CN109565215B - 用于磁传感器装置与致动器进行相互校准的方法及包括致动器和磁传感器装置的致动器设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种对磁传感器装置与致动器进行相互校准的方法，所述磁传感器装置具有包括至少一个永磁体(112)的发送器模块以及包括用于转数计数的传感器(116)的传感器模块，所述致动器具有包括定子和转子(104)的电动机、主轴螺杆(108)和外圈，其中，将发送器模块布置在外圈上，其中，执行以下步骤：使主轴螺杆(108)或外圈旋转，直至达到预定的调节值，并且在达到预定的调节值之后，使主轴螺杆(108)与外圈以抗扭地相互连接；并且本发明还涉及一种包括致动器和磁传感器装置的致动器设备(100)，所以致动器具有包括定子和转子(104)的电动机、主轴螺杆(108)和外圈，所述磁传感器装置具有包括至少一个永磁体(112)的发送器模块以及包括用于转数计数的传感器(116)的传感器模块，其中，发送器被布置在外圈上，其中根据这种方法对磁传感器装置与致动器进行相互校准。

Description

用于磁传感器装置与致动器进行相互校准的方法及包括致动 器和磁传感器装置的致动器设备
技术领域
本发明涉及一种对磁传感器装置与致动器相互校准的方法，所述磁传感器装置具有包括至少一个永磁体的发送器模块和包括用于转数计数的传感器的传感器模块，所述致动器具有包括定子和转子的电动机、主轴螺杆和外圈，其中，发送器模块被布置在外圈上。此外，本发明还涉及一种包括致动器和磁传感器装置的致动器设备，所述致动器具有包括定子和转子的电动机、主轴螺杆和外圈，所述磁传感器装置具有包括至少一个永磁体的发送器模块和包括用于转数计数的传感器的传感器模块，其中，发送器模块与外圈能相对转动。
背景技术
从DE 10 2013 205 905 A1已知一种用于确定和/或控制特别是在机动车的离合器操纵系统中的电动机位置的方法，其中由在电动机的旋转轴线外侧的、被布置在电动机的定子上的传感器接收电动机的转子的位置，其中，由处理单元处理被传感器接收的位置信号，其中，借助至少一个在电动机的方波控制期间检测到的位置信号，对在电动机的正弦波控制期间由传感器给出的位置信号进行可信度检验。
从DE10 2013 208 986 A1已知一种整流式电动机的转子位置传感器的磁传感环，该磁传感环与整流式电动机的转子抗扭连接并且磁传感环具有预定数量的、磁化方向交替的磁极，其中每个磁极对具有至少一个凹槽。
从DE10 2013 211 041 A1已知一种用于确定特别在机动车的离合器操纵系统中的电动机的位置的方法，其中由在电动机的旋转轴线外侧的、被布置在电动机的定子上的传感器接收电动机的转子的位置信号，由处理单元得到电动机的位置，其中，在识别位置信号的变化之后，触发电动机的换向控制，其中，在识别位置信号的变化之后，对转子的实际位置进行确定，其中，根据所检测到的转子的当前位置，触发电动机的换向。
从DE 10 2013 213 948 A1已知一种用于确定特别是在机动车的离合器操纵系统中的电动机的位置的方法，其中由在电动机的旋转轴线外侧的、被布置在电动机的定子上的传感器获取电动机的转子的位置信号，由处理单元得到电动机的位置，其中，在转子静止时向转子加载，并且将对应于转子位置的响应与电动机的换向相关联。
从DE 10 2013 222 366 A1已知一种用于确定和/或控制特别是在机动车的离合器操纵系统中的电动机位置的方法，其中由在电动机的旋转轴线外侧的、被布置在电动机的定子上的传感器接收电动机的转子的位置，其中，由处理单元处理由传感器获取的位置信号，其中，根据传感器与处理单元之间的传输距离来传输位置信号，在短距离传输时借助SPI协议信号和/或在长距离传输时借助PWM信号。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于改进前述方法。此外，本发明所要解决的技术问题还在于，在结构和/或功能上改进前述致动器。
上述技术问题通过具有本发明的方法来解决。
能够如此对磁传感器装置与致动器进行相互校准，以便能够可靠地检测旋转角度并且可靠地对转数进行计数。能够如此对磁传感器装置与致动器进行相互校准，以使传感器的检测范围与致动器的行程范围相互关联。能够如此对磁传感器装置与致动器进行相互校准，以便补偿容许误差。
能够选择性地使主轴螺杆或外圈旋转。能够使主轴螺杆旋转，而使外圈不旋转。能够使外圈旋转，而使主轴螺杆不旋转。预定的调节值能够为转数值。预定的调节值能够为致动器位置。主轴螺杆与外圈能够以能解除的方式相互连接。
在主轴螺杆或外圈旋转之前，能够解除主轴螺杆与外圈之间的抗扭连接。
为对磁传感器装置与致动器进行相互校准，能够执行以下步骤：向传感器模块施加预定的调节磁场；使调节磁场与传感器模块相对彼此沿第一旋转方向旋转，直至超出传感器的转数计数范围；使调节磁场与传感器模块相对彼此沿着与第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转预定的转数，以便将传感器调节到预定的转数值；存储调节磁场的方向并且停止向传感器模块施加调节磁场；固定传感器模块；根据预定的转数值机械调节致动器，其中，使主轴螺杆旋转，而使外圈不旋转。
能够借助校准装置来执行所述方法。校准装置能够具有至少一个调节磁体。调节磁体能够用于向传感器模块施加预定的调节磁场。能够将调节磁体沿轴向放置到传感器模块上。调节磁体是能够转动的。能够使调节磁场相对于传感器模块旋转。能够使调节磁场旋转，而使传感器模块固定。在调节磁场与传感器模块相对彼此旋转期间，能够检测并存储传感器的磁场强度信息。能够通过将调节磁体从传感器模块移开来停止对传感器模块施加调节磁场。在将传感器模块固定在定子侧时，能够根据调节磁场的方向来调节永磁体的磁场方向。为将致动器机械调节到预定的致动器位置，能够使用调节测量单元。校准装置能够具有用于机械调节致动器的调节测量单元。在将传感器模块固定在定子侧之后，能够补足完成致动器机构。
在机械调节致动器期间，能够抗扭地固持外圈。
为了对磁传感器装置与致动器进行相互校准，能够执行以下步骤：将致动器机械调节到预定的致动器位置；使外圈与传感器模块相对彼此沿着第一旋转方向旋转，直至超出传感器的转数计数范围，其中，使主轴螺杆不旋转；根据预定的致动器位置，使外圈与传感器模块相对彼此沿着与第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转，其中，使主轴螺杆不旋转。
在外圈旋转期间，能够抗扭地固持主轴螺杆。
此外，本发明所要解决的技术问题还通过本发明的致动器设备解决。
致动器设备能够用于操纵摩擦离合装置。致动器设备能够作用于摩擦离合装置的静液压操纵装置的主缸。静液压操纵装置能够具有液压行程。静液压操纵装置能够包括副缸。副缸能够与摩擦离合装置相关联。
致动器设备能够借助电控装置来控制。电控装置能够为控制器。电控装置能够为本地致动器控制器。电控装置能够具有运算单元。电控装置能够具有存储单元。电控装置能够具有至少一个电信号输入端。电控装置能够具有至少一个电信号输出端。电控装置能够在结构和/或功能上与至少一个另外的电控装置以信号传导的方式连接。例如CAN总线的总线系统能够用作信号传导方式的连接。
摩擦离合装置能够用于布置在车辆的驱动系中。驱动系能够具有至少一个驱动机。至少一个驱动机能够为内燃机。至少一个驱动机能够为电机。电机能够作为电动机来运行。电机能够作为发电机来运行。驱动系能够具有摩擦离合装置。驱动系能够具有变速器。变速器能够为换挡变速器。驱动系能够具有至少一个能驱动的车轮。车辆能够为混合动力电动车。
能够将发送器模块固定在致动器的转子侧上。能够将传感器模块固定在致动器的定子侧上。发送器模块与传感器模块能够界定用于以非接触的方式测量旋转角度并计转数的测量间隙。
传感器能够是GMR传感器(巨磁阻传感器，英文Giant-Magneto-Resistance-Sensor)。GMR传感器是基于巨磁阻效应的传感器。GMR传感器能够具有螺线管。螺线管能够具有螺旋臂。能够将螺旋管布置成菱形。GMR传感器能够具有GMR叠层。GMR传感器能够具有基准层和传感层。传感层的磁化状态能改变。GMR传感器能够具有畴壁发生器。畴壁发生器能够被布置在螺线管的一端。在畴壁发生器中，能够生成180°磁畴。在螺线管中能注入磁畴和/或能消除磁畴。螺旋臂的磁化状态能在移动磁场的作用下改变。通过使磁场与螺线管彼此相对转动，能够改变螺旋臂的磁化状态。能够磁性存储转数。在无电源的情况下也能检测旋转运动。在无电源的情况下也能存储旋转运动。螺线管的电阻值能够取决于磁化状态。磁传感器装置能够具有另外的传感器。另外的传感器能够用于测量旋转角度。另外的传感器具有约360°的测量范围。另外的传感器能够具有至少一个霍尔元件。另外的传感器能够具有多个沿着另外的传感器的圆周方向分布的霍尔元件。能够将传感器和另外的传感器布置在共同的印刷电路板上。
致动器设备能够具有壳体。壳体能够具有盖件。能够相对壳体固定地布置定子。转子能够以能相对转动的方式被支承在壳体中。致动器能够具有传动机构。传动机构能够用于将旋转运动转换成直线运动。传动机构能够具有主轴螺杆。能够将主轴螺杆以能相对转动且能轴向位移的方式布置在壳体中。传动机构能够具有滚珠丝杠。传动机构能够具有行星滚珠丝杠。传动机构能够具有滚柱丝杠。传动机构能够包括行星滚柱丝杠。传动机构能够具有主轴螺母。主轴螺母能够与转子抗扭连接。主轴螺母能够以能相对转动且轴向固定的方式支承在壳体中。主轴螺杆能够与主缸以以传递轴向运动的方式连接。能够相对壳体固定地布置外圈。
致动器能够具有旋转止动件，用于将主轴螺杆与外圈形状配合式地相互连接。旋转止动件能够具有套筒形状。旋转止动件能够具有带轮廓的截面。旋转止动件能够用于与主轴螺杆形状配合式连接且与外圈形状配合式连接。
总之且换言之，本发明提供一种通过移开旋转止动机构来进行多匝传感器调试和校准的方法。能够调节/校准多匝传感器。能够将多匝传感器信息设定为待测量的行程轴线。
方法能够涉及(行程)测量系统，该测量系统包括能够在所有三个空间方向上检测B场强度的磁性360°角度传感器。此外，能够存在一种多匝传感器，该多匝传感器能够通过因磁畴转变引起的巨磁阻效应输出行程轴线的全部转数，其中，该信息即使在电源电压损失之后也被保留。这两个传感器都能够通过传感器磁体的B场相对这些传感器的方向来检测该传感器磁体的角位置。应用行程传感器的仪器能够包括含传感器的电路板和要检测其主轴旋转或其行程信息的机械部件。在两个模块的初步组装状态下，应将传感器一次性调准到机械系统的行程信息。行程轴线应小于传感器的覆盖区域，从而能够避免在运行期间在传感器与机械系统的行程(总旋转角度)之间的移位过程。如果超过多匝传感器的总检测角度，就会是这种情况，因此根据传感器沿旋转方向超出的转数，在随后改变旋转方向时将开始反转的点解释为新的原点，从而行程轴线的原始校准点移位。这样就会在仪器的运行期间出现移位过程，移位过程被传感器在总行程方面做出错误解释(行程小于或大于实际的行程)。该方法的目标是能够将传感器信息(转数)与先前未知的校准点相联系。
根据将行程轴线调准到传感器转数值的变型方案，能够对传感器与机械系统进行如下相互校准/配置：
-与设备连接的传感器调节磁体的已知的磁场强度能够相对已定义的、对应于设计已知的轴向尺寸来调整两个传感器。
-传感器能够沿一个方向旋转一定转数，该转数大于多匝传感器的总旋转角度检测范围。
-能够使旋转方向反转并且能够转过一定转数。
-在该调节过程期间，能够读取并保存旋转角度传感器和/或多匝传感器的磁场强度信息。
-磁体能够沿轴向远离传感器，其中能够根据最后调节的角度记录/检测磁场方向。
-此时能够将传感器安装在机械系统上。在此应当指出，传感器磁体的旋转角度对应于原始调节传感器的旋转角度。
-能够这样布置传感器磁体和线性驱动器，使得外圈与传感器磁体刚性连接。当线性传动机构的外圈旋转时，能够相应地锁止主轴轴线的旋转，从而能够引起行程轴线的移位。
-为了避免传感器磁体在该移位运动期间随之转动，同样能够使外圈锁定，而使主轴旋转。
-为此，能够移开主轴的旋转止动机构以便进行调节过程，从而能够旋转主轴而不旋转外圈来进行移位过程。
-为此，电子单元的盖件能够由两部分组成，从而即使在电子器件运行后之后仍能接合旋转止动机构。
-由此能够将传感器磁体固定在其原始位置，并且能够调准行程。
-在调节过程之后，则能够恢复对主轴的旋转止动。
根据将行程轴线调准到传感器转数值的变型方案，能够对传感器与机械系统进行如下相互校准/配置：
-能够将主轴的位置预设为已定义的轴向值，此后便能将多匝传感器调准到相应的计数值。
-为此，还能够再次移除主轴的旋转止动机构，但使外圈沿一个方向旋转，直至控制多匝传感器超出其检测范围。此后，通过使多匝传感器沿另一方向旋转，能够将该多匝传感器的计数值调节到主轴轴线的预定调节值。
-在这种方法中，主轴轴线的轴向位置能够保持不变，因为主轴本身不会被旋转锁定，从而也不会产生行程。外圈和主轴能够作为刚性单元转动，因为主轴与外圈之间的摩擦系数能够大到足以防止主轴在轴向位置的移位。替代地，能够阻挡笼架。
-在调准多匝传感器之后，则能够重新接合旋转止动机构。
利用本发明，能够将磁传感器装置调准地固定在致动器上。能够进行调试。能够初步组装磁传感器装置与致动器。能够将磁传感器装置调准到机械系统的行程信息。能够在直线轴上参考传感器信号。防止运行期间出现意外移位。防止错误地理解致动器的运动。保证无误地确定旋转角度并且无误地计数转数。
附图说明
下面将结合附图详细描述本发明的实施例。参照该描述获知其他特征和优点。这些实施例的具体特征能够示出本发明的一般特征。与这些实施例的其他特征相联系的特征也能够示出本发明的各个特征。
图中示意性地举例示出：
图1示出包括致动器和校准地固定在致动器上的磁传感器装置的致动器设备，该磁传感器装置具有发送器模块和传感器模块，
图2示出具有外圈、永磁体、主轴螺杆、带盖壳体和旋转止动件的致动器设备，
图3示出具有外圈、永磁体、主轴螺杆和敞开壳体的致动器设备，
图4示出具有外圈、永磁体和调节到预定调节值的主轴螺杆的致动器设备，以及
图5示出致动器、致动器壳体的盖和旋转止动件。
具体实施方式
图1示出包括致动器和校准地固定在致动器上的磁传感器装置的致动器设备100，该磁传感器装置具有发送器模块和传感器模块。
致动器设备100用于使机动车的摩擦离合装置的静液压操纵装置的主缸致动。致动器具有壳体102和包括定子和转子104的电动机。相对壳体固定地布置定子。转子104以能转动的方式被支承在壳体102中。致动器具有螺杆传动装置，螺杆传动装置包括主轴螺母106和主轴螺杆108。螺杆传动装置用于将转子104的旋转运动转换成主轴螺杆108的直线运动。主轴螺杆108与(在此未详细示出的)主缸的活塞110以传递轴向运动的方式连接。
磁传感器装置的发送器模块具有永磁体112并且被固定在电动机的转子104上。在当前情况下，永磁体112被压入。相对壳体固定地布置磁传感器装置的传感器模块。传感器模块具有用于测量旋转角度的第一传感器114和用于转数计数的第二传感器116。第一传感器114具有霍尔元件并且能够检测高达360°的旋转角度和B场的强度。第二传感器116为包括计数功能的GMR传感器。传感器114、116被布置在共同的印刷电路板118上。
对磁传感器装置与致动器进行相互校准，从而致动器的行程轴线与第二传感器116的转数值相互匹配。因此，将磁传感器装置如此校准地固定在致动器上，使得致动器行程120位于第二传感器116的测量范围122之内，且测量范围122不离开致动器的端部位置124、126。传感器信号参考在直线形轴线上。
图2示出致动器设备200，类似于参照图1的致动器设备100，该致动器设备具有外圈202、诸如204的永磁体、主轴螺杆206、带盖210的壳体208和旋转止动件212。图3示出具有无盖的敞开壳体208的致动器设备200。图4示出具有调节到预定的调节值214的主轴螺杆206的致动器设备200。图5示出定子216、外圈202和旋转止动件212。
致动器设备200具有包括电动机和行星滚柱丝杠的致动器。电动机具有定子216和转子。定子216被固定在壳体上。外圈202属于行星滚柱丝杠。将外圈202以能相对转动且轴向固定的方式布置在壳体中。外圈202和永磁体204与电动机的转子抗扭连接并且随同转子转动。主轴螺杆206属于行星滚柱丝杠。如果抗扭固持主轴螺杆206，电动机的转子的转动引起主轴螺杆206的轴向位移。
旋转止动件212用于抗扭地固持主轴螺杆206。在盖件210被打开的情况下，能够移开旋转止动件212，以便解除主轴螺杆206与被固定在壳体上的定子216之间的连接。旋转止动件212具有套筒形状。旋转止动件212具有包括轮廓的外截面218，用于与定子216上的对应轮廓220形状配合式地抗扭连接，并且该旋转止动件具有包括轮廓的内截面222，用于与主轴螺杆206上的对应轮廓224形状配合式地抗扭连接。将旋转止动件212以能轴向移位的方式布置在定子216和主轴螺杆206上。
为了对磁传感器装置与致动器进行相互校准，首先，解除主轴螺杆206与固定在壳体的定子216之间的连接。随后，使主轴螺杆206转动，同时使外圈202保持不能相对转动，以便根据磁传感器装置的预设转数值，将致动器调节到调节值214。此外，作为补充还特别参照图1和相关描述。
附图标记列表
100 致动器设备
102 壳体
104 转子
106 主轴螺母
108 主轴螺杆
110 活塞
112 永磁体
114 传感器，第一传感器
116 另外的传感器，第二传感器
118 印刷电路板
120 致动器行程
122 测量区
124 端部位置
126 端部位置
200 致动器设备
202 外圈
204 永磁体
206 主轴螺杆
208 壳体
210 盖件
212 旋转止动件
214 调节值
216 定子
218 外截面
220 轮廓
222 内截面
224 轮廓

Claims (10)

1.一种用于磁传感器装置与致动器进行相互校准的方法，所述磁传感器装置具有包括至少一个永磁体(112)的发送器模块以及包括用于转数计数的传感器(116)的传感器模块，所述致动器具有包括定子(216)和转子(104)的电动机、主轴螺杆(108，206)和外圈(202)，其中，所述发送器模块被布置在所述外圈(202)上，其特征在于，执行以下步骤：
-使所述主轴螺杆(108，206)或所述外圈(202)旋转，直至达到预定的调节值(214)，以及
-在达到所述预定的调节值之后，使所述主轴螺杆(108，206)与所述外圈(202)抗扭地相互连接。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在旋转所述主轴螺杆(108，206)或所述外圈(202)之前，解除所述主轴螺杆(108，206)与所述外圈(202)之间的抗扭连接。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，执行以下步骤：
-向所述传感器模块施加预定的调节磁场，
-使所述调节磁场与所述传感器模块相对彼此沿着第一旋转方向旋转，直至离开所述传感器(116)的转数计数范围，
-使所述调节磁场与所述传感器模块相对彼此沿着与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转预定的转数，以便将所述传感器(116)调节到预定的转数值，
-存储所述调节磁场的方向并且停止对所述传感器模块施加所述调节磁场，
-固定所述传感器模块，
-根据所述预定的转数值对所述致动器进行机械调节，其中，所述主轴螺杆(108，206)旋转而所述外圈(202)不旋转。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在机械调节所述致动器进行期间，抗扭地固持所述外圈(202)。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，执行以下步骤：
-机械调节所述致动器到预定的致动器位置，
-使所述外圈(202)与所述传感器模块相对彼此沿着第一旋转方向旋转，直至离开所述传感器(116)的转数计数范围，其中，使所述主轴螺杆(108，206)不旋转，
-根据所述预定的致动器位置，使所述外圈(202)与所述传感器模块相对彼此沿着与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转，其中，使所述主轴螺杆(108，206)不旋转。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在使所述外圈(202)旋转期间，抗扭地固持所述主轴螺杆(108、206)。
7.一种包括致动器和磁传感器装置的致动器设备(100，200)，所述致动器具有包括定子(216)和转子(104)的电动机、主轴螺杆(108，206)和外圈(202)，所述磁传感器装置具有包括至少一个永磁体(112)的发送器模块以及包括用于转数计数的传感器(116)的传感器模块，其中，所述发送器模块能随所述外圈(202)转动，其特征在于，根据前述权利要求中任一项所述的方法对所述磁传感器装置与所述致动器进行相互校准。
8.根据权利要求7所述的致动器设备(100，200)，其特征在于，所述致动器具有旋转止动件(212)，用于将所述主轴螺杆(108，206)与所述外圈(202)形状配合式地相互连接。
9.根据权利要求7所述的致动器设备(100，200)，其特征在于，所述致动器设备(100，200)具有带有盖件(210)的壳体(208)。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的致动器设备(100，200)，其特征在于，所述传感器(116)是GMR传感器。
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