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DE102024104087A1 - Force feedback actuator of a steering column - Google Patents

Force feedback actuator of a steering column

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Publication number
DE102024104087A1
DE102024104087A1 DE102024104087.4A DE102024104087A DE102024104087A1 DE 102024104087 A1 DE102024104087 A1 DE 102024104087A1 DE 102024104087 A DE102024104087 A DE 102024104087A DE 102024104087 A1 DE102024104087 A1 DE 102024104087A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
rotor
spring plate
force feedback
feedback actuator
stator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102024104087.4A
Other languages
German (de)
Inventor
Martin Vornehm
Artur Graf
Jannick Altherr
Matthias Dannhäuser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority to DE102024104087.4A priority Critical patent/DE102024104087A1/en
Publication of DE102024104087A1 publication Critical patent/DE102024104087A1/en
Granted legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/001Mechanical components or aspects of steer-by-wire systems, not otherwise provided for in this maingroup
    • B62D5/005Mechanical components or aspects of steer-by-wire systems, not otherwise provided for in this maingroup means for generating torque on steering wheel or input member, e.g. feedback

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)

Abstract

Forcefeedback-Aktuator einer Lenksäule eines Fahrzeugs mit einer elektromagnetischen Bremsvorrichtung (1), wobei die magnetorheologischen Bremsvorrichtung (1) eine entlang einer Drehachse angeordnete Welle aufweist, einen Stator (4, 16, 20) und einen Rotor (3,17,19) und mit wenigstens einem um die Welle angeordnetes Gehäuseelement, wobei der Stator (4, 16, 20) einen Spulenträger (6) mit mindestens einer Spule (5) aufweist dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenträger (6) eine Reibfläche (7) aufweist und wobei zwischen Reibfläche (7) und dem Rotor (3,17,19) mindestens ein magnetisierbares, kreisringförmiges elastisches Federblech (10, 21) angeordnet ist Force feedback actuator of a steering column of a vehicle with an electromagnetic braking device (1), wherein the magnetorheological braking device (1) has a shaft arranged along a rotational axis, a stator (4, 16, 20) and a rotor (3, 17, 19) and with at least one housing element arranged around the shaft, wherein the stator (4, 16, 20) has a coil carrier (6) with at least one coil (5), characterized in that the coil carrier (6) has a friction surface (7) and wherein at least one magnetizable, annular elastic spring plate (10, 21) is arranged between the friction surface (7) and the rotor (3, 17, 19).

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Forcefeedback-Aktuator einer Lenksäule eines Fahrzeugs und ein Steer-by-wire Lenksystem mit einem derartigen Forcefeedback-Aktuator.The present invention relates to a force feedback actuator of a steering column of a vehicle and a steer-by-wire steering system with such a force feedback actuator.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Bei den heutigen Lenksystemen bzw. Lenkeinrichtungen kann das Lenkrad in der Höhe und in der Länge, also einer axialen Position, verstellt werden. Bei derartigen Verstellsystemen sind Lenksäulenelemente bzw. Lenkwellenelemente zueinander verschieblich, bspw. als eine teleskopierbare Anordnung ausgeführt. Dadurch kann das Lenkrad in eine für den Fahrer passende Position gebracht werden.In today's steering systems and steering devices, the steering wheel can be adjusted in height and length, i.e., in an axial position. In such adjustment systems, the steering column elements or steering shaft elements are movable relative to each other, for example, designed as a telescopic arrangement. This allows the steering wheel to be adjusted to a position that suits the driver.

Ferner sind auch Steer-by-wire Lenksysteme bekannt, bei denen auf die mechanische Verbindung des Lenkrads und der zu lenkenden Achse über die Lenksäule verzichtet wird und die Lenkung der Räder über entsprechende Signale gesteuert wird. Bei den Steer-by-wire Lenksystemen können insbesondere zwei Typen unterschieden werden: Steer-by-wire Lenksysteme mit einem lenkradfernen Force-Feedback-Aktuator und Steer-by-wire Lenksysteme mit einem lenkradnahen Force-Feedback-Aktuator.Steer-by-wire steering systems are also known, which dispense with the mechanical connection between the steering wheel and the axle to be steered via the steering column, and the steering of the wheels is controlled via corresponding signals. Steer-by-wire steering systems can be divided into two types: steer-by-wire steering systems with a force feedback actuator located away from the steering wheel and steer-by-wire steering systems with a force feedback actuator located close to the steering wheel.

Bei den Steer-by-wire Lenksystemen mit einem lenkradfernen Force-Feedback-Aktuator kommen bekannte Crash-Elemente, wie z.B., Blechstreifen, die sich bei Überschreiten einer definiteren Kraft plastisch verformen, zum Einsatz. Ferner sind auch Kunststoffhülsen an der teleskopierbaren Lenkwelle bekannt, die durch eine vorbestimmte Krafteinwirkung zerstört werden. Bei den Steer-by-wire Lenksystemen mit einem lenkradnahen Force-Feedback-Aktuator kann die teleskopierbare Lenkwelle entfallen.Steer-by-wire steering systems with a force-feedback actuator located away from the steering wheel utilize common crash elements, such as sheet metal strips that plastically deform when a defined force is exceeded. Plastic sleeves on the telescopic steering shaft are also known, which are destroyed by a predetermined force. Steer-by-wire steering systems with a force-feedback actuator located close to the steering wheel can eliminate the need for a telescopic steering shaft.

Des Weiteren ist es bekannt, dass derartige Force-feedback-Aktuatoren Elektromotoren, Federeinrichtungen und Bremsvorrichtungen aufweisen, welche eine gezielte Rückführung und Verzögerung bis hin zu einem Blockieren des Lenkrads z.B. an virtuellen Anschlägen ermöglichen. Hierbei können u.a. magnetorheologischen Bremsvorrichtungen angewendet werden.Furthermore, such force-feedback actuators are known to incorporate electric motors, spring devices, and braking devices, which enable targeted feedback and deceleration, even to the point of locking the steering wheel, for example, at virtual stops. Magnetorheological braking devices, among others, can be used for this purpose.

Die DE 10 2011 013 957 A1 zeigt eine Bremse eines Lenkradschlosses bei einem EPSc-System und offenbart ein Federelement, welches mittels einer Magnetkraft betätigt wird.The DE 10 2011 013 957 A1 shows a brake of a steering lock in an EPSc system and discloses a spring element which is actuated by a magnetic force.

Die US2002/ 0108804 A2 offenbart eine Pulverbremse, bei der der Rotor und der Stator mit einer Erregerspule ausgebildet ist, deren Magnetfluss zu pulvergefüllten Spalten führt, wodurch das darin befindliche Eisen-Pulver anhaftende, bremsende „Fäden“ bzw. „Ketten“ ausbildet.The US2002/ 0108804 A2 discloses a powder brake in which the rotor and the stator are formed with an excitation coil whose magnetic flux leads to powder-filled gaps, whereby the iron powder contained therein forms adhering, braking “threads” or “chains”.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Forcefeedback-Aktuator mit einer verbesserten pulverlosen, dichtungslosen elektromagnetischen Bremsvorrichtung bereitzustellen.It is therefore an object of the present invention to provide a force feedback actuator with an improved powderless, sealless electromagnetic braking device.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen Forcefeedback-Aktuator einer Lenksäule eines Fahrzeugs mit einer elektromagnetischen Bremsvorrichtung, wobei die magnetorheologischen Bremsvorrichtung eine entlang einer Drehachse angeordnete Welle aufweist, einen Stator und einen Rotor und mit wenigstens einem um die Welle angeordnetes Gehäuseelement, wobei der Stator einen Spulenträger mit mindestens einer Spule aufweist, wobei der Spulenträger eine Reibfläche aufweist und wobei zwischen Reibfläche und dem Rotor mindestens ein magnetisierbares, kreisringförmiges elastisches Federblech angeordnet istAccording to the invention, this object is achieved by a force feedback actuator of a steering column of a vehicle with an electromagnetic braking device, wherein the magnetorheological braking device has a shaft arranged along a rotational axis, a stator and a rotor and with at least one housing element arranged around the shaft, wherein the stator has a coil carrier with at least one coil, wherein the coil carrier has a friction surface and wherein at least one magnetizable, annular elastic spring plate is arranged between the friction surface and the rotor.

Anhand dieses Aufbaus mittels des Federblech ist es möglich ein haptisch besseres Reibverhalten und eine erhöhte Reibkraft zu erzeugen. Dies geschieht aufgrund dessen, dass das Federblech bei Bestromung der Spulen, direkt auf den Spulenträger gezogen wird, wodurch sich viele kleine Reibkontakte bilden, die im Mittelwert eine gleichmäßige Reibkraft bewirken. Dieser Effekt kann beispielsweise verstärkt werden, indem das Federblech eine zusätzlich aufgebrachte Reibschicht aufweist, wie bspw. Reiblack, Reibpapier, Gleitschicht, Teflon und/ oder zusätzlich gefettet ist.This design, using the spring plate, makes it possible to create a better tactile friction behavior and increased friction force. This occurs because the spring plate is pulled directly onto the coil carrier when the coils are energized, creating numerous small friction contacts that, on average, produce a uniform friction force. This effect can be enhanced, for example, by applying an additional friction layer to the spring plate, such as friction varnish, friction paper, sliding layer, Teflon, and/or by additionally greasing it.

Vorzugsweise sind zwei oder mehr Spulen vorgesehen. Jeder Spule wird dabei von außen gewickelt, und kann zusätzlich noch in einen dünne Kunstsoff- oder Stahlhülle axial eingelegt sein. Die Spulen können dabei von beiden Seiten in das Stator-Mittelteil eingelegt. Der Rotor ist dabei ein Bandträger und kann aus Aluminium, Metall oder Kunststoff ausgebildet sein. Bevorzugt besteht der Rotor bzw. Bandträger aus nichtmagnetisierbarem Material, damit das magnetisierbare Federblech im Magnetfeld zum Stator gezogen wird und nicht zum Rotor hin.Preferably, two or more coils are provided. Each coil is wound externally and can also be axially inserted into a thin plastic or steel sheath. The coils can be inserted into the stator center section from either side. The rotor is a strip carrier and can be made of aluminum, metal, or plastic. The rotor or strip carrier is preferably made of a non-magnetizable material so that the magnetizable spring sheet is drawn toward the stator in the magnetic field, not toward the rotor.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Stator um den Außenumfang des Rotors herum angeordnet ist. Diese gesamte Einheit bildet hierbei einen Innenläufer. Eine derartige Bauform ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn eine Lenkwelle vorliegt und der Rotor direkt um diese herum angeordnet ist.According to one embodiment of the invention, the stator is arranged around the outer circumference of the rotor. This entire unit forms an internal rotor. This design is particularly advantageous when a steering shaft is present and the rotor is arranged directly around it.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Rotor um den Außenumfang des Stators herum angeordnet ist. Diese gesamte Einheit bildet hierbei einen Außenläufer. Bei dieser Anordnung können die Spulen besonders einfach in entsprechende Vertiefungen des Stators hinein-gewickelt und ggf. vergossen werden. Vorteilhaft einer derartigen Anordnung ist, dass ein Reibradius sehr weit außen liegt, wodurch ein hohes Reibmoment ermöglicht wird. Insbesondere die Verwendung mehrerer Spulen in getrennten, spanend eingedrehten Spulengräben mit dazwischenliegenden zusätzlichen Pol- und Reibflächen ist in dieser Bauform besonders einfach realisierbar und erhöht ebenfalls das Reibmoment.According to one embodiment of the invention, the rotor is arranged around the outer circumference of the stator. This entire unit forms an external rotor. With this arrangement, the coils can be wound particularly easily into corresponding recesses in the stator and, if necessary, encapsulated. The advantage of such an arrangement is that a friction radius is located very far outwards, thereby enabling a high frictional torque. In particular, the use of multiple coils in separate, machined coil grooves with additional pole and friction surfaces in between is particularly easy to implement with this design and also increases the frictional torque.

Bevorzugterweise ist zwischen der Reibfläche und dem Rotor ein Spalt vorgesehen, in dem das Federblech angeordnet ist und wobei der Spalt eine Weite von weniger 1 mm aufweist. Ferner dient der Spalt auch dazu, das Federblech gegen Verformungen, wie bspw. Knicken, zu schützen.Preferably, a gap is provided between the friction surface and the rotor, in which the spring plate is arranged, with a width of less than 1 mm. Furthermore, the gap also serves to protect the spring plate against deformation, such as buckling.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung weist das kreisringförmige elastische Federblech mindestens einen Schlitz auf. Dies dient dazu, um eine federnde Wirkung des Federblechs zu erzielen, da das Federblech bei radialer Bewegung einen größeren oder kleineren Umfangswinkel beansprucht und somit im Schlitz „atmet“. Vorteilhafterweise kann die Dicke des Federblechs bei 0.2 - 0.5mm, die Breite bei 5-50mm liegen, so dass die Querschnittsfläche ausreichend viel Längskraft (d.h. Bremskraft) übertragen kann.According to one embodiment of the invention, the circular elastic spring plate has at least one slot. This serves to achieve a resilient effect of the spring plate, since the spring plate exerts a larger or smaller circumferential angle during radial movement and thus "breathes" in the slot. Advantageously, the thickness of the spring plate can be 0.2-0.5 mm, and the width 5-50 mm, so that the cross-sectional area can transmit a sufficient amount of longitudinal force (i.e., braking force).

Das Federblech kann derart vorgespannt sein, dass es am Rotor anliegt, also einen Luftspalt (typ 0.5mm) zu den Reibflächen besitzt. Vorteilhaft ist das Federblech jedoch so geformt, dass es in lokalen Zonen die Reibflächen mit geringer Kraft berührt. Hierdurch entsteht ein gut dosierbares Ansteuerverhalten der Bremse, weil das Federblech bei Bestromung nicht erst den Spalt durchwandert und dann auf die Reibfläche schnappt, sondern ohne Bewegung lediglich seine Kontaktkraft zur Reibfläche vergrößert.The spring plate can be preloaded so that it rests against the rotor, thus maintaining an air gap (typically 0.5 mm) between the friction surfaces. However, the spring plate is advantageously shaped so that it contacts the friction surfaces with low force in localized areas. This creates a well-adjustable brake control behavior because, when energized, the spring plate does not first move through the gap and then snap onto the friction surface, but rather simply increases its contact force with the friction surface without movement.

Das Federblech wirkt aufgrund seiner Magnetisierbarkeit wie ein außergewöhnlich dünner Anker, der den offenen Magnetkreis das Stators schließt. Obwohl das Federblech dünn ist, besitzt es aber eine deutlich höhere Permeabilität als das Pulver in magnetrheologischen Bremsen, so dass es stark angezogen wird und ein hohes Bremsmoment erzielbar ist.Due to its magnetizability, the spring plate acts like an exceptionally thin armature, closing the stator's open magnetic circuit. Although the spring plate is thin, it has a significantly higher permeability than the powder in magneto-rheological brakes, so it is strongly attracted and a high braking torque can be achieved.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung weist das kreisringförmiges elastisches Federblech mindestens eine Führungskontur auf. Die Führungskontur kann dabei axial vorgesehen sein und zum Beispiel mittels seitlicher Kargen, teil- oder vollumlaufend, ggf. auch nur mehrere kleine Laschen oder mittels einer leichten Balligkeit oder durch Längsrillen ausgebildet sein. Zudem kann eine Reibzone des Federbleches und/oder des Spulenträgers eine Oberflächenmodifikation aufweisen, welche z.B. durch aufgeklebtes Papier / Reibpapier, insbesondere mit Fasern, Fettung (auch in Kombination mit Papier), - Beschichtung (galvanisch, Teflonspray, Gleitlack...), Korrosionsschutz ausgebildet ist.According to one embodiment of the invention, the annular elastic spring plate has at least one guide contour. The guide contour can be provided axially and can be formed, for example, by lateral grooves, partially or fully circumferentially, possibly even by several small tabs, by a slight crown, or by longitudinal grooves. Furthermore, a friction zone of the spring plate and/or the coil carrier can have a surface modification, which can be formed, for example, by glued paper/friction paper, especially with fibers, greasing (also in combination with paper), coating (galvanic, Teflon spray, anti-friction varnish, etc.), or corrosion protection.

Bevorzugterweise ist ein Verbindungselement vorgesehen, welches derart angeordnet ist, dass es das Federblech mit einem drehend Bauteil und/ oder Rotor verbindet. Dies dient dazu das Federblech an den Rotor zu klemmen. DAs Verbindungselement kann dabei verschraubt oder in sonstiger Weise mit dem außenliegenden Bauteil und/ oder Rotor verbunden sein. Eine gleichmäßige Klemmung (auf großer Fläche) weist gegenüber anderen Befestigungstechniken den Vorteil auf, dass das ja sehr dünne Federblech keiner lokal hohen, schädigenden Kraftübertragung ausgesetzt wird.Preferably, a connecting element is provided which is arranged in such a way that it connects the spring plate to a rotating component and/or rotor. This serves to clamp the spring plate to the rotor. The connecting element can be screwed or connected to the external component and/or rotor in some other way. Uniform clamping (over a large area) has the advantage over other fastening techniques that the very thin spring plate is not exposed to locally high, damaging force transmission.

Gemäß einer alternativen Ausführung der Erfindung weist das kreisringförmiges elastisches Federblech mindestens ein Flügelelement auf, wobei das mindestens eine Flügelelement den Stator an den Reibflächen berührt und dabei ggf. umfasst.According to an alternative embodiment of the invention, the annular elastic spring plate has at least one wing element, wherein the at least one wing element contacts the stator at the friction surfaces and optionally surrounds it.

Weitere Aspekte der Erfindung betreffen eine Verstelleinheit und ein Steer-by-wire Lenksystem mit einer Verwendung eines erfindungsgemäßen Forcefeedback-Aktuators.Further aspects of the invention relate to an adjustment unit and a steer-by-wire steering system using a force feedback actuator according to the invention.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

Nachfolgend werden vier Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von zehn Figuren dargestellt. Es zeigen:

  • 1 einen Längsschnitt einer elektromagnetischen Bremsvorrichtung eines nicht näher dargestellten erfindungsgemäßen Forcefeedback-Aktuators gemäß einer ersten Ausführungsform,
  • 2 einen Detailansicht der elektromagnetischen Bremsvorrichtung aus 1,
  • 3 eine Darstellung eines Rotors der elektromagnetischen Bremsvorrichtung aus 1,
  • 4 eine Darstellung eines Federblechs elektromagnetischen Bremsvorrichtung aus 1,
  • 5 eine Darstellung der Spulen unbestromt elektromagnetischen Bremsvorrichtung aus 1,
  • 6 eine Darstellung der Spulen bestromt elektromagnetischen Bremsvorrichtung aus 1,
  • 7 eine Darstellung der Spule mit Federblech,
  • 8 einen Längsschnitt einer elektromagnetischen Bremsvorrichtung eines nicht näher dargestellten erfindungsgemäßen Forcefeedback-Aktuators gemäß einer zweiten Ausführungsform,
  • 9 einen Längsschnitt einer elektromagnetischen Bremsvorrichtung eines nicht näher dargestellten erfindungsgemäßen Forcefeedback-Aktuators gemäß einer dritten Ausführungsform, und
  • 10 einen Längsschnitt einer elektromagnetischen Bremsvorrichtung eines nicht näher dargestellten erfindungsgemäßen Forcefeedback-Aktuators gemäß einer vierten Ausführungsform.
Four exemplary embodiments of the invention are illustrated below with reference to ten figures. They show:
  • 1 a longitudinal section of an electromagnetic braking device of a force feedback actuator according to the invention (not shown in detail) according to a first embodiment,
  • 2 a detailed view of the electromagnetic braking device 1 ,
  • 3 a representation of a rotor of the electromagnetic braking device from 1 ,
  • 4 a representation of a spring plate electromagnetic braking device from 1 ,
  • 5 a representation of the coils de-energized electromagnetic braking device from 1 ,
  • 6 a representation of the coils energized electromagnetic braking device from 1 ,
  • 7 a representation of the coil with spring plate,
  • 8 a longitudinal section of an electromagnetic braking device of a force feedback actuator according to the invention (not shown in detail) according to a second embodiment,
  • 9 a longitudinal section of an electromagnetic braking device of a force feedback actuator according to the invention (not shown in detail) according to a third embodiment, and
  • 10 a longitudinal section of an electromagnetic braking device of a force feedback actuator according to the invention (not shown in detail) according to a fourth embodiment.

Detaillierte Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

1 bis 4 zeigen verschiedenen Darstellungen eines nicht näher dargestellten erfindungsgemäßen Forcefeedback-Aktuators mit einer elektromagnetischen Bremsvorrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform. 1 to 4 show various representations of a force feedback actuator according to the invention (not shown in detail) with an electromagnetic braking device 1 according to a first embodiment.

Die elektromagnetischen Bremsvorrichtung 1 weist eine entlang einer Drehachse angeordnete Welle 2 auf, welcher einstückig mit einem Rotor 3 ausgebildet ist. Ferner ist um den Außenumfang des Rotors 3 herum ein Stator 4 ausgebildet. Der Stator 4 selbst ist derart ausgebildet, dass dieser einen dreiteiligen Spulenträger 6 ausgebildet, in dem in diesem Ausführungsbeispiel zwei Spulen 5 angeordnet sind. Die Spulen 5 sind von außen gewickelt, ggf. noch in einen dünne Kunstsoff- oder Stahlhülle, und werden axial in den Spulenträger 6 eingelegt.The electromagnetic braking device 1 has a shaft 2 arranged along a rotational axis, which is formed integrally with a rotor 3. Furthermore, a stator 4 is formed around the outer circumference of the rotor 3. The stator 4 itself is designed such that it forms a three-part coil carrier 6, in which, in this embodiment, two coils 5 are arranged. The coils 5 are wound from the outside, optionally in a thin plastic or steel sheath, and are inserted axially into the coil carrier 6.

Der Spulenträger 6 weist mindestens zwei (N-Pol und S-Pol des Elektromagneten), im dargestellten Beispiel drei Reibfläche 7 auf, welche dem Außenumfang des Rotors 3 gegenüberliegend angeordnet ist. Zwischen der Reibfläche 7 und dem Rotor 3 ist ein Spalt 9 ausgebildet, welcher sich über den Umfang erstreckt. In diesem Spalt 9 ist mindestens ein kreisringförmiges elastisches Federblech 10 angeordnet ist. Kreisringförmig bedeutet hierbei, dass sich das Federblech um den Außen- bzw.- Innenumfang des Rotors/ Stators erstreckt. Der Spalt 9 hat eine Weite von 1mm und das Federblech ist 0,2mm stark.The coil carrier 6 has at least two (N-pole and S-pole of the electromagnet), in the example shown, three friction surfaces 7, which are arranged opposite the outer circumference of the rotor 3. A gap 9 is formed between the friction surface 7 and the rotor 3, which extends over the circumference. At least one circular ring-shaped elastic spring plate 10 is arranged in this gap 9. Circular means that the spring plate extends around the outer or inner circumference of the rotor/stator. The gap 9 has a width of 1 mm, and the spring plate is 0.2 mm thick.

Ferner ist ein Verbindungselement 11 vorgesehen, welches gegen den Rotor 3 verschraubt wird, um das Federblech 10 dazwischen zu klemmen. (siehe 3)Furthermore, a connecting element 11 is provided, which is screwed against the rotor 3 in order to clamp the spring plate 10 between them. (see 3 )

4 zeigt das Federblech 10, dieses weist einen schlitz 12 auf und eine Befestigungszone 13 für das Verbindungselement 11. Die Befestigungszone 13 ist hier mittels zweier Löcher für eine Verschraubung ausgeführt. 4 shows the spring plate 10, which has a slot 12 and a fastening zone 13 for the connecting element 11. The fastening zone 13 is designed here by means of two holes for a screw connection.

Die 5 und 6 zeigen jeweils eine Darstellung der Spulen in einem unbestromten und bestromten Zustand.The 5 and 6 each show a representation of the coils in a de-energized and energized state.

In 5 sind die Spulen 5 unbestromt, d.h. dass Federblech 10 liegt, am Rotor 3 an und beide Elemente können sich drehen. 6 zeigt die Spulen in einem bestromten Zustand. Hier wird das Federblech 10 auf den Spulenträger 6 gezogen (bis auf den geklemmten Bereich des Federblechs 10 mit dem Verbindungselement 11). Hierbei entsteht eine Reibung bei Drehung des Rotors 3 zwischen diesem und dem Federblech 10.In 5 the coils 5 are de-energized, ie the spring plate 10 is in contact with the rotor 3 and both elements can rotate. 6 shows the coils in a current-energized state. Here, the spring plate 10 is pulled onto the coil carrier 6 (except for the clamped area of the spring plate 10 with the connecting element 11). This creates friction between the rotor 3 and the spring plate 10 when it rotates.

7 zeigt eine Darstellung der Spule 5 mit verschiedenen Ausführungen des Federblechs 10. Das Federblech 10 hat mindestens eine Führungskontur 14, welche axial vorgesehen ist und zum Beispiel mittels seitlicher Kargen, teil- oder vollumlaufend, mittels einer leichten Balligkeit oder durch Längsrillen ausgebildet ist. 7 shows a representation of the coil 5 with various designs of the spring plate 10. The spring plate 10 has at least one guide contour 14, which is provided axially and is formed, for example, by means of lateral grooves, partially or fully circumferentially, by means of a slight crowning or by longitudinal grooves.

Die 8 bis 10 zeigen weitere Ausführungsformen der Erfindung. Zur Vereinfachung der Beschreibung werden Gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen benannt. Die nachfolgende Beschreibung konzentriert sich daher auf die Unterschiede.The 8 to 10 show further embodiments of the invention. To simplify the description, identical components are designated by the same reference numerals. The following description therefore focuses on the differences.

8 zeigt eine zweite Ausführungsform. Wie zu erkennen ist, ist entlang einer in axial Richtung ausgebildeten Seitenfläche 15 des Stators 16 und um dessen Außenumfang herum der Rotor 17 ausgebildet. Der Stator 16 selbst weißt auch in diesem Ausführungsbeispiel einen Spulenträger auf, in dem in zwei Spulen 5 angeordnet sind. Das Federblech 10 ist mit dem Verbindungselement 11 am Rotor 17 festgeklemmt. 8 shows a second embodiment. As can be seen, the rotor 17 is formed along a side surface 15 of the stator 16, which is formed in the axial direction, and around its outer circumference. In this embodiment, the stator 16 itself also has a coil carrier in which two coils 5 are arranged. The spring plate 10 is clamped to the rotor 17 by the connecting element 11.

9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Hierbei wird das Federblech 10 mit dem Verbindungselement 11 an einem drehenden Außenteil 18 geklemmt. Der Spulenträger 6 mit einer Spule 5 ist hierbei am Innenliegend angeordnet, wie in dem vorangegangenen Beispiel. Es handelt sich um einen Außenläufer. 9 shows another embodiment. Here, the spring plate 10 is clamped to a rotating outer part 18 by means of the connecting element 11. The coil carrier 6 with a coil 5 is arranged on the inside, as in the previous example. This is an external rotor.

10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Hierbei ist der ein Rotor 19, bspw. eisenhaltig, um den Stator 20 ausgebildet. Der Stator 20 weist die Spule 5 auf. Zwischen Rotor 19 und Stator 20 ist ein Federblech 21 angeordnet, welche in Richtung des Stators 20 umgebogenen Flügel 22 aufweist. Das Federblech 21 ist mit dem Rotor 19 durch Umformen verbunden (im Schnitt sieht es aus, als wäre das Federblech geteilt - es weist aber im Schnitt lediglich ein Loch auf, durch welches ein umgeformter Stift des Rotors 19 ragt) 10 shows a further embodiment. Here, a rotor 19, for example made of iron, is formed around the stator 20. The stator 20 has the coil 5. Between the rotor 19 and the stator 20, a spring plate 21 is arranged, which has a bent blade 22 in the direction of the stator 20. The spring plate 21 is connected to the rotor 19 by forming connected (in section it looks as if the spring plate is split - but in section it only has a hole through which a deformed pin of the rotor 19 protrudes)

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Elektromagnetische BremsvorrichtungElectromagnetic braking device
22
WelleWave
33
Rotorrotor
44
Statorstator
55
SpulenWash
66
SpulenträgerCoil carrier
77
AußenumfangOuter circumference
88
ReibflächeFriction surface
99
Spaltgap
1010
Federblechspring plate
1111
Verbindungselementconnecting element
1212
Schlitzslot
1313
Befestigungszonefortification zone
1414
FührungskonturGuide contour
1515
Seitenflächeside surface
1616
Statorstator
1717
Rotorrotor
1818
Außenteilouter part
1919
Rotorrotor
2020
Statorstator
2121
Federblechspring plate
2222
Flügelwing

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES CONTAINED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10 2011 013 957 A1 [0006]DE 10 2011 013 957 A1 [0006]
  • US 2002/ 0108804 A2 [0007]US 2002/ 0108804 A2 [0007]

Claims (10)

Forcefeedback-Aktuator einer Lenksäule eines Fahrzeugs mit einer elektromagnetischen Bremsvorrichtung (1), wobei die magnetorheologischen Bremsvorrichtung (1) eine entlang einer Drehachse angeordnete Welle aufweist, einen Stator (4, 16, 20) und einen Rotor (3,17,19) und mit wenigstens einem um die Welle angeordnetes Gehäuseelement, wobei der Stator (4, 16, 20) einen Spulenträger (6) mit mindestens einer Spule (5) aufweist dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenträger (6) eine Reibfläche (7) aufweist und wobei zwischen Reibfläche (7) und dem Rotor (3,17,19) mindestens ein magnetisierbares, kreisringförmiges elastisches Federblech (10, 21) angeordnet istForce feedback actuator of a steering column of a vehicle with an electromagnetic braking device (1), wherein the magnetorheological braking device (1) has a shaft arranged along a rotational axis, a stator (4, 16, 20) and a rotor (3, 17, 19) and with at least one housing element arranged around the shaft, wherein the stator (4, 16, 20) has a coil carrier (6) with at least one coil (5), characterized in that the coil carrier (6) has a friction surface (7) and wherein at least one magnetizable, annular elastic spring plate (10, 21) is arranged between the friction surface (7) and the rotor (3, 17, 19). Forcefeedback-Aktuator nach Anspruch 1, wobei der Stator (4, 16, 20) um den Außenumfang des Rotors (3,17,19) herum angeordnet ist.Force feedback actuator according to Claim 1 , wherein the stator (4, 16, 20) is arranged around the outer circumference of the rotor (3,17,19). Forcefeedback-Aktuator nach Anspruch 1, wobei der Rotor (3,17,19) um den Außenumfang des Stators (4, 16, 20) angeordnet istForce feedback actuator according to Claim 1 , wherein the rotor (3,17,19) is arranged around the outer circumference of the stator (4, 16, 20) Forcefeedback-Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen der Reibfläche (7) und dem Rotor (3,17,19) ein Spalt (9) vorgesehen ist, in dem das Federblech (10) angeordnet ist und wobei der Spalt (9) eine weite weniger 1 mm aufweist.Force feedback actuator according to one of the preceding claims, wherein a gap (9) is provided between the friction surface (7) and the rotor (3, 17, 19), in which gap the spring plate (10) is arranged and wherein the gap (9) has a width of less than 1 mm. Forcefeedback-Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das kreisringförmiges elastisches Federblech (10) mindestens einen Schlitz aufweist.Force feedback actuator according to one of the preceding claims, wherein the annular elastic spring plate (10) has at least one slot. Forcefeedback-Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das kreisringförmiges elastisches Federblech (10) mindestens eine Führungskontur aufweist.Force feedback actuator according to one of the preceding claims, wherein the annular elastic spring plate (10) has at least one guide contour. Forcefeedback-Aktuator nach Anspruch 3 bis 6, wobei ein Verbindungselement (11) vorgesehen ist, welches derart angeordnet ist, dass es das Federblech (10, 21) mit einem drehenden Bauteil und/ oder Rotor (3,17,19) verbindet.Force feedback actuator according to Claim 3 until 6 , wherein a connecting element (11) is provided which is arranged such that it connects the spring plate (10, 21) to a rotating component and/or rotor (3, 17, 19). Forcefeedback-Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das kreisringförmiges elastisches Federblech (21) mindestens ein Flügelelement (22) aufweist und wobei das mindestens eine Flügelelement (22) den Stator (20) umfasst.Force feedback actuator according to one of the preceding claims, wherein the annular elastic spring plate (21) has at least one wing element (22) and wherein the at least one wing element (22) comprises the stator (20). Verstelleinheit einer Lenksäule eines Fahrzeugs umfassend einen Forcefeedback-Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Adjustment unit of a steering column of a vehicle comprising a force feedback actuator according to one of the preceding claims. Steer-by-wire Lenksystem umfassend einen Forcefeedback-Aktuator oder eine Verstelleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Steer-by-wire steering system comprising a force feedback actuator or an adjustment unit according to one of the preceding claims.
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