DE102008032046A1

DE102008032046A1 - Kalibrierungsverfahren für ein Positionsbestimmungssystem eines Hinterachslenkungsaktuators

Info

Publication number: DE102008032046A1
Application number: DE102008032046A
Authority: DE
Inventors: Gert Krammer; Michael Erhart; Jochen Lackner
Original assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Current assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Priority date: 2008-07-08
Filing date: 2008-07-08
Publication date: 2010-01-14
Also published as: US20100010766A1; US8170826B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung eines Positionsbestimmungssystems eines Hinterachslenkungsaktuators für ein Kraftfahrzeug. Der Hinterachslenkungsaktuator weist ein Aktuatorelement auf, das durch eine Drehbewegung eines Rotors zu einer translatorischen Bewegung antreibbar ist und dessen geometrische Mittellage mittels einer Referenzmessung bestimmt wird. Das Positionsbestimmungssystem umfasst einen Linearsensor und einen Drehsensor. Während der Kalibrierung des Positionsbestimmungssystems wird eine Kalibrierungsinformation erzeugt, die eine Nullpunktsinformation des Linearsensors und eine Sektorinformation umfasst. Der Messbereich des Drehsensors wird in zumiion identifiziert denjenigen Winkel, in dem die durch den Drehsensor erfasste Winkellage des Rotors liegt, wenn das Aktuatorelement in seiner geometrischen Mittellage angeordnet ist. Die Kalibrierungsinformation wird in dem Linearsensor hinterlegt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung eines Positionsbestimmungssystems eines Hinterachslenkungsaktuators für ein Kraftfahrzeug.
Bei vielen Aktuatoren, die im Zusammenhang mit einer Kraftfahrzeug-Fahrdynamikregelung eingesetzt werden, müssen Stellbewegungen präzise durchgeführt werden, um einen jeweils gewünschten, das Fahrverhalten des Fahrzeugs vorteilhaft beeinflussenden Effekt zu erzielen. In Bezug auf die Lageregelung bzw. Lageüberwachung einer aktiven Hinterachslenkung ist beispielsweise eine sehr hohe absolute Genauigkeit und Auflösung der Positionssensorik erforderlich, um in Abhängigkeit einer Lenkradstellung die geeignete Reaktion der Hinterachslenkung zu erzeugen.
Sensoren, die in der Lage sind, die Position eines Elements des Aktuators hinreichend genau über dessen gesamten Auslenkungsbereich zu bestimmen, sind oftmals kostspielig. Optische Sensoren liefern zwar die geforderte Genauigkeit, sie verschmutzen allerdings leicht und sind daher nicht hinreichend zuverlässig.
Ein weiterer Aspekt, der bei der Konzeption eines Hinterachslenkungsaktuators zu berücksichtigen ist, betrifft die Kalibrierung des Positionsbestimmungssystems. Da jeder Aktuator und seine Sensoren individuelle Toleranzen aufweisen, muss jeder Aktuator bzw. sein Positionsbestimmungssystems kalibriert werden. Die ermittelten Kalibrierungsdaten müs sen einem dem Aktuator zugeordneten Steuerungsgerät auf geeignete Weise zur Verfügung gestellt werden, wobei eine Erstmontage oder ein Austausch des Aktuators ohne Eingriffe in das Steuerungsgerät möglich sein soll.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Positionsbestimmungssystem eines Hinterachslenkungsaktuators zu schaffen, das sich auf einfache und zuverlässige Weise kalibrieren lässt. Außerdem soll ein entsprechendes Verfahren zur Kalibrierung des Positionsbestimmungssystems geschaffen werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Positionsbestimmungssystem bzw. Verfahren gemäß der Ansprüche 14 bzw. 1 gelöst.
Wie eingangs bereits erwähnt, dient das erfindungsgemäße Verfahren der Kalibrierung eines Positionsbestimmungssystems eines Hinterachslenkungsaktuators für ein Kraftfahrzeug. Der Hinterachslenkungsaktuator weist ein Aktuatorelement auf, das durch eine Drehbewegung eines Rotors – beispielsweise der Rotor eines Elektromotors, der ein Teil des Hinterachslenkungsaktuators ist – zu einer translatorischen Bewegung antreibbar ist und dessen geometrische Mittellage mittels einer Referenzmessung bestimmt wird. Das Positionsbestimmungssystem umfasst einen Linearsensor und einen Drehsensor. Während der Kalibrierung des Positionsbestimmungssystems wird eine Kalibrierungsinformation erzeugt, die eine Nullpunktsinformation des Linearsensors und eine Sektorinformation umfasst. Der Messbereich des Drehsensors wird in zumindest zwei Sektoren unterteilt und die Sektorinformation identifiziert denjenigen Sektor, in dem die durch den Drehsensor erfasste Winkellage des Rotors liegt, wenn das Aktuatorelement in seiner geometrischen Mittellage angeordnet ist.
Die erzeugte Kalibrierungsinformation wird in dem Linearsensor hinterlegt.
Mit anderen Worten nutzt das zu kalibrierende Positionsbestimmungssystem zwei unterschiedliche Sensoren mit unterschiedlichen Messbereichen und -genauigkeiten, um stets ein akkurates Positionssignal des Aktuatorelements zu generieren. Der Linearsensor weist beispielsweise einen größeren Messbereich auf als der Drehsensor, ist allerdings hinsichtlich seiner Ortsauflösung ungenauer. Ein kostengünstiger aber dennoch bezüglich seiner Winkelauflösung hinreichend genauer Drehsensor kann dahingegen eventuell lediglich ermitteln, welche Winkellage der das Aktuatorelement antreibende Rotor einnimmt. Eine Information bezüglich der absoluten Position des Aktuatorelements können solche Drehsensoren oftmals nicht liefern. Durch die Kombination der Informationen der beiden Sensoren kann eine genaue Positionsbestimmung des Aktuatorelements durchgeführt werden. Voraussetzung dafür ist allerdings eine präzise Kalibrierung des Positionsbestimmungssystems.
Zu diesem Zweck wird die geometrische Mittellage des Aktuatorelements mittels einer Referenzmessung ermittelt. Außerdem wird die vorstehend bereits erwähnte Kalibrierungsinformation erzeugt, die zumindest zwei Teilinformationen umfasst. Die Nullpunktsinformation des Linearsensors gibt an, welche Positionsinformation der Linearsensor ermittelt, wenn sich das Aktuatorelement in der genannten geometrischen Mittellage befindet. Die Sektorinformation hingegen betrifft den Drehsensor, dessen Messbereich in zumindest zwei Sektoren unterteilt wird. D. h. der einer mechanischen Umdrehung des Rotors entsprechende Messbereich des Drehsensors wird in mehrere Sektoren unterteilt, die bestimmte Winkelbereiche abdecken. Grundsätzlich können die Sektoren unterschiedlich groß sein, eine Unterteilung in gleich große Sektoren ist allerdings bevorzugt.
Befindet sich das Aktuatorelement in der geometrischen Mittellage, so liefert der Drehsensor einen Winkelwert, der sich einem bestimmten Sektor zuordnen lässt. Die Sektorinformation beinhaltet somit die Information, in welchem der Sektoren die Winkellage des das Aktuatorelement antreibenden Rotors liegt, wenn das Aktuatorelement in der geometrischen Mittellage angeordnet ist. Der Vorteil dieses Verfahrens besteht unter anderem darin, dass die Teilinformationen der Kalibrierungsinformation unabhängig voneinander bestimmt werden können.
Die Kalibrierungsinformation wird in dem Linearsensor hinterlegt. Somit ist stets die für den jeweils verbauten Aktuator gültige Information verfügbar und eine Aktualisierung von in einem externen Steuergerät hinterlegten Kalibrierungsinformationen ist nicht notwendig.
Bei einem beispielhaften Montageprozess des Hinterachslenkungsaktuators in einem Fahrzeug, befindet sich das Aktuatorelement in der Mittellage, d. h. in einer neutralen Stellung, die insbesondere bei einer Geradeausfahrt des Fahrzeugs von Bedeutung ist. Dadurch sind keine weiteren Kalbrierungstätigkeiten erforderlich, um das System betriebsbereit zu machen, wie beispielsweise ein aktuatorspezifische Konfiguration eines die Fahrdynamik des Fahrzeugs steuernden Steuerungsgeräts.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen angegeben.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der von den Sektoren jeweils überdeckte Winkelbereich größer als die Winkelauflösung des Drehsensors. Da die Anzahl der Sektoren somit kleiner ist als die Anzahl der an sich auflösbaren Winkellagen, ist auch die zu hinterlegende Sektorinformation kleiner. Die Wahl der Sektorgröße kann beispielsweise an die geforderte Kalibrierungspräzision angepasst werden.
Es kann vorgesehen sein, dass der Linearsensor einen nicht-flüchtigen Speicherabschnitt umfasst, in dem zumindest ein Teil der Kalibrierungsinformation gespeichert wird. Mit anderen Worten kann beispielsweise nur die Nullpunktsinformation gespeichert werden. Zusätzlich kann auch die Sektorinformation in dem Speicherabschnitt gespeichert werden. Ein solcher Speicherabschnitt ist bei dem zur Verwendung in Frage kommenden Linearsensoren ohnehin vorgesehen, so dass keine kostentreibenden separaten Bauteile zur Speicherung der Kalibrierungsinformation notwendig sind.
Die Sektorinformation kann auch auf andere Arten in dem Linearsensor hinterlegt werden. Vorzugsweise ist den Sektoren jeweils eine vorgegebene Frequenz eines Ausgangssignals des Linearsensors zugeordnet. Durch eine Wahl der entsprechenden Frequenz des Ausgangssignals kann die Sektorinformation in dem Linearsensor hinterlegt werden. Mit anderen Worten kann durch eine entsprechende Konfiguration des Linearsensors die Sektorinformation in der Ausgangssignalfrequenz kodiert werden. Aufgrund dieses Vorgehens kann auf zusätzlichen Speicherplatz zur Speicherung der Sektorinformation verzichtet werden.
Wie vorstehend bereits erwähnt, wird die geometrische Mittellage des Aktuatorelements mittels einer Referenzmessung bestimmt. Die Referenzmessung kann jeweils zumindest eine Messung in wenigstens zwei definierten Referenzpositionen umfassen, wobei jede Messung zumindest eine Messwertbestimmung wenigstens eines Sensors umfasst. Eine Messung kann somit eine Mehrzahl von Messwertbestimmungen durch eine Mehrzahl von Sensoren umfassen.
Vorzugsweise umfasst die Referenzmessung Messungen mittels eines dritten Positionssensors, der insbesondere auf einem optischen Messverfahren basiert. Derartige Messverfahren sind besonders präzise und einfach durchzuführen. Das eingangs angesprochene Problem der leichten Verschmutzung optischer Sensoren stellt sich lediglich im Betrieb des Hinterachslenkungsaktuators und nicht bei dessen Kalibrierung, die insbesondere werksseitig unter kontrollierten Bedingungen erfolgt. Vorzugsweise wird das Positionsbestimmungssystem mittels Lasermessungen kalibriert.
Gemäß einer besonders einfachen Ausführungsform des Kalibrierungsverfahrens wird das Aktuatorelement in dessen Verlauf in die geometrische Mittellage verfahren. Anschließend werden dort die Nullpunktsinformation des Linearsensors und die Sektorinformation des Drehsensors bestimmt.
Die geometrische Mittellage kann durch die Bildung eines geometrischen Mittels von Messungen in zwei Maximalauslenkungen des Aktuatorelements ermittelt werden. Insbesondere sind die Maximalauslenkungen des Aktuatorelements durch jeweils einen mechanischen Anschlag definiert. Um sicherzustellen, dass tatsächlich eine Maximalauslenkung erreicht wurde, kann die Position des Aktuatorelements in der jeweiligen Maximalauslenkung durch zumindest eine Wiederholungspositionsbestimmung überprüft und/oder durch Mittlung von zumindest zwei Positionsbestimmungen ermittelt werden.
Beispielsweise werden die Messwertbestimmungen des Linearsensors und/oder des Drehsensors und/oder des dritten Positionssensors genutzt, um mehrfach hintereinander die Position des Aktuatorelements in der jeweiligen Maximalauslenkung zu bestimmen. Die Position des Aktuatorelements in der Maximalauslenkung ist in diesem Fall ein Wert, der durch eine oder mehrere Wiederholungsmessungen bestätigt wurde, d. h. wenn die Wiederholungsmessungen im Rahmen eines vorbestimmten Toleranzbereichs übereinstimmen. Alternativ kann die Position des Aktuatorelements in der jeweiligen Maximalauslenkung durch eine Mittelung der erhaltenen Daten bestimmt werden.
Diese „Anschlagsuche” erhöht die Genauigkeit des Kalibrierungsverfahrens und dient zur Identifizierung von Schwergängigkeiten, die möglicherweise vor dem Erreichen des eigentlichen Anschlags zu einem „Steckenbleiben” des Aktuators führen.
Das Erreichen der jeweiligen Maximalauslenkung kann durch Unterschreiten eines vorbestimmten Schwellenwerts der Geschwindigkeit des Aktuatorelements definiert sein.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Sektorinformation anhand von in den Maximalauslenkungen ermittelten Messwerten des Drehsensors und der mittels des Drehsensors ermittelten Anzahl von Umdrehungen des Rotors während des Verfahrens des Aktuatorelements zwischen den Maximalauslenkungen bestimmt. Mit anderen Worten kann auf einfache Weise derjenige Sektor berechnet werden, in dem die Winkellage des Rotors liegt, wenn das Aktuatorelement in seiner geometrischen Mittellage angeordnet ist. Zu diesem Zweck sind die Winkellagen des Rotors in den Maximalauslenkungen sowie die Anzahl der Umdrehungen des Rotors während des Verfahrens von einer Maximalauslenkung in die andere notwendig. Diese Ausführungsform des Verfahrens ermöglicht somit die Bestimmung der Sek torinformation, ohne dass die geometrische Mitte des Aktuatorelements angefahren werden muss.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird eine Mehrzahl von Messungen des Linearsensors zur Positionsbestimmung in verschiedenen Messpositionen des Aktuatorelements durchgeführt. Dabei wird die präzise Lage der Messposition relativ zur geometrischen Mitte des Aktuatorelements durch Messungen des dritten Positionssensors bestimmt. Basierend auf den Abweichungen der Positionsbestimmung des Linearsensors von den präzise bekannten Messpositionen wird zumindest ein Korrekturparameter und/oder zumindest eine Korrekturfunktion bestimmt, die in die Nullpunktsinformation des Linearsensors eingehen. Durch dieses Stützstellenverfahren mit zumindest zwei Messungen kann beispielsweise die Nullpunktsinformation inter- oder extrapoliert werden. Durch den Vergleich der Daten an den Stützstellen kann auch überprüft werden, ob der Linearsensor in dem relevanten Messbereich nicht-lineare Messfehler aufweist. Gegebenenfalls werden entsprechende Korrekturparameter/-funktionen bestimmt, um diese Fehler auszugleichen. Sie gehen in die Nullpunktsinformation des Linearsensors ein oder werden selbst in diesem hinterlegt. Bei dieser Ausführungsform des Verfahrens handelt es sich somit um ein Teach-In-Verfahren mit Stützstellen. Dieses Konzept ist grundsätzlich von der Mittellagenkalibrierung unabhängig, kann mit diesem aber vorteilhaft kombiniert werden, um die Präzision des Positionsbestimmungssystems zu verbessern.
Wie eingangs erwähnt, betrifft die vorliegende Erfindung auch ein entsprechendes Positionsbestimmungssystem eines Hinterachslenkungsaktuators für ein Kraftfahrzeug. Der Hinterachslenkungsaktuator weist ein Aktuatorelement auf, das durch eine Drehbewegung eines Rotors zu einer translatorischen Bewegung antreibbar ist. Das Positionsbestimmungssystem umfasst einen Drehsensor und einen Linearsensor, die mit dem Hinterachslenkungsaktuator verbunden sind. Das Positionsbestimmungssystem ist überdies zur Kalibrierung mit einer Kalibrierungseinheit verbindbar, durch die eine geometrische Mittellage des Aktuatorelements zwischen zwei Maximalauslenkungen bestimmbar ist. Ferner ist durch die Kalibriereinheit der Messbereich des Drehsensors – der beispielsweise einer Umdrehung des Rotors entspricht – in zumindest zwei Sektoren unterteilbar. Außerdem ist durch sie eine Kalibrierungsinformation erzeugbar, die die vorstehend beschriebene Nullpunktsinformation und die Sektorinformation umfasst. Durch die Kalibrierungseinheit ist auch die Kalibrierungsinformation in dem Linearsensor hinterlegbar.
Mit anderen Worten kann das Positionsbestimmungssystem durch eine Kalibrierungseinheit beispielsweise beim Hersteller des Hinterachslenkungsaktuators kalibriert werden. Die Kalibrierungseinheit übernimmt dabei einerseits die Bestimmung der geometrischen Mittellage des Aktuatorelements, andererseits auch die Erzeugung und Hinterlegung der Kalibrierungsinformation.
Ein Hinterachslenkungsaktuator mit dem vorstehend beschriebenen Positionsbestimmungssystem lässt sich auf einfache Weise kalibrieren, wobei die entsprechende Information in dem Aktuator selbst, nämlich in dem in ihm verbauten Linearsensor hinterlegt ist. Da keine Information in dem Drehsensor hinterlegt werden muss, entfallen dort zusätzliche Speichermittel und deren Anbindung an weitere Steuerungsgeräte.
Vorzugsweise ist der von den Sektoren jeweils überdeckte Winkelbereich derart unterteilbar, dass er größer ist als die Winkelauflösung des Drehsensors.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass der Linearsensor einen nicht-flüchtigen Speicherabschnitt umfasst, in dem zumindest ein Teil der Kalibrierungsinformation speicherbar ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Positionsbestimmungssystems ist der Linearsensor derart konfigurierbar, dass die Sektorinformation durch eine dem identifizierten Sektor zugeordnete Frequenz eines Ausgangssignals des Linearsensors kodiert ist. Dadurch wird ein Teil der Kalibrierungsinformation – die Sektorinformation – durch einen charakteristischen Parameter des Ausgangssignals – seine Frequenz – bereitgestellt. Beispielsweise erhält das den Hinterachslenkungsaktuator steuernde Gerät auf konventionelle Weise die Nullpunktsinformation des Linearsensors, während die Sektorinformation des Drehsensors der Frequenz des Signals zu entnehmen ist. Es müssen somit nicht zwei unterschiedliche Informationen aus einem oder mehreren Speicherabschnitten ausgelesen und übertragen werden, was die Informationsübertragung deutlich vereinfacht.
Es kann vorgesehen sein, dass die Kalibrierungseinheit einen Positionssensor umfasst, der insbesondere auf einem optischen Messverfahren basiert, wobei mittels des Positionssensors die Lage des Aktuatorelements relativ zu einem Referenzpunkt bestimmbar ist.
Die Kalibrierungseinheit kann zudem derart ausgestaltet sein, dass die vorstehend beschriebenen Korrekturparameter/-funktionen mittels Stützstellen bestimmbar sind.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb eines Hinterachslenkungsaktuators für ein Kraftfahrzeug gemäß zumindest einer der vorstehenden Ausführungsformen, wobei das Aktuatorelement zur Positionierung in einer neutralen Stellung – beispielsweise in einer Stellung für eine Geradeausfahrt des Fahrzeugs – in einem ersten Schritt in eine durch die Nullpunktsinformation des Linearsensors definierte Position verfahren wird. Anschließend wird das Aktuatorelement in einem zweiten Schritt verfahren, bis die durch den Drehsensor erfasste Winkellage des Rotors in dem durch die Sektorinformation identifizierten Sektor liegt. Insbesondere wenn der Linearsensor ein schlechteres Positionsauflösungsvermögen aufweist als der Drehsensor – das sich bei letzterem aus dessen Winkelauflösungsvermögen und dem Translationsbewegungsbetrag des Aktuatorelements ergibt, der durch eine Umdrehung des Rotors erzeugt wird –, ist dieses schrittweise Vorgehen von Vorteil. Der Linearsensor gibt die absolute Lage des Aktuatorelements an, die von einem einfachen Drehsensor nicht ermittelbar ist, da dieser lediglich die Winkellage des Rotors angeben kann. In dem zweiten Schritt wird der Rotor ausgehend von der in dem ersten Schritt erreichten Position so weit gedreht, bis dessen Winkellage in dem durch die Sektorinformation identifizierten Sektor zu liegen kommt. In wie weit die durch dieses Verfahren erreichbare neutralen Stellung von der exakt bestimmten geometrischen Mittellage abweicht, hängt somit unter anderem von der Anzahl der Sektoren ab. Bei einer geeigneten Abstimmung der Toleranzen des Linearsensors, des Translationsbetrags des Aktuatorelements pro Umdrehung des Rotors und des Auflösungsvermögens des Drehsensors kann demnach eine Neutralstellung angefahren werden, die maximal um den Winkelbereich eines Sektors bzw. die bei einer entsprechenden Rotation des Rotors erzeugten Bewegung des Aktuatorelements von der geometrischen Mittellage abweicht.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens zum Betrieb eines Hinterachslenkungsaktuators sieht vor, dass in dem zweiten Schritt das Aktuatorelement verfahren wird, bis die Winkelhalbierende des identifizierten Sektors erreicht wird, wodurch die maximale Abweichung der Neutralstellung von der geometrischen Mittellage maximal die Hälfte des durch den Sektor überdeckten Winkelbereichs beträgt.
Die Erfindung wird im Folgenden rein beispielhaft anhand vorteilhafter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch einen Hinterachslenkungsaktuator,
2 ein Diagramm zur Erläuterung der Aufteilung des Messbereichs des Drehsensors in Sektoren,
3 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Kalibrierungsvorgangs.
1 zeigt einen Hinterachslenkungsaktuator 10, der einen Elektromotor 12 aufweist. Ein Stator 14 des Elektromotors 12 ist an der Innenseite eines aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzten Gehäuses 13 des Hinterachslenkungsaktuators 10 – im Folgenden auch kurz Aktuator 10 genannt – befestigt. Ein dem Stator 14 zugeordneter Rotor 16 des Elektromotors 12 sitzt auf einer rohrförmigen Welle 18. Diese geht auf einer Seite unmittelbar in eine Spindelmutter 20 über, die mit ihr fest verbunden ist. Alternativ können die Wellen 18 und die Spindelmutter 20 einstückig ausgebildet sein.
Die rohrförmige Welle 18 mit der Spindelmutter 20 ist auf der Seite der Spindelmutter 20 in einem ersten Lager 22 und auf der der Spindelmutter 20 abgewandeten Seite in einem zweiten Lager 22' im Gehäuse 13 des Aktuators 10 gelagert. Das Lager 22 ist zur Aufnahme erheblicher Lagerkräfte besonders stark dimensioniert, hier als Doppelkugellager ausgebildet. Die Spindelmutter 20 weist über einen Teil ihrer axialen Erstreckung ein Gewinde 24 kleinen Durchmessers und kleiner Steigung auf. An das Gewinde 24 anschließend weist die Spindelmutter 20 in beiden axialen Richtungen Kragen 26, 26' größeren Durchmessers als der Durchmesser des Gewindes 24 auf. Die insgesamt mit dem Bezugszeichen 28 bezeichnete Spindel besteht aus einer Gewindespindel 30 kleineren Durchmessers, deren Gewinde mit dem Gewinde 24 der Spindelmutter 20 zusammenwirkt, und einem in 1 rechts daran unmittelbar anschließenden Spindelteil 32 größeren Durchmessers. Mit anderen Worten besitzt der das Gewinde aufweisende Abschnitt der Spindel 28 einen geringeren Durchmesser – insbesondere einen geringeren Außendurchmesser – als die sich an den Gewindeabschnitt anschließenden Abschnitte der Spindel 28. Das Spindelteil 32 hat auf der der Gewindespindel 30 zugewandeten Seite eine zentrische Längsbohrung 34, in die die Gewindespindel 30 eingesteckt und fest eingeschraubt ist. Der Spindelteil 32 ist an seinem in 1 rechten Teil in einem Schiebelager 36 mit Verdrehsicherung abgestützt und endet in einem Anschlussstück 38, das mittels eines Bolzens 40 mit ihm fest verbunden ist. An dem Anschlussstück 38 greift, verbunden durch eine Schwenkachse 42, eine zu einem Rad führende Spurstange 44 an.
An die in 1 linke Seite der Gewindespindel 30 schließt ebenfalls unmittelbar ein Spindelteil 32' größeren Durchmessers an. Das Spindelteil 32' ist bei der dargestellten Ausführungsform einteilig mit der Gewindespindel 30 ausgeführt. An dem Übergang zwischen dem Spindelteil größeren Durchmessers 32' und der Gewindespindel 30 ist eine Schulter 46 angeordnet. Das von der Spindelmutter 20 abgewandete Ende des Spindelteils 32 ist – analog zu der Ausgestaltung des rechten Abschnitts von 1 – in einem Schiebelager 36' mit Verdrehsicherung abgestützt und hat ein Anschlussstück 38' für den Anschluss einer linken Spurstange 44'.
Zwischen dem Gehäuse 13 und den Anschlussstücken 44, 44' ist jeweils ein Faltenbalg 48, 48' vorgesehen, um Schmutz von den Schiebelagern 36, 36' fernzuhalten. An dem linken Spindelteil größeren Durchmessers 32' ist ein an dem Gehäuse 13 befestigter linearer Wegsensor 50 vorgesehen, an der der Spindelmutter 20 abgewandeten Seite der rohrförmigen Welle 18 ein Drehsensor 52. Die beiden Sensoren 50, 52 bilden Signale für die nicht dargestellte Steuerung des Aktuators 10. Eine Stromzufuhr 54 für den Betrieb des Aktuators 10 ist nur angedeutet dargestellt.
Um eine Stellbewegung des Hinterachslenkungsaktuators 10 zu ermöglichen, wird der Rotor 16 des Elektromotors 12 in Rotation versetzt. Der Rotor 16 treibt über die rohrförmige Welle 18 die Spindelmutter 20 an. Über das Gewinde 24 und dem Gewindeabschnitt der Spindel 28 wird diese Drehbewegung in eine Translation der Spindel 28 umgesetzt, die zu einer entsprechenden Auslenkung der Spurstangen 44, 44' führt.
Damit durch die Hinterachslenkung die Fahrzeugdynamik vorteilhaft beeinflusst werden kann, ist es von wesentlicher Bedeutung, dass die Lage der Spindel 28 relativ zu dem fest im Fahrzeug verbauten Gehäuse 13 des Aktuators 10 stets genau bekannt ist. Dies erfordert eine Kalibrierung der Sensoren 50, 52, die einerseits selbst Toleranzen aufweisen, andererseits bei ihrem Verbau in dem Aktuator 10 nicht vollkommen perfekt platziert werden können, so dass deren interner Nullpunkt nicht unbedingt mit der geometrischen Mittellage der Spindel 28 relativ zu dem Gehäuse 13 zusammenfallen muss. Es wird neben der Kalibrierungsinformation des Wegsensors 50 auch eine den Drehsensor 52 betreffende Kalibrierungsinformation erfasst und hinterlegt, da die Nullpunktsinformation des Weg sensors 50 nicht unbedingt der absoluten Nullposition des Drehsensors 52 entsprechen muss. Die Kalibrierungsinformation des Gesamtsystems setzt sich aus den beiden genannten Informationen zusammen.
Ein weiterer wichtiger Aspekt betrifft das Erfordernis der Austauschbarkeit des Aktuators 10. Es wird von Fahrzeugherstellern gefordert, dass eine beliebige Steuereinheit nach der Aktivierung des Hinterachslenkungsaktuators 10 in der Lage sein muss, eine definierte Stellung des Aktuators 10 anfahren zu können. D. h. die Kalibrierungswerte des verbauten Aktuators 10 sollen nicht in einem externen Fahrdynamik-Steuerungsgerät hinterlegt werden müssen, da dies einen weiteren Speicherabschnitt in dem Steuergerät und zusätzliche Arbeitsschritte bei der Montage oder einem Austausch des Aktuators 10 erfordern würde.
Eine grundsätzliche Lösung dieser Problematik besteht darin, dass der Wegsensor 50 auf eine absolute Nullpunktsposition kalibriert wird, welche der geometrischen Mittellage der Spindel 28 zwischen zwei Anschlägen entspricht, die die Maximalauslenkung der Spindel 28 in beiden Richtungen symmetrisch begrenzen, beispielsweise damit die Räder des Fahrzeugs nicht im Radkasten anschlagen. Eine entsprechende Nullpunktsinformation wird in dem Wegsensor 50 gespeichert. Hierfür steht dem Wegsensor 50 standardmäßig ein entsprechender Speicherplatz zur Verfügung.
Allerdings besteht ein weiteres Problem darin, dass die beschriebene Nullpunktsbestimmung nicht ausreichend präzise ist, da die Auflösung des Wegsensors 50 nicht ausreichend groß ist. Grundsätzlich kann die Genauigkeit dadurch verbessert werden, dass die Winkellage des Rotors 16, die durch den Drehsensor 52 erfasst wird, bei der Kalibrierung berücksichtigt wird. Dies ist möglich, wenn der Drehsensor 52 einen Unterschied von Winkellagen des Rotors 16 erfassen kann, der einer Translationsbe wegung der Spindel 28 entspricht, die kleiner ist als das Auflösungsvermögen des Wegsensors 50. Zur Kalibrierung wird der Messwert des Drehsensors 52 registriert, wenn sich die Spindel 28 in der geometrischen Mittellage befindet, die beispielsweise durch ein externes Positionierungssystem ermittelt wurde. Der registrierte Messwert wird bei der Erzeugung der Kalibrierungsinformation des Aktuators 10 berücksichtigt. Zur Ermittlung der geometrischen Mittellage, die beispielsweise werkseitig bei dem Hersteller des Aktuators 10 erfolgen kann, eignen sich insbesondere optische Messverfahren mittels Laser.
Die zur Erzeugung der Kalibrierungsinformation benötigte Information des Drehsensors 52 wird allerdings nicht in den Drehsensor 52 hinterlegt, sondern in dem linearen Wegsensor 50. Dadurch kann auf einen Speicherabschnitt zur Speicherung der genannten Information in dem Drehsensor 52 verzichtet werden. Die gemeinsame Speicherung der Kalibrierungsinformationen des Wegsensors 50 und des Drehsensors 52 vereinfacht zudem die Kommunikation des Aktuators 10 mit einem externen Steuergerät.
Um den Speicherbedarf der durch die Kalibrierung gewonnenen Information des Drehsensors 52 gering zu halten, wird der Messbereich des Drehsensors in mehrere Sektoren unterteilt, wie in 2 gezeigt ist.
2 zeigt ein Diagramm der Sektorenunterteilung eines Drehsensors 52, der auf dem Prinzip eines Sinus-Kosinus-Sensors beruht. Bei einem derartigen Sensor entspricht eine mechanische Umdrehung von 360° des zu beobachtenden Bauteils – hier des Rotors 16 – zwei Sensorperioden von insgesamt 720°, d. h. 1° mechanischer Drehung entspricht 2° des elektrischen Signals. Ein geeigneter Drehsensor 52 besitzt beispielsweise eine Auflösung von +/–3,6° mechanisch (+/–7,2° elektrisch), was bei einem Gewindehub des Gewindes 24 von etwa 2 mm einer Auflösung von +/–20 μm entspricht. Diese Auflösung ist deutlich höher als die Auflösung eines herkömmlichen linearen Wegsensors 50, die im Bereich um die Sensormitte üblicherweise +/–175 μm beträgt.
Da die Ausschöpfung des grundsätzlich möglichen Auflösungsvermögens des Drehsensors 52 für eine hinreichend gute Kalibrierung nicht notwendig ist und die zur Hinterlegung des Kalibrierungswerts erforderliche Speichertiefe minimiert werden soll, wird der Messbereich des Drehsensors 52 in mehrere Sektoren unterteilt, die bestimmten Winkelbereichen einer mechanischen Umdrehung des Rotors 16 zugeordnet sind. Zweckmäßigerweise sind diese Sektoren gleich groß. Diese Unterteilung des Messbereichs stellt im Wesentlichen eine Herabsetzung des Auflösungsvermögens des Drehsensors 52 dar, die mit einer Reduzierung des Speicherbedarfs für die Hinterlegung des Kalibrierungswerts einhergeht. Durch eine geeignete Wahl der Winkelbereiche bzw. der Anzahl von Sektoren kann das Optimum zwischen erforderlicher Kalibrierungspräzision und zur Verfügung zu stellender Speichertiefe erreicht werden.
2 zeigt eine solche Unterteilung des Messbereichs des Drehsensors 52 schematisch. Wie vorstehend bereits beschrieben, entspricht eine mechanische Umdrehung des Rotors 16 zwei Sensorperioden A, B. 2 zeigt eine Unterteilung einer mechanischen Umdrehung, während sich die Winkelangaben der Sektoren in der oberhalb des Diagramms dargestellten Tabelle auf zwei Sensorperioden mit insgesamt 720° beziehen. Aufgrund des hinreichend großen Auflösungsvermögens des Wegsensors 50 kann entschieden werden, in welcher der Sensorperioden A, B die Winkellage des Rotors 16 liegt. Effektiv wird daher eine mechanische Umdrehung in vier Sektoren unterteilt, die mit Sec 0 bis Sec 3 bezeichnet sind.
Zur Kalibrierung des Positionsbestimmungssystems des Aktuators 10, welches den linearen Wegsensor 50 und den Drehsensor 52 umfasst, wird somit nicht der Wert M_i der exakten Winkellage des Rotors 16 hinterlegt, wenn sich die Spindel 28 in der vorher bestimmten geometrischen Mittellage befindet. Vielmehr wird zu Kalibrierungszwecken lediglich eine Information bezüglich desjenigen Sektors hinterlegt, in dem die der exakten Mittellage entsprechende Winkellage M_i des Rotors 16 zu liegen kommt. In dem dargestellten Fall ist dies der Sektor 3.
Da eine mechanische Umdrehung des Rotors 16 in dem gezeigten Beispiel in vier Sektoren unterteilt wurde, ist die Sektorinformation durch zwei Bit kodierbar, weshalb die zu hinterlegende Information des Drehsensors 52 lediglich geringen Speicherbedarf aufweist. Die vorliegende Ausführungsform weist als Besonderheit auf, dass die Sektorinformation allerdings nicht in einem speziellen Bereich des Speicherabschnitts des Wegsensors 50 abgelegt wird, sondern durch eine Wahl der Ausgangssignalfrequenz des Wegsensors 50 kodiert ist. Die vorstehend bereits erwähnte Tabelle zeigt die Zuordnung der einzelnen Sektoren zu bestimmten Frequenzen des Ausgangssignals. In dem dargestellten Fall liegt der Rotor 16 in der geometrischen Mittellage der Spindel 28 in der Winkellage M_i, die in den Sektor Sec 3 fällt. Im Zuge der Kalibrierung wird der Wegsensor 50 daher derart konfiguriert, dass seine Ausgangssignale mit 2000 Hz übertragen werden. Diese Information kann von einem externen Steuergerät einfach erfasst und genutzt werden.
Im Folgenden wird der Ablauf des Kalibrierungsverfahrens anhand von 3 näher erläutert.
Die Steuerung des Kalibrierprozesses wird von einer externen Kalibriereinheit vorgenommen. Diese umfasst beispielsweise einen Lasersensor, der zur Bestimmung von Referenzpositionen verwendet wird. Das Vorgehen während des Kalibrierungsprozesses ist in 3 gezeigt.
3 zeigt die Position der Spindel 28, wie sie sich im Datenraum eines Lasersensors zur absoluten Bestimmung der Spindelposition – bezeichnet mit L – und eines SC-Drehsensors (sine-cosine Drehsensor) – bezeichnet mit SC – darstellt. Ausgehend von einem Startpunkt S, der einer beliebigen Stellung der Spindel 28 entsprechen kann, wird die Spindel 28 durch Rotation des Rotors 16 bis zum Erreichen einer ersten Anschlagposition P1 verfahren. Anschließend wird die Drehrichtung des Rotors 16 umgedreht, wobei anfänglich noch keine translatorische Bewegung der Spindel 28 zu verzeichnen ist. Erst ab Punkt P2 beginnt sich die Spindel 28 in die andere Richtung zu bewegen. Der lediglich von dem Drehsensor 52 erfasste Weg von dem Anschlag P1 zu dem Punkt P2 wird als Hysterese bezeichnet, die in 1 deutlich überzeichnet dargestellt ist.
Die Spindel 28 wird so lange verfahren, bis eine zweite Anschlagposition P3 erreicht ist. In den Punkten P1 und P3 werden die Messwerte L1 bzw. L3 des Lasersensors und die Winkeldaten des Drehsensors – SC1 bzw. SC3 – erfasst.
Aus den Messwerten L1 und L3 lässt sich präzise die geometrische Mittellage der Spindel 28 bestimmen. Aus den Werten für die Winkellage des Rotors 16 in den Anschlägen P1, P3 (SC1 bzw. SC3) kann bereits der Sektor bestimmt werden, in dem die der geometrischen Mittellage entsprechende Winkellage M_i des Rotors 16 liegt, wenn darüber hinaus bekannt ist, wie viele Umdrehungen der Rotor 16 während des Verfahrens der Spindel 28 von der ersten Anschlagposition P1 zu der zweiten Anschlagposition P3 absolviert hat.
Natürlich ist es auch möglich den Sektor, in dem die Winkellage M_i liegt, dadurch zu bestimmen, dass die Spindel 28 in die durch den Lasersensor bestimmte geometrische Mittellage verfahren wird und dort der Wert des Drehsensors 52 abgelesen wird, wie es in analoger Weise auch zur Kalibrierung des linearen Wegsensors 50 praktiziert werden kann.
Während des Betriebs eines Fahrzeuges ist es häufig notwendig, dass der Hinterachslenkungsaktuator 10 eine neutrale Stellung einnimmt, damit beispielsweise eine exakte Geradeausfahrt möglich ist. Um die neutrale Stellung anzufahren, wird die Spindel 28 so lange verfahren, bis die von dem Wegsensor 50 ermittelte Position mit der hinterlegen Nullpunktsinformation des linearen Wegsensors 50 übereinstimmt. Damit befindet sich die Spindel 28 bereits in der richtigen Halbdrehung des Drehsensors 52, so dass die durch das Vorliegen der zwei Sensorperioden A, B bestehende Mehrdeutigkeit (siehe 2) aufgelöst werden kann. Die Spindel 28 wird nun so lange weiter verfahren, bis der Drehsensor 52 einen Messwert ausgibt, der in dem durch die Ausgangssignalfrequenz des Wegsensors 50 definierten Sektor liegt. 2 ist unmittelbar zu entnehmen, dass die maximale Winkelabweichung zwischen der der geometrischen Mittellage entsprechenden Winkellage M_i des Rotors 16 und der Winkellage des Rotors 16 in der angefahrenen Neutralstellung 45° beträgt.
Um diese maximale Abweichung zu reduzieren, wird bei einem Anfahren der neutralen Stellung der Spindel 28 nicht bei Erreichen des richtigen Sektors inne gehalten, sondern der die Spindel 28 antreibende Rotor 16 wird so weit gedreht, bis der Drehsensor 52 einen Wert ausgibt, der einer Winkelhalbierenden M des entsprechenden Sektors entspricht. Die maximale Winkellagenabweichung des Rotors 16 von der der geometrischen Mittellage der Spindel 28 entsprechenden Winkellage M_i halbiert sich damit und beträgt nun maximal 22,5°. Die den einzelnen Sektoren Sec 0 bis Sec 3 zugeordneten Winkelhalbierenden M sind der letzten Spalte der Tabelle in 2 zu entnehmen.
Schon durch eine Aufteilung einer Umdrehung des Rotors 16 in vier Messbereichssektoren des Drehsensors 52 kann die neutrale Stellung der Spindel 28 genauer angefahren werden als unter Verwendung lediglich eines linearen Wegsensors 50 der vorstehend beschriebenen Art. Die dafür notwendige Information bedarf keines weiteren Speicherplatzes. Eine Erhöhung der Sektorenzahl führt zu einer weiteren Präzisierung der beschriebenen Vorgehensweise.
Vorstehend wurde unter Bezugnahme auf 3 beschrieben, dass die Anschlagspositionen P1, P3 für die Durchführung der Referenzmessung von grundlegender Bedeutung sind. Häufig treten allerdings Schwergängigkeiten auf, die das Erreichen des Anschlags vorspiegeln können. Um dadurch entstehende Artefakte zu verhindern, wird die Spindel 28 so lange in eine Richtung verfahren, bis deren gemessene Geschwindigkeit einen Schwellenwert unterschreitet. Nach Unterschreitung dieses Minimalwerts wird angenommen, dass der Anschlag tatsächlich erreicht ist. Danach wird die Spindel 28 um einen bestimmten Betrag in die entgegengesetzte Richtung bewegt und der Anschlag erneut „gesucht”. Dieser Vorgang wird so lange wiederholt, bis die jeweils ermittelten Anschlagspositionspositionen von drei Durchläufen – innerhalb eines vorbestimmten Toleranzbereichs – übereinstimmende Ergebnis liefern. Alternativ oder zusätzlich können auch eine Mittlung der Ergebnisse vorgenommen werden und/oder zwei oder mehr als drei Durchläufe zur Anschlagsuche durchgeführt werden.
Zur Verbesserung der Positionsbestimmung kann mittels Stützstellen, deren Position durch die vorstehend beschriebenen Lasermessungen prä zise bekannt ist, eine den Wegsensor 50 charakterisierende Referenzkurve erstellt werden. Zu diesem Zweck werden die an den Stützstellen durch den linearen Wegsensor 50 ermittelten Positionsdaten mit den bekannten Positionsdaten verglichen. Durch den Vergleich können Korrekturparameter ermittelt werden, die zur Kalibrierung des Wegsensors 50 verwendet werden können. Die Stützstellen können insbesondere im Bereich um die geometrische Mittellage enger voneinander beabstandet sein als beispielsweise in der Nähe der Anschlagpositionen P1, P3, um die Korrektur hier besonders präzise zu gestalten.
Die beschriebenen Konzepte sind grundsätzlich nicht auf die Verwendung in Bezug auf Hinterachslenkungssysteme beschränkt. Es kommt deren Verwendung auch im Zusammenhang mit anderen Aktuatoren und Systemen – insbesondere im Bereich der Fahrdynamikregelung von Kraftfahrzeugen – in Betracht, bei denen die angesprochene Problematik relevant ist, wie etwa Wankstablisatoren oder Systemen zur Beeinflussung der Radaufhängungsgeometrie.

10: Hinterachslenkungsaktuator
12: Elektromotor
13: Gehäuse
14: Stator
16: Rotor
18: Welle
20: Spindelmutter
22, 22': Lager
24: Gewinde
26, 26': Kragen
28: Spindel
30: Gewindespindel
32, 32': Spindelteil
34: Längsbohrung
36, 36': Schiebelager
38, 38': Anschlussstück
40: Bolzen
42: Schwenkachse
44, 44': Spurstange
46: Schulter
48, 48': Faltenbalg
50: linearer Wegsensor
52: Drehsensor
54: Stromzufuhr
A, B: Sensorperiode
M_i: Winkellage des Rotors in der geometrischen Mittellage der Spindel
M: Winkelhalbierende
S: Startpunkt
L, SC: Sensordaten
P1, P3: Anschlagposition
P2: Punkt
Sec 0–Sec 3: Sektor

Claims

Verfahren zur Kalibrierung eines Positionsbestimmungssystems eines Hinterachslenkungsaktuators für ein Kraftfahrzeug, der ein Aktuatorelement (28) aufweist, das durch eine Drehbewegung eines Rotors (16) zu einer translatorischen Bewegung antreibbar ist und dessen geometrische Mittellage mittels einer Referenzmessung bestimmt wird, wobei das Positionsbestimmungssystem einen Linearsensor (50) und einen Drehsensor (52) umfasst, wobei während der Kalibrierung eine Kalibrierungsinformation erzeugt wird, die eine Nullpunktsinformation des Linearsensors (50) und eine Sektorinformation (52) umfasst, wobei der Messbereich des Drehsensors (52) in zumindest zwei Sektoren (Sec 0–Sec 3) unterteilt wird und die Sektorinformation denjenigen Sektor (Sec 0–Sec 3) identifiziert, in dem die durch den Drehsensor (52) erfasste Winkellage (M_i) des Rotors (16) liegt, wenn das Aktuatorelement (28) in seiner geometrischen Mittellage angeordnet ist, und wobei die Kalibrierungsinformation in dem Linearsensor (50) hinterlegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der von den Sektoren (Sec 0–Sec 3) jeweils überdeckte Winkelbereich größer ist als die Winkelauflösung des Drehsensors (52).
Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearsensor (50) einen nicht-flüchtigen Speicherabschnitt umfasst, in dem zumindest ein Teil der Kalibrierungsinformation gespeichert wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Sektoren (Sec 0–Sec 3) jeweils eine vorgegebene Frequenz eines Ausgangssignals des Linearsensors (50) zugeordnet ist, und dass die Sektorinformation durch eine Wahl der entsprechenden Frequenz in dem Linearsensor (50) hinterlegt wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzmessung jeweils zumindest eine Messung in wenigstens zwei definierten Referenzpositionen umfasst, wobei jede Messung zumindest eine Messwertbestimmung wenigstens eines Sensors (50, 52) umfasst.
Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzmessung Messungen mittels eines dritten Positionssensors umfasst, der insbesondere auf einem optischen Messverfahren basiert.
Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktuatorelement (28) in die geometrische Mittellage verfahren wird und dass dort die Nullpunktsinformation des Linearsensors (50) und die Sektorinformation bestimmt werden.
Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, durch gekennzeichnet, dass die geometrische Mittellage durch die Bildung eines geometrischen Mittels von Messungen in zwei Maximalauslenkungen (P1, P3) des Aktuatorelements (28) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Maximalauslenkungen (P1, P3) des Aktuatorelements (28) durch jeweils einen mechanischen Anschlag definiert sind.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Aktuatorelements (28) in der jeweiligen Maximalauslenkung (P1, P3) durch zumindest eine Wiederholungspositionsbestimmung überprüft und/oder durch Mittelung von zumindest zwei Positionsbestimmungen ermittelt wird.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Erreichen der jeweiligen Maximalauslenkung (P1, P3) durch Unterschreiten eines vorbestimmten Schwellenwerts der Geschwindigkeit des Aktuatorelements (28) definiert ist.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis 11, durch gekennzeichnet, dass die Sektorinformation anhand von in den Maximalauslenkungen (P1, P3) ermittelten Messwerten des Drehsensors (52) und der mittels des Drehsensors (52) ermittelten Anzahl von Umdrehungen des Rotors (16) während des Verfahrens des Aktuatorelements (28) zwischen den Maximalauslenkungen (P1, P3) bestimmt wird.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Messungen des Linearsensors (50) zur Positionsbestimmung in verschiedenen Messpositionen des Aktuatorelements (28) durchgeführt werden, wobei die Lage der Messpositionen relativ zur geometrischen Mittellage durch Messungen des dritten Positionssensors bekannt sind, und wobei basierend auf den Abweichungen der Positionsbestimmungen des Linearsensors (50) von den Messpositionen des Aktuatorelements (28) zumindest ein Korrekturparameter und/oder zumindest eine Korrekturfunktion bestimmt werden, die in die Nullpunktsinformation des Linearsensors (50) eingehen.
Positionsbestimmungssystem eines Hinterachslenkungsaktuators für ein Kraftfahrzeug, wobei der Hinterachslenkungsaktuator ein Aktuatorelement (28) aufweist, das durch eine Drehbewegung eines Rotors (16) zu einer translatorischen Bewegung antreibbar ist, wobei das Positionsbestimmungssystem zur Kalibrierung mit einer Kalibrierungseinheit verbindbar ist und einen Drehsensor (52) und einen Linearsensor (50) umfasst, die mit dem Hinterachslenkungsaktuator verbunden sind, und wobei durch die Kalibrierungseinheit eine geometrische Mittelage des Aktuatorelements (28) zwischen zwei Maximalauslenkungen (P1, P3) bestimmbar ist, der Messbereich des Drehsensors (52) in zumindest zwei Sektoren (Sec 0–Sec 3) unterteilbar ist, eine Kalibrierungsinformation erzeugbar ist, die eine Nullpunktsinformation des Linearsensors (50) und eine Sektorinformation umfasst, wobei die Sektorinformation denjenigen Sektor (Sec 0–Sec 3) identifiziert, in dem die durch den Drehsensor (52) bestimmte Winkellage (M_i) des Rotors (16) liegt, wenn das Aktuatorelement (28) in der geometrischer Mittellage angeordnet ist, und die Kalibrierungsinformation in dem Linearsensor (50) hinterlegbar ist.
Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der von den Sektoren (Sec 0–Sec 3) jeweils überdeckte Winkelbereich derart unterteilbar ist, dass er größer ist als die Winkelauflösung des Drehsensors (52).
Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearsensor (50) einen nicht-flüchtigen Speicherabschnitt umfasst, in dem zumindest ein Teil der Kalibrierungsinformation speicherbar ist.
Positionsbestimmungssystem nach zumindest einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearsensor (50) derart konfigurierbar ist, dass die Sektorinformation durch eine dem Sektor (Sec 0–Sec 3) zugeordnete Frequenz eines Ausgangssignals des Linearsensors (50) kodiert ist.
Positionsbestimmungssystem nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierungseinheit einen Positionssensor umfasst, der insbesondere auf einem optischen Messverfahren basiert, wobei mittels des Positionssensors die Lage des Aktuatorelements (28) relativ zu einem Referenzpunkt bestimmbar ist.
Positionsbestimmungssystem nach Anspruche 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierungseinheit derart ausgestaltet ist, das durch einen Vergleich von Messungen des Linearsensors (50) und des Positionssensors in verschiedenen Lagen des Aktuatorelements (28) zumindest ein Korrekturfaktor und/oder zumindest eine Korrekturfunktion bestimmbar sind, die in die Nullpunktsinformation des Linearsensors (50) eingehen.
Verfahren zum Betrieb eine Hinterachslenkungsaktuators für ein Kraftfahrzeug mit einem Positionsbestimmungssystem gemäß zumindest einem der Ansprüche 14 bis 19, wobei das Aktuatorelement (28) zur Positionierung in einer neutralen Stellung in einem ersten Schritt in eine durch die Nullpunktsinformation des Linearsensors (50) definierte Position verfahren wird, und wobei anschließend das Aktuatorelement (28) in einem zweiten Schritt verfahren wird, bis die durch den Drehsensor (52) erfasste Winkellage des Rotors (16) in dem durch die Sektorinformation identifizierten Sektor (Sec 0–Sec 3) liegt.
Verfahren nach Anspruch 20 dadurch gekennzeichnet, dass das Aktuatorelement (28) in dem zweiten Schritt verfahren wird, bis die Winkellage des Rotors (16) der Winkelhalbierenden (M) des identifizierten Sektors entspricht.