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.

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 vor dem Zeitrang dieser Anmeldung unveröffentlichten deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 102019129548.3 und der parallelen ebenfalls vor dem Zeitrang dieser Anmeldung unveröffentlichten internationalen Patentanmeldung PCT/EP2020/080613 wird eine magnetorheologische Bedieneinrichtung zum Variieren eines Drehmoments von Drehbewegungen offenbart, wobei eine Achseinheit von einem Drehkörper umgeben ist und ein Drehmoment für die Drehbarkeit des Drehkörpers mittels einer magnetorheologischen Bremseinrichtung eingestellt wird. Mit einer Sensoreinrichtung wird eine Drehposition des Drehkörpers erfasst. Die Sensoreinrichtung weist dabei eine Magnetringeinheit und einen innerhalb der Achseinheit angeordneten Magnetfeldsensor auf.

Nachteilig bei den bekannten magnetorheologischen

Bremsvorrichtungen und insbesondere bei den magnetorheologischen Bedieneinrichtungen ist, dass das erzielbare Grundmoment relativ hoch ist. Wenn eine magnetorheologische Bedieneinrichtung beispielsweise in bzw. an einer Computermaus verwendet werden soll, dann kann ein hohes Grundmoment zu einer Beeinträchtigung bei der Bedienung führen. Ein hohes Grundmoment kann zu einem früheren Ermüden des Betätigungsfingers führen. Wenn man die Drehbewegung des Mausrades noch gezielt abbremsen oder verzögern will und ein haptisches Rücksignal in Form von Ticks oder einem Rippel oder Raster beim Drehen zurückgeben will, dann muss die Bremskraft gezielt gesteuert werden und das Tickmoment muss höher als das Grundmoment ohne Erzeugung eines Bremsmoments sein. Der Benutzer muss nicht nur das Grundmoment, sondern auch das erhöhte Bremsmoment bzw. Tickmoment an den Rasterpunkten bzw. dazwischen überwinden. Der Nutzer merkt haptisch nicht nur den Drehmomentunterschied bzw. den Tangentialkraftunterschied am Mausradaußendurchmesser zwischen Grundmoment und Maximalmoment beim Tick, sondern auch in welchem Drehmomentbereich es ist. Startet man von einem sehr geringen Grundmoment, so benötigt man weniger Hub des Drehmoments um eine gute haptische Rückmeldung zu bekommen. Geht das Mausrad schon im Ruhezustand sehr schwer und muss man sich anstrengen, benötigt man eine wesentlich höhere Verstärkung des Bremsmomentes, um eine eindeutige haptische Rückmeldung zu bekommen.

Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine nochmals verbesserte Bremsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche ein geringeres Grundmoment und ein ausreichendes Verhältnis von maximalem zu minimalem Bremsmoment (Hub) ermöglicht. Insbesondere soll auch für kleinbauende haptische Bedieneinrichtungen eine magnetorheologische Bremsvorrichtung zur Verfügung gestellt werden, die ein besonders geringes Grundmoment aufweist.

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 magnetorheologische Bremsvorrichtung ist insbesondere als magnetorheologische Bedieneinrichtung ausgebildet oder wird als eine solche eingesetzt. 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. Zwischen der Achseinheit und dem Drehkörper ist ein Aufnahmeraum ausgebildet, der mit einem magnetorheologischen Medium ausgerüstet ist und über eine Dichtungseinrichtung (nach außen) abgedichtet ist. Das magnetorheologische Medium umfasst magnetorheologische Partikel und Gas als Füllmedium bzw. besteht im Wesentlichen daraus. Das Füllmedium besteht insbesondere im Wesentlichen aus einem Gas oder Gasgemisch und insbesondere aus Luft. Besonders bevorzugt ist keine Flüssigkeit und kein Öl umfasst. Öl ist kein wesentlicher Bestandteil und vorzugsweise nicht erheblich und besonders bevorzugt auch spurenweise nicht umfasst. Jedenfalls ist Öl nicht das Trägerfluid für die magnetorheologischen Partikel. Der Aufnahmeraum mit dem magnetorheologischen Medium ist insbesondere über eine Dichtungseinrichtung mit einer Dichtungseinheit mit wenigstens einer berührenden Dichtlippe zwischen den sich zueinander bewegenden Teilen abgedichtet ist. Die sich relativ zueinander bewegenden Teile sind insbesondere der Drehkörper und die Achseinheit, es können aber auch andere Teile, die mit dem Drehkörper und der Achseinheit verbunden sind, den eigentlichen Dichtspalt zur Verfügung stellen. Jedenfalls findet eine Relativbewegung zwischen Achseinheit und Drehteil statt.

Die erfindungsgemäße Bremsvorrichtung hat viele Vorteile. Ein erheblicher Vorteil ist, dass das Grundmoment erheblich verringert werden kann. Die magnetorheologischen Partikel erzeugen weniger Reibung und verringern darüber das Grundmoment. Die Dichtungseinrichtung weist ebenfalls eine geringere Reibung auf, wodurch das Grundmoment sehr erheblich reduziert werden kann. Durch die magnetorheologischen Partikel kann ein hohes Bremsmoment erzeugt werden. Das Verhältnis aus maximal erzeugbaren Drehmoment zu dem Grundmoment kann erhöht werden.

Die berührende Dichtlippe der Dichtungseinrichtung kann einen geringen Anpressdruck und damit eine geringe Reibung aufweisen. Dennoch kann eine zuverlässige Abdichtung ermöglicht werden. Es muss nur der Austritt von Partikeln verhindert werden, nicht der Austritt von Flüssigkeit. Da funktioniert auch mit einer reibungsarmen Dichtung wie einer Staubdichtung.

Vorzugsweise ist die Dichtlippe so ausgestaltet, dass eine Flüssigkeitsdichtung nicht, aber eine Dichtung gegenüber den im Aufnahmeraum vorhandenen magnetorheologischen Partikeln erfolgt.

Vorzugsweise umfasst die Dichtungseinrichtung eine elastische Dichtlippe mit einer Überdeckung kleiner 0,075 mm.

Vorzugsweise unterscheidet sich eine Erstreckung der unbelasteten (elastischen) Dichtlippe im ausgebauten Zustand um weniger als 0,06 mm und insbesondere um weniger als 0,05 mm von einer Erstreckung im eingebauten Zustand. Diese Differenz ist die Überdeckung. Dabei kann die Dichtlippe radial und/oder axial oder auch quer, also radial und axial, verlaufen. Wesentlich ist, dass sich in einer Richtung der Dichtwirkung eine Erstreckung der unbelasteten elastischen Dichtlippe im ausgebauten Zustand nur um ein geringes Maß von einer Erstreckung im eingebauten Zustand unterscheidet. Bei einer radialen Dichtung unterscheiden sich die Durchmesser der unbelasteten Dichtlippe nur wenig von dem Durchmesser der Dichtfläche. Die genauen Maße hängen auch von dem verwendeten Material und den Abmessungen ab.

Vorzugsweise beträgt ein relativer Unterschied einer Erstreckung der unbelasteten elastischen Dichtlippe im ausgebauten Zustand zu einer Erstreckung im eingebauten Zustand weniger als 2,5% oder 2% und insbesondere um weniger als 1,5% oder 1% oder weniger als 0,5%.

Vorzugsweise ist eine Dichtflächenpressung zwischen der elastischen Dichtlippe und der Dichtfläche im eingebauten Zustand kleiner 0,075 MPa (Megapascal) und insbesondere kleiner 0,06 MPa oder kleiner 0,05 MPa.

In allen Ausgestaltungen ist es besonders bevorzugt, dass die Dichtungseinrichtung wenigstens eine berührungslose Labyrinthdichtung mit wenigstens einem (berührungslosen) Dichtspalt umfasst oder ausbildet. Die Dichtungseinrichtung kann zwei oder mehr berührungslose Dichtspalte ausbilden oder aufweisen. Bei sehr geringem Grundmoment kann eine hohe Dichtwirkung erzielt werden. Dadurch, dass nur magnetorheologische Partikel und keine Flüssigkeit enthalten sind, kann die Dichtungseinrichtung sehr reibungsarm ausgebildet werden.

Der Dichtspalt ist vorzugsweise so klein, dass die magnetorheologischen Partikel zurückgehalten werden, aber Flüssigkeit wie Wasser oder Öl durchtreten könnte.

In allen Ausgestaltungen ist es besonders bevorzugt, dass die Dichtungseinrichtung wenigstens eine berührungslose Labyrinthdichtung mit wenigstens einem (berührungslosen) Dichtspalt umfasst. Besonders bevorzugt ist die Dichtungseinrichtung als berührungslose Dichtungseinrichtung ausgebildet. Dadurch kann das Grundmoment erheblich reduziert werden. Dadurch, dass nur magnetorheologische Partikel und keine Flüssigkeit enthalten sind, kann die Dichtungseinrichtung berührungslos ausgebildet werden.

In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass die Dichtungseinrichtung (im Grundzustand) auch wenigstens eine nicht-berührende Dichtlippe umfasst. Im Betrieb kann es aber - abhängig von der Betriebssituation - auch dort gelegentlich zu (leichten) Berührungen kommen. Vorzugsweise ist die Überdeckung negativ.

Die Dichtlippe kann in allen Ausgestaltungen so ausgebildet sein, dass bei einer lokalen Anhäufung von magnetorheologischen Partikeln der Spalt geschlossen werden kann und eine Berührung der Dichtlippe erfolgt. Bei nachlassender Anhäufung federt die Dichtlippe dann zurück und kann auch einen (geringen) Spalt freigeben. Der freie Spalt kann kleiner als 20 pm oder 10 pm oder 5 pm oder 2 pm ausgebildet sein.

Vorzugsweise ist die Reibung der berührenden Dichtlippe gering. Insbesondere ist ein Anteil der durch die Dichtlippe bedingten Reibung im Grundzustand kleiner 60% und insbesondere kleiner 40%. Möglich ist es auch, dass die Reibung der berührenden Dichtlippe das Grundmoment nur geringfügig (um weniger als 25% oder 10%) beeinflusst. Testen kann man das durch Bestimmung des Grundmomentes mit und ohne berührende Dichtlippe.

Ein Dichtspalt oder eine Dichtlippe kann radial und/oder axial oder auch quer, also radial und axial, verlaufen.

In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass die Dichtungseinrichtung (im Grundzustand) eine berührende Dichtlippe umfasst. Im Betrieb kann es aber - abhängig von der Betriebssituation - gelegentlich zu (leichten) Berührungen kommen. Vorzugsweise ist die Überdeckung negativ. Es ist auch möglich, dass die Dichtungseinrichtung (wenigstens) eine elastische Dichtlippe mit einem freien Dichtspalt aufweist. Ein freier Abstand der elastischen Dichtlippe ist dann insbesondere kleiner als 0,075 mm oder kleiner als 0,06 mm oder kleiner als 0,05 mm.

Vorzugsweise beinhaltet der Aufnahmeraum mehr als 40 Volumenprozent magnetorheologische Partikel. Unter dem Anteil von 40% oder 45% oder mehr an magnetorheologischen Partikeln in dem Aufnahmeraum wird im Sinne dieser Anmeldung der Volumenanteil verstanden. 100% entspricht dem maximal einfüllbaren Volumen. Insofern ist der Anteil typischerweise ein Volumenprozentanteil und auch ein Massenprozentanteil, jedenfalls wenn die magnetorheologischen Partikel jeweils eine gleiche Dichte aufweisen. Ein Anteil von 50% bedeutet aber nicht, dass 50% des Volumens des Aufnahmeraums gefüllt ist, denn aufgrund der Struktur der magnetorheologischen Partikel ist nicht der Aufnahmeraum vollständig mit den magnetorheologischen Partikeln füllbar. Zwischen den einzelnen (trockenen) magnetorheologischen Partikeln verbleiben lokale Hohlräume, die im Wesentlichen oder vollständig mit Gas und insbesondere Luft gefüllt sind.

Es hat sich herausgestellt, dass mit dem Einsatz von (trockenen) magnetorheologischen Partikeln auch das maximale Bremsmoment gegenüber dem Stand der Technik erhöht werden kann.

Vorzugsweise ist der Aufnahmeraum zu mehr als 50%, 60%, 70% oder 80% (Volumenprozent) mit magnetorheologischen Partikeln gefüllt. Mit einem flüssigem Trägermedium wie Öl versehene magnetorheologische Fluide enthalten regelmäßig weniger als 40% oder 45% magnetorheologische Partikel. Der hier mögliche hohe und sogar höhere Anteil trägt dazu bei, das maximale Bremsmoment zu erhöhen.

Vorzugsweise ist der Aufnahmeraum zu weniger als 97 Volumenprozent oder weniger als 95 Volumenprozent mit magnetorheologischen Partikeln gefüllt. Es hat sich herausgestellt, dass ein zu hoher Anteil manchmal, gelegentlich oder regelmäßig zu einem Blockieren der Bremseinrichtung führen kann. Deshalb ist ein gewisser Abstand zur maximal möglichen Einfüllmenge sinnvoll. Die genaue Grenze hängt von den Konstruktionsbedingungen und den räumlichen Verhältnissen im Inneren des Aufnahmeraums ab.

Besonders bevorzugt liegt ein Füllgrad (Anteil) der magnetorheologischen Partikel zwischen 70% und 95% der maximal einfüllbaren Menge an magnetorheologischen Partikeln.

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

In allen Ausgestaltungen ist es möglich, dass axial außerhalb der Sensoreinrichtung eine Dichtung und insbesondere Graphitdichtung umfasst ist. Eine solche Graphitdichtung kann berührend ausgebildet sein und dient nicht zur Abdichtung der magnetorheologischen Partikel, sondern dichtet nur eventuell enthaltenes Graphit oder andere Schmierstoffe ab, die dem Gemisch aus Gas bzw. Luft und magnetorheologischen Partikeln zugesetzt werden können.

Vorzugsweise ist der Drehkörper nach außen hin (zu einer Konsole oder einem Gehäuse) drehbar gelagert. Das ermöglicht, dass sich bei Druck auf den Drehkörper (beim Bedienen) ein Spaltmaß zwischen Drehkörper und Achseinheit insbesondere im Wesentlichen nicht ändert. Eine Lagerstelle oder Lagerung des Drehkörpers auf der Achseinheit ist vorzugsweise nicht vorhanden.

Vorzugsweise ist ein mit der elektrischen Spuleneinheit der Bremseinrichtung zusammenwirkenden Kern umfasst. Insbesondere ist wenigstens eine Sensoreinrichtung wenigstens zur Erfassung einer Drehposition des Drehkörpers vorgesehen.

Insbesondere umfasst die Sensoreinrichtung wenigstens einen Sensor, z. B. einen Magnetfeldsensor. Insbesondere ist der Sensor benachbart zu dem Aufnahmeraum an der (einzigen)

Verbindungsstelle aus dem Aufnahmeraum nach außen angeordnet.

Besonders bevorzugt umfasst die Sensoreinrichtung wenigstens eine Magnetringeinheit und wenigstens einen Magnetfeldsensor zur Erfassung eines Magnetfeldes der Magnetringeinheit.

Der Magnetfeldsensor ist insbesondere drehfest an der Achseinheit angebunden und ist insbesondere radial und/oder axial benachbart zu der Magnetringeinheit angeordnet. Der Magnetfeldsensor ist vorzugsweise wenigstens teilweise innerhalb der Achseinheit angeordnet. Die Achseinheit umgibt den Magnetfeldsensor wenigstens insbesondere abschnittsweise (und insbesondere vollständig) radial.

Die Achseinheit kann insbesondere wenigstens zwei separate und in axialer Richtung miteinander verbundene Achsteile, nämlich ein erstes Achsteil und wenigstens ein zweites Achsteil umfassen. Das erste Achsteil kann wenigstens teilweise aus Metall bestehen und weist eine geringere 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.

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 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.

Es ist auch möglich, dass die Achseinheit einteilig ist und teilweise, überwiegend oder vollständig aus Kunststoff oder Metall besteht und eine geringere magnetische Leitfähigkeit aufweist als ein mit einer elektrischen Spule der Bremseinrichtung zusammenwirkender Kern. Vorzugsweise ist eine Verhältnis der magnetischen Leitfähigkeit des Kerns zu einer magnetischen Leitfähigkeit der Achseinheit (oder des ersten Achsteil) 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 die „relative magnetische Permeabilität", die auch vereinfacht „magnetische Permeabilität" genannt wird.

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 die Achseinheit (oder das erste Achsteil) zu einem erheblichen 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 Material oder austenitischen Stahl mit einer magnetischen Permeabilität kleiner 10 oder 20. Besonders bevorzugt ist die 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.

Möglich und bevorzugt ist es auch, dass die Achseinheit insgesamt aus faserverstärktem Kunststoff wie PPS GF 40 besteht.

In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass an der Achseinheit (oder 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 z.B. 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 Leitfähigkeit 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 oder daran ankoppelt.

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 Leitfähigkeit (relative magnetische Permeabilität) als der Abschirmkörper und/oder der Kern auf. Ein Verhältnis der beiden ist vorzugsweise kleiner 1/10 oder 1/100.

Insbesondere stellt die Halteeinrichtung die Entkopplungseinrichtung zur Verfügung. 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 und/oder axialen Außenseite wenigstens abschnittsweise. Bevorzugt und vorteilhaft ist auch, dass der Abschirmkörper die Magnetringeinheit wenigstens an wenigstens einer axialen Innenseite wenigstens abschnittsweise umgibt, welche der Spuleneinheit der Bremseinrichtung abgewandt ist.

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 (-abschnitt) 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 drehfest 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.

An der Halteeinrichtung ist vorzugsweise die oder wenigstens eine Dichtungseinrichtung befestigt. Die Dichtungseinrichtung liegt insbesondere entweder an dem Drehkörper 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 zurückgehalten.

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 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 Trenneinheit sind vorzugsweise auch für die Achseinheit vorgesehen. So wird von der Achseinheit kein störendes Streufeld beim Magnetfeldsensor erzeugt. Beispielsweise ist die Achseinheit 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.

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 xxx

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. xxx

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.

Besonders bevorzugt ist eine Außenlagerung des Drehkörpers. Möglich ist es auch, dass der Drehkörper mittels wenigstens einer Lagereinrichtung auf der Achseinheit drehbar gelagert ist.

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.

Möglich ist es auch, dass die Bremskörper auf dem Außenumfang des Kerns ausgebildet oder drehfest damit verbunden sind. Die Bremskörper können eine Art Außenverzahnung oder nach außen abstehende Bremselemente bilden, die Engstellen für die magnetorheologischen Partikel bilden, an denen sich miteinander verkettete Partikelhäufungen bilden, wenn ein Magnetfeld beaufschlagt wird. Solche Bremselemente können auch als Magnetfeldkonzentratoren bezeichnet werden.

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 mit den Bremskörpern oder Bremselementen vorzugsweise axial zwischen der Magnetringeinheit und der Spuleneinheit 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 390.0 oder in der DE 102020 106 328.8). Dazu befinden sich Bremskörper bzw. Bremselemente an dem Drehkörper benachbart zur Spuleneinheit und zum Kern. Die Bremskörper werden hier dann von magnetorheologischen Partikeln umgeben. Das Magnetfeld der Spuleneinheit tritt über das Gehäuse des Drehkörpers durch die Walzkörper/Bremselemente durch und schließt über den Kern. Dabei bilden sich an den magnetorheologischen Partikeln Keile aus, die die Bewegung des Drehkörpers bremsen. Die Bremskörper können Kugeln, zylindrische Walzen oder andere Teile oder fest und nicht drehbar mit dem Kern verbunden sein.

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.

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 ist die Achseinheit an einer Konsole aufgenommen, die eine Tragstruktur für daran aufgenommene Komponenten und insbesondere für den daran gelagerten Drehkörper und/oder für die Bremseinrichtung und/oder für die Sensoreinrichtung bereitstellt. 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.

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 und vorzugsweise wenigstens die Spuleneinheit sind insbesondere drehfest an der Achseinheit angeordnet.

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 die Keillagereinrichtung, vorzugsweise deren Bremskörper, von dem Medium (direkt) umgeben. 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 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 und hier mit magnetorheologischen Partikeln und Luft oder dgl. Gefüllt.

Insbesondere sind an der Achseinheit ein sich in der axialen Richtung erstreckenden Kern aus einem magnetisch leitfähigen Material und eine elektrische Spule (Spuleneinheit) aufgenommen. 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.

Das Achseinheit, 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. 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. Alles zusammen sollte möglichst wenig kosten.

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 2a;

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

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

Fig. 10 eine schematische Darstellung; und

Fig. lla-f verschiedene Ansichten weiterer 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 magnetorheologische Medium 34 besteht hier aus magnetorheologischen Partikeln und einem Gasgemisch wie Luft. Ein Magnetfeld führt zu einer lokalen und starken Vernetzung der magnetisch polarisierbaren Partikel. 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 nach außen abgedichtet, um ein Austreten magnetorheologischen Partikel 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 weist einen geringen freien Dichtspalt zu der Achseinheit 3 auf. Die Dichtteile 27, 37 sind hier an einer als Wandung 8 ausgebildeten Tragstruktur befestigt. Die Dichtungseinheit 37 kann auch außen direkt an einer Innenseite des Drehkörpers 3 anliegen.

Die Dichtungseinrichtung 7 umfasst die Dichtungseinheit 37, die zwei Dichtlippen umfasst, die axial beabstandet voneinander hier radial umlaufend nach innen ragen. Die axial innere Dichtlippe 37a ist nicht berührend und die axial äußere Dichtlippe 37b liegt berührend an der Achseinheit 2 an. Es ergibt sich ein radial dünner Dichtspalt axial innen, ein größerer Hohlraum dazwischen, und die anliegende Dichtlippe 37b. Insgesamt bilden die beiden Dichtlippen auch eine Art von Labyrinthdichtung. Jedenfalls wird durch den dünnen Dichtspalte bei 37a ein Austritt von magnetorheologischen Partikeln weitgehend oder weitestgehend ausgeschlossen. Die Überdeckung 37f (vgl. die Vergrößerung der unten rechts in Figur 2a) der anliegenden Dichtlippe 37b im ausgebauten und unbelasteten Zustand ist gering und beträgt hier weniger als 1% oder 2%. Dadurch ist die Belastung durch die Dichtlippe 37b und das dadurch erzeugte Reibmoment gering und beträgt hier weniger als die Hälfte des anliegenden Grundmomentes.

Die Dichtung mit der anliegenden Dichtlippe muss nicht dicht für Wasser oder ähnliche Flüssigkeiten sein, da Partikel im Inneren vorhanden sind. Das muss die Dichtungseinrichtung ja auch nicht sein, da keine Flüssigkeit enthalten ist. Zur Abdichtung von eventuell austretendem Graphit oder dergleichen reicht die Dichtlippe 37b. Es kann aber auch eine minimal anliegende Staubdichtung 57 axial außerhalb der Sensoreinrichtung 5 vorgesehen sein. Die Sensoreinrichtung 5 und deren Magnetringeinheit 15 sammelt eventuell doch noch aus dem Aufnahmeraum 13 austretenden magnetorheologischen Partikel durch das Magnetfeld bedingt zuverlässig.

Die Dichtung 17 ist hier als O-Ring ausgebildet und umgibt die Achseinheit 3 radial. Die Dichtung 17 liegt an der Achseinheit 2 und dem Drehkörper 3 an. Der O-Ring trägt auch zur Sicherung bei. Es wird auch der mit den Partikeln befüllte 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.

Der Sensor 25 in der Aufnahme 12 kann 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 einer einteiligen Achseinheit 2, kann aber auch aus zwei Achsteilen 20, 21 bestehen, 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.

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

Figur 2b zeigt eine zweiteilige Variante. 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. Hier umgreift der Halteabschnitt 20d das Ende des zweiten Achsteil 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 rotationsymmetrisch 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 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 10 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, kann aber auch einteilig sein. 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. Das Achsteil kann auch einstückig gefertigt sein. 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 mit magnetorheologischen Partikeln und einem Gasgemisch vorhanden ist. Über das Magnetfeld der elektrischen Spuleneinheit 24 werden die rheologischen Eigenschaften der magnetorheologischen Partikel 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 vorzugsweise 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, wenn das nötig ist.

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 magnetisch magnetischen Permeabilität (vorzugsweise größer 1000 oder größer 100.000) und kann aus einem ähnlichen 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 Kunststoff oder 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 37b der Dichteinheit 37 auf dem ersten Achsteil 20 aufliegt. Es besteht ein berührender Kontakt, der aber nur wenig Reibmoment erzeugt.

An dem Außenumfang der Achseinheit 2 (zweites Achsteil 21) ist eine (dritte) Dichtlippe 37c ausgebildet, die hier einen geringen radialen Spalt zwischen der Dichtlippe 37c und der radialen Außenwandung der Innenfläche des Drehkörpers 3 ausbildet. Durch diese Dichtung werden die (trockenen) magnetorheologischen Partikel im Aufnahmeraum 13 weitgehend zurückgehalten. Eventuell dadurch austretende Partikel werden durch die (erste) Dichtlippe 37a zurückgehalten, die ebenfalls einen dünnen Spalt zur Achseinheit 2 aufweist. Danach schließt sich die berührende Dichtlippe 37b an, die radial von außen an dem Achsteil 2 (erstes Achsteil 20) anliegt. Durch den Aufbau bedingt, muss die berührende Dichtlippe nur schwach anliegen und erzeugt nur wenig zusätzliches Reibmoment. Der Anteil am gesamten Grundmoment kann auf 1/2 oder 1/3 oder 1/4 oder weniger reduziert werden. Bei der Dichtung von Flüssigkeit ist der Anteil regelmäßig größer 1/2 oder sogar 2/3 oder 3/4.

Sollten durch den Spalt oder die Spalte noch magnetorheologische Partikel nach außen durchtreten, so werden diese durch das Magnetfeld der Magnetringeinheit 15 festgehalten und gesammelt. Ein Austritt nach außen erfolgt nicht.

Zur noch stärkeren Abdichtung kann auch auf dem Achsteil 2 der (nur) in Figur 3 dargestellte Ring 37c aufgebracht sein, der insgesamt zu einer labyrinthartigen Abdichtung führt.

Vorteilhaft ist es, wenn die anliegende Dichtlippe einen geringen Durchmesser aufweist. Das ist hier der Fall, wenn die Dichtlippe an dem Bereich 20a anliegt. 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 37b. Das Reibmoment der Dichtung wird damit erheblich reduziert, da sich der Durchmesser der Dichtfläche quadratisch auf das daraus resultierende Reibmoment auswirkt.

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 (Bremselemente) 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 Scherspalt 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 Scherspalt 6c (mit konstanter oder variabler) Spalthöhe ausgebildet. In dem Scherspalt sind magnetorheologische Partikel aufgenommen, die eine Abbremsung bewirken.

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 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.

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 bestehen. 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, so dass radial außen nur ein (dünner) 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 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 hier 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. Figur 10 zeigt eine schematische Darstellung der agnetorheologischen Partikel 34a in dem Aufnahmeraum 13 zwischen dem Drehkörper 3 und dem Kern auf der Achseinheit 2. Beispielhaft eingezeichnet (nicht maßstäblich) sind eine drehbare Walze 6a und ein mit dem Kern verbundenen nicht drehbares und außen walzenartiges Teil als Magnetfeldkonzentratoren 6d in dem Scherspalt 6c. Der Aufnahmeraum 13 ist im Wesentlichen oder nahezu vollständig mit magnetorheologischen Partikeln 34a gefüllt. Naturgemäß muss ein gewisser Raumanteil frei verbleiben. Es hat sich aber herausgestellt, dass es sinnvoll ist, den Aufnahmeraum 13 nicht vollständig zu füllen. Andernfalls kann es auch zur teilweise Blockierung kommen.

Figuren Ile bis llf zeigen in schematischer Ansicht unterschiedliche Ausgestaltungen von Dichtungseinrichtungen 37 zwischen der radial inneren Achseinheit 2 und dem radial äußeren Drehkörper 3. In allen Beispielen ist wenigstens ein Dichtspalt zwischen der Achseinheit 2 und dem Drehkörper 3 bzw. der Halteinrichtung 49 vorgesehen und es liegt wenigstens eine Dichtlippe berührend an.

In Fig. 11a ist ein komplexer Labryrinthspalt umfasst, der sich zwischen zwei Dichtteilen 37 erstreckt und mehrfach umgelenkt wird. Der Dichtspalt beginnt hier radial außen. In allen Ausführungsformen bildet der Magnetring 15 eine axial abschließende Magnetdichtung 47. Die Dichtlippe 37b liegt radial innen an dem geringen Außendurchmesser des Bereichs 20a des ersten Achsteils 20 an. Das daraus resultierende Reib- und Grundmoment ist sehr gering.

In Fig. 11b ist ebenfalls ein komplexer Labryrinthspalt zwischen zwei Dichtteilen 37 ausgebildet. Hier beginnt der Dichtspalt radial innen auf der Achseinheit 2. Austretende Partikel müssen dem mehrfach umgelenkten Spalt folgen und an dem berührenden Teil der Dichtlippe 37b vorbei.

Fig. 11c zeigt einen einfacheren Labryrinthspalt, der zwischen der Achseinheit 2 und nur einem Dichtteil ausgebildet ist, aber auch mehrfach umgelenkt wird. Radial innen ist wieder eine Dichtlippe 37b ausgebildet, die anliegt.

Fig. lld zeigt eine Ausgestaltung mit einem dünnen scheibenartigen Dichtteil, welches sich radial von innen nach außen erstreckt und radial außen eine Dichtlippe 37b aufweist, die an dem anderen komplexeren Dichtteil 37 anliegt. Die Materialien können so aneinander angepasst sein, dass wenig Reibung auftritt. Eine Art von Dichtlippe 37a sorgt für eine mehrfache Umlenkung des Dichtspalts.

Fig. Ile zeigt eine relativ einfache Ausgestaltung, bei der ein im Querschnitt L-förmiger Stützring 38 radial außen an dem Drehkörper 3 befestigt ist. Der Stützring 38 hält eine dünne Scheibe als Dichtteil 37, welche radial am inneren Ende eine schmale anliegende Dichtlippe 37b ausbildet. Der Stützring 38 formt zusammen mit dem Dichtteil 37 einen mehrfach umgelenkten Spalt.

Fig. llf zeigt schließlich eine Variante, bei der ein Stützring 38 axial von außen eine dünne Scheibe mit einer innen anliegenden Dichtlippe 37b bildet.

Insgesamt stellt die Erfindung eine vorteilhafte magnetorheologische Bremsvorrichtung und eine vorteilhafte magnetorheologische Bedieneinrichtung 100 zur Verfügung.

Dadurch, dass ein „trockenes" magnetorheologisches Medium 34 verwendet wird und kein Öl oder hydraulisches Fluid enthalten ist, kann das Grundmoment erheblich verringert werden. Insbesondere kann die Dichtungseinrichtung so verändert werden, dass das Grundmoment bedeutend reduziert wird. Gegebenenfalls kann die berührende Dichtlippe so ausgestaltet werden, dass mit zunehmenden Gebrauch der Lippenbereich verschleißt und somit praktisch keine Berührung mehr stattfindet, wodurch das Grundmoment nochmals reduziert wird ohne die Funktion zu beinträchtigen. Bezugszeichenliste:

1 Bremsvorrichtung 30a Außendurchmesser

2 Achseinheit 30b Außendurchmesser

3 Drehkörper 33 Zusatzteil

4 Bremseinrichtung 34 Medium

5 Sensoreinrichtung 34a Partikel

6 Keillagereinrichtung () 35 Leiterplatte 6a Walze 37 Dichtteil

6b Walzenhalter 37a Dichtlippe 6c Scherspalt 37b Dichtlippe 6d Magnetfeldkonzentrator 37c Dichtlippe

7 Dichtungseinrichtung 37d

8 Wandung 37e Spaltweite

9 Abschirmeinrichtung 37f Überdeckung

11 Anschlussleitung 38 Stützring

12 Aufnahme, Bohrung 39 Entkopplungseinrichtung

13 Aufnahmeraum 44 Bremskörper

14 Anbindung 45 Signalleitung

15 Magnetringeinheit 47 Magnetdichtung 17 Dichtung 49 Halteeinrichtung

19 Abschirmkörper 50 Konsole

20 erstes Achsteil 57 Graphitdichtung 20a Axialabschnitt 59 Befestigungseinrichtung

20b Befestigungsabschnitt 100 Bedieneinrichtung

20c Radialabschnitt 101 Bedienkopf

20d Halteabschnitt 102 Daumenwalze

20e Haltelasche 103 Computermaus

20f Nase 104 Joystick

20g Nut 105 Gamepad

21 zweites Achsteil 106 Mausrad

22 Lagereinrichtung 190 Abschirmring

23 Fingerwalze 412 Lagerstelle

24 Spuleneinheit 416 Durchmesser

25 Magnetfeldsensor 418 Lagerstelle

26 Kern

27 Dichtteil

29 Trenneinheit