CN111032382A - 用于机动车辆的侧倾稳定器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的机电式侧倾稳定器(1)，其中，在两个稳定器半部(2a、2b)之间布置壳体(3)，壳体具有在其中集成的包括定子(5)和转子(6)的电动机单元(4)、用于检测至少一个转子位置的转子位置传感器电路板(7)、以及用于检测扭矩的致动器力矩传感器电路板(8)，其中，致动器力矩传感器电路板(8)具有用于将所感应的扭矩数字化并且用于将经数字化的扭矩传递给布置在转子位置传感器电路板(7)上的数据传输模块(13)的数字化和发送单元(11)，其中，转子位置传感器电路板(7)具有用于感应并且数字化转子位置的转子位置检测单元(10)和数据处理单元(12)，其中，可通过控制器(15)的至少一个命令信号在转子位置检测单元(10)处触发对转子位置的感应，其中，数据处理单元设置用于处理所感应的测量变量，其中，数据处理单元和数据传输模块连接到通信模块和控制器。

Description

用于机动车辆的侧倾稳定器
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆的机电式侧倾稳定器，侧倾稳定器具有第一稳定器半部和第二稳定器半部，其中，在两个稳定器半部之间布置壳体，壳体具有在其中集成的包括定子和转子的电动机单元、用于至少间接地检测至少一个转子位置的转子位置传感器电路板、以及用于至少间接地检测至少一个扭矩的致动器力矩传感器电路板。
背景技术
通常，机动车辆的每个车轮轴线具有侧倾稳定器，侧倾稳定器根据扭杆原理工作。侧倾稳定器基本平行于车辆轴线地布置并且在两个端部经由相应的耦合杆与车轮悬架连接。此外，侧倾稳定器用于克服不期望的围绕机动车辆的纵轴线的侧倾运动来稳定车身结构。这种侧倾运动例如发生在机动车辆的转弯或越野行驶时。
由现有技术已知具有一个或多个传感器的侧倾稳定器，借助传感器可探测和监控专门用于运行的测量变量。通常传感器如此构造，使得每个传感器在电路板上具有单独的评估电子设备，评估电子设备优选布置在侧倾稳定器中的待检测的测量变量的部位处。
由此例如由DE 10 2011 078 819 A1已知一种机动车辆的分体式的侧倾稳定器，在侧倾稳定器的两个稳定器部件之间可有效地布置用于稳定器部件扭转的致动器。传感器在此用于得出在稳定器部件中起作用的扭转力矩。
此外，由WO 2007054489 A1得知一种用于机动车辆的底盘的侧倾稳定器，该侧倾稳定器主动地抵抗机动车辆的车身的侧倾。设有致动器，以在侧倾稳定器中借助电动机调节稳定器元件，其中，由电动机的转角信号和由给出稳定器元件的位置的位置信号生成用于致动器的调节信号。转子位置主要借助霍尔探测器或光电方法得出。电动机在此优选构造成无刷直流电动机，电动机的转子由永磁体构成并且电动机的定子由多个电磁体构成。持续地测量转子的位置并且使定子中的电磁体相应地换向，其中，转子位置主要借助于霍尔探测器或光电方法得出。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，改进机动车辆的机电式侧倾稳定器，并且尤其优化用于检测物理测量变量的传感机构且由此降低结构空间和制造成本。该技术问题通过权利要求1和6的主题实现。优选的实施方式可从从属权利要求中得出。
根据本发明的用于机动车辆的机电式侧倾稳定器包括第一稳定器半部和第二稳定器半部，其中，在两个稳定器半部之间布置壳体，壳体具有在其中集成的包括定子和转子的电动机单元、用于至少间接地检测至少一个转子位置的转子位置传感器电路板、以及用于至少间接地检测至少一个扭矩的致动器力矩传感器电路板，其中，电动机单元还具有与转子连接的从动轴，其中，从动轴至少间接地与第二稳定器半部连接，其中，致动器力矩传感器电路板具有用于感应在两个稳定器半部之间的扭矩的扭矩传感器和用于将所感应的扭矩数字化并且用于将经数字化的扭矩传递给布置在转子位置传感器电路板上的数据传输模块的数字化和发送单元，其中，转子位置传感器电路板具有用于感应并且数字化转子位置的转子位置检测单元和数据处理单元，其中，可通过控制器的至少一个命令信号在转子位置检测单元处触发对转子位置的感应，其中，数据处理单元设置用于处理所感应的测量变量，其中，数据处理单元和数据传输模块与通信模块连接，从而将来自数据传输模块的经数字化的测量变量以及将数据处理单元的经数字化的和/或经处理的测量变量传输给通信模块，其中，通信模块设置成，一方面将经数字化的测量变量和/或经处理的测量变量发送给控制器，并且另一方面将控制器的命令信号发送给转子位置传感器电路板以触发对转子位置的有针对性的测量。
电动机单元理解为电动机或机电式的驱动装置，其包括定子和转子。电动机单元设置用于在两个稳定器半部之间产生扭矩。与转子连接的从动轴或转子轴至少间接地与第二稳定器半部连接，以便在操作电动机单元时在两个稳定器半部之间产生扭矩。附加地，转子轴也可经由传动机构与第二稳定器半部连接。此外，可在传动机构和第二稳定器半部之间安装弹性体离合器。根据优选的实施例，在电动机单元上布置用于至少部分地容纳转子位置电路板的第一保持元件，其中，第一保持元件至少间接地抗旋转地与电动机单元连接。转子位置电路板在此经由一个或多个、但是优选经由两个桥接件与第一保持元件连接。从动轴穿过第一保持元件上的开口。替代地，转子位置电路板可直接地经由桥接件与电动机单元连接。
致动器力矩传感器电路板包括扭矩传感器以及数字化和发送单元，其中，致动器力矩传感器电路板包括的所有构件例如可布置在一个载体元件上。扭矩传感器确定在两个稳定器半部之间的扭矩。换句话说，致动器力矩传感器电路板是用于数据检测的电路板，在该电路板上仅将所测量的物理变量通过数字化和发送单元数字化并且经由数据流传递给数据传输模块，其中，数据处理单元和数据传输模块布置在转子位置传感器电路板上。
转子位置传感器电路板除了另外的传感器元件还具有用于进一步处理数据的评估电子设备，评估电子设备也可称为微型控制器。整个评估电子设备优选布置在一个载体元件上，以简化安装。换句话说，转子位置传感器电路板是智能电路板，因为此处对由致动器力矩传感器电路板接收的经数字化的测量变量进行数据传输并且对由转子位置传感器电路板接收的测量变量进行数据传输。转子位置检测单元如此构造，使得其可感应测量变量并且也可对该测量变量进行数字化和发送。可选地，也可在转子位置传感器电路板上将经数字化的测量变化数据处理成与时间相关的测量变量。优选地，在从动轴的传感器侧的端部布置有转子位置编码器，其中，转子位置检测单元通过与转子位置编码器的共同作用探测转子相对位置。换句话说，在任何情况下均将测量变量传输给数据传输模块并且可附加地发送给数据处理单元，以便在此将经数字化的测量变量处理成与时间相关的测量变量。替代地，经数字化的测量变量可仅经由数据传输模块发送直至控制器并且在此处处理成与时间相关的测量变量。
术语“数字化”应理解为，由传感器元件例如以电信号或电压形式检测到的模拟的测量值通过转换器和/或其他的改型电子设备转变成数字的数据流。该数据流使得能够将数据传递给评估或处理单元，在评估或处理单元处可存储数字的测量变量或也可打包地进一步处理或转换回为电信号或电压。
本发明包括以下的技术教导，在侧倾稳定器的第一稳定器半部上布置用于至少部分地容纳致动器力矩传感器电路板的第二保持元件，其中，第二保持元件至少间接地抗旋转地与第一稳定器半部连接。借助扭矩传感器可确定通过操作电动机单元产生的扭矩或从外部施加的在两个稳定器半部之间的扭矩、例如通过道路的外部力作用施加到车辆上的扭矩。由致动器力矩传感器电路板接收的经数字化的测量变量经由数据传输模块继续传输给通信模块。借助转子位置检测单元探测的数字的转子位置可以可选地通过转子位置传感器电路板上的数据处理单元进行处理，即将数字的转子位置解压缩并且暂时存储，并且根据时间换算成转子速度和转子加速度。这可在数据处理单元上以及控制器中来进行。为此使用由控制器产生的命令信号。命令信号是触发传感器测量的触发信号。也可为命令信号补充替代的命令。需要至少一个触发信号用于转子位置检测。可选地，扭矩传感器也可获得用于实施对测量变量的测量的触发信号，或连续地或周期性地测量测量变量。命令信号在特定的时间点沿着命令数据流经由通信模块传输给数据处理单元。生成的每个命令信号引起对转子位置的测量。通过同样已知的测量时间点可以由起初的经数字化的测量变量得出与时间相关的测量变量。这意味着，优选在特定的时间点得出转子位置，其中，连续地探测扭矩和电动机温度。
优选地，转子位置传感器电路板具有用于温度检测的端口。端口例如与温度传感器连接，温度传感器直接地布置在电动机单元处或布置在电动机单元的附近区域中以检测电动机温度。因此通过致动器力矩传感器电路板检测温度，例如以电压形式检测温度。因此借助温度传感器监控电动机单元在运行期间的状态，从而例如避免电动机单元过热以及因此损坏。
数据传输模块设置用于将来自致动器力矩传感器电路板的数字化和发送单元的测量变量传输至通信模块。通信模块还接收转子位置检测单元和温度传感器的经数字化的测量变量并且可选地提供转子位置传感器电路板的经换算的与时间相关的测量变量。因此在通信模块中结合传感器信号，即转子位置、转子速度、转子加速度、扭矩和电动机温度并且组合到至控制器的数据流中，在此评估以用于侧倾稳定器运行的数据。由此例如可在行驶期间影响侧倾稳定器的刚性，或对外部影响、例如不平整的道路表面作出反应。
通过传感器组件的这种设计可有利地联合传感器功能，即转子位置、电动机温度和扭矩，由此一方面可节省结构空间，另一方面尤其可节省成本。这主要表现为由于取消了不再需要的物理端口而避免了双重功能。因此可在通信模块中引导多个传感器电路板的经数字化的测量变量并且打包地传递给控制器。这还由于节省的或组合的数据流而缩短了信号传播时间。
可至少间接地检测的测量变量应理解为：或者可直接地、即非间接地检测的测量变量，或者可经由至少另一构件或元件、例如经由与相应的传感器元件连接的接收元件检测的测量变量。
依照根据本发明的用于确定机电式侧倾稳定器的至少一个转子位置和扭矩的方法，借助布置在致动器力矩传感器电路板上的扭矩传感器探测在侧倾稳定器的两个稳定器半部之间的扭矩，其中，所测量的扭矩通过数字化和发送单元数字化并且传输给数据传输模块，该数据传输模块布置在转子位置传感器电路板上，其中，在转子位置传感器电路板上还布置用于将致动器力矩传感器电路板的经数字化的测量变量处理成与时间相关的测量变量的数据处理单元，其中，转子位置借助布置在转子位置传感器电路板上的转子位置检测单元探测并且数字化，其中，经数字化的测量变量被发送给数据传输模块以及可选地发送给数据处理单元，其中，通过控制器的至少一个命令信号在转子位置检测单元处触发对转子位置的感应，其中，将数据处理单元的经数字化测量变量和与时间相关的测量变量以及数据传输模块的经数字化的测量变量传输给通信模块，其中，通过通信模块将所测量的测量变量和/或经处理的测量变量发送给控制器，并且其中，通过控制器将命令信号经由通信模块发送给转子位置检测单元，以便触发对转子位置的有针对性的测量。
换句话说，将经数字化的测量变量从致动器力矩传感器电路板经由数据流传输给转子位置传感器电路板。在数据处理单元中处理转子位置检测单元的信号数据并且进行换算，其中，经数字化的数据在数据传输模块中不经处理地传输。通过由控制器发出并且经由评估电子设备、即通信模块和数据处理单元传输的命令信号进行对转子位置的测量，从而在转子位置检测单元处在特定的时间点触发对转子位置的测量。由此可在数据处理单元中计算已经描述的与时间相关的测量变量。控制器优选布置在外部、即在侧倾稳定器之外。但是也可想到，控制器布置在侧倾稳定器中。作为补充，可在转子位置传感器电路板上和/或在致动器力矩传感器电路板上设置网关功能，其中，可在现有的传感器电路板上连接用于感应另外的测量变量的另外的电路板。
优选地，转子位置传感器电路板还包括用于温度检测的端口，其中，经由数据处理单元和通信模块将温度的测量变量传输给控制器。替代地，也可将温度传感器布置在致动器力矩传感器电路板上，其中，所测量的测量变量随后通过数字化和发送单元数字化并且传输给数据传输模块或直至通信模块，以组合所有经数字化的测量变量。
根据本发明的方法尤其可通过计算机或控制和评估装置来实施。因此，该方法可以在软件中执行。就此而言，相应的软件是能独立销售的产品。因此，本发明也涉及具有机器可读指令的计算机程序产品，当在计算机上或在控制器上执行该机器可读指令时，该机器可读指令可将计算机和/或控制器提升为侧倾稳定器的控制逻辑单元，或机器可读指令促使执行根据本发明的方法。
尤其根据本发明的侧倾稳定器应用在机动车辆中。机动车辆应理解为如此的车辆，其根据其结构形式和其特别是与车辆固定连接的装置用于输送人员或物品。例如机动车辆可理解为轿车或货车。
附图说明
下面借助对本发明的优选实施例的描述根据五个附图共同详细示出改进本发明的措施，其中，相同的或相似的元件设有相同的附图标记。其中示出：
图1示出了根据本发明的侧倾稳定器的示意图，
图2示出了在根据本发明的侧倾稳定器的壳体的区域中的简化的、示意性的、部分剖切的视图，
图3示出了用于呈现根据本发明的侧倾稳定器的转子位置传感器电路板的结构的简化示意剖面图，
图4示出了用于呈现根据本发明的侧倾稳定器的致动器力矩传感器电路板的结构的简化示意剖面图，以及
图5示出了用于呈现根据本发明的侧倾稳定器的传感器组件的示意性框图。
具体实施方式
根据图1，用于此处未示出的机动车辆的机电式侧倾稳定器1包括第一稳定器半部2a和第二稳定器半部2b，第一稳定器半部和第二稳定器半部可经由布置在两个稳定器半部2a、2b之间的壳体3和布置在壳体3之内的电动机单元4彼此连接。侧倾稳定器1横向于车辆纵轴线地布置并且在其自由端部连接的车轮或车轮支架(此处未示出)上。
根据图2，侧倾稳定器1的壳体3被部分剖切地示出。电动机单元4具有定子5和转子6，其中，转子6形状锁合地与从动轴9连接。从动轴9在传感器侧具有自由端部并且在电动机单元4的相对侧上的第二端部(此处未示出)抗旋转地与第二稳定器半部连接。在壳体3内还布置有传感器组件21，传感器组件具有用于间接地检测至少一个转子位置的转子位置传感器电路板7以及用于间接地检测扭矩并且用于直接地检测电动机温度的致动器力矩传感器电路板8。
在图3中示出了根据图1的根据本发明的侧倾稳定器1的传感器组件21的转子位置传感器电路板7。转子位置传感器电路板7包括载体元件22，在载体元件上布置用于感应转子位置的转子位置检测单元10以及用于处理并且传输经数字化的测量变量的数据处理单元12。此外，在载体元件22上布置用于温度检测的端口19、数据传输模块13和通信模块14。转子位置传感器电路板7在此经由两个桥接件23与第一保持元件17连接。第一保持元件17与电动机单元4连接并且第一保持元件17用于容纳转子位置传感器电路板7。转子位置编码器16在从动轴9的传感器侧端部上沿轴向与转子位置检测单元10相对地布置。通过转动从动轴9以及由此转子位置编码器16，转子位置检测单元10可探测在转子位置检测单元10和转子位置编码器16之间的转子相对位置以确定转子位置。附加地，转子位置传感器电路板7可具有另外的端口，从而可与用于感应物理测量变量的附加电路板(此处未示出)连接。
根据图4示出了传感器组件21的致动器力矩传感器电路板8。在第一稳定器半部2a上布置用于容纳致动器力矩传感器电路板8的第二保持元件18，其中，第二保持元件18抗旋转地与第一稳定器半部2a连接。致动器力矩传感器电路板8包括载体元件24，在载体元件上布置用于感应在两个稳定器半部2a、2b之间的扭矩的扭矩传感器20和用于将所感应的扭矩数字化的数字化和发送单元11。附加地，致动器力矩传感器电路板8可具有另外的端口，以便与用于感应物理测量变量的附加电路板连接。
图5显著简化地并且以框图的形式示出了传感器组件21。通过扭矩传感器20感应的且经由数字化和发送单元11数字化的扭矩测量变量经由第一数据流25a传输给数据传输模块13。数据处理单元12可选地接收由转子位置检测单元10和端口19测量的测量变量，该测量变量以电压或电压变化或作为电信号被探测到并且数字化。通过转子位置检测单元10以数字形式测量的转子位置在数据处理单元12中被解压缩并且被处理且换算成转子加速度和转子速度且再次数字化。此外，端口19的测量变量在数据处理单元12被数字化以进行传输。借助扭矩传感器20可确定且监控在两个稳定器半部2a、2b之间的扭矩。温度传感器19用于检测和监控电动机温度。数据传输模块13如此设置，使得在致动器力矩传感器电路板8中测量的扭矩的测量变量直接地并且在没有处理的情况下进行传输。数据处理单元12的经数字化的和/或经处理的测量变量和数据传输模块13的经数字化的测量变量此后被传递给通信模块14并且在此结合。
通信模块14设置用于接收数据处理单元12和数据传输模块13的经数字化的和/或经处理的测量变量并且经由第二数据流25b传输给控制器15。控制器15在此布置在侧倾稳定器1外部并且例如经由线缆连接与通信模块14连接。通信模块14从控制器15接收关于第一命令数据流26a的命令信号。该命令信号在特定的且预定的时间点以直接的路径经由通信模块14和数据处理单元12沿着第二和第三命令数据流26b、26c发送给转子位置检测单元10。命令信号使得在期望的时间点借助转子位置检测单元10测量转子位置，其中，经由数据传输模块13和通信模块14将数字的转子位置发送给控制器。此外，可选地在数据处理单元12中由经数字化的与时间无关的转子位置测量变量计算出与时间相关的转子加速度和转子速度。作为补充可想到的是，经由通信模块14和数据传输模块13将另外的命令信号传输给扭矩传感器20，从而在特定的时间点或在多个限定的时间点触发对扭矩的测量。
此外，控制器15的第一命令数据流26a可选地触发对扭矩的测量，其中，第一命令数据流26a在此经由通信模块14和数据传输模块沿着第一和第二扭矩命令数据流27a、27b传输。因此可通过控制器15的每个命令信号借助扭矩传感器20触发对扭矩的测量。
附图标记列表
1 侧倾稳定器
2a、2b 稳定器半部
3 壳体
4 电动机单元
5 定子
6 转子
7 转子位置传感器电路板
8 致动器力矩传感器电路板
9 从动轴
10 转子位置检测单元
11 数字化和发送单元
12 数据处理单元
13 数据传输模块
14 通信模块
15 控制器
16 转子位置编码器
17 第一保持元件
18 第二保持元件
19 端口
20 扭矩传感器
21 传感器组件
22 载体元件
23 桥接件
24 载体元件
25a、25b 数据流
26a、26b、26c 命令数据流
27a、27b 扭矩命令数据流

Claims (9)

1.用于机动车辆的机电式侧倾稳定器(1)，所述侧倾稳定器具有第一稳定器半部(2a)和第二稳定器半部(2b)，其中，在所述两个稳定器半部(2a、2b)之间布置壳体(3)，所述壳体具有在其中集成的包括定子(5)和转子(6)的电动机单元(4)、用于至少间接地检测至少一个转子位置的转子位置传感器电路板(7)、以及用于至少间接地检测至少一个扭矩的致动器力矩传感器电路板(8)，其中，所述电动机单元(4)还具有与所述转子(6)连接的从动轴(9)，其中，所述从动轴(9)至少间接地与所述第二稳定器半部(2b)连接，
其特征在于，所述致动器力矩传感器电路板(8)具有用于感应在所述两个稳定器半部(2a、2b)之间的扭矩的扭矩传感器(20)和用于将所感应的扭矩数字化并且用于将经数字化的扭矩传递给布置在所述转子位置传感器电路板(7)上的数据传输模块(13)的数字化和发送单元(11)，其中，所述转子位置传感器电路板(7)具有用于感应并且数字化转子位置的转子位置检测单元(10)和数据处理单元(12)，其中，能通过控制器(15)的至少一个命令信号在所述转子位置检测单元(10)处触发对转子位置的感应，其中，所述数据处理单元(12)设置用于处理所感应的测量变量，其中，所述数据处理单元(12)和所述数据传输模块(13)与通信模块(14)连接，从而将来自所述数据传输模块(13)的经数字化的测量变量以及将所述数据处理单元(12)的经数字化的和/或经处理的测量变量传输给所述通信模块(14)，其中，所述通信模块(14)设置成，一方面将经数字化的测量变量和/或经处理的测量变量发送给控制器(15)，并且另一方面将所述控制器(15)的命令信号发送给所述转子位置传感器电路板(7)以触发对转子位置的有针对性的测量。
2.根据权利要求1所述的侧倾稳定器(1)，其特征在于，所述转子位置传感器电路板(7)还具有用于温度检测的端口(19)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的侧倾稳定器(1)，其特征在于，在所述从动轴(9)的传感器侧的端部布置转子位置编码器(16)，其中，所述转子位置检测单元(10)通过与所述转子位置编码器(16)的共同作用探测转子相对位置。
4.根据前述权利要求中任一项所述的侧倾稳定器(1)，其特征在于，在所述电动机单元(4)上布置用于至少部分地容纳所述转子位置电路板(7)的第一保持元件(17)，其中，所述第一保持元件(17)至少间接地抗旋转地与所述电动机单元(4)连接。
5.根据前述权利要求中任一项所述的侧倾稳定器(1)，其特征在于，在所述第一稳定器半部(2a)上布置用于至少部分地容纳所述致动器力矩传感器电路板(8)的第二保持元件(18)，其中，所述第二保持元件(18)至少间接地抗旋转地与所述第一稳定器半部(2a)连接。
6.用于确定根据权利要求1至5中任一项所述的机电式侧倾稳定器(1)的至少一个转子位置和扭矩的方法，其中，借助布置在致动器力矩传感器电路板(8)上的扭矩传感器(20)探测在所述侧倾稳定器(1)的两个稳定器半部(2a、2b)之间的扭矩，其中，所测量的扭矩通过数字化和发送单元(11)数字化并且传输给数据传输模块(13)，所述数据传输模块布置在转子位置传感器电路板(7)上，其中，在所述转子位置传感器电路板(7)上还布置用于将所述致动器力矩传感器电路板(8)的经数字化的测量变量处理成与时间相关的测量变量的数据处理单元(12)，其中，转子位置借助布置在所述转子位置传感器电路板(7)上的转子位置检测单元(10)探测并且数字化，其中，经数字化的测量变量被发送给所述数据传输模块(13)以及可选地发送给所述数据处理单元(12)，其中，通过控制器(15)的至少一个命令信号在所述转子位置检测单元(10)处触发对转子位置的感应，其中，将所述数据处理单元(12)的经数字化测量变量和与时间相关的测量变量以及所述数据传输模块(13)的经数字化的测量变量传输给通信模块(14)，其中，通过所述通信模块(14)将所测量的测量变量和/或经处理的测量变量发送给所述控制器(15)，并且其中，通过所述控制器(15)将命令信号经由所述通信模块(14)发送给所述转子位置检测单元(10)，以便触发对转子位置的有针对性的测量。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述转子位置传感器电路板(7)还包括用于温度检测的端口(19)，其中，经由所述数据处理单元(12)和所述通信模块(14)将温度的测量变量传输给所述控制器(15)。
8.计算机程序产品，包括机器可读指令，当在计算机上和/或在控制器上执行所述机器可读指令时，所述机器可读指令将所述计算机和/或所述控制器提升为根据权利要求1至5中任一项所述的侧倾稳定器(1)的控制逻辑单元，和/或所述机器可读指令促使执行根据权利要求6至7中任一项所述的方法。
9.机动车辆，具有根据权利要求1至5中任一项所述的侧倾稳定器(1)。
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