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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Absolutposition eines Linearaktuators mit einem Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor und wenigstens einem nachgeschalteten Rotations-Translations-Getriebe, welches die Rotation des Rotors in eine Linearbewegung eines Aktuatorelementes umwandelt, und mit einem Rotorlagesensor und einer Spannungsversorgung, umfassend eine Auswerteeinheit.
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Linearaktuatoren kommen in unterschiedlichen elektromechanisch betätigten Bremssystemen zum Einsatz, und weisen gewöhnlich einen Elektromotor und mindestens ein nachgeschaltetes Rotations-Translations-Getriebe auf, welches insbesondere als Kugelgewindetrieb (KGT) ausgestaltet ist. Dieses wandelt die Drehbewegung bzw. Rotation des Rotors des Elektromotors in eine lineare Bewegung einer Mutter um, welche mit einem Aktuatorelement verbunden ist.
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Die Linearaktuatoren verschieben dabei zum Bremsen in einer elektromechanischen Bremse einen Bremskolben gegen einen Bremsbelag, welcher dann gegen eine Bremsscheibe gedrückt wird. Linearaktuatoren können aber bei anderen Aufgaben im Kraftfahrzeugbereich genutzt werden, beispielsweise zum Einstellen von vorgegebenen Radwinkeln an der Hinterradachse bei einer Hinterradlenkung.
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Beim Betrieb der oben genannten Bremssysteme ist es notwendig, die Absolutposition des Linearaktuators zu kennen, das heißt, den vom Aktuatorelement linear zurückgelegten Weg. Dies kann beispielsweise durch einen die lineare Bewegung bzw. Position direkt messenden Aktuatorpositionssensor erfolgen. Ein auf diese Weise bestimmtes Signal ist allerdings oftmals für die Anwendungen zu ungenau. Zudem bedeutet die Installation eines derartigen Sensors zusätzliche Kosten und ist aufwändig in der Fertigung. Weiterhin wird zusätzlicher Bauraum benötigt.
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Kommt bei einem Linearaktuator ein elektronisch kommutierter Motor wie beispielsweise eine Synchronmaschine zum Einsatz, ist zum Betrieb des Motors ein Rotorlagesensor notwendig. Aufgrund der gewählten Übersetzungen ergibt sich üblicherweise, dass für das Zurücklegen des gesamten Aktuator-Hubs bzw. des linearen Weges eine Vielzahl von Motorumdrehungen bzw. Umdrehungen des Rotors notwendig wird. Unter der Annahme, dass die Linearaktuatorposition und die Rotorlage mit der gleichen Auflösung und Genauigkeit eingelesen werden, kann man durch Aufsummieren der Rotorlagenänderung ein Ersatzsignal für die Aktuatorposition bilden, das um ein Vielfaches genauer und höher aufgelöst ist als das Signal des Aktuatorpositionssensors. Vorrichtungen zur Bestimmung der Aktuatorabsolutposition weisen demgemäß einen Rotorlagesensor sowie eine Auswerteeinheit aus, die mit Hilfe des Signals des Rotorlagesensors und gegebenenfalls hinterlegter Offsetwerte bzw. Kalibrierungswerte die Linearposition des Aktuatorelementes bestimmt.
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Ein derartiges Ersatzsignal muss allerdings auf die tatsächliche Aktuatorposition referenziert werden. Dazu kann entweder eine konstruktive Maßnahme vorgenommen werden, durch welche sichergestellt wird, dass sich der Aktuator bei Systemstart an einer bekannten bzw. definierten Position befindet (Sperrklinke, Feder, ...), oder es muss ein Referenzlauf des Aktuators vorgesehen werden, bei dem der Aktuator beispielsweise an einen seiner Endanschläge gefahren wird.
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Das Vorsehen zusätzlicher Konstruktionselemente wie einer Klinke verursacht zusätzliche Kosten und erweitert die Anzahl möglicher Fehlerquellen. Derartige Maßnahmen sind daher in den meisten Fällen nur dann sinnvoll, wenn eine entsprechende Funktionalität auch anderweitig benötigt wird (beispielsweise kann eine Sperrklinke auch für eine Parkbremse eingesetzt werden).
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Zur Durchführung eines Referenzlaufes des Aktuators bei Systemstart müssen einige Randbedingungen erfüllt sein. Der Aktuator muss freigängig sein, es darf keine Beeinflussung des Systems von außen erfolgen, und es muss die Zeit zur Durchführung des Referenzlaufs bei jedem Systemstart zur Verfügung stehen. Darüber hinaus darf der Referenzlauf nicht zu schnell erfolgen, um die Energie, mit der der Aktuator gegen den Endanschlag läuft, nicht zu groß werden zu lassen und Materialschäden zu verhindern. Dies führt zu Einschränkungen bei der Systemverfügbarkeit und zu der Notwendigkeit, eine externe Beeinflussung des Referenzlaufes sicher auszuschließen. Die grundlegende Ursache für diese zusätzlich notwendig werdenden Maßnahmen ist die Tatsache, dass bei einem – auch kurzzeitigen – Verlust der Energieversorgung die Informationen über die Absolutposition verloren gehen bzw. nicht mehr zuverlässig vorhanden sind, so dass eine neue Referenzierung notwendig wird.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine konstruktiv robuste Vorrichtung zur Bestimmung der Aktuatorabsolutposition mit hoher Systemverfügbarkeit bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Erfassungseinheit vorgesehen ist, welche die Rotorlage und/oder ihre Änderung unabhängig von der Spannungsversorgung des Linearaktuators erfasst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass die Nachteile der oben genannten bekannten Lösungen vermieden werden können, indem sichergestellt wird, dass jede Aktuatorpositionsänderung bzw. Rotorlageänderung auch bei abgeschaltetem bzw. energielosem Linearaktuator erkannt wird. Mit anderen Worten, die Abschaltung des bzw. ein Verlust der Energieversorgung des Linearaktuators darf nicht zu einem Informationsverlust der absoluten Position des Linearaktuators führen.
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Wie nunmehr erkannt wurde, lässt sich dies erreichen, indem konstruktiv dafür gesorgt wird, dass eine von der Spannungsversorgung des Linearaktuators unabhängige Komponente vorgesehen wird, die in Situationen, in denen die Spannungsversorgung des Aktuators zusammenbricht, die Information über die Absolutposition zuverlässig bereitstellen kann. Diese Komponente muss also gewissermaßen energetisch und systemtechnisch autark auf Änderungen an der Rotorlage reagieren und diese registrieren können. Die Vorrichtung zur Bestimmung der Absolutposition des Linearaktuators und damit des Aktuatorelementes in axialer Richtung umfasst also neben einer Auswerteeinheit, welche durch Verarbeitung der verfügbaren Signale letztendlich einen Wert für die Absolutposition generiert, noch eine weitere Einheit, welche energetisch unabhängig die Rotorlage erfasst und damit auch bei Ausfall oder Unterbrechung der Energieversorgung des Linearaktuators Signale, die zur Bestimmung der Rotorlage geeignet sind, aufnimmt bzw. erfasst.
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Vorteilhafterweise ist die Erfassungseinheit signaleingangsseitig mit dem Rotorlagesensor verbunden ist, wobei eine separate Spannungsversorgung für die Erfassungseinheit vorgesehen ist. Durch die separate Spannungsversorgung bleibt die Erfassungseinheit auch dann aktiv, wenn die Stromversorgung des Aktuators unterbrochen wird oder ganz ausfällt, so dass auch dann Änderungen der Rotorlage noch detektiert bzw. erfasst werden können. Die Erfassungseinheit kann beispielsweise durch eine elektronische Schaltung oder durch ein auf einem Mikrocontroller, Prozessor oder ähnlicher Hardware ablaufendes Computerprogramm realisiert sein. Die separate Stromversorgung ist vorzugsweise direkt mit dem Bordnetz verbunden. Ein Erfassen der Rotorlage ist somit nur dann nicht möglich, wenn das Bordnetz vollständig zusammenbricht, was sehr unwahrscheinlich ist.
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Die Erfassungseinheit wird bevorzugt bei Änderungen der Rotorlage durch Signale des Rotorlagesensors geweckt. Während des Schlafzustandes wird der Energieverbrauch der Erfassungseinheit auf ein notwendiges Minimum reduziert. Bei signifikanten Lageänderungen des Rotorlagesignals, die im Nachhinein nicht mehr nachvollzogen werden können (z. B. Quadrantenwechsel bei einem teilabsoluten Rotorlagesensor mit sin/cos-Signalen oder Pegelwechsel bei AB Quadratursignalen) wird die Rotorlageerfassungseinheit „geweckt“ und verarbeitet beispielsweise mindestens die Quadrantenwechsel des Rotorlagesignals und legt zumindest den neuen Quadranten des Signals in einem nicht flüchtigen oder aus der unabhängigen Versorgung gespeisten Speicher ab.
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Die Erfassungseinheit stellt vorteilhafterweise an einem Ausgang ein Wecksignal bereit, wenn die Rotorlage oder eine Funktion von ihr eine Weckbedingung erfüllen. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, dass es Situationen geben kann, in denen die Bordelektronik bzw. Bordintelligenz reagieren sollte, welche durch die Erfassungseinheit erkannt werden können. Da die Erfassungseinheit in einem derartigen Fall wach ist, kann sie auch andere Komponenten der Bordelektronik aktivieren.
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Bevorzugt liegt die Weckbedingung vor, wenn die Rotorlage und/oder ihre Änderung und/oder ihre Änderungsgeschwindigkeit außerhalb vorgegebener Schrankenwerte liegen. Derartige Änderungen können auf einen anomalen bzw. eine Fehlfunktion des Aktuators und/oder auf unvorhergesehen externe Einflüsse auf den Linearaktuator hindeuten, die eine Reaktion erfordern.
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Eine besonders kostengünstige, bauraumoptimierte und energiesparende Ausführung sieht vor, dass die Erfassungseinheit in den Rotorlagesensor integriert ist. Dadurch wird die Funktionalität der ständigen Weckbarkeit der Lageerfassung auf einen möglichst kleinen Teil des Gesamtsystems beschränkt. Alternativ dazu können zumindest Teile bzw. Komponenten der Erfassungseinheit in den Rotorlagesensor integriert werden. Etwaige Offsets bzw. Kalibierwerte, die bei der Bestimmung der Absolutposition berücksichtigt werden müssen, können in einem nichtflüchtigen Speicher der Gesamtelektronik bzw. Bordelektronik, insbesondere in der Auswerteeinheit, abgelegt werden. Alternativ ist auch denkbar, die Erfassungseinheit mit einem separaten nichtflüchtigen Speicher auszustatten, in dem diese Werte hinterlegt werden.
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Bei einem Einsatz von hochpoligen oder auch von nicht absolut messenden Rotorlagesensoren kann die Erfassungseinheit und/oder die Auswerteeinheit zusätzlich zu dem Absolutpositionssignal bzw. Aktuatorpositionsersatzsignal ein absolutes Rotorlageersatzsignal bilden, welches die Rotorlage innerhalb einer Motorumdrehung beschreibt. Aus diesem Rotorlageersatzsignal – und gegebenenfalls unter Einbeziehung von im nicht-flüchtigen Speicher der Bordelektronik abgelegten Offsetwerten – kann dann direkt auf die zur Motorkommutierung erforderliche elektrische Winkellage des Elektromotors geschlossen werden. Dadurch kann bei der Systemauslegung die Auswahl der Motorpolpaarzahl und des eingesetzten Rotorpositionssensors voneinander unabhängig erfolgen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Erfassungseinheit als ein Umdrehungszähler ausgebildet, welcher ohne Energieversorgung die Rotorlage und/oder Änderungen registriert und nur zum Auslesen der Umdrehungsinformation durch die Auswerteeinheit Energie benötigt. Eine derartige Ausbildung ist damit vollständig unabhängig von einer Spannungsversorgung, so dass Änderungen der Rotorlage auch bei Zusammenbruch des Bordnetzes noch registriert werden können.
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Als Umdrehungszähler eignen sich für den Einsatz in einer Bremse besonders kontaktlose bzw. berührungslose Umdrehungszähler. Der notwendige Erfassungsbereich ist von dem eingesetzten Sensorsystem und dem jeweiligen Aktuator abhängig. Beim Einsatz hochpoliger Sensoren mit sin/cos-Ausgang kann sich diese Zahl noch erhöhen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform liest die Auswerteeinheit den Umdrehungszähler ausschließlich bei einem Systemstart – insbesondere nach einer Unterbrechung der Spannungsversorgung, die zu einem Verlust der Absolutposition führt aus, so dass auch nur zu diesem Zeitpunkt Energie benötigt wird. Darauf aufbauend kann die Rotorlage durch Integration der detektierten Rotorlageänderung gewonnen werden.
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In einer alternativen bevorzugten Ausführung liest die Auswerteinheit den Umdrehungszähler in regelmäßigen Abständen aus und vergleicht mit der ermittelten Rotorlageposition, wobei bei Abweichungen, die betragsmäßig größer als ein vorgegebener Schwellenwert sind, die Auswerteeinheit eine Referenzfahrt des Aktuatorelementes durchführt. Dies erhöht die funktionale Sicherheit, da gewissermaßen eine Teil-Redundanz, nämlich die der aktuellen Umdrehungszahl geschaffen wird. Abweichungen der aufgrund des aufintegrierten Rotorlagesensors bestimmten Umdrehungszahl und der aus dem Umdrehungszähler ausgelesenen Umdrehungszahl weisen auf eine Inkonsistenz in den Signalen hin, so dass die Absolutposition nicht zuverlässig bekannt ist. In diesem Fall ist eine Referenzfahrt notwendig, durch die die Absolutposition wieder eindeutig bestimmt werden kann.
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Der Linearaktuator umfasst als Elektromotor bevorzugt eine Synchronmaschine, insbesondere eine permanentmagnetisch erregte Synchronmaschine mit elektronischer Kommutierung. Das Rotations-Translationsgetriebe des Linearaktuators ist vorzugsweise als Kugelgewindetrieb (KGT) ausgestaltet mit einer Spindel und einer gegenüber der Spindel verdrehbaren Mutter. Besonders bevorzugt rotiert dabei die Spindel mit dem Rotor und die Mutter ist gegen Verdrehungen gesichert, so dass sie sich bei Rotationen der Spindel ausschließlich axial bewegt. Das Aktuatorelement ist in diesem Fall starr mit der Mutter verbunden, so dass es eine axiale Bewegung ausführen kann. Das Aktuatorelement ist vorteilhafterweise als Druckkolben bzw. Plunger bzw. Plungerkolben ausgebildet.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird bevorzugt in einem Kraftfahrzeug eingesetzt, dort insbesondere in einem Bremssystem, besonders bevorzugt in einem Bremssystem mit der Betriebsart „Brake-by-Wire“. Sie kann bei Linearaktuatoren eingesetzt werden, die in einer elektromechanischen Bremse einen Bremsbelag gegen eine Bremsscheibe drücken, als auch bei Linearaktuatoren in integrierten Bremssystemen, die in einer Druckbereitstellungseinrichtung einen Plungerkolben in einem hydraulischen Druckraum verfahren, wobei aktiv Druck in wenigstens einem Bremskreis aufgebaut werden kann.
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So umfasst die Erfindung ein Bremssystem für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer elektromechanischen Bremse, welche einen Linearaktuator, insbesondere umfassend einen Elektromotor und ein nachgeschaltetes Rotations-Translationsgetriebe, bevorzugt einen Kugelgewindetrieb, und eine oben beschriebene Vorrichtung umfasst. Sie umfasst weiterhin ein Bremssystem für ein Kraftfahrzeug mit einer hydraulischen Druckbereitstellungseinrichtung mit einem Linearaktuator, insbesondere umfassend einen Elektromotor und ein nachgeschaltetes Rotations-Translationsgetriebe, bevorzugt einen Kugelgewindetrieb, und einer oben beschriebenen Vorrichtung.
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Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass durch eine energetisch autarke Erfassungseinrichtung der Verlust der Energieversorgung des Linearaktuators nicht zu einem Verlust der Absolutposition führt. Somit kann auf eine Referenzfahrt verzichtet werden. Durch einen Umdrehungszähler, der nur beim Auslesen Strom benötigt, kann die Rotorlage auch ohne Stromversorgung verfügbar gehalten werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in stark schematisierter Darstellung:
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1 einen Linearaktuator und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Absolutposition eines Linearaktuators in einer ersten bevorzugten Ausführungsform, und
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2 den Linearaktuator gemäß 1 und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Absolutposition eines Linearaktuators in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform.
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Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein Linearaktuator 2 dargestellt, umfassend einen Elektromotor 8 mit einem Stator 14 und einem Rotor 20. Durch ein als Kugelgewindetrieb 26 ausgestaltetes Rotations-Translationsgetriebe mit einer sich mit dem Rotor 20 drehenden Spindel 32 und einer darauf relativ zur Spindel 32 drehbar gelagerten Mutter 38 wird eine Rotationsbewegung des Rotors 20 in eine translatorische Bewegung der Mutter 38 in einer axialen Richtung umgewandelt. Dazu ist für die Mutter 38 eine Verdrehsicherung (nicht dargestellt) vorgesehen, durch welche eine Rotation der Mutter 38 verhindert wird. Die Mutter 38 ist mit einem als Kolben 50, insbesondere Plungerkolben, ausgebildeten Aktuatorelement starr verbunden. Der Linearaktuator 2 umfasst eine Steuer- und Regeleinheit 56, durch die der Elektromotor 8 angesteuert wird. Zur Spannungsversorgung des Linearaktuators 2 ist eine Spannungsquelle bzw. Spannungsversorgung 62 vorgesehen.
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Der Elektromotor 8 ist als elektronisch kommutierte Synchronmaschine ausgeführt, zu deren Betrieb, insbesondere zur Kommutierung, die Kenntnis der Rotorlage vonnöten ist, das heißt, die Winkellage des Rotors muss bekannt sein. Dazu ist über ein Getriebe 68 ein magnetischer Encoder 74 an die Spindel 32 gekoppelt. Ein fest mit einem Gehäuse (nicht eingezeichnet) des Linearaktuators 2 verbundener Rotorlagesensor 80 misst das sich durch die Rotation des magnetischen Encoders 74 veränderliche Magnetfeld, Die Steuer- und Regeleinheit 56 ist über eine Signalleitung 86 eingangsseitig mit dem Rotorlagesensor 80 verbunden und verwertet das Signal des Sensors, um den Elektromotor 8 anzusteuern.
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Bei dem gezeigten Linearaktuator 2, der beispielsweise in einer elektromechanischen Bremse (EMB) eines Kraftfahrzeuges eingesetzt werden kann, um durch das Aktuatorelement einen Bremsbelag bzw. zwei Bremsbeläge gegen eine Bremsscheibe zu drücken, ist es zu jedem Zeitpunkt notwendig, die Aktuatorabsolutposition zu kennen d. h., die Position des Kolbens 50 entlang der axialen Richtung 44. Nur dann ist die zuverlässige und präzise Einstellung eines Bremsmomentes möglich.
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Zur Bestimmung der Aktuatorabsolutposition ist eine Vorrichtung 92 in einer ersten bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, welche eine Auswerteeinheit 98 und eine Erfassungseinheit 100 umfasst. Die Erfassungseinheit 100 ist signaleingangsseitig über eine Signalleitung 106 mit dem Rotorlagesensor 80 verbunden. Die Auswerteeinheit 98 ist eingangsseitig über eine Datenverbindung 110 mit der Erfassungseinheit 100 verbunden.
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Die Vorrichtung 92 ist dazu ertüchtigt, eine Bestimmung der Aktuatorposition bzw. Aktuatorabsolutposition zu ermöglichen auch in dem Fall, dass die Spannungsversorgung 62 des Linearaktuators 2 zusammenbricht bzw. nicht zur Verfügung steht. Dazu ist eine von dieser Spannungsversorgung 62 unabhängige Spannungsversorgung 116 vorgesehen. Beide Spannungsversorgungen 62, 116 sind dabei mit dem Bordnetz 120 verbunden, welches in einem Kraftfahrzeug die zentrale und grundlegende Energieversorgung liefert. Bei einem Ausfall oder einer Funktionsstörung der Spannungsversorgung 62 des Linearaktuators 2 kann aufgrund der separaten Spannungsversorgung 116 weiterhin die Rotorlage bzw. ihre Änderung durch die Erfassungseinheit 100 erfasst werden.
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Die Spannungsversorgung der Auswerteeinheit 98 erfolgt über die Spannungsversorgung 62 des Aktuators und/oder über die Spannungsversorgung 116 der Erfassungseinheit 100. Die Auswerteeinheit 98 kann mit der Erfassungseinheit 100 bauraumtechnisch und/oder funktionell kombiniert werden, so dass sie auch von der separaten Spannungsversorgung 116 gespeist wird. Sie kann alternativ auch bauraumtechnisch und/oder funktionell mit der Steuer- und Regeleinheit 56 kombiniert werden, so dass sie dann von der Spannungsversorgung 62 gespeist wird. Die Auswerteeinheit 98 berechnet aus dem Signal des Rotorlagesensors 80 und gegebenenfalls in einem nichtflüchtigen Speicher abgelegten Offsetwerten bzw. Kalibierwerten die Absolutposition des Kolbens 50. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Rotorlagesensor 80 mit Spannung versorgt, was mit Hilfe der Spannungsversorgung 116 und/oder der Spanungsversorgung 62 oder auch einer separaten Spannungsversorgung realisiert werden kann. In dem Fall, dass die Erfassungseinheit 100 als Umdrehungszähler ausgebildet ist (siehe unten), muss der Rotorlagesensor 80 nicht separat versorgt werden.
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Die Erfassungseinheit 100 wird bei einer Änderung der Rotorlage geweckt. Der Nulldurchgang bzw. die Flanke eines Rotorlagesignals wird von einer Elektronikschaltung überwacht, die bei Detektion eines solchen Ereignisses die Sensorversorgung einschaltet. Bei einer Verwendung von Rotorlagesensoren 80, welche ein mechanisch absolutes Sensorsignal liefern, zum Beispiel linearisierte Hall Sensoren, reicht es aus, dass durch die Erfassungseinheit 100 die Überschreitung einer gesamten Umdrehung detektiert, weil innerhalb der Umdrehung mit Hilfe des Rotorlagesensors 80 die Winkellage eindeutig bestimmbar ist. Bei Verwendung von Sensoren, welche mit Sensorprinzipien arbeiten, die zumindest in Teilbereichen einer Motorumdrehung ein absolutes Winkelsignal generieren (z. B. MR-Sensoren, hochpolige Resolver) reicht es entsprechend aus, den Wechsel zwischen den entsprechenden Teilbereichen zu detektieren.
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Kann das Überschreiten fester Grenzen einer Umdrehung nicht detektiert werden (z. B. Z-Impuls einer zusätzlichen Sensorspur), kann alternativ die letzte Absolutposition (und teilabsolute Position) gespeichert werden und das Verlassen eines vorgegebenen Winkelbereichs als Aufweckkriterium herangezogen werden (kleiner +/–180°). Dies kann bei analogen sin/cos-Encodern beispielsweise so ausgeführt sein, dass das Verlassen des aktuellen Quadranten überwacht wird (z. B. durch Detektion eines Nulldurchgangs mindestens eines der beiden Lagesignale).
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Die Erfassungseinheit 100 stellt an einem Ausgang 122 ein Wecksignal bereit, wenn die Änderung der Rotorlage bzw. die Rotorlagenänderungsgeschwindigkeit in ihrem Absolutbetrag einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, wodurch eine Weckbedingung erfüllt ist. Im Allgemeinen kann diese Weckbedingung formuliert werden, dass Rotorlage, ihre Geschwindigkeit, ihre zweite zeitliche Ableitung, oder Funktionen davon jeweils ein vorgegebenes Werteintervall verlassen. Die Erfüllung der Weckverbindung kann auf einen anomalen Systemzustand hindeuten, der auf übergeordneter Systemebene diagnostiziert und behandelt werden muss. So kann beispielsweise von dem Ausgang 122, der vorzugsweise digital ausgestaltet ist, so dass beispielsweise beim Vorliegen der Weckbedingung ein Bit von 0 auf 1 gesetzt wird oder umgekehrt, eine Datenverbindung zu einer Kontrolleinheit des Fahrzeuges gebildet werden.
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In der 2 ist erneut der Linearaktuator 2 gemäß 1 gezeigt. Die Vorrichtung 92 zur Bestimmung der Aktuatorabsolutposition in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform umfasst neben der Auswertungseinheit 98 eine Erfassungseinheit 100, die als Umdrehungszähler 130 ausgebildet ist, welcher unabhängig von einer externen Stromversorgung die Umdrehungen der Spindel 32 erfasst. Bevorzugt tastet der Umdrehungszähler 130 den gleichen Sensormagneten bzw. magnetischen Encoder 74 ab und ist nach dem gleichen Getriebe montiert. Die Auswerteeinheit 98 ist signaleingangsseitig über eine Signalleitung 136 mit dem Umdrehungszähler 130 verbunden. Der Umdrehungszähler 130 ist derart ausgebildet, dass er nur beim Auslesen der aktuellen Umdrehung eine Spannungsversorgung benötigt. Derartige Umdrehungszähler werden beispielsweise bei Industriemaschinen eingesetzt. Die Absolutposition des Kolbens 50 wird in dieser Konfiguration auch bei einem Totalausfall des Bordnetzes 120 nicht vergessen bzw. geht nicht verloren. Die Umdrehungszahl wird von der Auswerteeinheit 98 ausgelesen, wobei zu diesem Zweck der Umdrehungszähler 130 mit Spannung versorgt wird. Dies kann über die Spannungsversorgung der Auswerteeinheit 98, die Spannungsversorgung 62 des Linearaktuators 2 oder auch über eine separate Spannungsversorgung 116 (hier gestrichelt eingezeichnet) erfolgen. Als berührungsloser bzw. kontaktloser Sensor eignet sich beispielsweise ein kontaktloser Multiturn-Sensor der Baureihe RSM 2800 der Firma Novotechnik.
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Die Auswerteeinheit 98 liest nur bei einem Systemstart des Linearaktuators 2 den Umdrehungszähler 130 aus. Aus der so gewonnen aktuellen Umdrehungszahl, der Winkellage des Rotors 20, die sich aus dem Signal des Rotorlagesensors 80 ergibt, und wenigstens einem Offsetwert, der wenigstens einer Endposition des Kolbens 50 zugeordnet ist, lässt sich die momentane Position des Kolbens 50 eindeutig ermitteln. In der Folge kann die Position des Kolbens 50 durch Aufintegration der Rotorlagenänderung bestimmt werden.
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Um eine redundante Positionsbestimmung zu realisieren, kann das Signal des Umdrehungszählers 136 auch in regelmäßigen zeitlichen Abständen oder bedarfsweise ausgelesen werden und mit dem mittels Integration der Rotorlagenänderung gewonnen Signals abgeglichen werden. Eine bedarfsweise Auslesung kann beispielsweise bei häufigen und/oder schnellen Rotorlageänderungen erfolgen.
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Auch bei der in 2 gezeigten Ausführung kann an eine Benachrichtigung der Bordintelligenz des Kraftfahrzeuges vorgesehen sein, wenn die Rotorlage oder eine Funktion davon außerhalb vorgegebener Grenzwerte liegt. Dazu kann beispielsweise an der Auswerteeinheit 98 ein digitaler Ausgang vorgesehen sein, bei dem eine vorliegende Über-/Unterschreitung der definierten Grenzwerte durch Setzen eines Bits angezeigt wird. Bei beiden Ausführungsformen kann die Benachrichtigung auch durch andere Arten von Signalen erfolgen, es können Signale geschickt werden oder auch mehrere Bits an dem Ausgang verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Linearaktuator
- 8
- Elektromotor
- 14
- Stator
- 20
- Rotor
- 26
- Kugelgewindetrieb
- 32
- Spindel
- 38
- Mutter
- 44
- axiale Richtung
- 50
- Kolben
- 56
- Steuer- und Regeleinheit
- 62
- Spannungsversorgung
- 68
- Getriebe
- 74
- magnetischer Encoder
- 80
- Rotorlagesensor
- 86
- Signalleiter
- 92
- Vorrichtung
- 98
- Auswerteeinheit
- 100
- Erfassungseinheit
- 106
- Signalleitung
- 110
- Datenverbindung
- 116
- Spannungsversorgung
- 120
- Bordnetz
- 122
- Ausgang
- 130
- Umdrehungszähler
- 136
- Signalleitung
