CN107110663B - 螺杆执行器及其绝对位移测量装置校准方法和其控制方法 - Google Patents

Abstract

用于校准用于液压的主单元的螺杆执行器的绝对位移测量装置的方法，其中螺杆执行器具有两个测量磁体，其中第二测量磁体最多将可忽略的影响施加给第一角度测量信号，使得第一角度测量信号是单义的，并且其中第一测量磁体影响第二角度测量信号，使得第二角度测量信号是非单义的，其中所述方法至少具有下述步骤：a.在驱动螺杆每转一整圈时，第一测量磁体的唯一的第一角度位置定义成螺线变换，b.在存在至少一次螺线变换时，检测第二角度测量信号；c.将第二角度测量信号存储作为与至少一次存在的螺线变换相关联的校准值，其中尤其借助于在螺杆螺母的平移的绝对位移位置和相应的螺纹线之间的机械关联基于单义确定的当前的螺纹线来确定螺杆螺母的平移的绝对位移位置。借助在此提出的方法和设备可行的是，在无需耗费的绝对位移传感器的情况下确定绝对位移位置。

Description

螺杆执行器及其绝对位移测量装置校准方法和其控制方法

技术领域

本发明涉及一种用于校准用于液压的主单元的螺杆执行器的绝对位移测量装置的方法，一种用于控制用于液压的主单元的螺杆执行器的螺杆螺母的位置的方法和一种用于液压的主单元的螺杆执行器，以及一种尤其用于机动车的摩擦离合器。

背景技术

从现有技术中已知一种用于液压的主单元的螺杆执行器，尤其用于机动车的摩擦离合器的操纵装置的螺杆执行器，其中旋转固定的螺杆螺母可借助于驱动螺杆平移运动。对此，例如参考DE 10 2010 047 801 A1。为了控制或者说调节螺杆螺母的位置，在现有技术中例如直接在螺杆螺母上使用用于测量平移的绝对位移位置的平移的绝对位移传感器。这种绝对位移传感器能够在运行时在每个时间点单义地确定螺杆螺母处于哪个位置，而对此不需要其他的参考。但是，这种传感器关于驱动螺杆的角位没有给出结论或仅给出间接的结论，即关于(螺距的)几何关联关系的计算。但是，驱动螺杆的角位需要作为用于驱动螺杆的(电)驱动的调节值。尤其在驱动螺杆和螺杆螺母之间的通常使用的间隙传递的情况下，所述计算的角位对于控制、例如对于伺服马达的正确的换向而言是不足够准确的。因此，始终附加地使用转子位置传感器(或角度传感器)，所述转子位置传感器直接记录驱动螺杆的角位。绝对位移传感器是昂贵的并且此外大多是在空间上分离的，进而通常经由结构空间密集的附加的插接连接和/或较耗费的封装来集成。

此外，已知下述构型，在所述构型中，仅设有一个转子位置传感器(或角度传感器)。在此，增量地通过对驱动螺杆的每个整圈进行计数并且间接地借助于计算在螺距和螺杆螺母的平移移动之间的几何关联关系推断出螺杆螺母的位置。在所述构型中必需的是，设有至少一个参考止挡或参考传感器，其中定义初始位置。这表示，在控制装置的(存储)损失时或者说在整圈计数时出现错误的情况下，进而在相对于参考止挡的相对关系损失时，必须启动参考止挡或参考传感器。在此，需要高的时间消耗，尤其由于通常必需的附加的可信度测试过程。可信度测试过程例如是必需的，以便能够可靠地区分可能的约束或其他止挡和参考止挡。在此，还不利的是，对这种执行器的机械要求尤其高，因为一方面需要高的运行性能，并且另一方面需要用于参考止挡的高的止挡可靠性。

为了避免具有多于一整圈的轴的增量的角位检测，已知的是，设有至少两个与具有不同的周期性的轴传动比固定的测量轴，其中经由轴的多个整圈得到减小数量的相同角度位置或不得到相同角位，使得轴的角位的增量计算不是必需的。这种方法例如从DE 19506 938 A1中已知。在这种设备中不利的是，在使用磁性传感器(例如GMR：巨磁阻，英语为：Giant Magnetoresistance)的情况下，当磁场不足够远地彼此间隔开时，所述磁场会彼此干扰、即转向。由此，由于非线性的关联关系使读取明显变得困难。对此的解决方案在DE 102009 048 389 A1中描述，其中在那里为了避免彼此的影响在狭窄的空间上设有磁通量导向板和/或屏蔽装置。但是，该教导在构成测量装置时需要明显的耗费。

发明内容

基于此，本发明的目的在于：至少部分地克服从现有技术中已知的缺点本发明技术方案的特征能够以任意在技术上有意义的方式和方法组合，其中对此也能够考虑在下面的说明书中的阐述以及附图中的特征，其包括本发明的补充的设计方案。

本发明涉及一种用于校准用于液压的主单元的绝对位移测量装置的方法，其中螺杆执行器至少具有下述部件：

-驱动螺杆，用于使螺杆螺母平移运动，所述驱动螺杆具有多个螺纹线，所述多个螺纹线具有限定的螺距，其中驱动螺杆在驱动螺杆的第一角度位置上具有第一测量磁体，并且其中螺杆螺母在初始位置和最终位置之间具有预定的最大的移动位移；

-测量轴，所述测量轴在测量轴的第二角度位置上具有第二测量磁体，其中测量轴以与驱动螺杆传动比固定的方式能够由驱动轮螺杆驱动，其中与测量轴的传动比配置成，使得测量轴的周期性对应于驱动螺杆的一整圈与任意第一整数(m)和第二整数(N)的倒数的和的乘积，其中第二整数(N)在数值上大于驱动螺杆的螺纹线的数量(G)；

-第一角度传感器，用于检测具有第一磁场的第一测量磁体的第一角度测量信号；和

-第二角度传感器，用于检测具有第二磁场的第二测量磁体的第二角度测量信号，

其中所述方法至少具有下述步骤：

a.在所述驱动螺杆每转一整圈时，第一测量磁体的唯一的第一角度位置定义成螺线变换，

b.在存在至少一次螺线变换时，检测第二角度测量信号；

c.将第二角度测量信号存储作为与至少一次存在的螺线变换相关联的校准值，

其中尤其借助于在螺杆螺母的平移的绝对位移位置和相应的螺纹线之间的机械关联基于单义确定的当前的螺纹线来确定螺杆螺母的平移的绝对位移位置。

配置用于执行所述校准方法的螺杆执行器具有驱动螺杆，所述驱动螺杆经由具有限定的、即已知的螺距的多个螺纹线能够实现旋转固定的螺杆螺母的平移运动。因此，存在驱动螺杆的或者说当前的螺纹线的转动和螺杆螺母的平移的或者说轴向的(绝对位移)位置之间的清楚的几何关联关系。在此，螺杆螺母在初始位置和最终位置之间沿着位于其之间的预定的最大的移动位移轴向地往复运动。在所述最大的移动位移上，在驱动螺杆和测量轴之间的传动比配置成，使得测量轴经由驱动轴的一整圈在每次螺线变换时总是以与全部其他螺线变换相比不同的角度成定向。螺线变换在第一测量磁体的角度位置预先确定时在驱动螺杆上限定并且因此在驱动螺杆每次转动一整圈之后重复。随后，螺杆螺母在转动一整圈时轴向地以螺距的数值向前运动。

现在，测量轴借助于固定的传动比连接，所述固定的传动比引起不同的周期性。这表示：与驱动轴相比，测量轴更快地或更慢地转动一整圈。所述传动比在此配置成，使得在驱动螺杆的整个移动位移上，测量轴在驱动螺杆上螺线变换的时刻从不处于相同的位置、即相同的角度位置上。因此，由于在驱动螺杆的螺线变换时检测第二角度测量信号，当前的螺纹线可单义地确定。在一个构型中，传动比选择成，使得当执行从初始位置直至最终位置的最大的移动位移并且反之亦然时，测量轴执行小于唯一的一整圈。相反地，驱动螺杆在此同时执行多个整圈。但是，该实施要求大的或至少耗费的(可能有间隙的)传动装置。因此有利的是，配置接近一的传动比。为了所述设计，对此适用于下述公式：ψ(x)＝2πx

ψ描述第一测量磁体在驱动螺杆上的角位，而

描述测量轴的第二测量磁体的角位。对于所述测量点，选择任意的因数(x∈R——实数元素)，然而以整数的间隔选择所述因数，即对应于螺线变换。通常，将初始角度选择成具有x₀＝0的第零个螺纹线。在驱动螺杆每转动一整圈(2π)时、即在每次螺线变换时，测量轴在相同的时间或多或少地(在直接的、即反向的、与车轮传动相反的、即负向的)经过整圈。该关联关系通过由第一整数(模度m∈Z₀——包括零的整数元素，即：…，-3，-2，-1，0，1，2，3…)和第二整数(N∈Z——不包括零的整数元素，即：…，-3，-2，-1，1，2，3…)的倒数构成的和构成的因数确定。在此，第二整数(N)的值大于驱动螺杆的螺纹线的数量。角度α₀表示可能存在的相对于驱动螺杆的相位差并且原则上是任意角度；所述角度例如能够根据生产制造来确定。在下面的示例中，所述相位差假设成α₀＝0。

由于所述关联关系，第二测量磁体在螺杆螺母的整个移动位移上在每次(不同的)螺线变换时始终处于不同的角度位置。但是在此之间，在模度m≠0时(第一整数)经过相同的角位，其中但是随后第一测量磁体的角位偏离限定的螺线变换，或在数学表达上偏离从初始点(x₀)开始的整数的间隔，进而不被读取。因此，读取总是在x₀+n(其中n∈0，1，2，3…)处发生；这是螺线变换。

对于尤其结构空间有利的构型而言，具有少耗费的传动装置的测量轴略微地运转得慢或略微运转得快，即对此设置第一整数m＝1。对于在相应的螺线变换时在第二测量磁体的各个角位之间的尽可能大的间距尤其有利的方式是N＝G+1，其中G是螺纹线的数量，即在x₀＝0时，n_max＝G。但是，根据所述关联关系明显更快的和明显更慢的传动也是可行的。在例如具有32个螺纹线的该实例中，将第二整数有利地设置成33。在理论上第33个螺纹线，测量轴的周期性的因数才再次是整数：

并且因此才重复两个测量磁体的双重情况(如在第零个螺纹线)，然而驱动螺杆不具有第33个螺纹线。

从每一整圈中，螺杆螺母轴向移动螺距的量，因为经过螺纹线。因此，记录螺线变换、即在两整圈之间或从螺距的一端至下一螺距的过渡是用于确定螺杆螺母的位置的显著的和有用的点。

在测量轴和驱动螺杆之间的传动优选可经由齿圈或齿轮传递，但是也可无滑转地例如摩擦配合地或经由缠绕传动装置传递。当允许测量的期望的精度，或者说测量的期望的小步距时，传动也能够以有间隙的方式实施。在32螺纹线时适合的传动的上文列举的示例例如可借助于齿轮对执行，所述齿轮对具有在驱动螺杆上的具有33个齿的第一齿轮和在测量轴上的具有32个齿的第二齿轮，或者具有其整数倍的齿。换言之，驱动螺杆的周期性对应于测量轴的齿的数量。

测量磁体设置在驱动螺杆上或设置在相对于驱动螺杆旋转固定的凸起上或者说在测量轴上设置在固定的角度位置，使得其角位允许得出驱动螺杆或者说测量轴转动的推论。

根据所述方法的一个有利的实施方式，第二测量磁体最多将可忽略的影响施加给第一角度测量信号，使得第一角度测量信号是单义的，并且第一测量磁体影响第二角度测量信号，使得第二角度测量信号是非单义的，其中附加地至少执行下述步骤：

a’.经过驱动螺杆的各个螺纹线，

b’.在每次螺线变换时检测第二角度测量信号；

c’.将第二角度测量信号存储作为与相应存在的所述螺线变换相关联的校准值。

在此，两个测量磁体设置成，使得其磁场至少在第二角度传感器的区域中产生影响，使得第二测量磁体的第二角度测量信号相对于没有第一测量磁体的理想测量(明显)失真。第一测量磁体的第一角度测量信号在此是单义的，因为第二测量磁体的影响与其第二角位无关地可忽略。

但是，所描述的方法也能够借助不重叠的磁场实施。那么，在足够的机械精度下(例如小的间隙)，当测量磁体的一次检测的位置关联关系允许单义地预测其他角度测量信号时，各个第二角度测量信号的校准能够借助于在每次螺线变换时存储第二测量信号而取消。

然而，在第二角度传感器的区域中磁场重叠时，出现不允许对第二测量轴的特定的角位进行单义推断的测量值。相反，测量轴的多个角位与第二角度测量信号相关联(参见图4和5)。第二测量磁体的第二磁场至少在借助于第一角度传感器测量的区域中不影响或仅可忽略地影响第一测量磁体的第一磁场，使得仅存在单义的测量值，或者说测量值范围，所述单义的测量值或者说测量值范围能够与驱动螺杆的第一角度传感器的角位单义地相关联。因此，借助于第一角度传感器，传统的增量的位置确定是可能的。

为了校准所述绝对位移测量装置，在此提出，至少执行下述步骤，即步骤a和附加步骤a’.、步骤b.和附加步骤b’.以及步骤c和附加步骤c.’的组合：

a.在驱动螺杆每转一整圈时，将第一测量磁体的唯一的第一角度位置定义成螺线变换并且经过驱动螺杆的各个螺纹线，

b.在每次螺线变换时，检测第二角度测量信号；

c.将第二角度测量信号存储作为与相应存在的螺线变换相关联的校准值，其中尤其借助于在螺杆螺母的平移的绝对位移位置和相应的螺纹线之间的机械的关联基于单义确定的当前的螺纹线来确定螺杆螺母的平移的绝对位移位置。

驱动螺杆的螺纹线或者说螺线变换通过螺杆螺母的运动各自被延续，更确切地说最简单地从初始位置直至最终位置和/或相反。在此，确定分别在螺线变换时检测的第二角度测量信号(由第一磁场叠加)并且存储相关联的校准值。因此建立表格，所述表格对于每个单独的螺纹线或者说螺线变换包含用于第二角度测量信号的校准值。在一个优选的实施方式中，在精度足够时，仅为一些螺纹线确定分别相关联的校准值并且相应地存储。

在此处提出的方法中，得到下述校准值，所述校准值分别不同于其他螺线变换的其他校准值。因此，螺杆螺母的绝对位移位置由于在螺杆螺母的平移绝对位移位置和相应的螺纹线之间的机械关联关系此时可单义地确定，更确切地说至少结合在螺线变换部位中的第一角度测量信号。同时，借助第一角度传感器，可如常规地那样确定驱动螺杆的转子位置并且可用于驱动螺杆的驱动单元的、优选用于电动机的准确的控制或换向。

根据所述方法的另一个有利的实施方式，在步骤c.中，确定和存储校准值的偏差范围的上限和下限，使得第一角度测量信号连同相关联的第二角度测量信号在校准值的偏差范围中允许单义地确定当前的螺纹线，其中优选地，基于下述措施中的至少一个确定上限和下限：

-基于数学关联关系确定；和

-基于经验测量数据确定。

在该方法中，以下述方式合并校准值的偏差：通过必须存在用于特定的校准值的测量值，确定上限和下限，以便与特定的螺纹线相关联。偏差范围在此设计成，使得所述偏差范围不重叠，使得通过第二角度测量信号的测量已经可确定螺杆螺母的绝对位移位置。

优选地，基于数学关联关系确定上限和下限，由此得到绝对位移测量装置的尤其准确的设计。根据另一个优选的实施方式，基于经验测量数据来确定上限和下限，由此能够补偿纯数学关联关系的由生产制造导致的偏差。

根据本发明的另一个有利的方法，提出一种用于控制用于液压的主单元的螺杆执行器的螺杆螺母的位置的方法，其中其绝对位移测量装置借助于在上文中描述的方法的一个实施方式校准，其中所述方法至少具有下述步骤：

i.开始相邻的螺线变换；

ii.检测第二角度测量信号；

iii.从所存储的校准值中确定螺纹线；

iv.输出确定的螺纹线进而尤其确定螺杆螺母的平移的绝对位移位置。

在根据上述描述执行校准之后，能够容易地(单义地)检测螺杆螺母的绝对位移位置或用于控制的具体相关的螺纹线。对此，检测第二角度测量信号，例如在经过或开始螺线变换时，所述螺线变换可借助于第一角度传感器单义地确定，并且将相关的当前的第二角度测量信号与存储的校准值进行比较。从中已经能够单义地确定螺纹线。

根据用于控制螺杆螺母的位置的方法的另一个有利的实施方式，在单义地确定螺纹线之后，仅检测第一测量磁体的位置进而增量地确定螺杆螺母的绝对位移位置，其中根据绝对位移位置的存储损失，并且优选根据预定的时间段，借助于在上文中描述的用于控制的方法借助于检测第二测量磁体来确定螺杆螺母的绝对位移位置。

在这种实施方案中，存储耗费或读取耗费进而能量需求明显降低。在此也可提高读取速度进而可提高驱动螺杆的调节速度。

根据本发明的另一方面，提出一种用于液压的主单元的螺杆执行器，所述螺杆执行器至少具有下述部件：

-驱动螺杆，用于使螺杆螺母平移运动，所述驱动螺杆在输出侧具有多个螺纹线，所述多个螺纹线具有限定的螺距，其中驱动螺杆在驱动螺杆的第一角度位置上具有第一测量磁体，并且其中螺杆螺母在初始位置和最终位置之间具有预定的最大的移动位移；

-测量轴，所述测量轴在测量轴的第二角度位置上具有第二测量磁体，其中测量轴以与驱动螺杆传动比固定的方式能够由驱动轮螺杆驱动，其中与测量轴的传动比配置成，使得测量轴的周期性对应于驱动螺杆的一整圈与任意第一整数(m)和第二整数(N)的倒数的和的乘积，其中第二整数(N)在数值上大于驱动螺杆的螺纹线的数量(G)；

-第一角度传感器，用于检测具有第一磁场的第一测量磁体的第一角度测量信号；和

-第二角度传感器，用于检测具有第二磁场的第二测量磁体的第二角度测量信号。

在此提出的螺杆执行器构建成用于执行根据上述说明的方法，使得可足够精确地确定螺杆螺母的绝对位置，而对此不需要平移绝对位移传感器或参考止挡或参考传感器。第一测量磁体不必直接与驱动螺杆连接，而是优选与相对于驱动轴旋转固定的和(技术上)无间隙的凸起连接。对于设备的更多细节，在此参照关于上文阐明的方法的设备的详细阐述。

根据螺杆执行器的另一个有利的实施方式，第一测量磁体在每个相对位置中相对于第二测量磁体离开最大10mm、优选最大8mm，并且与第二测量磁体的第二磁通密度相比，第一测量磁体具有更大的、优选至少2.5倍的第一磁通密度。

由于测量磁体的仅小的间隔和由于磁通密度的明显不同的设计方案，在螺杆执行器上的绝对位移测量装置的极其小的结构方式是可行的。第一磁通密度例如优选至少为第二磁通密度的1.5倍、尤其优选至少2.5倍。尤其地，不必设有在空间上分离的绝对位移传感器，并且绝对位移传感器借助于关联的(单独的)结构电子部件与螺杆执行器连接。

根据螺杆执行器的另一个有利的实施方式，第一测量磁体和具有第二测量磁体的测量轴从驱动螺杆的输出侧观察设置在驱动单元之后的端侧。

通过测量设备的端侧的安置，实现可易于接近的和可易于安装的结构方式。尤其优选地，测量轴仅构成为齿轮或构成为齿圈，并且仅具有足够的机械稳定性和用于固定第二测量磁体的准确位置的旋转的悬挂部。尤其优选地，测量轴借助于行星齿轮传动装置与驱动螺杆以传动比固定的方式连接。

根据本发明的另一有利的方面，提出一种用于摩擦离合器的液压的主单元，所述液压的主单元至少具有下述部件：

根据上面描述的一个实施方式的螺杆执行器，

-用于使驱动螺杆可控地旋转的电驱动单元；

-主动活塞，所述主动活塞可与螺杆螺母固定连接，以进行平移运动；和

-主缸，所述主缸用于容纳主动活塞和液压液体，其中主缸可借助于液压液体与从动缸连通地连接。

螺杆执行器的驱动螺杆在此可经由电驱动单元旋转，例如伺服马达，并且电驱动单元借助于根据上面描述的测量被控制。螺杆螺母在此固定地与主动活塞连接，或螺杆螺母与主动活塞一件式地形成，并且执行平移运动，这通过下述方式实现：驱动螺杆借助于螺纹线的螺距使旋转固定的螺杆螺母轴向地移动。因此，在主缸中的液压液体可借助于主动活塞挤出或者说抽出，使得与此连通地连接的从动缸是可控的，并且力可从主缸传递到从动缸上。完全尤其优选地，借此对主缸的快速的和准确的操纵是可能的。此外，可产生高的力，所述力例如对于压紧摩擦离合器是必需的。

根据本发明的另一方面，提出一种具有旋转轴线的摩擦离合器，所述摩擦离合器用于将驱动轴与负载可松开地连接，所述摩擦离合器至少具有下述部件：

-至少一个摩擦叠片，所述摩擦叠片具有至少一个根据上述方案中任一项所述的摩擦板和至少一个相配合的摩擦盘，经由所述摩擦盘，在压紧状态下可传递转矩，

-至少一个操纵装置，所述操纵装置具有用于按压至少一个摩擦叠片的从动缸；和

-至少一个可连通地连接的根据上面的描述的液压的主单元。

摩擦离合器配置用于，将转矩可解除地从输出轴传递到负载上并且反之亦然。这通常经由至少一个摩擦叠片实现，所述摩擦叠片具有可轴向移动的、通常与输出轴旋转固定的压板，所述压板可压到至少一个相配合的摩擦盘上。由于压紧力经由摩擦面产生摩擦力，所述摩擦力乘以摩擦面的平均半径得到可传递的转矩。为了使尽可能精确的压紧过程是可能的，其中尤其能够快速地且低磨损地耦联，上述主单元是尤其有利的。因此，在任何情况下可确定并且同时可非常准确地设定主动活塞的绝对位移位置。完全尤其有利地，构造在此是节约空间的、可简单安装的并且需要少量用于读取的能量。

根据本发明的另一个方面，提出一种动力传动系，所述动力传动系包括根据上面描述的摩擦离合器和带有输出轴的驱动单元，其中输出轴为了传递转矩借助于摩擦离合器与至少一个负载可松开地连接。

动力传动系配置用于，可解除地、即可接通和可关断地传递由驱动单元、例如能量转换机械、优选内燃机或电动机提供的并且经由其输出轴输出的由于至少一个负载的转矩。示例性的负载是机动车的至少一个驱动轮和/或用于提供电能的发电机。为了有针对性地和/或借助于具有不同传动比的变速器传递转矩或断开传递，使用在上文中描述的摩擦离合器是尤其有利的，因为可精确地并且低磨损地实现高的转矩，其中同时相对于相对简单构造的绝对位移测量装置，直至确定主动活塞的绝对位移位置的持续时间明显加快。

相反地，也实现由例如驱动轮引入的惯性能量的吸收。至少一个驱动轮因此形成驱动单元，其中其惯性能量借助相应配置的动力传动系借助于双离合器可传递到发电机上，用于再利用，即用于制动能量的电储存。此外，在一个优选的实施方式中，设有多个驱动单元，所述多个驱动单元可借助于摩擦离合器并联或串联地或彼此脱耦地运行，或分别可解除地提供转矩以进行利用。示例是由电动机和内燃机但是还有多缸发动机构成的混合驱动装置，在多缸发动机中各个缸(组)可接通。

根据本发明的另一方面，提出一种机动车，所述机动车具有至少一个驱动轮，所述驱动轮可借助于根据上面描述的动力传动系驱动。

大多数机动车现今具有前驱装置，并且因此驱动单元，例如内燃机或电动机设置在驾驶室之前并且横向于主行驶方向设置。结构空间正是在这种设置的情况下是尤其小的，进而尤其有利地是，使用小结构尺寸的摩擦离合器。类似地，形成在发动机驱动的双轮中摩擦离合器的使用，对于所述双轮而言在结构空间保持不变时需要明显增大的功率。

所述问题在根据欧洲分类的小型车等级的轿车中变得严峻。在小型车等级的轿车中使用的总成设备相对于较大车辆等级的轿车没有明显变小。尽管如此，在小型车中可供使用的结构空间明显更小。上述动力传动系具有尤其小的结构尺寸的液压的主单元，所述液压的主单元在摩擦片的使用寿命保持不变或甚至延长的情况下同时满足对所传递的转矩的提高的要求。

根据例如尺寸、价格、重量和功率，轿车与车辆等级相关联，其中所述定义经受根据市场需求的不断变化。在美国市场中，小型车和微型车等级的车辆根据欧洲分类属于紧凑型车的等级，并且在英国市场其对应于超级迷你或者说城市车的等级。微型车等级的示例为大众的up！或雷诺的Twingo。小型车等级的示例是阿尔法罗密欧的Mito、大众的Polo、福特的Fiesta或雷诺的Clio。

附图说明

下面在涉及的技术背景面前参考所附的附图来详细阐述在上文中描述的发明，所述附图示出优选的设计方案。通过纯示意的附图不以任何方式限制本发明，其中要注意的是，附图不是按照比例的并且不适合于限定大小关系。在附图中示出：

图1示出具有增量位置测量装置的螺杆执行器；

图2示出具有绝对位移传感器的螺杆执行器；

图3示出具有借助于两个角度测量传感器的绝对位移测量装置的螺杆执行器；

图4示出第二角度测量传感器的示例性的测量误差曲线；

图5示出在图4中示出的测量误差曲线的局部图；

图6示出相比于测量轴的两个不同的第二角度变化曲线，驱动螺杆的第一角度变化曲线的示意图；

图7示出具有第二角度测量信号的可能的测量值的图像；

图8示出液压的主单元的剖面图；

图9示出液压的主单元的立体后视图；

图10示出具有主单元的摩擦离合器；

图11示出校准方法的示意图；和

图12示出控制方法的示意图。

具体实施方式

在图1中示意地示出螺杆执行器2，其中驱动螺杆4可借助于驱动单元20旋转，使得旋转固定的螺杆螺母5可沿着从初始位置8到最终位置9的最大移动位移10移动。螺杆螺母5在此位于驱动单元20的输出侧。在螺杆执行器2的背离输出侧19的一侧上设有(第一)转子43，在所述(第一)转子上设置有第一测量磁体6并且其角位可借助于第一角度传感器14来检测。借助于增量地记录通过的次数、即螺线变换的次数，确定螺杆螺母5的位置，其中仅通过撞到在此在最终位置9处设有的校准止挡45，能够将位置换算成平移的绝对位移位置16。

在图2中示出具有用于检测螺杆螺母5的平移的绝对位移位置的另一构型的螺杆执行器2。在此，绝对位移传感器46直接检测螺杆螺母5的绝对位移位置。但是，因为驱动单元20必须提供有角度测量信号，所以在此此外(第一)转子43设有如在图1中的构型中的第一测量磁体6。

在图3中示出螺杆执行器2，其中在驱动螺杆4的与输出侧19相对置的端部上形成有绝对位移测量装置1。所述绝对位移测量装置包括第一转子43，所述第一转子具有第一测量磁体6并且其角位可借助于第一角度传感器14来检测。此外，以传动比固定连接的方式设有第二转子44或者说测量轴11，在所述测量轴上设有第二测量磁体12，所述第二测量磁体可借助于第二角度传感器15检测。在一个优选的实施方式中，测量磁体6和12彼此邻近地设置，使得磁场(部分地)重叠。在此，第二测量磁体12的磁场对借助于第一角度传感器14测量的第一测量磁体6的角位所产生的影响可忽略。在所述构造中，如在上文在说明书中阐明的那样，螺杆螺母5的绝对位移位置16可单义地确定。

在图4中经由螺线轴47(数字表示在其相应的螺线变换时的各个螺纹线)和角度误差轴48示出在第二角度传感器15的受到影响的第二角度测量信号中的测量误差曲线49。在此清楚地可见，测量误差以非线性的方式重叠进而产生仅多义的信号。

在图5中示出图4中的测量误差曲线49的在图4中表示的测量局部图50，其中在此在驱动螺杆的唯一的一整圈的所述小的区域中，多义性已经变得明显。

在图6中示意地示出在此具有六个螺纹线的驱动螺杆的第一角度变化曲线53(实线)，其中螺线变换57至62在此在各一整圈、即2πx之后确定。示出相对于测量轴的传动比的三个构型，其中模度m在具有第一传动比54的测量轴的第二角度变化曲线中(长虚线的曲线)是一，在具有第二传动比55的测量轴的第二角度变化曲线中(短虚线的曲线)是二，并且在具有第三传动比56的测量轴的第二角度变化曲线中(双点虚线的曲线)是零。在起始点和结束点之间，在示出的第二角度变化曲线54、55和56中，状况、即测量轴相对于驱动轴的角度位置都不是相同的。由于测量点减小至螺线变换57至62，在要测量的第二角度测量信号之间的间隔大到，使得补偿第二角度测量信号的非单义性。

在图7中经由坐标轴y轴63和x轴64示出由螺杆螺母5的完整的移动位移的受影响的第二角度测量信号的示例性的读取表格。为了参考正确的校准值，在读取这样的具有x坐标和y坐标的测量点时，计算与校准值的间隔。那么，具有最小的计算出的间隔的校准值是确定当前螺纹线的那个校准值。随后，对此示例性地示出间隔的计算和表格：

Bx2i是第二角度测量信号的存储的x值，并且By2i是第二角度测量信号的存储的y值，所述x值和y值分别与一个螺纹线(或者说螺线)相关联。现在将驱动螺杆例如移动到角位0°(即移动到螺线变换位置)，并且检测第二角度测量信号的当前的x值Bx2和y值By2。随后，例如如下计算间隔(ai)：

那么，最小间隔ai表明邻近的螺纹线进而允许确定螺杆螺母的绝对位移位置。

在图8中示出液压的主单元3的一个具体的实施例的剖面图，其中驱动螺杆4与第一转子43连接，所述第一转子与测量轴11固定连接。第一转子43和测量周11在此从输出侧19观察设置在驱动单元20的后侧。

在图9中从外部示出液压的主单元的与在图8中类似的局部立体图，其中在此良好可见用于在第一转子43和测量轴11之间以传动比固定的方式连接的齿轮连接。

在图10中示例性地示出作为(干式)双离合器的摩擦离合器23，所述摩擦离合器借助于从动缸24和各一个第一操纵罐40和第二操纵罐41将经由输出轴26输入的转矩经由第一摩擦叠片28输出到第一输出轴51上，并且经由第二摩擦叠片29输出到第二输出轴52上。第一摩擦叠片28在此由第一摩擦板30(压板)、第二摩擦板31(中间板)、第三摩擦板32(反压板)和第一摩擦盘36以及第二摩擦盘37构成，对此也能够使用摩擦片。第二摩擦叠片22以类似的结构方式由第一摩擦板33(压板)、第二摩擦板34(中间板)、第三摩擦板35(反压板)和第一摩擦盘38以及第二摩擦盘39构成，对此也可使用摩擦片。摩擦叠片28和29可经由液压的主单元3借助于液压管路42自动操纵。为此，液压活塞22可在液压缸23中借助于螺杆4往复运动，使得液压的主单元3中液压液体被挤出并且压入到从动缸24中。

在图11中示意地示出根据上面的描述具有非单义的第二角度测量信号的校准方法，其中在步骤(a.1.)中开始驱动螺杆的第一螺纹线，并且对此在步骤(b.1.)中检测测量轴11的当前的角度测量信号。附加地，在此在步骤(c.1.)中计算或以经验计算的方式分配偏差(上公差限和下公差限)并且随后存储在测量值表格中。随后，在下一步骤(a.2.)中，开始第二螺纹线，并且重复所述方法直至经过驱动螺杆的全部螺纹线。在此，也能够检测中间螺线或者略过一些螺纹线。例如，在下面示出测量值表格，其中RLS1表示第一角度传感器的第一角度测量信号，RLS2表示第二角度传感器的第二角度测量信号，并且螺线表示分别在驱动轴转动一整圈时的螺纹线：

在图12中示出基于例如在图11中所示产生的测量值表格的控制方法。首先在步骤(i.)中开始螺线变换，在步骤(ii.)中检测测量轴的角位，并且随后在步骤(iii.)中将检测到的值与如在图11中建立的表格相比较并且确定可能的值。随后，在步骤(iv.)中给出螺纹线，并且随后增量地计算螺杆螺母的绝对位移位置。

因此，本发明涉及一种用于校准用于液压的主单元的螺杆执行器的绝对位移测量装置的方法，其中螺杆执行器具有两个测量磁体，其中第二测量磁铁最多将可忽略的影响施加给第一角度测量信号，使得第一角度测量信号是单义的，并且其中第一测量磁体影响第二角度测量信号，使得第二角度测量信号是非单义的，其中方法至少具有下述步骤：

a.在驱动螺杆每完全转动一圈时，第一测量磁体的唯一的第一角度位置定义成螺线变换，

b.在至少一次存在螺线变换时，检测第二角度测量信号；

c.将第二角度测量信号存储作为与至少一次存在的螺线变换相关联的校准值，

其中尤其借助于在螺杆螺母的平移的绝对位移位置和相应的螺纹线之间的机械关联关系基于单义确定的当前的螺纹线来确定螺杆螺母的平移的绝对位移位置。

借助在此提出的方法和设备可行的是，在无需耗费的绝对位移传感器的情况下确定绝对位移位置。

附图标记列表：

1 绝对位移测量装置

2 螺杆执行器

3 液压的主单元

4 驱动螺杆

5 螺杆螺母

6 第一测量磁体

7 第一角度位置

8 初始位置

9 最终位置

10 最大移动位移

11 测量轴

12 第二测量磁体

13 第二角度位置

14 第一角度传感器

15 第二角度传感器

16 平移的绝对位移位置

17 另外的第一测量磁体

18 另外的第二测量磁体

19 输出侧

20 驱动单元

21 摩擦离合器

22 主动活塞

23 主缸

24 从动缸

25 旋转轴线

26 输出轴

27 负载

28 第一摩擦叠片

29 第二摩擦叠片

30 第一摩擦叠片的第一摩擦板

31 第一摩擦叠片的第二摩擦板

32 第一摩擦叠片的第三摩擦板

33 第二摩擦叠片的第一摩擦板

34 第二摩擦叠片的第二摩擦板

35 第二摩擦叠片的第三摩擦板

36 第一摩擦叠片的第一摩擦盘

37 第一摩擦叠片的第二摩擦盘

38 第二摩擦叠片的第一摩擦盘

39 第二摩擦叠片的第二摩擦盘

40 第一操纵装置

41 第二操纵装置

42 液压管路

43 第一转子

44 第二转子

45 校准止挡

46 绝对位移传感器

47 螺线轴

49 测量误差曲线

50 测量局部

51 第一变速器轴

52 第二变速器轴

53 驱动螺杆的第一角度变化曲线

54 具有第一传动比的测量轴的第二角度变化曲线

55 具有第二传动比的测量轴的第二角度变化曲线

56 具有第三传动比的测量轴的第二角度变化曲线

57 第一螺纹线

58 第二螺纹线

59 第三螺纹线

60 第四螺纹线

61 第五螺纹线

62 第六螺纹线

63 y轴

64 x轴

Claims (14)

1.一种用于校准用于液压的主单元(3)的螺杆执行器(2)的绝对位移测量装置(1)的方法，其中所述螺杆执行器(2)至少具有下述部件：

-驱动螺杆(4)，用于使螺杆螺母(5)平移运动，所述驱动螺杆具有多个螺纹线，所述多个螺纹线具有限定的螺距，其中所述驱动螺杆(4)在所述驱动螺杆(4)的第一角度位置(7)上具有第一测量磁体(6)，并且其中所述螺杆螺母(5)在初始位置(8)和最终位置(9)之间具有预定的最大的移动位移(10)；

-测量轴(11)，所述测量轴在所述测量轴(11)的第二角度位置(13)上具有第二测量磁体(12)，其中所述测量轴(11)以与所述驱动螺杆(4)传动比固定的方式能够由所述驱动螺杆(4)驱动，其中与所述测量轴(11)的传动比配置成，使得所述测量轴(11)的周期性对应于所述驱动螺杆(4)的一整圈与任意第一整数(m)和第二整数(N)的倒数的和的乘积，其中所述第二整数(N)在数值上大于所述驱动螺杆(4)的螺纹线的数量(G)；

-第一角度传感器(14)，用于检测具有第一磁场的所述第一测量磁体(6)的第一角度测量信号；和

-第二角度传感器(15)，用于检测具有第二磁场的所述第二测量磁体(12)的第二角度测量信号，

其中所述方法至少具有下述步骤：

a.在所述驱动螺杆(4)每转一整圈时，将所述第一测量磁体的唯一的第一角度位置定义成螺线变换，

b.在存在至少一次螺线变换时，检测所述第二角度测量信号；

c.将所述第二角度测量信号存储作为与至少一次存在的螺线变换相关联的校准值，

其中尤其借助于在所述螺杆螺母(5)的平移的绝对位移位置(16)和相应的螺纹线之间的机械关联基于单义确定的当前的螺纹线来确定所述螺杆螺母(5)的所述平移的绝对位移位置(16)。

2.根据权利要求1所述的用于校准用于液压的主单元(3)的螺杆执行器(2)的绝对位移测量装置(1)的方法，其中所述第二测量磁体(12)最多将可忽略的影响施加给所述第一角度测量信号，使得所述第一角度测量信号是单义的，并且其中所述第一测量磁体(6)影响所述第二角度测量信号，使得所述第二角度测量信号是非单义的，其中附加地至少执行下述步骤：

a’.经过所述驱动螺杆的各个螺纹线，

b’.在每次螺线变换时检测所述第二角度测量信号；

c’.将所述第二角度测量信号存储作为与相应存在的所述螺线变换相关联的校准值。

3.根据权利要求1或2所述的用于校准用于液压的主单元(3)的螺杆执行器(2)的绝对位移测量装置(1)的方法，

其中在步骤c.中，确定并且存储所述校准值的偏差范围的上限和下限，使得第一角度测量信号连同相关联的第二角度测量信号在所述校准值的偏差范围中允许单义地确定当前的螺纹线。

4.根据权利要求3所述的用于校准的用于液压的主单元(3)的螺杆执行器(2)的绝对位移测量装置(1)方法，

其中基于下述措施中的至少一个确定所述上限和下限：

-基于数学关联来确定；

-基于经验测量数据来确定；

-基于重复根据权利要求1的校准过程来确定。

5.一种用于控制用于液压的主单元(3)的螺杆执行器(2)的螺杆螺母(5)的位置的方法，所述螺杆执行器具有绝对位移测量装置(1)，所述绝对位移测量装置按照根据上述权利要求中任一项所述的用于校准的方法被校准，所述方法至少具有下述步骤：

i.开始相邻的螺线变换；

ii.检测所述第二角度测量信号；

iii.从所存储的所述校准值中确定螺纹线；

iv.输出确定的螺纹线进而尤其确定所述螺杆螺母(5)的所述平移的绝对位移位置(16)。

6.根据权利要求5所述的用于控制用于液压的主单元(3)的螺杆执行器(2)的螺杆螺母(5)的位置的方法，其中在单义地确定螺纹线之后，仅检测所述第一测量磁体(6)的位置，进而增量地确定所述螺杆螺母(5)的所述绝对位移位置。

7.根据权利要求6所述的用于控制用于液压的主单元(3)的螺杆执行器(2)的螺杆螺母(5)的位置的方法，其中根据所述绝对位移位置的存储损失，并且根据预定的时间间隔，借助于根据权利要求4所述的用于控制的方法借助于检测所述第二角度测量信号来确定所述螺杆螺母(5)的所述绝对位移位置。

8.一种用于液压的主单元(3)的螺杆执行器(2)，至少具有下述部件：

-驱动螺杆(4)，用于使螺杆螺母(5)平移运动，所述驱动螺杆在输出侧具有多个螺纹线，所述多个螺纹线具有限定的螺距，其中所述驱动螺杆(4)在所述驱动螺杆(4)的第一角度位置(7)上具有第一测量磁体(6)，并且其中所述螺杆螺母(5)在初始位置(8)和最终位置(9)之间具有预定的最大的移动位移(10)；

-测量轴(11)，所述测量轴在所述测量轴(11)的第二角度位置(13)上具有第二测量磁体(12)，其中所述测量轴(11)以与所述驱动螺杆(4)传动比固定的方式能够由所述驱动螺杆(4)驱动，其中与所述测量轴(11)的传动比配置成，使得所述测量轴(11)的周期性对应于所述驱动螺杆(4)的一整圈与任意第一整数(m)和第二整数(N)的倒数的和的乘积，其中所述第二整数(N)在数值上大于所述驱动螺杆(4)的螺纹线的数量(G)；

-第一角度传感器(14)，用于检测具有第一磁场的所述第一测量磁体(6)的第一角度测量信号；和

-第二角度传感器(14)，用于检测具有第二磁场的所述第二测量磁体(12)的第二角度测量信号。

9.根据权利要求8所述的用于液压的主单元(3)的螺杆执行器，其中所述第一测量磁体(6)在每个相对位置中相对于所述第二测量磁体(12)离开最大10mm，并且与所述第二测量磁体的第二磁通量密度相比，所述第一测量磁体(12)具有更大的第一磁通量密度。

10.根据权利要求8所述的用于液压的主单元(3)的螺杆执行器，其中所述第一测量磁体(6)在每个相对位置中相对于所述第二测量磁体(12)离开最大8mm，并且与所述第二测量磁体的第二磁通量密度相比，所述第一测量磁体(12)具有更大的的第一磁通量密度。

11.根据权利要求9或10所述的用于液压的主单元(3)的螺杆执行器，其中所述第二测量磁体的第二磁通量密度相比，所述第一测量磁体(12)具有至少2.5倍的第一磁通量密度。

12.根据权利要求8至10中任一项向所述的用于液压的主单元(3)的螺杆执行器(2)，其中所述第一测量磁体(6)和具有所述第二测量磁体(12)的所述测量轴(11)从所述驱动螺杆(4)的所述输出侧(19)观察设置在驱动单元(20)之后的端侧。

13.一种用于摩擦离合器(21)的液压的主单元(3)，所述液压的主单元至少具有下述部件：

-根据权利要求7至12中任一项所述的螺杆执行器(2)，

-用于使所述驱动螺杆(4)可控地旋转的电驱动单元(20)；

-主动活塞(22)，所述主动活塞能与所述螺杆螺母(5)固定连接，以进行平移运动；和

-主缸(23)，所述主缸用于容纳所述主动活塞(22)和液压液体，其中所述主缸(23)能借助于所述液压液体与从动缸(24)连通地连接。

14.一种具有旋转轴线(25)的摩擦离合器(21)，所述摩擦离合器用于将输出轴(26)与负载(27)可松开地连接，所述摩擦离合器至少具有下述部件：

-至少一个摩擦叠片(28，29)，所述摩擦叠片具有至少一个摩擦板(30，31，32，33，34，35)和至少一个相配合的摩擦盘(36，37，38，39)，经由所述摩擦盘，在压紧状态下能传递转矩，

-至少一个操纵装置(40，41)，所述操纵装置具有用于按压所述至少一个摩擦叠片(28，29)的从动缸(24)；和

-至少一个可连通地连接的根据权利要求13所述的液压的主单元(3)。

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