DE102022208400A1

DE102022208400A1 - Actuator device for a vehicle and method and device for operating an actuator device

Info

Publication number: DE102022208400A1
Application number: DE102022208400.4A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Bairlein
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2022-08-12
Filing date: 2022-08-12
Publication date: 2023-10-12

Abstract

Es wird eine Aktoreinrichtung (105) für ein Fahrzeug vorgestellt, die eine drehbare Aktorwelle (300) aufweist, die einen Aufnahmeabschnitt (305) zum Aufnehmen eines Schutzelements (110) zum Schützen eines Fahrzeuginnenraumes vor äußeren Einflüssen oder Einwirkungen, und einen axial zum Aufnahmeabschnitt (305) versetzten Einwirkabschnitt (310) aufweist, weiterhin ein den Einwirkabschnitt (310) umgebendes Gehäuseelement (205), wobei im Einwirkabschnitt (310) zwischen der Aktorwelle (300) und einer Gehäusewand (320) des Gehäuseelements (205) ein Zwischenraum (325) angeordnet ist und ein magnetorheologisches Medium (330), das im Zwischenraum (325) angeordnet ist und ausgebildet ist, um in Abhängigkeit eines elektromagnetischen Feldes ein Bremsmoment auf die Aktorwelle (300) auszuüben.An actuator device (105) for a vehicle is presented, which has a rotatable actuator shaft (300), which has a receiving section (305) for receiving a protective element (110) for protecting a vehicle interior from external influences or influences, and a receiving section ( 305). is arranged and a magnetorheological medium (330) which is arranged in the intermediate space (325) and is designed to exert a braking torque on the actuator shaft (300) depending on an electromagnetic field.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Aktoreinrichtung für ein Fahrzeug und auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Aktoreinrichtung.The present invention relates to an actuator device for a vehicle and to a method and a device for operating an actuator device.

Magnetorheologische Flüssigkeit (MRF) wird in unterschiedlichen Dämpfern, Bremsen und Aktoren eingesetzt. Bremsen auf Basis von MRF basieren in der Regel auf einer oder mehreren Scheiben, die von MRF umgeben und bei Aktivierung der Bremse mit einem magnetischen Feld durchflossen werden. Die MRF wird bei diesem Prinzip auf Scherung belastet und erzeugt ein Haltemoment proportional zum Spulenstrom. Ein entsprechendes mechanisches Konzept mit einem zusätzlichen Permanentmagneten, der ein Grundmoment erzeugt, ist ebenfalls entwickelt. Ein alternatives Wirkprinzip verwendet ein mit MRF geflutetes Tonnenlager.Magnetorheological fluid (MRF) is used in various dampers, brakes and actuators. Brakes based on MRF are usually based on one or more discs that are surrounded by MRF and a magnetic field flows through them when the brake is activated. With this principle, the MRF is loaded in shear and generates a holding torque proportional to the coil current. A corresponding mechanical concept with an additional permanent magnet that generates a basic torque has also been developed. An alternative operating principle uses a barrel bearing flooded with MRF.

Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Aktoreinrichtung für ein Fahrzeug, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Betreiben einer Aktoreinrichtung gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, the present invention provides an improved actuator device for a vehicle, an improved method and an improved device for operating an actuator device according to the main claims. Advantageous refinements result from the subclaims and the following description.

Durch den vorgestellten Ansatz kann eine Möglichkeit geschaffen werden, um beispielsweise Insassen eines Fahrzeugs unter Verwendung eines Aktors zu schützen. Der Aktor kann dazu demnach beispielsweise angesteuert werden, um vorteilhafterweise auf das Schutzelement einwirkende Kräfte zu absorbieren und somit beispielsweise einen Effekt zu bewirken, der dem einer Schutzweste oder einem Gurtaufroller ähneln kann. Es kann dadurch verhindert werden, dass in beispielsweise einer Unfall- oder Gefahrensituation Fahrzeuginsassen durch in den Fahrzeuginnenraum eindringende Gegenstände verletzt werden.The presented approach makes it possible to, for example, protect occupants of a vehicle using an actuator. The actuator can therefore be controlled, for example, in order to advantageously absorb forces acting on the protective element and thus, for example, to bring about an effect that can be similar to that of a protective vest or a belt retractor. This can prevent vehicle occupants from being injured by objects entering the vehicle interior in, for example, an accident or dangerous situation.

Es wird eine Aktoreinrichtung für ein Fahrzeug vorgestellt, wobei die Aktoreinrichtung eine drehbare Aktorwelle aufweist, die einen Aufnahmeabschnitt zum Aufnehmen eines Schutzelements zum Schützen eines Fahrzeuginnenraumes vor äußeren Einflüssen oder Einwirkungen und einen axial zum Aufnahmeabschnitt versetzten Einwirkabschnitt aufweist. Weiterhin weist die Aktoreinrichtung ein den Einwirkabschnitt umgebendes Gehäuseelement auf, wobei im Einwirkabschnitt zwischen der Aktorwelle und einer Gehäusewand des Gehäuseelements ein Zwischenraum angeordnet ist, sowie ein magnetorheologisches Medium, das im Zwischenraum angeordnet ist und ausgebildet ist, um in Abhängigkeit eines elektromagnetischen Feldes ein Bremsmoment auf die Aktorwelle auszuüben.An actuator device for a vehicle is presented, wherein the actuator device has a rotatable actuator shaft which has a receiving section for receiving a protective element for protecting a vehicle interior from external influences or influences and an acting section offset axially to the receiving section. Furthermore, the actuator device has a housing element surrounding the action section, a space being arranged in the action section between the actuator shaft and a housing wall of the housing element, and a magnetorheological medium which is arranged in the space and is designed to provide a braking torque depending on an electromagnetic field to exert the actuator shaft.

Das Fahrzeug, das die Aktoreinrichtung aufweisen kann, kann vorteilhafterweise als Personenkraftwagen ausgeformt sein. Die Aktoreinrichtung kann vorteilhafterweise ausgeformt sein, um beispielsweise eine Fahrzeugsicherheit für mindestens einen Fahrzeuginsassen zu verbessern. Die Aktorwelle kann vorteilhafterweise ausgeformt sein, um eine Drehbewegung auf das Schutzelement übertragen zu können. Der Aufnahmeabschnitt kann vorteilhafterweise mehr als die Hälfte der Aktorwelle umfassen, sodass der Einwirkabschnitt entsprechend beispielsweise weniger als die Hälfte umfassen kann. Das Schutzelement kann vorteilhafterweise ausgeformt sein, um Kräfte zu absorbieren, die beispielsweise bei einem Unfall auf das Schutzelement wirken können. Beispielsweise kann das Schutzelement ausgebildet sein, um ein Eindringen von Objekten in das Fahrzeug zu verhindern oder zumindest abzumildern. Das Gehäuseelement kann vorteilhafterweise als ein fixes Bauteil ausgeformt sein. Der Zwischenraum kann demnach als ein Teil des Gehäuseinnenraumes des Gehäuseelements ausgeformt sein, beispielsweise als ein Kanal zum Führen des magnetorheologischen Mediums durch das Gehäuseelement. Das elektrische Feld kann vorteilhafterweise bewirken, dass das magnetorheologische Medium seine Viskosität verändert, also beispielsweise von einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand überführt werden kann. Dadurch kann vorteilhafterweise einer Drehbewegung der Aktorwelle entgegengewirkt werden, sodass das Schutzelement beispielsweise seine Schutzwirkung entfalten kann. Vorteilhafterweise kann dadurch ein Crashvorgang gesteuert werden.The vehicle, which can have the actuator device, can advantageously be designed as a passenger car. The actuator device can advantageously be designed to, for example, improve vehicle safety for at least one vehicle occupant. The actuator shaft can advantageously be shaped in order to be able to transmit a rotational movement to the protective element. The receiving section can advantageously comprise more than half of the actuator shaft, so that the action section can accordingly, for example, comprise less than half. The protective element can advantageously be shaped to absorb forces that can act on the protective element, for example in the event of an accident. For example, the protective element can be designed to prevent or at least mitigate the penetration of objects into the vehicle. The housing element can advantageously be formed as a fixed component. The intermediate space can therefore be formed as a part of the housing interior of the housing element, for example as a channel for guiding the magnetorheological medium through the housing element. The electric field can advantageously cause the magnetorheological medium to change its viscosity, that is, for example, to be converted from a first state to a second state. This can advantageously counteract a rotational movement of the actuator shaft, so that the protective element can, for example, develop its protective effect. A crash process can advantageously be controlled in this way.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Aktoreinrichtung das Schutzelement aufweisen, das im Aufnahmeabschnitt um die Aktorwelle gewickelt sein kann, insbesondere wobei das Schutzelement als eine Fasermatte ausgeformt sein kann. According to one embodiment, the actuator device can have the protective element, which can be wrapped around the actuator shaft in the receiving section, in particular wherein the protective element can be formed as a fiber mat.

Das Schutzelement kann vorteilhafterweise als eine Fasermatte ausgeformt sein, die beispielsweise gespannt werden kann. Das Schutzelement kann demnach in oder an einer Rollowelle angeordnet sein, die beispielsweise wie ein Gehäuse für das Schutzelement fungieren kann.The protective element can advantageously be formed as a fiber mat, which can be tensioned, for example. The protective element can therefore be arranged in or on a roller blind shaft, which can, for example, function like a housing for the protective element.

Weiterhin kann die Aktoreinrichtung eine Spule zum Erzeugen des elektromagnetischen Feldes aufweisen, das im Einwirkabschnitt auf das magnetorheologische Medium wirken kann. Die Spule kann vorteilhafterweise durch Bestromen aktiviert werden und dadurch das elektromagnetische Feld erzeugen. Die Feldlinien des elektromagnetischen Feldes können demnach eine Reaktion des magnetorheologischen Mediums hervorrufen und dadurch seine Viskosität beeinflussen.Furthermore, the actuator device can have a coil for generating the electromagnetic field, which can act on the magnetorheological medium in the action section. The coil can advantageously be activated by energizing it and thereby generate the electromagnetic field. The field lines of the electromagnetic field can therefore be a reaction of the magnet torheological medium and thereby influence its viscosity.

Ferner kann die Aktoreinrichtung eine Mehrzahl von Innenlamellen aufweisen, die im Einwirkabschnitt an der Aktorwelle angeordnet ist, und zusätzlich oder alternativ eine Mehrzahl von Außenlamellen. Durch die Lamellen kann vorteilhafterweise eine Berührungsfläche zu dem magnetorheologischen Medium vergrößert werden. Das bedeutet, dass vorteilhafterweise bei einem Verändern der Viskosität eine Wirkfläche des magnetorheologischen Mediums vergrößert werden kann.Furthermore, the actuator device can have a plurality of inner disks, which are arranged in the action section on the actuator shaft, and additionally or alternatively a plurality of outer disks. The slats can advantageously increase a contact area with the magnetorheological medium. This means that an effective area of the magnetorheological medium can advantageously be increased when the viscosity changes.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Mehrzahl von Außenlamellen an der Gehäusewand des Gehäuseelements angeordnet sein. Vorteilhafterweise kann durch die Position der Außenlamellen zusätzlich die Wirkfläche für das magnetorheologische Medium vergrößert werden. Vorteilhafterweise können die Außenlamellen dabei parallel zueinander an der Gehäusewand angeordnet sein.According to one embodiment, the plurality of outer slats can be arranged on the housing wall of the housing element. Advantageously, the position of the outer slats can additionally increase the effective area for the magnetorheological medium. Advantageously, the outer slats can be arranged parallel to one another on the housing wall.

Die Innenlamellen und die Außenlamellen können axial zueinander versetzt sein und/oder es können die Innenlamellen und Außenlamellen ineinandergreifend angeordnet sein. Durch die ineinandergreifende Position der Lamellen kann vorteilhafterweise ein mäanderförmiger Kanal ausgeformt sein, in dem das magnetorheologische Medium angeordnet ist.The inner slats and the outer slats can be axially offset from one another and/or the inner slats and outer slats can be arranged to interlock with one another. Due to the interlocking position of the slats, a meandering channel can advantageously be formed in which the magnetorheological medium is arranged.

Ferner kann die Aktoreinrichtung ein Dichtelement aufweisen, das ausgeformt sein kann, um das Gehäuseelement insbesondere gegenüber dem Aufnahmeabschnitt der Aktorwelle fluidisch abdichten zu können. Das Dichtelement kann vorteilhafterweise in einem Übergangsabschnitt angeordnet sein, an dem die Aktorwelle in das Gehäuseelement eintauchen kann.Furthermore, the actuator device can have a sealing element which can be shaped in order to be able to fluidly seal the housing element, in particular with respect to the receiving section of the actuator shaft. The sealing element can advantageously be arranged in a transition section at which the actuator shaft can dip into the housing element.

Das magnetorheologische Medium kann ein Trägerfluid, ein Stabilisatormedium und eine Mehrzahl von ferromagnetischen Partikeln aufweisen. Die ferromagnetischen Partikel können vorteilhafterweise ein Volumen von bis zu 50% des magnetorheologischen Mediums umfassen.The magnetorheological medium may include a carrier fluid, a stabilizer medium and a plurality of ferromagnetic particles. The ferromagnetic particles can advantageously comprise a volume of up to 50% of the magnetorheological medium.

Es wird zudem ein Verfahren zum Betreiben einer Aktoreinrichtung in einer zuvor genannten Variante vorgestellt, wobei das Verfahren einen Schritt des Erzeugens eines elektromagnetischen Feldes umfasst, um in Abhängigkeit es elektromagnetischen Feldes ein Bremsmoment auf die Aktorwelle auszuüben.A method for operating an actuator device in a variant mentioned above is also presented, the method comprising a step of generating an electromagnetic field in order to exert a braking torque on the actuator shaft depending on the electromagnetic field.

Durch das Verfahren kann vorteilhafterweise gezielt gesteuert werden, wann das Bremsmoment auf die Aktorwelle ausgeübt werden kann.The method can advantageously be used to specifically control when the braking torque can be exerted on the actuator shaft.

Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Erzeugens eine Spule angesteuert werden, um das elektromagnetische Feld erzeugen zu können. Das bedeutet, dass die Spule beispielsweise unter Verwendung eines Steuersignals aktiviert werden kann.According to one embodiment, a coil can be controlled in the generating step in order to be able to generate the electromagnetic field. This means that the coil can be activated using a control signal, for example.

Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.The approach presented here also creates a device that is designed to carry out, control or implement the steps of a variant of a method presented here in corresponding devices. This embodiment variant of the invention in the form of a device can also solve the problem on which the invention is based quickly and efficiently.

Eine Vorrichtung kann ein elektrisches Gerät sein, das elektrische Signale, beispielsweise Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine oder mehrere geeignete Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein können. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil einer integrierten Schaltung sein, in der Funktionen der Vorrichtung umgesetzt sind. Die Schnittstellen können auch eigene, integrierte Schaltkreise sein oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.A device can be an electrical device that processes electrical signals, for example sensor signals, and outputs control signals depending on them. The device can have one or more suitable interfaces, which can be designed in hardware and/or software. In the case of a hardware design, the interfaces can, for example, be part of an integrated circuit in which functions of the device are implemented. The interfaces can also be their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In the case of software training, the interfaces can be software modules that are present, for example, on a microcontroller alongside other software modules.

Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.Also advantageous is a computer program product with program code, which can be stored on a machine-readable medium such as a semiconductor memory, a hard drive memory or an optical memory and is used to carry out the method according to one of the embodiments described above if the program is on a computer or a device is performed.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Aktoreinrichtung;
3 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Aktoreinrichtung;
4 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Betreiben einer Aktoreinrichtung; und
5 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.

The invention is explained in more detail using the accompanying drawings. Show it:

1 a schematic representation of a vehicle according to an exemplary embodiment;
2 a schematic representation of an exemplary embodiment of an actuator device;
3 a schematic sectional view of an exemplary embodiment of an actuator device;
4 a flowchart of an exemplary embodiment of a method for operating an actuator device; and
5 a block diagram of a device according to an exemplary embodiment.

In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of preferred exemplary embodiments of the present invention, the same or similar reference numbers are used for the elements shown in the various figures and having a similar effect, with a repeated description of these elements being omitted.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Fahrzeug 100 ist beispielsweise als ein Kraftfahrzeug realisiert und weist eine Aktoreinrichtung 105 sowie eine Vorrichtung 107 auf, die beispielsweise als eine Steuereinheit oder ein Steuergerät ausgeformt ist, um die Aktoreinrichtung 105 zu betreiben. Alternativ ist die Aktoreinrichtung 105 in Verbindung mit Nutzfahrzeugen einsetzbar. Die Aktoreinrichtung 105 wird in mindestens einer der nachfolgenden Figuren näher beschrieben. Sie weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Schutzelement 110 zum Schützen eines Fahrzeuginnenraumes 115 vor äußeren Einflüssen auf. Das bedeutet, dass das Schutzelement 110 beispielsweise einwirkende Kräfte absorbiert, um Insassen des Fahrzeugs 100 zu schützen. Beispielsweise ist die Aktoreinrichtung 105 gemäß diesem Ausführungsbeispiel an einem Seitenbereich des Fahrzeugs 100 angeordnet oder anordenbar. Alternativ ist die Aktoreinrichtung 105 jedoch auch an anderen Positionen des Fahrzeugs realisierbar. 1 shows a schematic representation of a vehicle 100 according to an exemplary embodiment. The vehicle 100 is realized, for example, as a motor vehicle and has an actuator device 105 and a device 107, which is designed, for example, as a control unit or a control device in order to operate the actuator device 105. Alternatively, the actuator device 105 can be used in connection with commercial vehicles. The actuator device 105 is described in more detail in at least one of the following figures. According to this exemplary embodiment, it has a protective element 110 for protecting a vehicle interior 115 from external influences. This means that the protective element 110 absorbs forces, for example, in order to protect occupants of the vehicle 100. For example, the actuator device 105 according to this exemplary embodiment is arranged or can be arranged on a side region of the vehicle 100. Alternatively, the actuator device 105 can also be implemented in other positions of the vehicle.

Im Allgemeinen werden Fahrzeugstrukturen, wie beispielsweise Längsträger, Querträger, Crashbox und/oder Seitenaufprallschutz, auf ein charakteristisches Kraftniveau, Deformations- und Faltungsverhalten hin ausgelegt.In general, vehicle structures, such as side members, cross members, crash boxes and/or side impact protection, are designed for a characteristic force level, deformation and folding behavior.

Vor diesem Hintergrund wird durch den hier beschriebenen Ansatz ein Adaptiver Rheologischer Aktor (ARA) beschrieben, der situationsbedingt anpassbar reagiert.Against this background, the approach described here describes an Adaptive Rheological Actuator (ARA) that reacts in an adaptable manner depending on the situation.

Dieser ist beispielsweise als dynamisch steuerbarer Aktor beschrieben, der sich für den Einsatz in der Fahrzeugsicherheit eignet sowie für situationsbedingtes Steuern von Kraftniveaus, der geometrischen und der Steifigkeitsaggressivität, Steuerbarkeit des Deformationsfortschritts sowie der Insassenvorverlagerung über alle Crashvorgänge.This is described, for example, as a dynamically controllable actuator that is suitable for use in vehicle safety as well as for situation-dependent control of force levels, geometric and rigidity aggressiveness, controllability of deformation progress and occupant forward displacement across all crash processes.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Aktoreinrichtung 105. Die hier dargestellte Aktoreinrichtung 105 entspricht beispielsweise der in 1 beschriebenen Aktoreinrichtung 105. Die Aktoreinrichtung 105 weist eine in 3 näher beschriebene Aktorwelle auf, um die das Schutzelement 110 gewickelt ist. Genauer gesagt ist das Schutzelement 110 gemäß diesem Ausführungsbeispiel in einer Rollowelle 200 angeordnet und um die Aktorwelle gewickelt. Das Schutzelement 110 ist beispielsweise als eine Fasermatte realisiert, die ausgeformt ist, um auf sie einwirkende Kräfte zu absorbieren. Angrenzend an die Rollowelle 200 weist die Aktoreinrichtung 105 einen Aktor mit einem Gehäuseelement 205 auf, insbesondere einen adaptiven rheologischen Aktor (ARA) der Aktoreinrichtung 105, der ein magnetorheologisches Medium aufweist, wie es in der nachfolgenden Figur näher beschrieben ist. Der Aktor ist beispielsweise in Verbindung mit einer regelbaren Rutschkupplung realisierbar. Um die Rollowelle 200 und den Aktor weist die Aktoreinrichtung 105 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein weiteres Gehäuse 210 auf, das beispielsweise zylindrisch ausgeformt ist. 2 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of an actuator device 105. The actuator device 105 shown here corresponds, for example, to that in 1 Actuator device 105 described. The actuator device 105 has an in 3 actuator shaft described in more detail, around which the protective element 110 is wound. More precisely, according to this exemplary embodiment, the protective element 110 is arranged in a roller blind shaft 200 and wrapped around the actuator shaft. The protective element 110 is realized, for example, as a fiber mat that is shaped to absorb forces acting on it. Adjacent to the roller blind shaft 200, the actuator device 105 has an actuator with a housing element 205, in particular an adaptive rheological actuator (ARA) of the actuator device 105, which has a magnetorheological medium, as described in more detail in the following figure. The actuator can be implemented, for example, in conjunction with an adjustable slip clutch. According to this exemplary embodiment, the actuator device 105 has a further housing 210 around the roller blind shaft 200 and the actuator, which is, for example, cylindrical.

3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Aktoreinrichtung 105, die beispielsweise der in 2 beschriebenen Aktoreinrichtung 105 entspricht oder mindestens ähnelt. Demnach ist die Aktoreinrichtung 105 für ein Fahrzeug einsetzbar, wie es beispielsweise in 1 beschrieben wurde. Die Aktoreinrichtung 105 weist demnach wie auch in 2 erwähnt die Aktorwelle 300 auf, die drehbar ausgeformt ist. Die Aktorwelle 300 weist dabei einen Aufnahmeabschnitt 305 zum Aufnehmen des Schutzelements 110 zum Schützen eines Fahrzeuginnenraumes und einen Einwirkabschnitt 310 auf, wobei der Einwirkabschnitt 310 axial zum Aufnahmeabschnitt 305 versetzt angeordnet ist. Die Aktorwelle 300 ist dabei um eine Drehachse 315 drehbar, die beispielsweise auch einer Haupterstreckungsachse der Aktoreinrichtung 105 entspricht oder parallel dazu verläuft. Die Aktoreinrichtung 105 weist weiterhin das Gehäuseelement 205 auf, das um den Einwirkabschnitt 310 angeordnet ist. Dabei ist zwischen der Aktorwelle 300 und einer Gehäusewand 320 ein Zwischenraum 325 angeordnet, in dem ein magnetorheologisches Medium 330 angeordnet ist. Dieses ist ausgebildet, um in Abhängigkeit eines elektromagnetischen Feldes ein Bremsmoment auf die Aktorwelle 300 auszuüben. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist das magnetorheologische Medium 330 ein Trägerfluid, ein Stabilisatormedium und eine Mehrzahl von ferromagnetischen Partikeln auf, die beispielsweise bis zu 50% des Volumens ausmachen. Das magnetorheologische Medium 330 übt das Bremsmoment auf die Aktorwelle 300 aus, indem seine Viskosität verändert wird. 3 shows a schematic sectional view of an exemplary embodiment of an actuator device 105, for example the one in 2 corresponds to or at least resembles the actuator device 105 described. Accordingly, the actuator device 105 can be used for a vehicle, for example as in 1 was described. The actuator device 105 therefore has the same as in 2 mentions the actuator shaft 300, which is designed to be rotatable. The actuator shaft 300 has a receiving section 305 for receiving the protective element 110 for protecting a vehicle interior and an acting section 310, the acting section 310 being arranged axially offset from the receiving section 305. The actuator shaft 300 can be rotated about an axis of rotation 315, which, for example, also corresponds to a main axis of extension of the actuator device 105 or runs parallel to it. The actuator device 105 further has the housing element 205, which is arranged around the action section 310. A gap 325 is arranged between the actuator shaft 300 and a housing wall 320, in which a magnetorheological medium 330 is arranged. This is designed to exert a braking torque on the actuator shaft 300 depending on an electromagnetic field. According to this exemplary embodiment, the magnetorheological medium 330 has a carrier fluid, a stabilizer medium and a plurality of ferromagnetic particles, which make up, for example, up to 50% of the volume. The magnetorheological medium 330 exerts the braking torque on the actuator shaft 300 by changing its viscosity.

Dazu weist die Aktoreinrichtung 105 eine Spule 335 auf, die ausgebildet ist, um das elektromagnetische Feld zu erzeugen, das im Einwirkabschnitt 310 auf das magnetorheologische Medium 330 wirkt. Durch das elektromagnetische Feld werden beispielsweise die im magnetorheologischen Medium 330 enthaltenen Partikel polarisiert, sodass sich Partikelketten parallel zu einer magnetischen Flussrichtung bilden und somit die Viskosität des magnetorheologischen Mediums 330 verändern. Anders ausgedrückt überführt das elektromagnetische Feld das magnetorheologische Medium 330 von einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand.For this purpose, the actuator device 105 has a coil 335, which is designed to generate the electromagnetic field that acts on the magnetorheological medium 330 in the action section 310. For example, the electromagnetic field polarizes the particles contained in the magnetorheological medium 330, so that particle chains form parallel to a magnetic flow direction and thus the viscosity of the magnetorheological medium 330 change. In other words, the electromagnetic field transfers the magnetorheological medium 330 from a first state to a second state.

Weiterhin weist die Aktoreinrichtung 105 optional eine Mehrzahl von Innenlamellen 340 auf, die im Einwirkabschnitt 310 an der Aktorwelle 300 angeordnet ist, und/oder eine Mehrzahl von Außenlamellen 345. Dabei sind die Außenlamellen 345 an der Gehäusewand 320 angeordnet. Das bedeutet, dass die Innenlamellen 340 und die Außenlamellen 345 axial zueinander versetzt und ineinandergreifend angeordnet sind. Dies führt dazu, dass der Zwischenraum 325 als ein mäanderförmiger Kanal ausgeformt ist, in dem das magnetorheologische Medium 330 angeordnet ist. Dieses erhält dadurch eine vergrößerte Kontaktfläche zu der Aktorwelle 300, auf die das Bremsmoment übertragen und eine Drehbewegung der Aktorwelle 300 um die Drehachse 315 eingestellt wird.Furthermore, the actuator device 105 optionally has a plurality of inner disks 340, which are arranged in the action section 310 on the actuator shaft 300, and/or a plurality of outer disks 345. The outer disks 345 are arranged on the housing wall 320. This means that the inner slats 340 and the outer slats 345 are axially offset from one another and arranged in an interlocking manner. This results in the gap 325 being formed as a meandering channel in which the magnetorheological medium 330 is arranged. This thereby receives an enlarged contact surface to the actuator shaft 300, to which the braking torque is transmitted and a rotational movement of the actuator shaft 300 about the axis of rotation 315 is set.

Weiterhin optional weist die Aktoreinrichtung 105 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Dichtelement 350 auf, das ausgeformt ist, um das Gehäuseelement 205 insbesondere gegenüber dem Aufnahmeabschnitt 305 der Aktorwelle 300 fluidisch abzudichten.Furthermore, optionally, the actuator device 105 according to this exemplary embodiment has a sealing element 350, which is shaped to fluidly seal the housing element 205, in particular with respect to the receiving section 305 of the actuator shaft 300.

Zusammengefasst besteht das auch als MR-Fluid bezeichnete magnetorheologische Medium 330 ferromagnetischen Partikel mit bis zu 50% des Volumens, einem Trägerfluid und einem Stabilisierer. Unter Einwirkung des magnetischen Feldes werden die Partikel polarisiert, sodass Partikelketten parallel zu einer magnetischen Flussrichtung ausgebildet werden.In summary, the magnetorheological medium, also known as MR fluid, consists of 330 ferromagnetic particles with up to 50% of the volume, a carrier fluid and a stabilizer. Under the influence of the magnetic field, the particles are polarized so that particle chains are formed parallel to a magnetic flow direction.

Das Funktionsprinzip des Aktors ist dabei beispielsweise ähnlich einer Viskokupplung, wobei statt Silikonöl das magnetorheologische Medium 330 zugegeben wird, dessen Viskosität gezielt mittels des elektromagnetischen Feldes verändert wird. Somit ist ein Gegenmoment des Aktors gegen eine Drehbewegung der Aktorwelle 300 gezielt steuerbar und beeinflussbar.The functional principle of the actuator is, for example, similar to a viscous coupling, with the magnetorheological medium 330 being added instead of silicone oil, the viscosity of which is specifically changed using the electromagnetic field. A counter torque of the actuator against a rotational movement of the actuator shaft 300 can therefore be controlled and influenced in a targeted manner.

4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 400 zum Betreiben einer Aktoreinrichtung, wie sie in mindestens einer der 1 bis 3 beschrieben wurde. Das Verfahren 400 umfasst dazu einen Schritt 405 des Erzeugens eines elektromagnetischen Feldes, um in Abhängigkeit des elektromagnetischen Feldes ein Bremsmoment auf die Aktorwelle auszuüben. Dazu wird im Schritt 405 des Erzeugens beispielsweise eine Spule angesteuert, um das elektromagnetische Feld zu erzeugen. Dieses wiederum bewirkt beispielsweise eine Veränderung einer Viskosität des magnetorheologischen Mediums. 4 shows a flowchart of an exemplary embodiment of a method 400 for operating an actuator device, as used in at least one of 1 until 3 was described. The method 400 includes a step 405 of generating an electromagnetic field in order to exert a braking torque on the actuator shaft depending on the electromagnetic field. For this purpose, in step 405 of generation, for example, a coil is activated in order to generate the electromagnetic field. This in turn causes, for example, a change in the viscosity of the magnetorheological medium.

5 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung 107 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 107 entspricht beispielsweise der in 1 beschriebenen Vorrichtung 107 und weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Erzeugeeinheit 500 auf, die ausgebildet ist, um ein Erzeugen eines elektromagnetischen Feldes zu bewirken, indem es beispielsweise eine Spule 335 der Aktoreinrichtung ansteuert. 5 shows a block diagram of a device 107 according to an exemplary embodiment. The device 107 corresponds, for example, to that in 1 Device 107 described and, according to this exemplary embodiment, has a generating unit 500 which is designed to generate an electromagnetic field, for example by controlling a coil 335 of the actuator device.

Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.The exemplary embodiments described and shown in the figures are only chosen as examples. Different exemplary embodiments can be combined with one another completely or with regard to individual features. An exemplary embodiment can also be supplemented by features of a further exemplary embodiment.

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“ Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an exemplary embodiment includes an “and/or” link between a first feature and a second feature, this can be read as meaning that, according to one embodiment, the exemplary embodiment has both the first feature and the second feature and, according to a further embodiment, either only the first Feature or only the second feature.

BezugszeichenReference symbols

100100: Fahrzeugvehicle
105105: AktoreinrichtungActuator device
107107: Vorrichtungcontraption
110110: SchutzelementProtective element
115115: Fahrzeuginnenraum Vehicle interior
200200: Rollowelleroller blind shaft
205205: GehäuseelementHousing element
210210: weiteres Gehäuse additional housing
300300: Aktorwelleactuator shaft
305305: AufnahmeabschnittRecording section
310310: EinwirkabschnittImpact section
315315: DrehachseAxis of rotation
320320: Gehäusewandhousing wall
325325: Zwischenraumspace
330330: magnetorheologisches Mediummagnetorheological medium
335335: SpuleKitchen sink
340340: Mehrzahl von InnenlamellenPlurality of interior slats
345345: Mehrzahl von AußenlamellenPlurality of external slats
350350: Dichtelement Sealing element
400400: Verfahren zum Betreiben einer AktoreinrichtungMethod for operating an actuator device
405405: Schritt des Erzeugens Step of creation
500500: ErzeugeeinheitGenerating unit

Claims

Actuator device (105) for a vehicle (100), the actuator device (105) having the following features: - a rotatable actuator shaft (300), which has a receiving section (305) for receiving a protective element (110) for protecting a vehicle interior (115) from external influences or influences, and an acting section (310) offset axially from the receiving section (305); - a housing element (205) surrounding the action section (310), a space (325) being arranged in the action section (310) between the actuator shaft (300) and a housing wall (320) of the housing element (205); and - A magnetorheological medium (330) which is arranged in the intermediate space (325) and is designed to exert a braking torque on the actuator shaft (300) depending on an electromagnetic field.

Actuator device according to Claim 1 , with the protective element (110) which is wound around the actuator shaft (300) in the receiving section (305), in particular wherein the protective element (110) is shaped as a fiber mat.

Actuator device (105) according to one of the preceding claims, with a coil (335) for generating the electromagnetic field in order to act on the magnetorheological medium (330) in the action section (310).

Actuator device (105) according to one of the preceding claims, with a plurality of inner disks (340) which is arranged in the action section (310) on the actuator shaft (300), and/or with a plurality of outer disks (345).

Actuator device (105) according to Claim 4 , wherein the plurality of outer slats (345) are arranged on the housing wall (320) of the housing element (205).

Actuator device (105) according to one of Claims 4 until 5 , wherein the inner slats (340) and the outer slats (345) are axially offset from one another and/or wherein the inner slats (340) and outer slats (345) are arranged in an interlocking manner.

Actuator device (105) according to one of the preceding claims, with a sealing element (350) which is shaped to fluidly seal the housing element (205), in particular with respect to the receiving section (305) of the actuator shaft (300).

Actuator device (105) according to one of the preceding claims, wherein the magnetorheological medium (330) has a carrier fluid, a stabilizer medium and a plurality of ferromagnetic particles.

Method (400) for operating an actuator device (105) according to one of the preceding claims, wherein the method (400) comprises the following step: Generating (405) an electromagnetic field in order to exert a braking torque on the actuator shaft (300) depending on the electromagnetic field.

Procedure (400) according to Claim 9 , wherein in step (405) of generating, a coil (335) is controlled to generate the electromagnetic field.

Device (107) which is set up to carry out step (405) of the method (400) according to one of Claims 9 until 10 to be carried out and/or controlled in a corresponding unit (500).

Computer program that is set up to carry out step (405) of the method (400) according to one of Claims 9 until 10 to execute and/or control.

Machine-readable storage medium on which the computer program can be written Claim 12 is stored.