CN110651135A - 用于确定致动器、尤其离合器致动器的围绕旋转轴线旋转的构件的绝对位置的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定致动器、尤其离合器致动器的围绕旋转轴线旋转的构件的绝对位置的方法，其中，在构件(14)上布置随同旋转的磁性元件(18)，并且磁性元件(18)的绝对位置借助与磁性元件(18)相对的多圈传感器(16)确定，多圈传感器被供给电压。在可使用特别稳固且简单的多圈传感器的方法中，韦根线单元(19)监控旋转构件(14)的磁组件(18、22)的运动、并且在探测到运动时因旋转构件(14)的磁组件(18、22)的磁场而产生能量且将该能量转变为电压，电压被提供用于多圈传感器(16)的电压供给。

Description

用于确定致动器、尤其离合器致动器的围绕旋转轴线旋转的 构件的绝对位置的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于确定致动器、尤其离合器致动器的围绕旋转轴线旋转的构件的绝对位置的方法，其中，在构件上布置随同旋转的磁性元件，并且磁性元件的绝对位置借助与该磁性元件相对置的多圈传感器确定，多圈传感器被供给电压。

背景技术

在机动车的离合器操作系统中、尤其在电液式的离合器操作系统中，通过换向电动机驱动主动缸的活塞，电动机通过控制器操控。主动缸的活塞基于其位置通过液压管路将液压液体输送至从动缸，从动缸也具有活塞，活塞通过液压液体调节移动，由此将力施加到离合器上，因此使离合器改变其位置。

为了精确操控电动机并因此调节精确的离合器位置，必须精确地检测换向电动机的转子的角位置。如由申请人的未公开的、文件号为DE 10 2016 212 173.1的专利申请得知，转子的角位置或转数借助多圈传感器监控。在此，这种多圈传感器直接连接在控制器的电源上，从而可以持续地探测磁体旋转。为了持续监控磁体旋转需要持续电流。如果多圈传感器的采样率过高，需要非常高的电流消耗。如果采样率过低，会漏掉转子的旋转。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题是，提供用于确定致动器的旋转构件的绝对位置的方法和装置，其中可使用简单的、稳固的且成本有利的多圈传感器，多圈传感器自学习开始在带端(Bandende)保留其绝对位置。

根据本发明，该技术问题通过以下方式解决：韦根线单元监控旋转构件的磁组件的运动、并且在探测到运动时因旋转构件的磁组件的磁场产生能量、并且将该能量转变为电压，该电压被提供用于多圈传感器的电压供给。由旋转构件的磁组件在构件旋转时构建起磁场，该磁场通过韦根线单元探测。磁场的能量通过韦根线单元转变成电压，该电压供给至多圈传感器。由此，在构件旋转时，多圈传感器始终被通电。即使致动器断电并且构件进行未预见到的运动，也实现电压供给。借助该方法可在用于角度或转数测量的测量过程外持续地确定电动机的绝对位置。

有利地，可驱动致动器的电动机用作旋转构件，韦根线单元从电动机的、构成磁组件的主磁体中获得能量。在该方法中，利用已经存在于电动机中的磁体来为多圈传感器获取能量。在这种情况下，可取消用于形成磁场的单独的磁体。

在一种设计方案中，在致动器断电的情况下，多圈传感器在接收到由韦根线单元传递的电压之后转变到运行状态，多圈传感器在该运行状态中测量并且存储构件的当前位置。在这种情况下，多圈传感器仅仅以如同在致动器断电时需要暂时的测量和存储过程那样长的时间进行通电。

在一种变型方案中，在致动器接通的情况下，多圈传感器由控制器的电源电压或电池电压供给电压、或者由韦根线单元的能量供给电压，其中，构件的角度和/或构件的转数通过多圈传感器确定。因此，多圈传感器能够在致动器的任何状态下可靠地测量旋转构件的位置，从而在随着接通正常的运行状态而开始测量过程时，控制器始终具备旋转构件的当前位置。

在一种实施方式中，借助通过韦根线单元由电动机的主磁体提供的能量为多圈传感器的蓄能器充电，以自给自足地运行多圈传感器。基于存储在蓄能器中的能量，也可在正常运行状态期间简单地且与电池电压和控制器的电源电压无关地为多圈传感器供给能量。

有利地，电动机在测量过程之前旋转经过预先给定的角范围，以便为蓄能器充电。由此确保有足够的能量使多圈传感器运行。

本发明的一改进方案涉及用于确定致动器、尤其离合器致动器的围绕旋转轴线旋转的构件的绝对位置的装置，其具有用于确定承载磁性元件的构件的绝对位置的多圈传感器，磁性元件随同构件进行旋转运动。在可使用成本有利的且稳固的多圈传感器的装置中，旋转构件具有磁组件，磁组件与至少一个韦根线单元相对布置，至少一个韦根线单元与多圈传感器连接，以向多圈传感器供给能量。因为磁组件在构件旋转时提供变化的磁场，磁能通过韦根线单元转变成电能，借助该电能供给多圈传感器。

有利地，磁组件由传感器的、布置在旋转构件的端侧上的磁性元件构成。由此，利用本身存在于致动器中的磁组件为多圈传感器获取能量，这降低了方法的成本。

在一种替代方案中，磁组件是旋转构件的一体组成部分。

在一种设计方案中，旋转构件构造成电动机，并且磁组件由电动机的主磁体构成。因为电动机的转子具有多个主磁体，通过旋转的电动机的多次极转变引起强烈的磁场变化，磁场变化带来更高的能量供应。

有利地，至少一个韦根线单元构造在实现为旋转构件的电动机之内且与电动机的构成磁组件的主磁体相对置。因为在旋转超过360°时，在电动机的各个主磁体之间出现多次极转变，由旋转提供更多能量。

在一种设计方案中，至少一个韦根线单元与蓄能器连接，以向多圈传感器提供能量。在多圈传感器不活动时，蓄能器被充电。在多圈传感器活动时，存储在蓄能器中的能量被多圈传感器消耗。

在一种变型方案中，处于准备完成状态和/或运行状态中的多圈传感器与电池电压或控制器的电源电压连接。由于已知多圈传感器在多圈传感器的任何状态下的绝对位置，可以在重新起动控制器时借助这些已知的致动器当前位置完成电动机的相应的换向。

附图说明

本发明有多种实施方式。根据在附图中示出的图示详细阐述其中一个。

其中：

图1示出了用于操作自动离合器的离合器操作系统的原理图，

图2示出了根据本发明的具有一个韦根线单元的装置的第一实施例，

图3示出了根据本发明的具有一个韦根线单元的装置的实施例，

图4示出了根据本发明的具有两个韦根线单元的方法的第二实施例。

具体实施方式

在图1中简化地示出了用于自动离合器的离合器操作系统1。离合器操作系统1在机动车的驱动系中被配备给摩擦离合器2并且包括主动缸3，主动缸经由称为压力管路的液压管路4与从动缸5连接。在从动缸5中从动活塞6可来回运动，从动活塞经由操作元件7在中间连接轴承8的情况下操作摩擦离合器2。

主动缸3可经由连接口与补偿容器9连接。主动活塞10可轴向运动地支承在主动缸3中。主动缸3的活塞杆11经由螺杆12与电动机式的伺服驱动装置13耦合。电动机式的伺服驱动装置13包括构造成换向电动机的电动机14和控制器15。螺杆12将电动机14的旋转运动转变成主动缸3的主动活塞10的纵向运动。摩擦离合器2因此通过电动机14、螺杆12、主动缸3和从动缸5自动地操作。

因为电动机14是换向直流电动机，所以需要知道其绝对位置来调节电动机14的方位。绝对位置借助多圈传感器16探测。多圈传感器16在其正常运行状态下与控制器15连接并且通过其电源电压供电。多圈传感器16是芯片7的组成部分，如在图2中所示。芯片17如此布置，使得多圈传感器16与电动机14的转子相对置。在图2中为了清楚仅示出了一个磁性元件18，磁性元件牢固地固定在电动机14的转子的端侧并且跟随其进行旋转运动。磁性元件18在确定电动机14的绝对位置时与多圈传感器16共同作用。

磁性元件18在此通过相对置的韦根线单元19监控，韦根线单元经由线路20与多圈传感器16的缓冲电容器21连接。此外，多圈传感器16与电池电压U_Batt耦合。

在致动器3、12、13的正常运行中，芯片17位于控制器15的电源电压处并且提供磁性元件18的角度且同时计算电动机14的转数。转数是必要的，以正确地调节电动机14的换向。

备选于通过控制器15的电源电压向多圈传感器16供给能量，也可从旋转的磁性元件18的磁场中获得所需的能量。这借助韦根线单元19来实现。韦根线单元19是具有作为主要结构元件的韦根线的传感器，韦根线通过平行的软磁区域和硬磁区域而具有包括显著跃变点的磁滞曲线，跃变点作为韦根效应是已知的。由电动机14的转子的磁性元件18的位置改变而引起的磁化的突然改变在靠近韦根线的线圈中感应出电压。电压经由线路20传递给芯片17，由此为多圈传感器16供给能量。但是也可基于为多圈传感器16供给能量的缓冲电容器21的电压充电。

因为磁性元件18包含两极的磁体，通过韦根线单元19测得的磁变化非常小，这不能始终满足多圈传感器16的运行。因此韦根线单元19如此布置，使得韦根线单元与电动机14的主磁体22相对置(图3)。通过主磁体22的极转变引起更强的磁场，由此经由360°的旋转提供更多能量，该更多能量可用于自给自足地供给多圈传感器16来测量电动机14的角度。在致动器2、12、13断开时，由韦根线单元19提供的这些能量可用于向缓冲电容器21充电。在这种情况下，电动机14的转子在测量过程之前旋转限定的角范围，以便在缓冲电容器21中存储足够的能量。

如由图4看出，也可与电动机14的主磁体22相对地布置多个韦根线单元19.1、19.2来为缓冲电容器21充电，由此从电动机14的旋转的转子的磁场中获得更多能量。在特别简单的实施方式中，至少一个韦根线单元19是电动机14的一体组成部分且无需单独地相对于电动机14的转子进行调整。

附图标记列表

1 离合器操作系统

2 摩擦离合器

3 主动缸

4 液压管路

5 从动缸

6 从动活塞

7 操作元件

8 轴承

9 补偿容器

10 主动活塞

11 活塞杆

12 螺杆

13 伺服驱动装置

14 电动机

15 控制器

16 多圈传感器

17 芯片

18 磁性元件

19 韦根线单元

20 线路

21 缓冲电容器

22 主磁体

23 二极管

Claims (10)

1.用于确定致动器、尤其离合器致动器的围绕旋转轴线旋转的构件的绝对位置的方法，其中，在所述构件(14)上布置随同旋转的磁性元件(18)，并且所述磁性元件(18)的绝对位置借助与所述磁性元件(18)相对置的多圈传感器(16)确定，所述多圈传感器被供给电压，其特征在于，韦根线单元(19)监控所述旋转构件(14)的磁组件(18、22)的运动、并且在探测到运动时因所述旋转构件(14)的磁组件(18、22)的磁场而产生能量、并且将所述能量转变为电压，所述电压被提供用于所述多圈传感器(16)的电压供给。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，能驱动所述致动器的电动机(14)用作所述旋转构件，所述韦根线单元(19)从所述电动机的、构成所述磁组件的主磁体(22)中获得能量。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述致动器断电的情况下，所述多圈传感器(16)在接收到由所述韦根线单元(19)传递的电压之后转变到运行状态，所述多圈传感器在所述运行状态中测量并且存储所述构件(14)的当前位置。

4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，在所述致动器接通的情况下，所述多圈传感器(16)由控制器(15)的电源电压或电池电压(U_Batt)供给电压或者由所述韦根线单元(19)的能量供给电压，其中，所述构件(14)的角度和/或所述构件(14)的转数通过所述多圈传感器(16)确定。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，借助通过所述韦根线单元(19)由所述电动机(14)的主磁体(22)提供的能量为所述多圈传感器(16)的蓄能器(21)充电，以自给自足地运行所述多圈传感器(16)。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述电动机(14)在测量过程之前旋转经过预先给定的角范围，以便为所述蓄能器(21)充电。

7.用于确定致动器、尤其离合器致动器的围绕旋转轴线旋转的构件的绝对位置的装置，所述装置具有用于确定承载磁性元件(18)的构件(14)的绝对位置的多圈传感器(16)，所述磁性元件随同所述构件(14)进行旋转运动，其特征在于，所述旋转构件(14)具有磁组件(18、22)，所述磁组件与至少一个韦根线单元(19)相对布置，所述至少一个韦根线单元与所述多圈传感器(16)连接，以向所述多圈传感器供给能量。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述磁组件由布置在所述旋转构件(14)的端侧上的磁性元件(18)构成，其中，所述磁性元件(18)是传感器的组成部分。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述磁组件(22)是所述旋转构件(14)的一体组成部分。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述旋转构件构造成电动机(14)，并且所述磁组件由所述电动机(14)的主磁体(22)构成。

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