vollständig aus wenigstens einem austenitischen Stahl mit einer relativen magnetischen Permeabilität kleiner 10 oder 20. Besonders bevorzugt ist die relative magnetische Permeabilität nach einem Tiefziehvorgang zur Herstellung und Ausformung kleiner 10 oder 20 und insbesondere kleiner 5. In einer konkreten Ausgestaltung ist das erste Achsteil ein Tiefziehteil und ist ein niedriggekohlter, austenitischer und nichtrostender Edelstahl mit der Bezeichnung 1.4303 bzw. X4CrNil8-12. Das zweite Achsteil (auch Stator genannt) ist in diesem Fall aus PPS GF 40 (einem Thermoplast mit hier 40%iger Glasfaserverstärkung). Möglich sind auch andere Materialien.

In bevorzugten Weiterbildungen sind an dem Kern nach außen ragende Magnetfeldkonzentratoren ausgebildet oder angeformt oder angebracht, sodass sich auf wenigstens einem Umfangssegment ein Spalt bzw. Scherspalt bzw. Bremsspaltpalt mit variabler Spalthöhe ergibt. Dadurch ergibt sich eine Sternkontur auf wenigstens einem Umfangssegment oder Winkelsegment. Die Sternkontur sorgt dafür, dass ein Bremsspalt mit variabler Spalthöhe zwischen der Inneroberfläche des Drehteils oder des Bremskörpers (z. B. der Fingerwalze) und dem Außenumfang des Kerns ausgebildet ist. Der Drehkörper kann auf den Bremskörper aufgesetzt sein. Der Drehkörper kann drehfest mit dem Bremskörper verbunden oder auch einteilig damit ausgebildet sein.

Die Magnetfeldkonzentratoren können auch mit einer Vergussmasse vergossen sein, so dass der Bremsspalt zwar eine gleichbleibende Höhe aufweist, aber die magnetisch leitenden Teile variable Höhen aufweisen. Das ändert den Magnetfeldverlauf im Bremsspalt im Vergleich zum Fall ohne Vergussmasse nicht. Möglich ist es auch, dass die Vergussmasse und die magnetisch leitenden Teile jeweils variable Höhen aufweisen, wobei die Höhendifferenz der magnetisch leitenden Teile größer ist als die der Vergussmasse.

In allen Fällen ist es somit bevorzugt, dass eine variable effektive magnetische Spalthöhe vorliegt. Die variable effektive magnetische Spalthöhe entspricht in einfachen Fällen einer variablen Spalthöhe. In anderen Fällen weisen nur die magnetisch leitenden Teile jeweils variable Höhen auf, während der Spalt oder auch nur die Vertiefungen (stellenweise) mit einer Vergussmasse gefüllt ist, sodass (nur) eine variable effektive magnetische Spalthöhe vorliegt.

In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass an dem zweiten Achsteil der Kern und/oder die Spuleneinheit aufgenommen ist bzw. sind.

In vorteilhaften Weiterbildungen umfasst die magnetorheologische Bremsvorrichtung wenigstens eine Abschirmeinrichtung zur wenigstens teilweisen Abschirmung der Sensoreinrichtung wenigstens vor externen Magnetfeldern und/oder einem Magnetfeld einer Spuleneinheit der Bremseinrichtung. Dabei umfasst die Abschirmeinrichtung insbesondere wenigstens einen die Magnetringeinheit wenigstens abschnittsweise umgebenden Abschirmkörper. Die Abschirmeinrichtung umfasst insbesondere wenigstens eine zwischen dem Abschirmkörper und der Magnetring einheit angeordnete Trenneinheit. Die Trenneinheit weist eine geringere magnetische Permeabilität als der Abschirmkörper auf, wobei ein Verhältnis insbesondere kleiner 1/10 oder 1/100 beträgt. Dabei ist insbesondere wenigstens eine Halteeinrichtung umfasst, welche die Abschirmeinrichtung wenigstens teilweise insbesondere drehfest an den Drehkörper anbindet.

Einen erheblichen Vorteil bieten eine solche Abschirmeinrichtung und auch die Halteeinrichtung. Dadurch kann die Sensoreinrichtung besonders wirkungsvoll und zugleich unaufwendig und bauraum sparend vor störenden Einflüssen abgeschirmt werden. Dadurch wird eine erheblich verbesserte Erfassung der Drehposition ermöglicht.

Die Abschirmeinrichtung umfasst insbesondere wenigstens eine zwischen dem Abschirmkörper und dem Drehkörper angeordnete magnetische Entkopplungseinrichtung. Dabei weisen die Trenneinheit und/oder die Entkopplungseinrichtung vorzugsweise eine (viel oder um ein Vielfaches) geringere magnetische Permeabilität (relative magnetische Permeabilität) als der Abschirmkörper und/oder der Kern auf. Ein Verhältnis der beiden ist vorzugsweise kleiner 1/10 oder 1/100. Insbesondere wird die Entkopplungseinrichtung wenigstens teilweise durch die Halteeinrichtung bereitgestellt. Die Entkopplungseinrichtung kann vollständig durch die Halteeinrichtung bereitgestellt werden. Dann entspricht die Halteeinrichtung insbesondere der Entkopplungseinrichtung. Dann können die Begriffe Halteeinrichtung und Entkopplungseinrichtung insbesondere synonym verwendet und daher ausgetauscht werden. Die Halteeinrichtung kann die Entkopplungseinrichtung umfassen oder als solche ausgebildet sein. Die Entkopplungseinrichtung und die Halteeinrichtung können auch wenigstens teilweise separat ausgebildet sein. Die Entkopplungseinrichtung und die Halteeinrichtung können separate Bauteile sein.

Es ist möglich und vorteilhaft, dass die Halteeinrichtung wenigstens zweiteilig ausgebildet ist. Insbesondere umfasst die Halteeinrichtung dann wenigstens eine erste Haltekomponente, welche magnetisch leitfähig ausgebildet ist. Insbesondere umfasst die Halteeinrichtung dann wenigstens eine zweite Haltekomponente, welche magnetisch nicht leitfähig ausgebildet ist. Vorzugsweise weist die zweite Haltekomponente eine (viel oder um ein Vielfaches) geringere magnetische Leitfähigkeit (magnetische Permeabilität) als der Abschirmkörper auf. Insbesondere umfasst die zweite Haltekomponente die Entkopplungseinrichtung oder ist als solche ausgebildet. Die Halteeinrichtung kann wenigstens teilweise magnetisch leitfähig ausgebildet sein. Die Halteeinrichtung kann wenigstens teilweise magnetisch nicht leitfähig ausgebildet sein.

In anderen und einfachen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass die Halteeinrichtung im Wesentlichen oder vollständig aus einem (gut) magnetisch leitenden Material besteht, und, dass der Abschirmkörper direkt an der Halteeinrichtung ausgebildet ist. In einer bevorzugten einfachen Ausgestaltung wird der Abschirmkörper durch einen Abschnitt der Halteeinrichtung gebildet. Der Abschirmkörper ist dann einstückig mit der Halteeinrichtung ausgebildet. Wenn der an der Halteeinrichtung ausgebildete Abschirmkörper die Sensoreinrichtung und insbesondere die Magnetringeinheit radial nach außen (nahezu vollständig) umgibt und axial nach außen (nahezu vollständig) abdeckt, abgesehen von der Durchführung der Achseinheit, wird eine sehr hohe Abschirmung vor externen Magnetfeldern und eine erhebliche Verbesserung des Messergebnisses erzielt.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die Halteeinrichtung wenigstens teilweise den Abschirmkörper und/oder die Trenneinheit und/oder die Magnetringeinheit (und/oder die Entkopplungseinrichtung) drehfest an den Drehkörper anbindet.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einem Bremsen bzw. Verzögern insbesondere eine Beaufschlagung mit einem (Dreh-) Moment verstanden. Dabei kann durch das Moment eine (Dreh-) Bewegung verzögert und insbesondere auch blockiert werden. Durch das Moment kann eine Drehbarkeit vorzugsweise auch aus einem Stillstand heraus gebremst und insbesondere blockiert werden. Insbesondere werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Begriffe Bremsen und Verzögern synonym verwendet und können daher ausgetauscht werden.

Es ist möglich und vorteilhaft, dass der Drehkörper und/oder der Abschirmkörper und/oder die Entkopplungseinrichtung wenigstens teilweise einstückig mit der Halteeinrichtung verbunden sind. Der Drehkörper und/oder der Abschirmkörper und/oder die Entkopplungseinrichtung können auch separat zur Halteeinrichtung ausgebildet sein. Insbesondere ist die Trenneinheit separat zur Halteeinrichtung ausgebildet und besteht aus einem anderen Werkstoff.

Möglich und vorteilhaft ist auch, dass der Drehkörper und/oder der Abschirmkörper und/oder die Trenneinheit und/oder die Entkopplungseinrichtung wenigstens teilweise an der Halteeinrichtung montiert sind. Dann sind die separaten Bauteile insbesondere an der Halteeinrichtung und/oder aneinander montierbar.

Die Halteeinrichtung kann wenigstens eine Befestigungseinrichtung aufweisen, welche zur Befestigung wenigstens eines Zusatzteils, insbesondere eines Zusatzteils einer Fingerwalze, ausgebildet ist. Das Zusatzteil ist insbesondere das nachfolgende näher beschriebene Zusatzteil.

In einer Weiterbildung umfasst die Halteeinrichtung wenigstens eine sich zwischen dem Drehkörper und dem Abschirmkörper erstreckende (insbesondere magnetisch leitfähige) Wegstrecke. Die Wegstrecke entspricht wenigstens einem Drittel und vorzugsweise wenigstens einem Viertel und vorzugsweise wenigstens der Hälfte eines maximalen (insbesondere äußeren) Durchmessers einer elektrischen Spule der Spuleneinheit (insbesondere in einer radialen Richtung innerhalb der Spulenebene). Dadurch kann in bestimmten Anwendungsfällen auf die Entkopplungseinrichtung verzichtet werden, ohne dass eine unerwünschte Beeinflussung des Magnetfeldsensors auftritt. Je nach Geometrie der Halteeinrichtung kann z. B. eine Feldstärke eines betriebsgemäß im Drehkörper vorliegenden Magnetfeldes entlang der Wegstrecke bis zum Abschirmkörper um die Hälfte oder mehr reduziert werden. Die Wegstrecke verläuft insbesondere über einen hülsenartig ausgebildeten und eine zentrale radiale Ausnehmung umfassenden Teil der Halteeinrichtung.

Insbesondere ist die Abschirmeinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, ein Magnetfeld der Bremseinrichtung, insbesondere der Spuleneinheit, derart abzuschirmen, dass dieses nicht in die Sensoreinrichtung hinein streut und die Erfassung des Magnetfeldes der Magnetringeinheit ungünstig beeinflusst.

Insbesondere ist der Abschirmkörper nicht zwischen dem Magnetfeldsensor und der Magnetringeinheit angeordnet. Insbesondere ist der Abschirmkörper derart zwischen dem Magnetfeldsensor und der Magnetringeinheit angeordnet, dass der Abschirmkörper den Magnetfeldsensor nicht von dem zu erfassenden Magnetfeld der Magnetringeinheit (unerwünscht) abschirmt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung umgibt der Abschirmkörper die Magnetringeinheit wenigstens an einer radialen Außenseite wenigstens abschnittsweise. Bevorzugt und vorteilhaft ist auch, dass der Abschirmkörper die Magnetringeinheit wenigstens an wenigstens einer axialen Seite wenigstens abschnittsweise umgibt, welche der Spuleneinheit der Bremseinrichtung abgewandt ist. Insbesondere erstreckt sich der Abschirmkörper wenigstens entlang einer axialen Außen- und/oder Innenseite der Magnetringeinheit.

Insbesondere ist der Abschirmkörper als ein Abschirmring ausgebildet. Insbesondere weist der Abschirmring einen L-förmigen Querschnitt auf. Der Abschirmring kann auch einen U-förmigen Querschnitt aufweisen. Der Abschirmkörper kann auch als ein zylindrischer Ring ausgebildet sein. Möglich sind auch andere geeignete Geometrien, welche sich wenigstens teilweise um die Magnetringeinheit erstrecken. Der Abschirmring kann einstückig ausgebildet sein. Möglich ist auch eine mehrteilige Ausführung. Insbesondere ist die Magnetringeinheit dabei teilweise radial innerhalb des Abschirmrings angeordnet. Das bietet eine kompakte Anordnung und eine wirkungsvolle Abschirmung.

In einer bevorzugten und vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Trenneinheit wenigstens einen zwischen dem Abschirmkörper und der Magnetringeinheit verlaufenden Spalt. Insbesondere umfasst die Trenneinheit auch wenigstens ein im Spalt angeordnetes Füllmedium. Insbesondere ist das Füllmedium eine Vergussmasse zur nachträglichen Verfüllung des Spaltes. Insbesondere ist als Füllmedium wenigstens ein Kunststoff vorgesehen. Insbesondere ist das Füllmedium dazu geeignet und ausgebildet, den Abschirmkörper mit der Magnetringeinheit fest zu verbinden. Bevorzugt und vorteilhaft ist auch, dass als Füllmedium Luft vorgesehen ist.

In allen Ausgestaltungen ist bevorzugt, dass die Magnetringeinheit drehtest mit dem Drehkörper verbunden ist.

Falls Luft als Füllmedium vorgesehen ist, kann zur drehfesten Verbindung der Magnetringeinheit mit dem Drehkörper wenigstens ein Verbindungselement und beispielsweise eine stirnseitige Scheibe oder dergleichen vorgesehen sein. Dabei weist das Verbindungselement in Bezug auf seine magnetische Permeabilität vorzugsweise die für die Trenneinheit beschriebenen magnetischen Eigenschaften auf.

Insbesondere ist das Füllmedium dazu geeignet und ausgebildet, die Magnetringeinheit mechanisch und vorzugsweise drehfest mit dem Abschirmkörper zu verbinden. Das ermöglicht eine besonders kompakte Bauweise, da zugleich eine Befestigung und eine Abschirmung erreicht werden. Insbesondere sind das Füllmedium und die Magnetringeinheit gegenüber der Achseinheit drehbar gelagert.

Insbesondere ist die Magnetringeinheit mittels der Trenneinheit und/oder des Abschirmkörpers drehfest mit der Halteeinrichtung und gegebenenfalls mit der Entkopplungseinrichtung verbunden. Vorzugsweise ist die Halteeinrichtung dabei wenigstens mittelbar drehfest mit dem Drehkörper verbunden. So kann durch die Abschirmeinrichtung die Drehbewegung des Drehkörpers bauraumsparend und zuverlässig auf die Magnetringeinheit übertragen werden. Der Drehkörper kann von wenigstens einem Zusatzteil radial umgeben sein. Dabei kann die Halteeinrichtung oder die Entkopplungseinrichtung über das Zusatzteil drehfest mit dem Drehkörper verbunden sein. Die Halteeinrichtung kann auch unmittelbar drehfest mit dem Drehkörper verbunden sein. Insbesondere sind die Magnetringeinheit und die Trenneinheit und der Abschirmkörper (und die Entkopplungseinrichtung) gegenüber der Achseinheit drehbar gelagert. Insbesondere ist die Halteeinrichtung gegenüber der Achseinheit drehbar gelagert.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Halteeinrichtung, insbesondere die Entkopplungseinrichtung, wenigstens eine Entkopplungshülse oder ist als eine solche ausgebildet. Insbesondere umgibt die Entkopplungshülse wenigstens die Achseinheit radial. Insbesondere ist die Entkopplungshülse wenigstens abschnittsweise axial benachbart zu dem Drehkörper angeordnet. Das bietet eine erhebliche Verbesserung der magnetischen Entkopplung. Es ist möglich, dass die Entkopplungshülse in axialer Richtung überlappend zu dem Drehkörper und/oder dem Zusatzteil angeordnet ist. Die Entkopplungshülse kann wenigstens teilweise durch die Halteeinrichtung bereitgestellt werden.

Vorzugsweise ist die Entkopplungshülse durch wenigstens einen Entkopplungsspalt von dem Drehkörper axial beabstandet. Insbeson dere umfasst die Entkopplungseinrichtung sowohl die Entkopplungs hülse als auch den Entkopplungsspalt. Im Entkopplungsspalt kann wenigstens ein Füllmedium angeordnet sein. Das Füllmedium ist vorzugsweise wie zuvor für die Trenneinheit beschrieben ausgebildet. Insbesondere stellt der Spalt eine magnetische Entkopplung zwischen der Entkopplungshülse und dem Drehkörper bereit. Möglich ist aber auch, dass die Entkopplungshülse berührend am Drehkörper anliegt oder befestigt ist.

Die Entkopplungshülse kann wenigstens abschnittsweise und insbesondere vollständig als ein separates Bauteil ausgebildet sein. Möglich und vorteilhaft ist auch, dass die Entkopplungshülse wenigstens abschnittsweise, insbesondere vollständig, durch wenigstens ein den Drehkörper radial umgebendes Zusatzteil bereitgestellt wird. Insbesondere ist die Entkopplungshülse einstückig mit dem Zusatzteil verbunden. Beispielsweise kann sich das Zusatzteil so weit in axialer Richtung erstrecken, dass es die Magnetringeinheit radial umgibt.

An der Halteeinrichtung, insbesondere an der Entkopplungs einrichtung und besonders bevorzugt an der Entkopplungshülse, ist vorzugsweise wenigstens eine Dichtungseinrichtung befestigt. Die Dichtungseinrichtung liegt insbesondere abdichtend an dem Drehkörper und/oder an dem Zusatzteil und/oder an der Achseinheit an. Insbesondere ist die Dichtungseinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, einem Austreten eines in einem Aufnahmeraum angeordneten magnetorheologischen Mediums der Bremseinrichtung entgegenzuwirken. Durch eine solche Bauteilintegration kann die Bremsvorrichtung noch kompakter ausgeführt werden.

Insbesondere werden magnetorheologische Partikel als magnetorheologisches Medium eingesetzt. Dann kann auf ein flüssiges Trägermedium verzichtet werden.

Vorzugsweise wird wenigstens ein magnetorheologisches Fluid mit darin enthaltenen magnetorheologischen Partikeln als magneto rheologisches Medium eingesetzt. Es ist möglich, dass das Fluid als wenigstens einen Bestandteil wenigstens ein Öl aufweist.

In bevorzugten einfachen Ausgestaltungen ist die Dichtungseinrichtung zwischen (dem ersten Achsteil) der Achseinheit und dem Drehkörper bzw. der Halteeinrichtung aufgenommen. Eine Dichtlippe liegt vorzugsweise (radial nach innen) an dem ersten Achsteil an.

Insbesondere weist die Halteeinrichtung, insbesondere die Entkopplungseinrichtung und besonders bevorzugt die Entkopplungshülse, wenigstens eine Axialwand auf. Insbesondere erstreckt sich die Axialwand zwischen der Bremseinrichtung, insbesondere deren Spuleneinheit, und der Magnetringeinheit. Insbesondere ist an der Axialwand wenigstens ein Teil der Dichtungseinrichtung befestigt. Möglich und bevorzugt ist auch, dass an der Axialwand wenigstens eine Lagereinrichtung für die Drehbewegung des Drehkörpers gegenüber der Achseinheit befestigt ist. Beispielsweise werden die Abschirmeinrichtung und die daran drehfest gekoppelten Komponenten durch die Axialwand auf der Achseinheit abgestützt bzw. gelagert. Die Entkopplungshülse kann auch wenigstens eine weitere Axialwand aufweisen, welche ein äußeres Ende der Entkopplungshülse stirnseitig abschließt. Vorzugsweise ist die Entkopplungshülse aus Kunststoff gefertigt. Möglich sind auch andere geeignete Werkstoffe insbesondere mit einer geringen magnetischen Permeabilität.

Es ist möglich und bevorzugt, dass der Drehkörper nicht mehr als eine halbe axiale Breite eines Bremskörpers der Bremseinrichtung über den letzten axialen Bremskörper hinausragt. Insbesondere ragt der Drehkörper derartig über dasjenige axiale Ende hinaus, welches der Magnetringeinheit zugewandt ist. Insbesondere ragt der Drehkörper nicht über den letzten axialen Bremskörper an diesem axialen Ende hinaus. Der Drehkörper kann auch gegenüber dem letzten axialen Bremskörper zurückversetzt sein. Solche Ausgestaltungen können vorteilhafterweise auch an beiden axialen Enden oder an dem von der Magnetringeinheit gegenüberliegenden Ende vorgesehen. Eine derartige Verkürzung des Drehkörpers ist besonders vorteilhaft, um die Streuwirkung des Magnetfeldes der Bremseinrichtung in die Sensoreinrichtung weiter zu reduzieren.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der Drehkörper von wenigstens einem Zusatzteil radial umgeben. Dabei ist der Drehkörper insbesondere wenigstens an demjenigen axialen Ende der Achseinheit gegenüber dem Zusatzteil axial zurückversetzt, an welchem die Magnetringeinheit angeordnet ist. Insbesondere ragt das Zusatzteil an diesem axialen Ende über den Drehkörper hinaus. Vorzugsweise ist der Drehkörper gegenüber dem Zusatzteil an beiden axialen Enden zurückversetzt. Insbesondere ist die axiale Länge des Drehkörpers geringer als die axiale Länge des Zusatzteils. Auch dadurch wird die magnetische Entkopplung weiter erheblich verbessert.

In allen Ausgestaltungen ist es besonders bevorzugt und vorteilhaft, dass der Abschirmkörper eine relative magnetische Permeabilität von wenigstens 1000 und vorzugsweise wenigstens 10.000 und besonders bevorzugt wenigstens 100.000 oder wenigstens 500.000 aufweist. Vorzugsweise weist der Abschirmkörper wenigstens die relative magnetische Permeabilität des Drehkörpers auf. Die hier beschriebenen magnetischen Eigenschaften des Abschirmkörpers sind vorzugsweise auch für den Drehkörper vorgesehen.

Der Abschirmkörper umfasst insbesondere wenigstens einen ferro magnetischen Werkstoff oder besteht aus einem solchen. Vorzugs weise sind solche Werkstoffe auch für den Drehkörper vorgesehen.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Abschirmkörper wenigstens eine (insbesondere weichmagnetische) Nickel-Eisen-Legierung mit Nickel-Eisen-Legierung mit 60 % bis 90 % Nickel und Anteilen von Kupfer, Molybdän, Kobalt und/oder Chrom oder besteht aus einer solchen. Es kann auch ein Anteil von 69 % bis 82 % und vorzugsweise 72 % bis 80 % Nickel vorgesehen sein. Vorzugsweise ist eine solche Ausgestaltung auch für den Drehkörper vorgesehen. Besonders bevorzugt umfasst der Abschirmkörper und/oder der Drehkörper wenigstens ein m-Metall oder bestehen aus einem solchen.

Es ist vorteilhaft und bevorzugt, dass die

Entkopplungseinrichtung (insbesondere die Entkopplungshülse und/oder der Entkopplungsspalt) und/oder die Trenneinheit (insbesondere deren Füllmedium) und/oder wenigstens das Zusatzteil eine relative magnetische Permeabilität von maximal 1000 und vorzugsweise maximal 100 und besonders bevorzugt maximal zehn oder maximal zwei aufweisen. Bevorzugt und vorteilhaft ist auch, dass die zuvor genannten Komponenten eine relative magnetische Permeabilität von maximal einem Tausendstel der relativen magnetischen Permeabilität des Abschirmkörpers und/oder eine relative magnetische Permeabilität zwischen 1 und 2 aufweisen. Insbesondere umfassen die zuvor genannten Komponenten einen paramagnetischen Werkstoff oder bestehen aus einem solchen. Möglich und bevorzugt ist auch, dass die zuvor genannten Komponenten einen diamagnetischen Werkstoff umfassen oder aus einem solchen bestehen. Die zuvor beschriebenen magnetischen Eigenschaften der Entkopplungseinrichtung sind vorzugsweise auch für die Achseinheit vorgesehen. So wird von der Achseinheit kein störendes Streufeld beim Magnetfeldsensor erzeugt. Beispielsweise ist das zweite Achsteil aus einem Kunststoff, insbesondere faserverstärkt, gefertigt.

Die Spuleneinheit der Bremseinrichtung kann in Bezug zur Achseinheit radial angeordnet sein. Möglich ist auch, dass die Spuleneinheit in Bezug zur Achseinheit axial angeordnet ist. In einer solchen axialen Anordnung erstreckt sich die Spuleneinheit mit ihrer Hauptebene insbesondere entlang einer Längsachse der Achseinheit.

Insbesondere umfasst die Sensoreinrichtung wenigstens einen drehfest an der Achseinheit angebundenen Magnetfeldsensor. Insbesondere ist der Magnetfeldsensor radial und/oder axial benachbart zu wenigstens einer Magnetringeinheit angeordnet. Eine solche Ausgestaltung bietet viele Vorteile. Einen erheblichen Vorteil bietet die Anordnung des Magnetfeldsensors. Dadurch wird eine Bauraum sparende Unterbringung mit einer besonders kurzen Toleranzkette der Bauteile (geringe Summentoleranz bzw. wenige Bauteile zwischen der Sensorbefestigung und der Magnetbefestigung) und zugleich eine besonders zuverlässige sensorische Erfassung ermöglicht. Die Anbindung des Magnetfeldsensors an der Achseinheit bietet dabei eine besonders toleranzoptimierte Integration.

Vorzugsweise ist der Drehkörper als eine Fingerwalze und besonders bevorzugt als eine Daumenwalze ausgebildet. Bevorzugt ist der Drehkörper als ein zylindrisches Bauteil ausgebildet, welches mittels wenigstens eines Fingers in Rotation versetzt wird. Der Drehkörper kann auch Teil einer Computermaus sein. Insbesondere ist die Bremsvorrichtung für eine Bedienung mit nur einem Finger vorgesehen. Insbesondere ist die Bremsvorrichtung dazu geeignet und ausgebildet, in einer liegenden Position bedient zu werden. Insbesondere nimmt die Drehachse des Drehkörpers dabei eine mehr horizontale als vertikale Stellung ein. Möglich ist aber auch, dass die Bremsvorrichtung stehend (vertikale Ausrichtung) bedienbar ist. Dabei wird die Bremsvorrichtung insbesondere meist mit zwei oder mehreren Fingern umfasst. Der Drehkörper kann auch als ein Drehknopf oder dergleichen ausgebildet sein und insbesondere wenigstens eine Drückfunktion und/oder Ziehfunktion (Push oder/und Pull) beinhalten. Durch diese Push/Pullfunktion können z.B. angewählte Menüs ausgewählt oder bestätigt werden.

Insbesondere weist der Drehkörper bzw. die Fingerwalze einen Durchmesser von weniger als 50 mm und vorzugsweise weniger als 20 mm und besonders bevorzugt weniger als 15 mm auf. Beispielsweise weist der Drehkörper einen Durchmesser von maximal 12 mm auf. Möglich und vorteilhaft für bestimmte Anwendungen sind aber auch größere oder kleinere Durchmesser für den Drehkörper.

In allen Ausgestaltungen ist es möglich und bevorzugt, dass der Drehkörper mit wenigstens einem Zusatzteil ausgestattet ist. Vorzugsweise umgibt das Zusatzteil den Drehkörper radial und vorzugsweise hülsenartig. Das Zusatzteil kann den Drehkörper auch an wenigstens einer Stirnseite verschließen. Insbesondere ist das Zusatzteil dazu als eine Zusatzhülse ausgebildet, welche an wenigstens einer axialen Stirnseite wenigstens teilweise und vorzugsweise vollständig verschlossen ist. Das betrifft insbesondere diejenige axiale Stirnseite der Zusatzhülse, welche an dem von der Magnetringeinheit abgewandten Ende der Achseinheit angeordnet ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Drehkörper als ein an den Stirnseiten offen ausgebildetes hohlzylindrisches Hülsensteil ausgebildet ist.

Insbesondere ist das Zusatzteil als eine über den Drehkörper geschobene Zusatzhülse ausgebildet. Dabei kann das Zusatzteil lokale Außendurchmesservergrößerungen aufweisen. Beispielsweise weist die Zusatzhülse eine umlaufende Erhebung auf. Insbesondere dient das Zusatzteil zur Durchmesservergrößerung des Drehkörpers. Das Zusatzteil kann auch als ein Ring oder dergleichen ausgebildet sein oder wenigstens einen solchen umfassen. Das Zusatzteil kann zur Verbesserung der Haptik mit wenigstens einer Kontur versehen sein und insbesondere geriffelt und/oder gummiert oder dergleichen sein.

Die Magnetringeinheit ist vorzugsweise an einer axialen Stirnseite des Drehkörpers angeordnet. Das bietet eine besonders vorteilhafte Unterbringung der Magnetringeinheit. Die Magnetringeinheit kann unmittelbar an der axialen Stirnseite befestigt sein. Möglich ist aber auch, dass die Magnetringeinheit über wenigstens ein Verbindungselement an der axialen Stirnseite des Drehkörpers befestigt ist. Möglich ist auch, dass die Magnetringeinheit an der axialen Stirnseite des Drehkörpers angeordnet ist und über entsprechende Verbindungselemente an einer anderen Position der Bremsvorrichtung befestigt ist.

Es ist bevorzugt und vorteilhaft, dass die Magnetringeinheit den Magnetfeldsensor wenigstens abschnittsweise ringartig umgibt. Insbesondere ist die Magnetringeinheit radial um den Magnetfeldsensor herum angeordnet. Insbesondere ist der Magnetfeldsensor in axialer Richtung zentriert zu der Magnetringeinheit angeordnet. Darunter wird verstanden, dass der Magnetfeldsensor auf gleicher axialer Längsposition wie die Magnetringeinheit angeordnet ist. Der Magnetfeldsensor kann aber auch in axialer Richtung versetzt zu der Magnetringeinheit angeordnet sein. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung beziehen sich solche Positionsangaben und insbesondere die Angaben „radial" und „axial" insbesondere auf eine Drehachse des Drehkörpers.

Bevorzugt und vorteilhaft ist auch, dass die Magnetringeinheit und der Magnetfeldsensor in einer koaxialen Weise zueinander angeordnet sind. Das bietet eine besonders Bauraum sparende Unterbringung auch bei besonders geringen Abmessungen und beispielsweise bei einer Daumenwalze. Insbesondere ist der Magnetfeldsensor dabei von der Magnetringeinheit umgeben. Dabei ist der Magnetfeldsensor insbesondere axial und/oder radial zu der Magnetringeinheit zentriert. Insbesondere weist der Magnetfeldsensor einen gezielten radialen Versatz zur Drehachse der Magnetringeinheit auf. Der Magnetfeldsensor kann aber auch wenigstens in axialer Richtung versetzt zu der Magnetringeinheit angeordnet sein.

Es kann vorgesehen sein, dass der Magnetfeldsensor versetzt zur Drehachse der Magnetringeinheit angeordnet ist. Das kann auch dann vorgesehen sein, wenn insgesamt eine zentrale Anordnung für den Magnetfeldsensor vorgesehen ist, beispielsweise wenn der Magnetfeldsensor innerhalb der Achseinheit angeordnet ist und von der Magnetringeinheit ringförmig umgeben ist. Durch einen gezielten Versatz des Magnetfeldsensors gegenüber der Drehachse der Magnetringeinheit ist eine verbesserte Drehwinkelmessung möglich. So kann beispielsweise auch bei nur zwei Polen der Magnetringeinheit jede Drehposition genau definiert und somit jeder Winkel möglichst genau gemessen werden. So ist ein Absolutwertgeber besonders unaufwendig umsetzbar.

Der Magnetfeldsensor ist innerhalb der Achseinheit angeordnet.

Das bietet eine besonders kompakte und zugleich toleranz optimierte Unterbringung des Magnetfeldsensors. Die Achseinheit weist dazu insbesondere wenigstens eine Aufnahme oder Bohrung auf, in welcher der Magnetfeldsensor angeordnet ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden unter einer Aufnahme oder Bohrung insbesondere auch alle geeigneten anderen Durchgangs öffnungen verstanden, unabhängig davon, ob diese mittels eines Bohrverfahrens hergestellt sind oder nicht. Die Aufnahme oder Bohrung verläuft insbesondere in Längsrichtung der Achseinheit. Die Aufnahme oder Bohrung ist insbesondere durchgehend ausgeführt oder kann auch als Sackloch ausgebildet sein.

Insbesondere ist der Magnetfeldsensor in der Achseinheit zentriert angeordnet. Insbesondere ist wenigstens ein aktiver Sensorabschnitt des Magnetfeldsensors innerhalb der Achseinheit angeordnet. Vorzugsweise ist der gesamte Magnetfeldsensor innerhalb der Achseinheit angeordnet. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung beziehen sich die Positionsangaben für den Magnetfeldsensor insbesondere auf wenigstens den aktiven Sensorabschnitt.

Der Magnetfeldsensor ist vorzugsweise in der Bohrung der Achseinheit angeordnet, durch welche auch wenigstens eine elektrische Anbindung der Bremseinrichtung verläuft. Die elektrische Anbindung umfasst dabei insbesondere wenigstens eine Versorgungsleitung und/oder Steuerleitung für die Spuleneinheit. Das bietet eine vorteilhafte Ausnutzung des Bauraums und ermöglicht zugleich eine besonders unaufwendige Übermittlung der Sensorsignale. Insbesondere tritt die elektrische Anbindung stirnseitig aus der Achseinheit heraus.

Der Magnetfeldsensor ist insbesondere auf wenigstens einer Leiterplatte angeordnet. Die Leiterplatte ist beispielsweise ein Print oder umfasst wenigstens einen solchen. An der Leiterplatte ist vorzugsweise auch wenigstens die Bremseinrichtung, insbesondere die Spuleneinheit, elektrisch angebunden. An der Leiterplatte ist vorzugsweise auch wenigstens eine Anschluss leitung zur Kontaktierung der Bremsvorrichtung angebunden. Es ist bevorzugt und vorteilhaft, dass die Leiterplatte innerhalb der Achseinheit angeordnet ist. Bevorzugt ist auch, dass sich die Anschlussleitung aus der Achseinheit heraus erstreckt.

Insbesondere ist die Leiterplatte dabei in der zuvor beschriebenen Bohrung angeordnet. Insbesondere verläuft die Anschlussleitung durch die Bohrung. Insbesondere tritt die Anschlussleitung an einer Stirnseite aus der Achseinheit heraus. Das bietet eine besonders unaufwendige und zügige Montage und zugleich eine kompakte Unterbringung der entsprechenden Komponenten. Die Anschlussleitung umfasst insbesondere wenigstens eine Steckereinheit. Beispielsweise ist eine Steckereinheit mit sechs oder acht Pins vorgesehen. So kann die Bremsvorrichtung besonders zügig und zugleich zuverlässig mit der zu bedienen Komponente und beispielsweise einer Fahrzeugelektronik verbunden werden. Durch Aufstecken des Steckers kann die Bedieneinheit auch in der Montageposition (z.B. Halter des Bedienteils) fixiert werden.

Vorzugsweise ist der Magnetfeldsensor in der Achseinheit vergossen und/oder mit wenigstens einem Werkstoff umspritzt. Insbesondere ist dazu die Bohrung wenigstens teilweise mit dem Werkstoff gefüllt. Besonders bevorzugt ist die Leiterplatte in der Achseinheit mit wenigstens einem Werkstoff umspritzt. Vorzugsweise ist ein Kunststoff oder ein anderer geeigneter Werkstoff vorgesehen. So können der Magnetfeldsensor bzw. die Leiterplatte zuverlässig vor äußeren Einflüssen geschützt und zugleich unaufwendig befestigt werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Magnetfeldsensor an einem axialen Ende der Achseinheit stirnseitig und besonders bevorzugt stirnseitig zentriert angeordnet. Diese Unterbringung bietet Vorteile sowohl hinsichtlich der Sensorqualität als auch des Montageaufwands sowie des Bauraumbedarfs. Insbesondere ist der Magnetfeldsensor an derjenigen Stirnseite der Achseinheit angeordnet, welche innerhalb des Drehkörpers angeordnet ist.

Dabei ist die Magnetringeinheit vorzugsweise außerhalb des Drehkörpers angeordnet. Die Magnetringeinheit kann aber auch innerhalb des Drehkörpers angeordnet sein. In einer solchen Ausgestaltung kann der Magnetfeldsensor in Bezug zur axialen Richtung versetzt zu der Magnetringeinheit angeordnet sein. Der Magnetfeldsensor kann aber auch auf gleicher axialer Längsposition wie die Magnetringeinheit worden sein.

Insbesondere ist der Magnetfeldsensor unmittelbar an der Achseinheit befestigt. Beispielsweise kann der Magnetfeldsensor mittels Umspritzen oder dergleichen mit der Achseinheit verbunden sein. Möglich ist aber auch, dass der Magnetfeldsensor mittels wenigstens eine Verbindungsstruktur an der Achseinheit befestigt ist. Der Magnetfeldsensor kann auch wenigstens teilweise in die Stirnseite der Achseinheit eingelassen sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Magnetfeldsensor an einem axialen Ende der Achseinheit radial angeordnet ist.

Insbesondere umgibt die Magnetringeinheit die Achseinheit wenigstens abschnittsweise ringartig. Insbesondere ist die Magnetringeinheit radial um die Achseinheit angeordnet. Insbesondere ist die Magnetringeinheit in Bezug auf die Längsrichtung der Achseinheit derart angeordnet. Insbesondere sind die Magnetringeinheit und die Achseinheit in einer koaxialen Weise zueinander angeordnet. Dabei ist die Achseinheit vorzugsweise im Zentrum der Anordnung.

Es ist bevorzugt, dass der Drehkörper mittels wenigstens einer Lagereinrichtung auf der Achseinheit drehbar gelagert ist. Zum Beispiel umfasst die Lagereinrichtung wenigstens ein Wälzlager und/oder Gleitlager und/oder wenigstens ein Lager einer anderen geeigneten Bauweise. Insbesondere sind auch die anderen drehbaren Komponenten und beispielsweise die Magnetringeinheit und/oder der Abschirmkörper und/oder die Entkopplungseinrichtung mittels der wenigstens einen Lagereinrichtung auf der Achseinheit drehbar gelagert. Möglich ist auch eine Außenlagerung des Drehkörpers.

Die Bremseinrichtung umfasst vorzugsweise wenigstens eine Keillagereinrichtung. Der Bremseinrichtung kann auch wenigstens eine Keillagereinrichtung zugeordnet sein. Die

Keillagereinrichtung umfasst insbesondere wenigstens einen und vorzugsweise eine Mehrzahl von Bremskörpern. Die Bremskörper sind insbesondere als Wälzkörper ausgebildet. Es können zylindrische und/oder kugelförmige Bremskörper vorgesehen sein. Die Keillagereinrichtung ist dabei insbesondere als ein Wälzlager ausgebildet oder umfasst wenigstens ein solches. Die Bremseinrichtung ist insbesondere dazu geeignet und ausgebil det, mittels der Keillagereinrichtung und der Spuleneinheit und des magnetorheologischen Mediums die Drehbarkeit des Drehkörpers gezielt zu dämpfen und/oder zu verzögern und/oder zu blockieren. Die Bremseinrichtung ist insbesondere dazu geeignet und ausgebildet, mittels der Keillagereinrichtung und der Spuleneinheit und des magnetorheologischen Mediums ein Moment für die Drehbarkeit des Drehkörpers nach einer Verzögerung bzw. Blockierung auch wieder gezielt zu reduzieren.

Dabei ist die Keillagereinrichtung, insbesondere deren Wälzlager und bevorzugt dessen Bremskörper, vorzugsweise axial zwischen der Magnetringeinheit und der Bremseinrichtung, insbesondere einer Spuleneinheit der Bremseinrichtung, angeordnet. So ergibt sich eine besonders vorteilhafte Beabstandung der Magnetringeinheit zum Magnetfeld der Spuleneinheit.

Die Dämpfung erfolgt insbesondere über den sogenannten Keileffekt, welcher schon in früheren Patentanmeldungen der Anmelderin offenbart wurde (z. B. in DE 102018100 390 Al). Dazu befinden sich Bremskörper im Drehkörper benachbart zur Spuleneinheit und Achseneinheit. Die Bremskörper werden insbesondere von magnetorheologischer Flüssigkeit umgeben. Das Magnetfeld der Spuleneinheit tritt über das Gehäuse des Drehkörpers durch die Walzkörper durch und schließt über die Achseneinheit. Dabei bilden sich im magnetorheologischen Fluid Keile aus, die die Bewegung der Bremskörper und somit des Drehkörpers bremsen. Die Bremskörper können Kugeln, zylindrische Walzen oder andere Teile sein.

Möglich ist es auch, dass (nur) magnetorheologische Partikel eingesetzt werden. Auf den Einsatz eines Fluides als Trägermaterial kann dann verzichtet werden. Dann werden Partikel eingesetzt, die nicht in einer Flüssigkeit oder einem Öl verteilt aufgenommen sind. Es ist möglich, dass der Magnetfeldsensor und insbesondere auch die Magnetringeinheit an derjenigen Stirnseite des Drehkörpers angeordnet sind, an welcher auch eine Stirnseite der Achseinheit liegt, aus welcher wenigstens eine Signalleitung des Magnetfeldsensors austritt, sodass die Signalleitung nicht durch ein Magnetfeld der Bremseinrichtung verläuft. Das hat den Vorteil, dass die Signale des Magnetfeldsensors nicht durch das Magnetfeld der Spuleneinrichtung gestört werden. Insbesondere ist auch die Anschlussleitung der Bremsvorrichtung an dieser Stirnseite angeordnet.

In allen Ausgestaltungen ist es besonders bevorzugt, dass die Magnetringeinheit und/oder der Magnetfeldsensor innerhalb einer durch den Drehkörper begrenzten Umfangslinie angeordnet sind. Insbesondere stehen die Magnetringeinheit und/oder der Magnetfeldsensor nicht über den Umfang des Drehkörpers hinaus. Insbesondere sind die Magnetringeinheit und der Magnetfeldsensor radial innerhalb von der Umfangslinie des Drehkörpers angeordnet. Insbesondere wird die Umfangslinie dabei durch den Drehkörper selbst und nicht durch ein auf dem Drehkörper angeordnetes Zusatzteil begrenzt.

Als Werkstoff für den Drehkörper ist z. B. eine Nickel-Eisen- Legierung mit z. B. 69-82% Nickel vorgesehen. Möglich sind auch andere das Magnetfeld abschirmende Metalle (sog. m-Metalle). Insbesondere weist die Wandung eine relative magnetische Permeabilität von wenigstens 300 oder wenigstens 1000 und vorzugsweise wenigstens 10.000 und besonders bevorzugt wenigstens 100.000 oder wenigstens 500.000 auf.

Möglich und bevorzugt ist auch, dass eine Wandung eine offen ausgebildete Stirnseite des Drehkörpers wenigstens teilweise verschließt. Dann ist es bevorzugt, dass sich die Achseinheit durch die Wandung erstreckt. Dann weist die Wandung insbesondere wenigstens eine Durchgangsöffnung für die Achseinheit auf.

Möglich und vorteilhaft ist auch, dass die Wandung als eine Tragstruktur für die Dichtungseinrichtung ausgebildet ist. Insbesondere sind an der Wandung jeweils wenigstens ein Dichtabschnitt für die Achseinheit und den Drehkörper befestigt. In solchen Ausführungen ist die Wandung insbesondere an der Achseinheit befestigt.

Insbesondere ist der Magnetfeldsensor mittels wenigstens einer Dichtungseinheit von einem im Aufnahmeraum angeordneten magnetorheologischen Medium getrennt. Die Dichtungseinheit umfasst insbesondere wenigstens einen radial um die Achseinheit verlaufenden Dichtring (O-Ring) oder dergleichen. Die Dichtungseinheit liegt insbesondere abdichtend an dem Drehkörper und der Achseinheit an.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung dazu geeignet und ausgebildet ist, zusätzlich zu der Drehposition des Drehkörpers auch wenigstens eine axiale Position des Drehkörpers in Bezug zur Achseinheit zu erfassen.

Insbesondere ist der Magnetfeldsensor dann als ein dreidimensionaler Magnetfeldsensor ausgebildet. Insbesondere erfolgt die Erfassung der axialen Position mittels der Magnetringeinheit. Insbesondere erfolgt die Erfassung der axialen Position mittels einer axialen Position der Magnetringeinheit relativ zum Magnetfeldsensor. Eine solche Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft für eine Bremsvorrichtung, bei der auch mittels Druckbewegungen die Bedienzustände eingestellt werden. Insbesondere ist die Bremsvorrichtung dazu geeignet und ausgebildet, Bedienzustände auch mittels wenigstens einer Druckbewegung einzustellen. Die Druckbewegung erfolgt insbesondere in Richtung der Drehachse für die Drehbewegung des Drehkörpers.

Zur Erfassung der axialen Position des Drehkörpers in Bezug zur Achseinheit ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Magnetringeinheit in Magnetfeldsensor wenigstens abschnittsweise ringartig umgibt. Dabei ist der Magnetfeldsensor vorzugsweise mit einem axialen Versatz zum axialen Zentrum der Magnetringeinheit angeordnet. Das ermöglicht eine besonders präzise bzw. hochauflösende Erfassung der axialen Position. Zugleich kann darüber auch zuverlässig die axiale Bewegungsrichtung erkannt werden. Insbesondere ist der Magnetfeldsensor radial zentriert in Bezug zur Magnetringeinheit angeordnet.

Vorzugsweise ist die Sensoreinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, die axiale Position des Drehkörpers in Bezug zur Achseinheit aus der vom Magnetfeldsensor erfassten Intensität des Magnetfeldes der Magnetringeinheit zu ermitteln. Insbesondere ist die Sensoreinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, eine axiale Bewegungsrichtung des Drehkörpers in Bezug zur Achseinheit aus einem Vorzeichen einer Änderung der Intensität des Magnetfeldes der Magnetringeinheit zu ermitteln. Möglich ist aber auch, dass der Magnetfeldsensor im axialen Zentrum der Magnetringeinheit angeordnet ist.

Insbesondere ist die Achseinheit feststehend ausgebildet. Insbesondere stellt die Achseinheit eine Tragstruktur für daran aufgenommene Komponenten und insbesondere für den daran gelagerten Drehkörper und/oder für die Bremseinrichtung und/oder für die Sensoreinrichtung bereit. Es kann vorgesehen sein, dass die Achseinheit in einem bestimmungsgemäß montierten Zustand der Bremsvorrichtung an wenigstens einer Konsole oder dergleichen angebunden ist. Insbesondere umfasst die Achseinheit wenigstens eine Achse, insbesondere Hohlachse, oder ist als eine solche ausgebildet. Insbesondere stellt eine Längsachse der Achseinheit die Drehachse des Drehkörpers bereit. Insbesondere sind die Achseinheit und der Drehkörper in einer koaxialen Weise zueinander angeordnet.

Der Drehkörper ist insbesondere hülsenartig ausgebildet. Der Drehkörper besteht insbesondere aus einem magnetisch leitenden Material und vorzugsweise aus einem metallischen und besonders bevorzugt aus einem ferromagnetischen Werkstoff. Insbesondere umfasst der Drehkörper wenigstens eine Drehhülse oder ist als eine solche ausgebildet. Die Drehhülse kann auch als Hülsenteil bezeichnet werden. Der Drehkörper ist insbesondere als ein Drehknopf ausgebildet. Insbesondere ist der Drehkörper zylindrisch ausgebildet. Der Drehkörper weist insbesondere zwei Stirnseiten und eine sich dazwischen erstreckende zylindrische Wandung auf. Dabei weist der Drehkörper vorzugsweise wenigstens eine verschlossene Stirnseite auf. Möglich ist auch, dass beide Stirnseiten wenigstens teilweise verschlossen sind. Möglich und vorteilhaft ist auch, dass beide Stirnseiten wenigstens teilweise offen ausgebildet sind. Bevorzugt und vorteilhaft ist auch, dass der Drehkörper als ein an den Stirnseiten offen ausgebildetes hohlzylindrisches Hülsenteil ausgebildet ist. Dabei weist das Hülsenteil insbesondere eine axiale Länge auf, welche sich wenigstens über die Spuleneinheit und/oder die

Keillagereinrichtung, insbesondere deren Bremskörper, erstreckt. Insbesondere ist der Drehkörper einstückig ausgebildet, wobei insbesondere die zylindrische Wandung mit wenigstens einer Stirnwandung einstückig verbunden ist.

Insbesondere erstreckt sich die Achseinheit in den Drehkörper und vorzugsweise in dessen Aufnahmeraum. Insbesondere ist der Drehkörper derart ausgebildet und auf der Achseinheit angeordnet, dass sich die Achseinheit an einer offenen Stirnseite aus dem Drehkörper heraus erstreckt. Dabei ist insbesondere die andere Stirnseite des Drehkörpers verschlossen.

Die Bremseinrichtung umfasst insbesondere wenigstens eine ansteuerbare Spuleneinheit zur Erzeugung eines gezielten Magnetfeldes. Die Bremseinrichtung und vorzugsweise wenigstens die Spuleneinheit sind insbesondere drehfest an der Achseinheit angeordnet.

Die Bremseinrichtung umfasst insbesondere wenigstens ein magnetorheologisches Medium. Das Medium ist insbesondere ein Fluid, welches vorzugsweise als Träger für Partikel eine Flüssigkeit umfasst. In dem Fluid sind insbesondere magnetische und vorzugsweise ferromagnetische Partikel vorhanden. Möglich ist auch, dass das Medium lediglich Partikel umfasst und auf das Trägermedium verzichtet wird (Vakuum). Möglich ist es auch, dass ein Gas wie z.B. Luft oder ein anderes Gas vorhanden ist (, und dass auf ein spezielles flüssiges Trägermedium verzichtet wird).

Insbesondere ist die Bremseinrichtung in Abhängigkeit wenigstens eines von der Sensoreinrichtung erfassten Signals ansteuerbar. Vorzugsweise ist eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Bremseinrichtung in Abhängigkeit der Sensoreinrichtung vorge sehen. Insbesondere ist die Steuereinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, in Abhängigkeit des Signals der Sensoreinrichtung ein gezieltes Magnetfeld mit der Spuleneinheit zu erzeugen. Die Bremseinrichtung ist insbesondere auch eine Dämpfereinrichtung.

Insbesondere ist für das Medium wenigstens ein Aufnahmeraum vorgesehen. Insbesondere wird der Aufnahmeraum durch den Drehkörper bereitgestellt oder wenigstens teilweise begrenzt. Insbesondere wird der Aufnahmeraum auch durch das Zusatzteil und/oder die Achseinheit wenigstens teilweise begrenzt. Es ist möglich, dass in dem Aufnahmeraum weitere Komponenten und beispielsweise die Keillagereinrichtung und/oder die Spuleneinheit und/oder der Magnetfeldsensor und/oder die Magnetringeinheit angeordnet sind. Es ist möglich, dass der Aufnahmeraum in gegeneinander abgedichtete Teilräume unterteilt ist. Vorzugsweise ist ein Teilraum für das magnetorheologische Medium vorgesehen. Insbesondere ist der Magnetfeldsensor in einem anderen Teilraum bzw. nicht in dem Teilraum mit dem Medium angeordnet.

Insbesondere umfasst die Bremsvorrichtung, insbesondere die Bremseinrichtung, wenigstens eine Keillagereinrichtung und vorzugsweise wenigstens ein Wälzlager. Insbesondere ist die Keillagereinrichtung, vorzugsweise deren Bremskörper, von dem Medium (direkt) umgeben. Vorzugweise umfasst die Bremsvorrichtung wenigstens eine Dichtungseinrichtung und/oder wenigstens eine Dichteinheit, um ein Austreten des Mediums aus dem Aufnahmeraum zu verhindern. Insbesondere ist der Aufnahmeraum gegenüber dem Drehkörper und der Achseinheit abgedichtet. Die

Keillagereinrichtung umgibt die Achseinheit insbesondere radial.

Die Sensoreinrichtung ist insbesondere als ein Absolutwertgeber ausgebildet. Die Sensoreinrichtung kann auch als ein Inkrementalgeber oder als eine andere geeignete Bauart ausgebildet sein. Die Sensoreinrichtung ist insbesondere mit der Steuereinrichtung und/oder der Bremseinrichtung wirkverbunden.

Die Magnetringeinheit ist insbesondere ringförmig geschlossen ausgebildet. Die Magnetringeinheit kann auch ringförmig offen ausgebildet sein. Insbesondere umfasst die Magnetringeinheit wenigstens einen Permanentmagnet oder ist als ein solcher ausgebildet. Insbesondere stellt die Magnetringeinheit wenigstens einen magnetischen Nordpol und wenigstens einem magnetischen Südpol bereit. Der Magnetringeinheit ist insbesondere wenigstens eine Abschirmeinrichtung zur Abschirmung ihres Magnetfeldes von dem Magnetfeld der Spuleneinheit zugeordnet. Die Abschirmeinrichtung umfasst insbesondere die zuvor beschriebene Wandung oder wird durch diese bereitgestellt.

Der Magnetfeldsensor ist insbesondere dazu geeignet und ausgebildet, die Ausrichtung des Magnetfeldes der Magnetringeinheit zu erfassen. Insbesondere ist der Magnetfeldsensor als ein Hall-Sensor ausgebildet oder umfasst wenigstens einen solchen. Möglich sind auch andere geeignete Sensortypen zur Erfassung des Magnetfeldes der Magnetringeinheit.

Eine für die Verwendung mit der Erfindung geeignete Bremsein richtung wird auch in der Patentanmeldung DE 102018100390 Al beschrieben. Die gesamte Offenbarung der DE 102018100390 Al wird hiermit Teil des Offenbarungsgehalts der vorliegenden Anmeldung.

Die Anmelderin behält sich vor, eine Computermaus mit wenigstens einer Bremsvorrichtung zu beanspruchen, wie sie zuvor beschrieben wurde. Dabei stellt die Bremsvorrichtungen insbesondere ein Mausrad der Computermaus oder eines ähnlichen Eingabegerätes bereit.

Insbesondere ist zwischen dem Drehkörper und der Achseinheit wenigstens eine geschlossene (und nach außen abgedichtete) Kammer ausgebildet. Insbesondere ist der Drehkörper an einem ersten Ende der geschlossenen Kammer an der Achseinheit (an einer ersten Lagerstelle) drehbar aufgenommen (gelagert). Insbesondere ist die geschlossene Kammer im Wesentlichen (vollständig) mit einem magnetorheologischen Medium gefüllt.

Insbesondere ist der Drehkörper axial verschiebbar an der Achseinheit aufgenommen (gelagert), sodass sich ein Volumen der geschlossenen Kammer durch eine relative axiale Verschiebung des Drehkörpers zur Achseinheit verändert, um einen Ausgleich für temperaturbedingte Volumenänderungen zur Verfügung zu stellen.

Insbesondere ist an einem zweiten Ende der Kammer der Drehkörper an der Achseinheit verschiebbar aufgenommen (gelagert). Insbesondere ist ein Durchmesser der ersten Lagerstelle an dem ersten Ende der geschlossenen Kammer von einem Durchmesser der zweiten Lagerstelle an dem zweiten Ende der geschlossenen Kammer verschieden.

Insbesondere ist ein feststehender Halter umfasst. Insbesondere ist die Achseinheit mit dem Halter drehfest verbunden und erstreckt sich in axialer Richtung. Insbesondere umfasst der Drehkörper ein sich um die Achseinheit herum drehbares und hohl (und innen zylindrisch) ausgebildetes Drehteil. Insbesondere ist zwischen der Achseinheit und dem Drehkörper ein umlaufender Spalt ausgebildet. Insbesondere ist der Spalt wenigstens zum Teil mit einem magnetorheologischen Medium gefüllt.

Insbesondere umfasst die Achseinheit einen sich in der axialen Richtung erstreckenden Kern aus einem magnetisch leitfähigen Material und eine elektrische Spule (Spuleneinheit). Insbesondere ist die Spule in axialer Richtung um den Kern gewickelt ist und spannt insbesondere eine Spulenebene auf, sodass sich ein Magnetfeld der elektrischen Spule quer (zu der axialen Richtung) durch die Achseinheit erstreckt. Insbesondere ist ein maximaler (äußerer) Durchmesser der elektrischen Spule in einer radialen Richtung innerhalb der Spulenebene größer ist als ein minimaler (äußerer) Durchmesser des Kerns in einer radialen Richtung quer (senkrecht) zu der Spulenebene.

Insgesamt stellt die Erfindung eine vorteilhafte Bremsvorrichtung zur Verfügung, die eine magnetorheologische Bremseinrichtung umfasst. Die Bremsvorrichtung ist sehr kostengünstig herstellbar und kann auch bei hohem Kostendruck realisiert werden.

Dabei besteht die Achseinheit, die den Stator bildet, insbesondere aus zwei Bauteilen. Die Aufteilung des Stators in zwei Bauteile ist vorteilhaft. Der die Bremsung erzeugende Teil zweite Achsteil der Achseinheit (Stator mit der Spuleneinheit, dem Kern, den Bremskörpern bzw. Walzen und gegebenenfalls einer Sternkontur) und der erste Achsteil (Schaft) sind zweiteilig ausgeführt. Der zweite Achsteil, der die Spuleneinheit und den Kern aufnimmt besteht vorzugsweise (im Wesentlichen) aus Kunststoff und ist insbesondere ein Spritzgussteil. Das verbessert die wirtschaftliche Herstellung.

Das erste Achsteil der Achseinheit, auch Schaftteil des Stators genannt, nimmt im Innenraum den Magnetfeldsensor auf. Der innenliegende Magnetfeldsensor ist insbesondere auf einer Leiterplatte angeordnet und benötigt samt Platine (PCB) einen gewissen Bauraum, d.h. einen minimalen Innendurchmesser. Dieser kann bei der bisherigen Vorversion nur noch minimal reduziert werden, ohne dadurch die Sensorqualität zu verschlechtern und die Bauteilpreise in die Höhe zu treiben. Die zu übertragenden Kräfte und Momente definieren daher den Bauteilquerschnitt.

Durch die Zweiteiligkeit kann für das erste Achsteil (Schaft) nun ein anderer Werkstoff mit wesentlich höherer Festigkeit gewählt werden, z.B. ein magnetisch nichtleitendes Metall. Dies wiederum erlaub dünnere Wandstärken und damit einen kleineren Dichtungsdurchmesser ohne Gefahr des Bauteilversagens unter Last.

Dabei kann das erste Achsteil (Schaft) als Tiefziehteil ausgeführt sein. Es gibt Herausforderung bei einer solchen zweiteiligen Lösung. Die beiden Achsteile (der Schaft und der die Bremsung erzeugende Teil des Stators) müssen folgende Bedingungen erfüllen:

- Durch die Aufteilung der Achseinheit (Stator) in zwei Teile entsteht eine Dichtstelle zwischen zwei Bauteilen, welche Kräfte bzw. Momente übertragen.

- Das Drehmoment muss übertragen werden.

- Ein Kippmoment muss übertragen werden.

- Eine Axialkraft muss übertragen werden.

Das erste Achsteil bzw. der Schaft wird vorzugsweise als Tiefziehteil ausgeführt und besteht aus Metall oder zum Beispiel faserverstärkten Kunststoffen wie Karbon.... Dessen Herstellung ist nicht einfach und auch bei Serien nicht billig.

Das erste Achsteil (Schaft) wird auf das zweite Achsteil (Kunststoffstator) aufgepresst und insbesondere verstemmt. Eine Dichtung wie insbesondere ein O-Ring dichtet zwischen den zwei Bauteilen. Bevorzugt fixieren zwei Nasen diese gegen Verdrehung. Eine Klebestelle ist zudem möglich (Verkleben der Bauteile).

Beim Einsatz als Computermausrad kann der Rotor bis zu 1 Millionen mal um 360 Grad gedreht werden. Jede Umdrehung kann z.B. 24 Ticks haben, somit kommen mehrere Millionen Lastwechsel (Grundmoment + Tickmoment / Grundmoment) zusammen, also eine hohe Wechselbelastung. Dazu wechselnde Einsatztemperaturen und Wärmeeintrag durch die bedienende Hand und eine magnetorheologisches Fluid. Hinzukommt, dass alles zusammen möglichst wenig kosten sollte.

Die hierfür verwendeten Serienaufbringverfahren sind technisch sehr herausfordernd und nicht normaler Stand der Technik.

Der Vorderteil vom dem ersten Achsteil kann aufgrund vom neuen Herstellverfahren durch z. B. Verstemmen auch besser ausgeführt werden.

Um eine sehr hohe Anzahl von Lastwechseln und Umdrehungen zu ermöglichen, kann bei einer einteiligen Kunststoffkonstruktion der Achseinheit es nötig werden, über die Kunststoffwelle eine Laufbüchse für die Dichtlippe zu geben. Wenn die Dichtlippe dauerhaft auf dem Kunststoff läuft, kann dies über die Lebensdauer von z. B. 1 Million Umdrehungen zur Leckage/Defekt führen.

Bei der zweiteiligen Version wird das erste Achsteil (Schaft) aus einem Material hergestellt, welches die gewünschte Oberflächen härte und Rauheit...aufweist. Dadurch bleibt dieser als Gegenpart zur Dichtlippe über die Lebensdauer funktionstüchtig.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Fol genden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert werden.

In den Figuren zeigen: Fig. la-le schematische dreidimensionale Ansichten von

Bremsvorrichtungen;

Figur 2a eine rein schematische Darstellung einer

Bremsvorrichtung in einer geschnittenen Seitenansicht;

Figur 2b schematische Detaildarstellungen der Bremsvorrichtung nach Figur 1;

Fig. 2c-2d Detailansichten der Bremsvorrichtung der Fig. 1; und

Fig. 3-9 verschiedene Ansichten weiteren Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung.

Figuren la bis le zeigen Geräte, welche mit der Erfindung ausgestattet sind. Die Bremsvorrichtungen 1 sind hier jeweils als haptische Bedieneinrichtung 100 ausgeführt.

Figur la zeigt einen haptischen Bedienknopf 101. Der Bedienknopf ist über eine Konsole 50 befestigt. Der Bedienknopf 101 wird über das Hülsenteil bedient. Die Benutzerschnittstelle kann zusätzlich genutzt werden, um Informationen zu übermitteln.

In Figur lb ist die Bremsvorrichtung 1 als Daumenwalze 102 mit haptischer Bedieneinrichtung 100 dargestellt. Die Daumenwalze 102 ist bevorzugt beispielsweise in Lenkrädern einsetzbar. Die Daumenwalze ist jedoch nicht auf diesen Anwendungsfall beschränkt. Die Daumenwalze 102 kann allgemein je nach Einbausituation auch mit jedem anderen Finger nutzbar sein.

In Figur lc und Figur ld ist die erfindungsgemäße Bremsvorrichtung 1 als Mausrad 106 einer Computermaus 103 ausgeführt. Die magnetorheologische Bremseinrichtung 1 kann genutzt werden, um ein haptisches Feedback zu steuern.

Figur le zeigt einen Joystick 104 mit einer Bremsvorrichtung 1 als haptische Bedieneinrichtung 100. Figur lf zeigt ein Gamepad 105 mit der Bremsvorrichtung 1, um dem Spieler in Abhängigkeit der Spielsituation ein haptisches Feedback zu geben.

Figur 2a zeigt eine Bremsvorrichtung 1, welche hier als Bedieneinrichtung 100 ausgebildet ist und einen drehbaren und als Fingerwalze 23 bzw. Daumenwalze ausgebildeten Drehkörper 3 zur Einstellung von Bedienzuständen aufweist. Die Bedienung erfolgt hier also wenigstens durch Drehen des Drehkörpers 3. Auf dem Drehkörper kann auch z. B. ein Mausrad einer Computermaus ausgebildet sein. Dann ist die Bremsvorrichtung 1 Teil einer Computermaus.

Der Drehkörper 3 ist mittels einer hier nicht näher gezeigten Lagereinrichtung auf einer Achseinheit 2 drehbar gelagert. Der Drehkörper 3 kann auch mittels einer hier als Wälzlager ausgebildeten Keillagereinrichtung 6 auf einer Achseinheit 2 drehbar gelagert sein. Bevorzugt ist die Keillagereinrichtung 6 jedoch nicht oder nur teilweise für die Lagerung des Drehkörpers 3 auf der Achseinheit vorgesehen, sondern dient für die nachfolgend vorgestellte Bremseinrichtung 4. Dabei dienen die Wälzkörper hier als Bremskörper 44. Die Bremskörper 44 sind hier als zylindrische Walzen 6a ausgeführt.

Die Achseinheit 2 kann an einem zu bedienenden Objekt und beispielsweise in einem Innenraum eines Kraftfahrzeugs oder an einem Medizingerät oder Smart Device montiert werden. Dazu kann die Achseinheit 2 hier nicht näher dargestellte Montagemittel aufweisen.

Es kann hier oder in den nachfolgenden Ausgestaltungen vorgesehen sein, dass der Drehkörper 3 auch in Längsrichtung bzw. entlang der Drehachse auf der Achseinheit 2 verschiebbar ist. Dann erfolgt eine Bedienung sowohl über das Drehen als auch ein Drücken und/oder Ziehen bzw. Verschieben des Drehknopfs 3.

Der Drehkörper 3 ist hier hülsenartig ausgebildet und umfasst eine zylindrische Wand und eine hier einstückig damit verbundene Stirnwand. An einer offenen Stirnseite des Drehkörpers 3 tritt die Achseinheit 2 heraus.

Die Fingerwalze 23 kann mit einem hier gestrichelt angedeuteten Zusatzteil 33 ausgestattet sein. Dadurch wird eine Durchmesservergrößerung erreicht, sodass die Drehbarkeit erleichtert wird, zum Beispiel bei einem mit einem Finger drehbaren Rad einer Computermaus oder Gamecontroller oder einem Drehrad bei einer Computertastatur-Daumenwalze.

Die Drehbewegung des Drehknopfs 3 ist hier durch eine in einem Aufnahmeraum 13 im Inneren des Drehknopfs 3 angeordnete magnetorheologische Bremseinrichtung 4 gedämpft. Die Bremseinrichtung 4 erzeugt mit einer Spuleneinheit 24 ein Magnetfeld, das auf ein im Aufnahmeraum 13 befindliches magnetorheologisches Medium 34 einwirkt. Das führt zu einer lokalen und starken Vernetzung von magnetisch polarisierbaren Partikeln im Medium 34. Die Bremseinrichtung 4 ermöglicht dadurch eine gezielte Verzögerung und sogar ein vollständiges Blockieren der Drehbewegung. So kann mit der Bremseinrichtung 4 eine haptische Rückkopplung während der Drehbewegung des Drehkörpers 3 erfolgen, beispielsweise durch eine entsprechend wahrnehmbare Rasterung bzw. durch dynamisch einstellbare Anschläge.

Zur Versorgung und Ansteuerung der Spuleneinheit 24 umfasst die Bremseinrichtung 4 hier eine elektrische Anbindung 14, welche beispielsweise in der Art einer Leiterplatte bzw. Prints oder als Kabelleitung ausgebildet ist. Die Anschlussleitung 11 erstreckt sich hier durch eine in Längsrichtung der Achseinheit 2 verlaufende Bohrung 12.

Der Aufnahmeraum 13 ist hier mit einer Dichtungseinrichtung 7 und einer Dichtungseinheit 17 nach außen abgedichtet, um ein Austreten des Mediums 34 zu verhindern. Dabei verschließt die Dichtungseinrichtung 7 die offene Stirnseite des Drehkörpers 3. Dazu liegt hier ein erstes Dichtteil 27 an der Innenseite des Drehkörpers 3 an. Ein zweites Dichtteil 37 liegt an der Achseinheit 3 an. Die Dichtteile 27, 37 sind hier an einer als Wandung 8 ausgebildeten Tragstruktur befestigt. Die Dichtung 37 kann auch außen direkt an einer Innenseite des Drehkörpers 3 anliegen.

Die Dichtungseinheit 17 ist hier als O-Ring ausgebildet und umgibt die Achseinheit 3 radial. Die Dichtungseinheit 17 liegt an der Achseinheit 2 und dem Drehkörper 3 an. Dadurch wird der mit dem Medium 34 befüllte Teil des Aufnahmeraums 13 gegenüber einem anderen Teil des Aufnahmeraums 13 abgedichtet.

Um die Drehposition des Drehkörpers 3 zu überwachen und zur Ansteuerung der Bremseinrichtung 4 einsetzen zu können, ist hier eine Sensoreinrichtung 5 vorgesehen. Die Sensoreinrichtung 5 umfasst eine Magnetringeinheit 15 und einen Magnetfeldsensor 25.

Die Magnetringeinheit 15 ist hier (und in den anderen Ausführungsbeispielen) diametral polarisiert und weist einen Nordpol und einen Südpol auf. Der hier als Hall-Sensor ausgebildete Magnetfeldsensor 25 misst das von der Magnetringeinheit 15 ausgehende Magnetfeld und ermöglicht so eine zuverlässige Bestimmung des Drehwinkels.

Zudem ist der Magnetfeldsensor 25 hier bevorzugt dreidimensional ausgebildet, sodass zusätzlich zur Rotation auch eine axiale Verschiebung des Drehkörpers 3 gegenüber der Achseinheit 2 gemessen werden kann. Dadurch können sowohl die Drehung als auch eine Druckknopf-Funktion (Push/Pull) gleichzeitig mit demselben Sensor 25 gemessen werden. Über die Ausrichtung des Magnetfeldes kann der Winkel erfasst werden und über die Stärke des Magnet feldes kann die axiale Position bestimmt werden (vgl. Figur 2d). Die Bremsvorrichtung 1 kann aber auch nur mit einer Drehfunktion ausgestattet sein.

Die Sensoreinrichtung 5 ist besonders vorteilhaft in die Bremsvorrichtung 1 integriert. Dazu ist der Sensor 25 hier in die Aufnahme 12 oder Bohrung 12 der Achseinheit 2 eingesetzt. Die Magnetringeinheit 15 umgibt den Sensor 25 radial und ist drehfest an dem Drehkörper 3 befestigt. Das hat den Vorteil, dass nicht Längentoleranzen, sondern nur genau herzustellende Durchmesser- Toleranzen zur Geltung kommen. Die radiale Lagerluft zwischen dem sich drehenden Drehkörper 3 und der stillstehenden Achseinheit 2 sind entsprechend gering und auch in der Serienfertigung gut beherrschbar.

Ein weiterer Vorteil ist, dass axiale Bewegungen bzw. Verschiebungen zwischen Drehkörper 3 und Achseinheit 2 das Sensorsignal nicht ungünstig beeinflussen, da in die radiale Richtung gemessen wird und der radiale Abstand für die Qualität des Messsignals im Wesentlichen maßgebend ist.

Ein Vorteil ist auch, dass die hier gezeigte Anordnung besonders unempfindlich gegen Verschmutzung und Flüssigkeiten ist, da der Sensor innenliegend angeordnet ist. Zudem kann der Sensor 25 in der Aufnahme 12 hier und in anderen Ausgestaltungen beispielsweise mit einem Kunststoff umspritzt werden.

Um die Unterbringung des Sensors 25 weiter zu verbessern, ist dieser hier auf einer Leiterplatte 35 bzw. Print angeordnet.

Dabei ist hier an der Leiterplatte 35 auch die Spuleneinheit 24 bzw. deren Anbindung 14 kontaktiert.

Des Weiteren ist an der Leiterplatte 35 auch die Anschlussleitung 11 angebunden, über welche die gesamte Bremsvorrichtung 1 mit dem zu bedienenden System verbunden wird. So kann an der Leiterplatte 35 beispielsweise ein 6- oder 8-poliger Stecker befestigt werden, über den dann sowohl der Sensor 25 als auch die Spuleneinheit 24 mit der entsprechenden Steuerung verbunden werden. In der Anschlussleitung 11 ist hier auch die Signalleitung 45 zum Übermitteln des Sensorsignals angeordnet. So kann die Bremsvorrichtung 1 besonders einfach und schnell installiert werden. Um das ganze System besonders robust gegenüber Fehlern und Störungen zu gestalten, kann die Leiterplatte 35 in der Bohrung 12 mitsamt des Sensors 25 in der Achseinheit 2 vergossen werden.

Die Achseinheit 2 besteht hier aus zwei Achsteilen 20, 21, die in axialer Richtung miteinander verbunden sind. Figur 2b zeigt schematische Ansichten möglicher Ausgestaltungen. Das erste Achsteil 20 erstreckt sich aus dem Drehkörper 3 nach draußen. Das zweite Achsteil 21 dient als Stator und nimmt den Kern 26 und die elektrische Spuleneinheit 24 auf. Die Bremskörper 44 bzw. Walzen 6a sind an dem zweiten Achsteil 21 benachbart zu dem Kern 26 gehalten.

Das erste Achsteil 20 wird hier aus einem austenitischen Stahl gefertigt und weist eine sehr geringe magnetische Permeabilität auf. Die relative magnetische Permeabilität ist hier insbesondere kleiner 50 und vorzugsweise kleiner 20 und ist besonders bevorzugt kleiner 10 oder 5. Das erste Achsteil 20 ist hier als Tiefziehteil ausgebildet und weist nur dünne Wandstärken auf, die dennoch das erforderliche Drehmoment übertragen können. Da das erste Achsteil 20 aus einem metallischen Werkstoff besteht, kann der Außendurchmesser 30a des ersten Achsteils 20 im Vergleich zu einem aus reinem Kunststoff bestehenden Achsteil verringert werden. Dadurch wird der Reibradius der Dichtlippe der Dichtung bzw. des Dichtteils 37 verringert, wodurch das Grundmoment (ohne eingestellte Bremswirkung) erheblich verringert werden kann. Eine Verringerung des Reibradius wirkt sich quadratisch auf das Reibmoment der Dichtung aus.

Die Wandung 8 kann die Sensoreinrichtung magnetisch von der Spuleneinheit 24 und dem Drehkörper 3 entkoppeln.

Das erste Achsteil 20 umfasst einen länglichen rohrartigen Axialabschnitt 20a und an einem im Zusammenbau axial inneren Ende einen Befestigungsabschnitt 20b, der hier einen Radialabschnitt 20c und einen (kurzen) hülsenförmigen Halteabschnitt 20d umfasst. Der Halteabschnitt 20d weist einen erheblich größeren Außendurchmesser 30b (mindestens 30% oder 50%) auf als der Außendurchmesser 30a des Axialabschnitts 20a. Der Radialabschnitt 20c und/oder der Halteabschnitt 20d sind mit dem zweiten Achsteil 21 verbunden. Hier umgreift der Halteabschnitt 20d das Ende des zweiten Achsteils 21 und wird dort verrastet und/oder verklemmt und/oder verklebt und/oder verschraubt.

Möglich ist es auch, dass das erste Achsteil 20 Haltelaschen 20d zur Befestigung an dem zweiten Achsteil 21 aufweist. Dann ist der Befestigungsabschnitt 20b nicht rotationssymmetrisch ausgebildet (rechter Teil von Figur 2b).

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2a kann eine Push-Pull- Funktion integriert sein. Eine Verschiebung der ersten Bremskomponente 2 in der Orientierung von Figur 2a nach links hin führt dazu, dass der axiale Abstand des Magnetfeldsensors 25 von der Magnetringeinheit 15 vergrößert bzw. verändert wird.

Durch eine Axialverschiebung verändert sich das empfangene Signal 468 gemäß der Darstellung von Figur 2d. Figur 2d zeigt den Verlauf der Amplitude 469 des durch den Magnetfeldsensor 25 detektierten Signals 468 in Abhängigkeit zur axialen Verschiebung der Bremskomponenten 2, 3 (horizontale Achse) dargestellt. Durch eine axiale Verschiebung des Magnetfeldsensors 25 gegenüber der Magnetringeinheit 15 verändert sich die Amplitude 469 des detektierten Signals 468. Eine axiale Verschiebung bzw. ein Herunterdrücken des Zusatzteils 33 oder eine seitliche Verschiebung des Zusatzteils 33 kann so detektiert werden. Mit dem gleichen Sensor kann auch der Drehwinkel erfasst werden, wobei zur Erfassung des Drehwinkels die Richtung des Magnetfeldes ermittelt wird. Die Intensität bestimmt die axiale Position. Aus einer Veränderung des Signals 468 kann deshalb auf eine axiale Betätigung der Bremsvorrichtung 1 geschlossen werden. Das ist vorteilhaft, da ein einziger (mehrdimensionaler) Hallsensor zur Bestimmung der Winkelposition und der Bestimmung einer Axialposition verwendet werden kann.

In Figur 2c ist die Sensoreinrichtung 5 noch einmal schematisch im Detail dargestellt. Die Achseinheit 2 und der Drehkörper 3 sind nur angedeutet (gestrichelte Linien). Die Sensoreinrichtung 5 stützt sich über die Entkopplungseinrichtung 39 an der dreh baren zweiten Bremskomponente 3 z. B. magnetisch entkoppelt ab.

Es ist eine Abschirmeinrichtung 9 zur Abschirmung von Magnetfeldern vorgesehen. Die Abschirmeinrichtung 9 besteht hier aus einem dreiteiligen Abschirmkörper 19. Darüber hinaus ist außerdem noch eine Trenneinheit 29 zur magnetischen Trennung vorhanden. Die Magnetringeinheit 15 wird zum Messen der Orientierung bzw. des Drehwinkels der magnetorheologischen Bremseinrichtung 1 genutzt. Der Magnetfeldsensor 25 ist innerhalb des ersten Achsteils 20 angeordnet. Kleine relative axiale Verschiebungen können außerdem genutzt werden, um ein Herunterdrücken beispielsweise eines Bedienknopfs zu detektieren.

Bei der in Figur 2a gezeigten Ausführung ist die Wandung 8 magnetisch nicht leitfähig ausgebildet. Dadurch kann verhindert werden, dass sich das Magnetfeld der Magnetringeinheit 15 und das Magnetfeld der Spuleneinheit 24 gegenseitig ungünstig beeinflussen. Die Wandung 8 entkoppelt den Drehkörper 3 von der Sensoreinrichtung 5. Die Wandung 8 dient hier als Anbindung für die Dichtungseinrichtung 7.

Es ist möglich, dass eine Halteeinrichtung 49 vorgesehen ist. Die Halteeinrichtung 49 umschließt dann insbesondere die Sensoreinrichtung 5 radial nach außen und axial nach außen und hält die Magnetringeinheit 15. Die Halteeinrichtung 49 kann aus einem Magnetfeld abschirmenden Metall und beispielsweise aus einem Metall mit einer relativen magnetischen Permeabilität von wenigstens 100.000 ausgebildet sein. Beispielsweise ist die Halteeinrichtung 49 dann aus einer Nickel-Eisen-Legierung gefer tigt. Die Halteeinrichtung 49 kann auch zur Abschirmung dienen. Das Zusatzteil 33 aus Figur 2a kann auch eine radial umlaufende Erhebung mit einem erheblich vergrößerten Durchmesser aufweisen. Dadurch eignet sich die Bremsvorrichtung 1 dann auch besonders gut als Mausrad einer Computermaus oder dergleichen.

Der Drehkörper 3 ist in allen Ausgestaltungen aus einem magne tisch besonders leitfähigen Material. Die Halteeinrichtung 49 und der Drehkörper 3 sind hier beispielsweise aus einem m-Metall. Die hier als magnetisch nicht leitfähig beschriebenen Komponenten bestehen beispielsweise aus Kunststoff und weisen eine relative magnetische Permeabilität von vorzugsweise kleiner 10 auf.

Die problematischen Felder, die die Drehwinkelmessung in der Regel stören können, sind vor allem die Felder in radialer Richtung. Diese Felder werden hier vorzugsweise mit einer als Mantel wirkenden Halteeinrichtung 49 oder einem separaten Abschirmkörper 19 (Figur 2c) aus geeignetem Material abgeschirmt, z. B. magnetisch leitendem Stahl. Zusätzlich kann so das Magnetfeld der Magnetringeinheit 15 noch verstärkt werden.

Dadurch kann die Magnetringeinheit 15 kleiner (dünner) dimensioniert werden und so Material, Bauvolumen und Herstellungskosten eingespart werden.

Möglich ist es auch, dass die Halteeinrichtung 49 aus einem magnetisch nicht leitenden Material besteht. Dann ist es jedenfalls bevorzugt, dass die Abschirmeinrichtung 9 einen einteiligen oder auch mehrteiligen Abschirmkörper 19 aufweist, der die Magnetringeinheit 15 wenigstens radial nach außen und axial nach außen und gegebenenfalls axial nach innen vorzugsweise spaltfrei umgibt, wie es in Figur 2c oder auch Figur 2a dargestellt ist, wobei in Figur 2a die Halteeinrichtung 49 den Abschirmkörper 19 zur Verfügung stellen kann.

Die Abschirmeinrichtung 9 weist wenigstens eine Trenneinheit 29 auf, die magnetisch nicht leitend oder nur sehr gering leitend ausgebildet ist. Ein Verhältnis der magnetischen Permeabilität des Abschirmkörpers 19 zu der magnetischen Permeabilität der Trenneinheit 29 ist vorzugsweise größer 1000, aber jedenfalls größer 10 oder besser größer 100.

Die Konstruktion wird erfindungsgemäß auch dadurch verbessert, dass die Wandstärke des Abschirmkörpers 19 variiert wird und ein Abstand zwischen Magnetringeinheit 15 und Abschirmkörper 19 vorgesehen ist. Durch den Abstand zwischen Ring 15 und Abschirmkörper 19 kann die Abschirmung und die Verstärkung optimal angepasst werden. Das Material des Abschirmkörpers 19 ist hier so gewählt, dass es nicht in magnetische Sättigung geht, damit äußere Magnetfelder ausreichend abgeschirmt werden (Material in Sättigung lässt Magnetfelder gleich wie Luft durch, also mit der magnetischen Feldkonstante mq). Bei vorteilhafter Auslegung des Abstandes zwischen Ring 15 und Abschirmkörper 19 schließt sich das Magnetfeld nicht zu stark über den Abschirmkörper 19 und das Feld in dem Zentrum beim Sensor 25 ist ausreichend homogen und wird erhöht verglichen mit einem Ring 15 gleicher Größe oder größer ohne Abschirmkörper 19.

Eine bevorzugte Dimensionierung der Abschirmeinrichtung 9 für ein Mausrad einer Computermaus weist beispielsweise die nachfolgenden Abmessungen auf. Der Abschirmkörper 19 ist 0,5 mm dick, der Abstand zwischen Abschirmkörper und Magnetringeinheit 15 beträgt auch 0,5 mm, die Breite der Magnetringeinheit 15 ist 2 mm und der Durchmesser der Magnetringeinheit 15 ist 8 mm. In diesem Fall ist das mögliche Störfeld von der Spuleneinheit 24 bei 140 mT, dadurch ergibt sich ein möglicher Fehler in der Winkelmessung von kleiner 0,1° (vgl. Erdmagnetfeld: ca. 48mT in Europa). Mit Bezug auf die Figuren 3 bis 9 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel der magnetorheologischen Bremsvorrichtung 1 bzw. der magnetorheologischen Bedieneinrichtung 100 erläutert.

Figur 3 zeigt einen ersten Querschnitt durch die Bremsvorrichtung 1. Die Bremsvorrichtung 1 umfasst einen Stator, der hier durch die Achseinheit 2 gebildet wird und einen Rotor, der den Drehkörper 3 umfasst. Die Achseinheit 2 wird durch zwei in axialer Richtung miteinander verbundene Achsteile 20, 21 gebildet. Das Achsteil 20 kann auch als Schaft bezeichnet werden und dient hier zur Befestigung der Bedieneinrichtung 100 an beispielsweise einer Konsole. An dem Teil 21 sind der Kern 26 und die elektrische Spuleneinheit 24 aufgenommen. Die elektrische Spuleneinheit 24 ist hier in axialer Richtung um das zweite Achsteil 21 gewickelt. Zentral ist der Kern 26 zu sehen. Das durch die elektrische Spuleneinheit 24 erzeugte Magnetfeld verläuft zentral durch den Kern und ist dort etwa senkrecht zu der Zeichenebene ausgerichtet.

An dem ersten Ende des zweiten Achsteils 21 ist das erste Achsteil 20 damit verbunden. An dem gegenüberliegenden zweiten Ende des Achsteils 21 ist hier eine Art Achsstummel vorgesehen, mit welchem der Drehkörper 3 drehbar an dem zweiten Achsteil 21 aufgenommen ist bzw. geführt wird. Eine Lagerung des Drehkörpers 3 erfolgt hier über die Lagerstelle 412 auf der Außenseite des Drehkörpers 3.

Im Inneren des Drehkörpers 3 ist zwischen dem zweiten Achsteil 21 und der Innenwandung des Drehkörpers 3 ein Aufnahmeraum 13 ausgebildet, in welchem ein magnetorheologisches Medium 34 vor handen ist. Über das Magnetfeld der elektrischen Spuleneinheit 24 werden die rheologischen Eigenschaften des magnetorheologischen Mediums 34 beeinflusst. In dem Aufnahmeraum 13 ist noch eine Keillagereinrichtung 6 vorgesehen, die als Walzen 6a ausgebildete Bremskörper 44 umfasst, wie in Figur 4 zu erkennen ist.

Das erste Achsteil 20 besteht hier aus einem metallischen Werkstoff und ist als Tiefziehteil hergestellt. Das erste Achsteil 20 weist einen lang gestreckten Axialabschnitt 20a auf, der im Inneren hohl ausgebildet ist. Im Inneren des Axialabschnitts 20a ist der Magnetfeldsensor 25 der Sensoreinrichtung 5 aufgenommen. Der Magnetfeldsensor 25 bzw. die Magnetfeldsensoren 25 sind hier auf einer Leiterplatte 35 angeordnet, die im Inneren des Axialabschnitts 20a aufgenommen und befestigt ist. Die Leiterplatte 35 verfügt über mehrere Kontakte und Anschlussleitungen 11, mit denen die elektrische Spuleneinheit 24 mit Strom versorgt wird und über welche die Sensorsignale der Magnetfeldsensoren 25 ausgelesen werden.

An dem inneren Ende des Axialabschnitts 20a schließt sich hier radial nach außen ein Befestigungsabschnitt 20b mit einem Radialabschnitt 20c und einem sich davon axial weg erstreckenden Halteabschnitt 20d die an. Der Axialabschnitt 20a ist auf einer ersten Axialseite des als Ringflansch ausgebildeten Radialabschnitts 20c vorgesehen. Auf der gegenüberliegenden axialen Seite erstreckt sich radial außen der Halteabschnitt 20d, der hier ebenfalls rotationssymmetrisch ausgebildet ist und hülsenförmig ausgestaltet ist. Der Halteabschnitt 20d umgibt einen entsprechend geformten Abschnitt des zweiten Achsteils 21.

Das erste Achsteil 20 und das zweite Achsteil 21 sind miteinander verbunden. Insbesondere werden die beiden Achsteile miteinander verstemmt. Möglich ist es auch, dass die beiden Achsteile 20 und 21 miteinander verschraubt und/oder verklemmt und/oder verklebt werden.

Vorzugsweise ist radial auf der Außenseite des zweiten Achsteils 21 zwischen dem Achsteil 21 und dem Halteabschnitt 20d des ersten Achsteils 20 ein O-Ring 17 zur Abdichtung vorgesehen.

Der Drehkörper 3 erstreckt sich hier vorzugsweise über einen wesentlichen Teil der axialen Länge des zweiten Achsteils 21 und insbesondere über die vollständige Länge des zweiten Achsteils 21. Hier im Ausführungsbeispiel steht der Drehkörper 3 an beiden axialen Enden des zweiten Achsteils 21 über das zweite Achsteil 21 über.

An dem dem ersten Achsteil 20 zugewandten Ende ist der Drehkörper 3 hier mit einer Halteeinrichtung 49 verbunden, die sich in einer Art Glockenform über das erste Achsteil 20 und darum herum erstreckt. Die Halteeinrichtung 49 nimmt hier eine Dichtungseinrichtung 7 zur Abdichtung des Aufnahmeraums 13 nach außen hin auf. Des Weiteren trägt die Halteeinrichtung 49 eine Abschirmeinrichtung 9 und eine daran aufgenommene Magnetringeinheit 15 der Sensoreinrichtung 5.

Ein am axial äußeren Ende vorgesehener radial nach innen ragender Schenkel der Halteeinrichtung 49 schirmt die Magnetringeinheit 15 axial vor äußeren Magneteinflüssen ab. Ein sich unmittelbar daran anschließender radialer hülsenförmiger Schenkel der Halteeinrichtung 49 schirmt die Magnetringeinheit 15 radial nach außen ab. Dadurch wird das Magnetfeld der Magnetringeinheit 15 nur sehr wenig von außen beeinflusst.

Die Halteeinrichtung 49 besteht hier aus einem Material mit einer hohen relativen magnetisch magnetischen Permeabilität (vorzugs weise größer 1000 oder größer 100.000) und kann aus einem ähn lichen oder dem gleichen Material bestehen wie der Drehkörper 3.

Obwohl hier im konkreten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 keine Axialwand zwischen der Magnetringeinheit 15 und der elektrischen Spuleneinheit 24 ausgebildet ist, sind störende Magnetfelder durch die elektrische Spuleneinheit 24 auf die Magnetringeinheit 15 bzw. den Magnetfeldsensor 25 weitgehend ausgeschlossen. Das liegt unter anderem daran, dass ein beträchtlicher axialer Abstand zwischen der Magnetringeinheit 15 und der elektrischen Spuleneinheit 24 besteht. Außerdem besteht das erste Achsteil 20 hier aus einem metallischen Werkstoff mit geringer magnetischer Permeabilität und kann zum Beispiel aus einem paramagnetischen Werkstoff bestehen. Durch die geringe magnetische Permeabilität des Achsteils 20 bedingt, sind magnetische Widerstände zur Schließung von Magnetfeldlinien in der Halteeinrichtung 49 sehr hoch, sodass nur ein äußerst geringes Störfeld vorhanden ist. Dadurch kann eine hochgenaue Winkelerfassung erfolgen. Es kann aber auch eine Axialwand zwischen der Magnetringeinheit 15 und der elektrischen Spuleneinheit 24 ausgebildet sein.

Ein weiterer Vorteil der Bremsvorrichtung 1 ist, dass die Dichtungseinrichtung 7 mit einer Dichtlippe der Dichteinheit 37 auf der Lauffläche 37a des ersten Achsteils 20 aufliegt. Da das erste Achsteil 20 aus einem metallischen Werkstoff besteht, besteht auch bei einer Vielzahl von Umdrehungen des Drehkörpers 3 keine Gefahr einer Riefenbildung auf dem zweiten auf den ersten Achsteil 20, sodass eine dauerhafte Dichtigkeit des Aufnahmeraums 13 gewährleistet werden kann.

Die radial nach innen ragende Dichtlippe 37 der

Dichtungseinrichtung 7 weist einen geringen Durchmesser auf. Der Außendurchmesser des ersten Achsteils 20 kann aufgrund des metallischen Werkstoffs verringert werden, da die radiale Wandstärke des ersten Achsteils 20 gegenüber der Verwendung eines Kunststoffmaterials reduziert werden kann. Dadurch verringert sich der Außendurchmesser und damit der Reibdurchmesser der Dichtlippe 37. Das Reibmoment der Dichtung wird damit erheblich reduziert, da sich der Durchmesser der Dichtfläche quadratisch auf das daraus resultierende Reibmoment auswirkt. Das Reibmoment ist ein erheblicher Anteil von 50% oder mehr an dem Grundmoment. Das Grundmoment kann hier insgesamt um 30% verringert werden.

Die Halteeinrichtung 49 nimmt hier die Abschirmeinrichtung 9 auf. Dazu ist in der Halteeinrichtung 49 eine im Querschnitt L-förmige Trenneinheit 29 aufgenommen, die nur eine geringe magnetische Permeabilität aufweist. Ein Verhältnis der magnetischen Permeabilität des Abschirmkörpers 19 am Ende der Halteeinrichtung 49 und der Trenneinheit 29 ist vorzugsweise größer 10 und insbesondere größer 100 oder größer 1000. Im Inneren der Trenneinheit 29 ist die Magnetringeinheit 15 aufgenommen.

Figur 4 zeigt einen Querschnitt durch die Bremsvorrichtung 1 nach Figur 3, wobei der Querschnitt nach Figur 4 senkrecht zu dem Querschnitt nach Figur 3 ausgerichtet ist. Hier ist erkennbar, dass die elektrische Spuleneinheit 24 um eine hier innerhalb der Blattebene und quer zur Längserstreckung der Achseneinrichtung 2 ausgerichtete Achse gewickelt ist. Zentral innerhalb der elektrischen Spuleneinheit 24 ist der Kern 26 zu erkennen. Die elektrische Spuleneinheit 24 ist von einem Spulenhalter 24a gehalten.

Oberhalb und unterhalb des Kerns 26 ist jeweils eine Walze 6a als Bremskörper 44 abgebildet. Die Walzen 6a dienen als eine Art von Magnetfeldkonzentratoren und tragen zum Keileffekt der Keillagereinrichtung 6 bei.

An dem hier rechten Ende sind die Anschlussleitungen bzw.

Kontakte 11 an der Leiterplatte 35 zu erkennen, die in der Aufnahme 12 innerhalb des ersten Achsteils 20 aufgenommen ist.

Figur 5a zeigt eine perspektivische Darstellung einer Ausführung der Achseinheit 2 mit dem ersten Achsteil 20 und dem zweiten Achsteil 21, wobei an dem zweiten Achsteil 21 der Walzenhalter 6b und die daran aufgenommenen Walzen 6a als Bremskörper 44 zu erkennen sind.

In Figur 5a werden vorzugsweise drehbare Walzen 6a eingesetzt. Möglich ist es auch, dass die Teile 6a nur radial außen walzenartig ausgebildet und nicht drehbar aufgenommen sind. Die Bauteile 6a bilden dann praktisch direkt einen Teil des Kerns 26 oder sind sogar einstückig damit ausgebildet. Dann können die Teile 6a eine unrunde Außenkontur bilden, die z. B. sternartig ausgeformt sein kann und sich in bevorzugten Ausgestaltungen nur über bestimmte Winkelbereiche des Umfangs erstrecken, so wie es auch bei den Walzen der Fall sein kann. Zwischen der unrunden Außenkontur und der Innenwandung in dem Drehkörper ist dann ein Scherkörper mit über dem Umfang veränderlicher Spalthöhe ausgebildet. Ein solcher Spalt bzw. Scherspalt oder einfach Bremsspalt an einer „Sternkontur" eignet sich auch gut zur gezielten Abbremsung. Ein Vorteil ist die Verringerung der Anzahl der bewegten Teile.

Figur 5b zeigt eine Variante, bei der der Kern 26 sich bis nach außen erstreckt und bei der keine Walzen 6a oder keine Sternkontur an dem Kern ausgebildet oder aufgenommen ist. Der Kern kann eine (abschnittsweise) zylindrische Außenoberfläche bilden. Zwischen der Außenoberfläche und der Innenoberfläche des Drehkörpers 3 ist dann auf wenigstens einem UmfangsSegment ein Spalt bzw. Scherspalt 6c (mit konstanter oder variabler)

Spalthöhe ausgebildet. In dem Spalt bzw. Scherspalt sind magnetorheologische Partikel aufgenommen, die eine Abbremsung bewirken.

In Figur 5c ist eine Ausgestaltung vereinfacht abgebildet, bei der an dem Kern 26 nach außenragende Vorsprünge 6a bzw. Magnetfeldkonzentratoren 26a ausgebildet sind. Die Magnetfeld konzentratoren 26a können hier bevorzugt einstückig oder werkstoffeinstückig an dem Kern 26 ausgebildet sein. Denkbar ist es auch, dass die Vorsprünge 6a insgesamt ein separates Teil oder jeweils separate Teile sind, die mit dem Kern 26 verbunden werden. Vorzugsweise bestehen sie aus einem gleichen (oder magnetisch ähnlichem oder im Wesentlichen gleiche Eigenschaften aufweisenden) Material wie der Kern 26. Zwischen zwei Magnetfeld konzentratoren 6a ist (jeweils) eine Vertiefung 6d ausgebildet.

An den Magnetfeldkonzentratoren 6a bilden sich Engstellen 6e.

Der Oberflächenverlauf der Vorsprünge 6a und der Vertiefungen 6d kann relativ zu einem Kreisquerschnitt (etwa) sinusförmig ausgebildet sein, sodass sich ein stetiger und (überall) abgerundeter Verlauf der Oberflächenform ergibt. Der Kern 26 bildet mit den Magnetfeldkonzentratoren 6a auf wenigstens einem Umfangssegment einen Spalt bzw. Scherspalt 6c mit variabler Spalthöhe. Der Raum der Vertiefungen kann teilweise oder vollständig mit einer Vergussmasse aufgefüllt sein.

Hier sind in Ausführungsbeispiel nach Figur 5c keine Walzen vorgesehen. Der Kern kann außerhalb des Umfangssegments eine (abschnittsweise) zylindrische Außenoberfläche bilden. In dem Bremsspalt bzw. Spalt bzw. Scherspalt sind magnetorheologische Partikel aufgenommen, die eine (gezielte und steuerbare) Abbremsung bewirken können. Die Vertiefungen 6d können (mehr oder weniger) mit einer Vergussmasse 6f gefüllt sein, so dass sich (zumindest auf dem Umfangssegment mit den Vorsprüngen 6a) ein Scherspalt mit variabler oder sogar auch konstanter Spalthöhe ergibt. Das Magnetfeld wird dann trotzdem auf den Bereich mit den Vorsprüngen 6a konzentriert.

In allen Fällen ist es möglich, dass die magnetorheologischen Partikel in einem Trägerfluid wie z. B. einem Öl oder einer anderen Flüssigkeit aufgenommen sind. Möglich ist es aber auch, dass die magnetorheologischen Partikel ohne Trägerflüssigkeit in einem Gas aufgenommen sind und durch ein gezieltes Magnetfeld miteinander verketten.

Mit einem Spalt bzw. Scherspalt mit auf dem Umfang variabler Spalthöhe (z. B. einer Sternkontur) kann ein höheres Bremsmoment als in einem zylindrischen Scherspalt erzeugt werden. Ein noch höheres Bremsmoment kann über drehbare Wälzkörper wie die Bremskörper 44 bzw. Walzen 6a aufgebaut werden.

Der Vorteil eines Fluids wie eines Öls oder dergleichen ist, dass auch bei kleinen Spalthöhen kein Klemmen auftritt.

Ein Vorteil von magnetorheologischen Partikeln ohne Träger flüssigkeit ist, dass ein geringeres Grundmoment erzielbar ist, da die Dichtung eine geringere (oder fast keine) Anpresskraft benötigt und somit leichter läuft. Ein weiterer Vorteil ist, dass eine geringere Abhängigkeit von der Einsatztemperatur besteht. So ist die Viskosität eines Öls bei Temperaturen von -40°C und bei 120°C erheblich unterschiedlich. Solche Abhängigkeiten fallen ohne den Einsatz von Öl weg. Außerdem kann der absolute Anteil magnetorheologischer Partikel in dem Spalt erhöht werden, da der Volumenanteil der Trägerflüssigkeit wegfällt.

Figur 6 zeigt einen Querschnitt, wobei zu erkennen ist, dass der Halteabschnitt 20d auf einen entsprechenden Abschnitt des zweiten Achsteils 21 aufgeschoben ist. Zwischen dem Halteabschnitt 20d und dem zweiten Achsteil 21 ist ein O-Ring 17 zur Dichtung zu erkennen.

Wenn eine Ausgestaltung nach Figur 5b vorliegt, dann ist im Querschnitt nach Figur 6 das Bauteil 6a praktisch Teil des Kerns 26 und kann außen und innen jeweils zylindersegmentförmig aus gebildet sein, sodass radial außen nur ein (dünner) Spalt bzw. Scherspalt verbleibt. Eine Ausgestaltung mit einem solchen Bauteil 6a kann vorteilhaft sein, wenn sowohl Produkte mit Walzen (als Bremskörpern 44) als auch Produkte mit einem Spalt bzw. Scherspalt 6c auf gleiche Art gefertigt werden sollen. Bei der Montage kann dann flexibel entschieden werden.

Figur 7 zeigt eine perspektivische Darstellung des zweiten Achsteils 21 mit dem darauf erkennbaren O-Ring 17, dem Walzenhalter 6b und den hier drei Walzen 6.

Figur 8 zeigt eine geschnittene Darstellung des ersten Achsteils 20. Im Inneren des Axialabschnitts 20a des ersten Achsteils 20 ist die Aufnahme 12 zu erkennen.

Figur 9 zeigt schließlich eine perspektivische Vorderansicht des ersten Achsteils, wobei zu erkennen ist, dass der Axialabschnitt 20a eine unrunde Außenoberfläche aufweist. Auf der Außenoberfläche können Nasen 20f und/oder Nuten 20g vorgesehen sein, die insgesamt zu einer unrunden Außenoberfläche führen und für eine bessere Ableitung des aufgenommenen Drehmoments und eine verdrehsichere Aufnahme der Bremsvorrichtung 1 an zum Beispiel einer Konsole 50 sorgen.

Insgesamt stellt die Erfindung eine vorteilhafte magnetorheologische Bremsvorrichtung und eine vorteilhafte magnetorheologische Bedieneinrichtung 100 zur Verfügung. Dadurch, dass der Stator bzw. hier die Achseinheit 2 aus zwei separaten Achsteilen 20 und 21 besteht, können die beiden Achsteile aus unterschiedlichen Materialien gefertigt werden. Das ermöglicht es, das erste Achsteil 20 aus einem nicht oder nur wenig magnetisch leitenden Material und insbesondere Metall herzustellen, wodurch eine hohe Stabilität ermöglicht wird und geringere Wandstärken ausgebildet werden können. Gleichzeitig wird durch die Auswahl des nicht magnetischen oder paramagneti schen Materials das Magnetfeld der Magnetringeinheit nicht oder nur minimal geschwächt, sodass eine hohe Messgenauigkeit der Winkelposition erzielbar ist. Das zweite Achsteil kann hingegen in einem Spritzgussverfahren aus einem Kunststoff oder einem faserverstärkten Kunststoff hergestellt werden, sodass kostengünstige Herstellungsmethoden möglich sind. Bezugszeichenliste:

1 Bremsvorrichtung 26 Kern

2 Achseinheit 26a Vorsprung,

3 Drehkörper Magnetfeldkonzentrator

4 Bremseinrichtung 27 Dichtteil

5 Sensoreinrichtung 29 Trenneinheit

6 Keillagereinrichtung 30a Außendurchmesser 6a Walze, Vorsprung, 30b Außendurchmesser

Magnetfeldkonzentrator 33 Zusatzteil 6b Walzenhalter 34 Medium 6c Scherspalt, Spalt 35 Leiterplatte 6d Vertiefung 37 Dichtteil 6e Engstelle 37a Lauffläche 6f Vergussmasse 39 Entkopplungseinrichtung

7 Dichtungseinrichtung 44 Bremskörper

8 Wandung 45 Signalleitung

9 Abschirmeinrichtung 49 Halteeinrichtung

11 Anschlussleitung 50 Konsole

12 Aufnahme, Bohrung 59 Befestigungseinrichtung

13 Aufnahmeraum 100 Bedieneinrichtung

14 Anbindung 101 Bedienkopf

15 Magnetringeinheit 102 Daumenwalze 17 Dichtungseinheit 103 Computermaus

19 Abschirmkörper 104 Joystick

20 erstes Achsteil 105 Gamepad 20a Axialabschnitt 106 Mausrad

20b Befestigungsabschnitt 190 Abschirmring

20c Radialabschnitt 412 Lagerstelle

20d Halteabschnitt 416 Durchmesser

20e Haltelasche 418 Lagerstelle

20f Nase

20g Nut

21 zweites Achsteil

22 Lagereinrichtung

23 Fingerwalze

24 Spuleneinheit

25 Magnetfeldsensor