DE102014218239A1

DE102014218239A1 - Roll stabilizer for a motor vehicle

Info

Publication number: DE102014218239A1
Application number: DE102014218239.5A
Authority: DE
Inventors: Jan Matysik; Florian Zwosta; Manuel Seubert; Steffen Brand
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-09-11
Filing date: 2014-09-11
Publication date: 2016-03-17

Abstract

Wankstabilisator (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen in einem Gehäuse (2) angeordneten, ein Planetengetriebe (8) mit einem Hohlrad (12) aufweisenden mechatronischen Aktuator zum Erzeugen eines Torsionsmoments zwischen zwei Drehstabfedern (3, 5), sowie einen Sensor (20) zum Messen des Torsionsmoments, wobei der Sensor (20) oder eine Komponente des Sensors (20) an dem Hohlrad (12) des Planetengetriebes (8) angeordnet ist.A roll stabilizer (1) for a motor vehicle, comprising a mechatronic actuator with a ring gear (12) arranged in a housing (2) for generating a torsional moment between two torsion springs (3, 5) and a sensor (20 ) for measuring the torsion, wherein the sensor (20) or a component of the sensor (20) on the ring gear (12) of the planetary gear (8) is arranged.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wankstabilisator für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen in einem Gehäuse angeordneten, ein Planetengetriebe mit einem Hohlrad aufweisenden mechatronischen Aktuator zum Erzeugen eines Torsionsmoments zwischen zwei Drehstabfedern, sowie einen Sensor zum Messen des Torsionsmoments.The invention relates to a roll stabilizer for a motor vehicle, comprising a arranged in a housing, a planetary gear with a ring gear having mechatronic actuator for generating a Torsionsmoments between two torsion springs, and a sensor for measuring the torsional moment.

Ein Wankstabilisator ist in der Lage, einen geteilten Drehstab eines Fahrwerks eines Kraftfahrzeugs während einer Kurvenfahrt in Abhängigkeit von der Querbeschleunigung und gegebenenfalls weiteren Parametern zu verdrehen, um die Neigung der Fahrzeugkarosserie während der Kurvenfahrt zu verringern. Üblicherweise umfasst ein Wankstabilisator einen mechatronischen Aktuator, bestehend aus einem Elektromotor und einem Steuergerät sowie einem Getriebe, insbesondere einem ein- oder mehrstufigen Planetengetriebe. Der Wankstabilisator weist den Sensor zum Erfassen des Torsionsmoments auf, durch das das Gehäuse des Aktuators beaufschlagt wird. Mittels des erfassten Torsionsmoments wird der Wankwinkel des Kraftfahrzeugs geregelt, insbesondere verringert.A roll stabilizer is able to rotate a split torsion bar of a chassis of a motor vehicle during cornering as a function of the lateral acceleration and possibly other parameters in order to reduce the inclination of the vehicle body during cornering. Typically, a roll stabilizer includes a mechatronic actuator, consisting of an electric motor and a control unit and a transmission, in particular a single or multi-stage planetary gear. The roll stabilizer has the sensor for detecting the torsional moment by which the housing of the actuator is acted upon. By means of the detected torsional moment of the roll angle of the motor vehicle is controlled, in particular reduced.

Ein herkömmlicher Wankstabilisator umfasst eine erste Drehstabfeder, die in einem Flansch mündet, in dem der Drehmomentsensor angeordnet ist. Dieser Flansch ist mit einem Gehäuse verbunden, in dem der Aktuator zum Erzeugen des Torsionsmoments angeordnet ist. Der Aktuator umfasst einen elektrischen Antriebsmotor, dessen Motorwelle mit einem mehrstufigen Planetengetriebe gekoppelt ist. die Abtriebsseite des Planetengetriebes ist mit einer Elastomerentkopplungseinheit verbunden, die eine Verdrehung des daran angeschlossenen Flansches und einer mit dem Flansch verbundenen Drehstabfeder ermöglicht. A conventional roll stabilizer comprises a first torsion bar spring which terminates in a flange in which the torque sensor is arranged. This flange is connected to a housing in which the actuator for generating the torsional moment is arranged. The actuator comprises an electric drive motor whose motor shaft is coupled to a multi-stage planetary gear. the output side of the planetary gear is connected to an elastomeric decoupling unit, which allows a rotation of the flange connected thereto and a torsion bar connected to the flange.

Die Unterbringung des Sensors zum Messen des Torsionsmoments außerhalb des Gehäuses in einem Flansch weist den Nachteil auf, dass unterschiedliche Belastungen und Störungen auf den Sensor einwirken können. Als Belastungen kommen beispielsweise Biegemomente, sowie Quer- und Axialkräfte in Frage, ebenso wie Steinschlag oder Rost. Störungen der Messung des Torsionsmoments können unter anderem durch ein externes Magnetfeld oder hohe Temperaturgradienten verursacht werden. Da lediglich das durch den Sensor gemessene Torsionsmoment als primäre Regelgröße für den Aktuator berücksichtigt wird, müssen Maßnahmen zur Kompensation von Störgrößen vorgesehen werden. Eine solche Maßnahme kann z. B. die Erfassung eines zusätzlichen Torsionssignals sein. Ebenso können weitere Größen gemessen werden, beispielsweise die Biegung des Gehäuses, eine Querkraft oder eine Axialkraft. Allerdings erhöhen diese Maßnahmen zur Kompensation von Störgrößen bzw. zur Verifikation eines gemessenen Torsionsmoments den baulichen Aufwand und dementsprechend auch die Herstellungskosten. Zudem ist der zur Verfügung stehende Bauraum begrenzt.The placement of the sensor for measuring the torsional moment outside the housing in a flange has the disadvantage that different loads and disturbances can act on the sensor. For example, bending moments, as well as transverse and axial forces, as well as stone chipping or rust, can be considered as loads. Disturbances in the measurement of the torsional moment can be caused, inter alia, by an external magnetic field or high temperature gradients. Since only the torque measured by the sensor is taken into account as the primary control variable for the actuator, measures must be provided to compensate for disturbances. Such a measure may, for. B. be the detection of an additional torsion signal. Likewise, other sizes can be measured, for example, the bending of the housing, a transverse force or an axial force. However, these measures for compensation of disturbance variables or for verification of a measured torsional moment increase the structural complexity and, accordingly, the production costs. In addition, the available space is limited.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Wankstabilisator anzugeben, der eine weitestgehend störungsfreie Messung des Torsionsmoments mittels eines Sensors ermöglicht.The invention is therefore based on the object to provide a roll stabilizer, which allows a largely trouble-free measurement of the torsional moment by means of a sensor.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Wankstabilisator der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Sensor oder eine Komponente des Sensors an dem Hohlrad des Planetengetriebes angeordnet ist.To achieve this object, it is provided according to the invention in a roll stabilizer of the type mentioned that the sensor or a component of the sensor is arranged on the ring gear of the planetary gear.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass eine Anbringung oder Unterbringung des Sensors im Inneren des Aktuators an dem Hohlrad einen besseren Schutz gegenüber Umwelteinflüssen bietet. Darüber hinaus kann die Qualität der von dem Sensor erfassten Messwerte des Torsionsmoments gesteigert werden, da eine Verschlechterung der Signalqualität durch Belastungen oder Störungen verringert ist. Gegebenenfalls können auch weitere Informationen erfasst werden, die beispielsweise für eine Komfortfunktion im Rahmen der Regelung eines aktiven Fahrwerks genutzt werden können.The invention is based on the recognition that an attachment or placement of the sensor in the interior of the actuator on the ring gear offers better protection against environmental influences. In addition, the quality of the torsional moment measurement values detected by the sensor can be increased because deterioration of signal quality due to stress or disturbance is reduced. Optionally, other information can be detected, which can be used for example for a comfort function in the context of the control of an active chassis.

Dabei kann entweder der (einteilige) Sensor oder eine Komponente eines mehrteiligen Sensors an dem Hohlrad angeordnet sein. Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht somit einen einteiligen Sensor vor, der beispielsweise einen Dehnungsmessstreifen (DMS) aufweist bzw. als Dehnungsmessstreifen ausgebildet ist. Dieser Dehnungsmessstreifen kann dementsprechend an oder auf dem Hohlrad angeordnet sein. Alternativ kann erfindungsgemäß auch ein mehrere Komponenten aufweisender Sensor verwendet werden. Beispielsweise kann es sich dabei um einen magnetostriktiven Sensor handeln, der auf dem Prinzip der inversen Magnetostriktion beruht und zwei Komponenten aufweist, nämlich einen Primärsensor, der eine gerichtete Magnetisierung aufweist und einen Magnetfeldsensor als Sekundärsensor. Vorzugsweise kann der Primärsensor als Komponente des Sensors an dem Hohlrad angeordnet sein. Ein auf das Hohlrad einwirkendes Torsionsmoment bewirkt eine Änderung des von dem Primärsensor erzeugten Magnetfelds, die von dem Sekundärsensor als zweiter Komponente des Sensors erfasst werden kann.In this case, either the (one-piece) sensor or a component of a multi-part sensor can be arranged on the ring gear. An embodiment of the invention thus provides a one-piece sensor having, for example, a strain gauge (DMS) or is designed as a strain gauge. This strain gauge can accordingly be arranged on or on the ring gear. Alternatively, a multi-component sensor can also be used according to the invention. For example, it may be a magnetostrictive sensor based on the principle of inverse magnetostriction and having two components, namely a primary sensor having a directional magnetization and a magnetic field sensor as a secondary sensor. Preferably, the primary sensor can be arranged as a component of the sensor on the ring gear. A torsional moment acting on the ring gear causes a change in the magnetic field generated by the primary sensor, which can be detected by the secondary sensor as a second component of the sensor.

Eine erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Wankstabilisators sieht vor, dass der Sensor zum direkten Messen des Torsionsmoments ausgebildet ist. Eine direkte Messung ist möglich, da das Hohlrad fest mit dem Gehäuse verbunden ist und das Hohlrad somit dieselbe Torsion wie das Gehäuse erfährt.A first embodiment of the roll stabilizer according to the invention provides that the sensor is designed for direct measurement of the torsional moment. A direct measurement is possible because the ring gear is firmly connected to the housing and the Ring thus experiences the same torsion as the housing.

Gemäß einer zweiten, alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Wankstabilisators kann es vorgesehen sein, dass der Sensor zum indirekten Bestimmen des Torsionsmoments durch Messen einer dazu proportionalen Größe ausgebildet ist. Die Größe kann beispielsweise eine Axialkraft sein. Alternativ kann die zu dem Torsionsmoment proportionale Größe eine Dehnung sein, die proportional zu dem Torsionsmoment ist.According to a second, alternative embodiment of the roll stabilizer according to the invention, it can be provided that the sensor is designed for indirectly determining the torsional moment by measuring a variable proportional thereto. The size may be, for example, an axial force. Alternatively, the magnitude proportional to the torsional moment may be an elongation that is proportional to the torsional moment.

Es wird besonders bevorzugt, dass der Sensor wenigstens einen Dehnungsmessstreifen (DMS) aufweist. Dehnungsmessstreifen beruhen auf dem Effekt, dass bestimmte Werkstoffe, beispielsweise metallische Legierungen, die zu Folien verarbeitet sind, bei einer Verformung ihren elektrischen Widerstand ändern. Die Verformung kann dabei eine Dehnung oder eine Stauchung sein, anhand der gemessenen Änderung des elektrischen Widerstands kann auf die Größe der Dehnung geschlossen werden. Der Dehnungsmessstreifen wird dazu an dem Messobjekt, in diesem Fall an dem Hohlrad des Planetengetriebes, befestigt, vorzugsweise aufgeklebt. Anhand der erfassten Dehnung kann auf das auf das Gehäuse des Wankstabilisators wirkende Torsionsmoment geschlossen werden.It is particularly preferred that the sensor has at least one strain gauge (DMS). Strain gauges are based on the effect that certain materials, such as metallic alloys, which are processed into films, change their electrical resistance in a deformation. The deformation may be an expansion or a compression, based on the measured change in the electrical resistance can be concluded that the size of the strain. The strain gauge is attached to the target, in this case on the ring gear of the planetary gear, preferably glued. On the basis of the detected strain can be concluded that acting on the housing of the roll stabilizer torsional moment.

Erfindungsgemäß wird es bevorzugt, dass der Sensor mehrere in Umfangsrichtung des Hohlrads angeordnete Dehnungsmessstreifen aufweist. Dementsprechend können in Umfangsrichtung z. B. zwei, drei oder vier Dehnungsmessstreifen angebracht sein. Anstelle eines einzigen Dehnungsmessstreifens kann auch ein DMS-Element eingesetzt werden, das zwei oder mehr einzelne DMS umfasst. Da ein einziger Dehnungsmessstreifen eine Erfassung der Dehnung in einer festgelegten Richtung ermöglicht, kann durch die Kombination von zwei oder drei DMS eine mehrachsige Dehnungsmessung erfolgen, wodurch ein Dehnungszustand mit höherer Qualität und gegebenenfalls höherer Genauigkeit gemessen werden kann.According to the invention, it is preferred that the sensor has a plurality of strain gauges arranged in the circumferential direction of the ring gear. Accordingly, in the circumferential direction z. B. be mounted two, three or four strain gauges. Instead of a single strain gauge, a strain gauge element comprising two or more individual strain gages can also be used. Since a single strain gauge allows detection of strain in a given direction, the combination of two or three strain gauges allows multiaxial strain measurement, which can measure a strain state with higher quality and possibly higher accuracy.

Hinsichtlich der Anbringung des Sensors wird es bei dem erfindungsgemäßen Wankstabilisator bevorzugt, dass der Sensor in einem Zwischenraum zwischen dem Gehäuse und dem Hohlrad angeordnet ist. An dieser Stelle kann der Sensor ohne Schwierigkeiten untergebracht werden, da er selbst lediglich einen minimalen Bauraum benötigt. Da er im Inneren des Gehäuses angeordnet ist, ist er zuverlässig vor Verschmutzung und Beschädigungen geschützt.With regard to the mounting of the sensor, it is preferred in the roll stabilizer according to the invention that the sensor is arranged in a space between the housing and the ring gear. At this point, the sensor can be accommodated without difficulty, since it requires only a minimal space itself. Since it is located inside the housing, it is reliably protected against dirt and damage.

Eine andere, alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Wankstabilisators sieht vor, dass der Sensor auf dem Prinzip der inversen Magnetostriktion beruht und einen Primärsensor mit einer gerichteten Magnetisierung und einen wenigstens einen Magnetfeldsensor aufweisenden Sekundärsensor umfasst. Derartige Sensoren sind an sich bekannt. Um Spannungen in einem Werkstoff mittels inverser Magnetostriktion messen zu können, wird eine gerichtete Magnetisierung, das heißt eine magnetische Polarisation des Werkstoffs, in dem Werkstoff bzw. in dem Hohlrad erzeugt. Durch die lokale Ausrichtung magnetischer Domänen kann eine mechanische Spannung in dem Hohlrad detektiert werden. Neben der Größe der Spannung kann auch deren Richtung erfasst werden. Der die aufgebrachte oder erzeugte Magnetisierung aufweisende Bestandteil des Sensors wird als Primärsensor bezeichnet, dieser wirkt mit einem Sekundärsensor zusammen, der als Magnetfeldsensor ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der Magnetfeldsensor von dem Primärsensor beabstandet. Die Magnetisierung des Primärsensors kann entweder remanent, das heißt dauerhaft, eingebracht sein oder sie kann extern durch einen Permanentmagneten (statisch) oder durch eine stromdurchflossene Spule (dynamisch) erzeugt werden. Der Magnetfeldsensor, das heißt der Sekundärsensor, ist vorzugsweise als Spule oder als Förstersonde oder als Hall-Sensor ausgebildet.Another alternative embodiment of the roll stabilizer according to the invention provides that the sensor is based on the principle of inverse magnetostriction and comprises a primary sensor with a directed magnetization and a secondary sensor having at least one magnetic field sensor. Such sensors are known per se. In order to be able to measure stresses in a material by means of inverse magnetostriction, a directed magnetization, that is to say a magnetic polarization of the material, is produced in the material or in the ring gear. Due to the local orientation of magnetic domains, a mechanical stress can be detected in the ring gear. In addition to the size of the voltage and its direction can be detected. The component of the sensor which has the applied or generated magnetization is referred to as the primary sensor, which interacts with a secondary sensor which is designed as a magnetic field sensor. Preferably, the magnetic field sensor is spaced from the primary sensor. The magnetization of the primary sensor can either be remanent, that is permanently introduced, or it can be generated externally by a permanent magnet (static) or by a current-carrying coil (dynamic). The magnetic field sensor, that is to say the secondary sensor, is preferably designed as a coil or as a forester probe or as a Hall sensor.

Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass der Primärsensor als Beschichtung des Hohlrads ausgebildet ist. Diese Beschichtung kann sich beispielsweise in Umfangsrichtung des Hohlrads erstrecken.It is also within the scope of the invention that the primary sensor is designed as a coating of the ring gear. This coating may extend, for example, in the circumferential direction of the ring gear.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:Further advantages and details of the invention will be explained below with reference to embodiments with reference to the drawings. The drawings are schematic representations and show:

1 die wesentlichen Komponenten eines erfindungsgemäßen Wankstabilisators; 1 the essential components of a roll stabilizer according to the invention;

2 eine geschnittene Ansicht eines Aktuators eines erfindungsgemäßen Wankstabilisators gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; 2 a sectional view of an actuator of a roll stabilizer according to the invention according to a first embodiment;

3 eine Ansicht der an einem Hohlrad angebrachten Dehnungsmessstreifen; 3 a view of attached to a ring gear strain gauges;

4 eine geschnittene Seitenansicht eines Aktuators eines erfindungsgemäßen Wankstabilisators gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und 4 a sectional side view of an actuator of a roll stabilizer according to the invention according to a second embodiment; and

5 eine Ansicht eines eine Magnetisierung aufweisenden Hohlrads. 5 a view of a magnetization having a ring gear.

Der in 1 gezeigte Wankstabilisator 1 ist Bestandteil eines Fahrwerks eines Kraftfahrzeugs und umfasst einen in einem Gehäuse 2 angeordneten mechatronischen Aktuator. An der in 1 linken Seite ist eine rohrförmige Drehstabfeder 3 gezeigt, die an einem Flansch 4 befestigt ist, der das Gehäuse 2 an einer Axialseite verschließt. An der entgegengesetzten Seite ist eine Drehstabfeder 5 angeordnet. The in 1 shown roll stabilizer 1 is part of a chassis of a motor vehicle and includes one in a housing 2 arranged mechatronic actuator. At the in 1 left Side is a tubular torsion bar 3 shown attached to a flange 4 attached to the housing 2 closes on an axial side. On the opposite side is a torsion bar spring 5 arranged.

Der in dem Gehäuse 2 aufgenommene Aktuator umfasst eine elektronische Steuerungseinheit 6, mittels der ein Elektromotor 7 gesteuert wird. Eine Abtriebswelle des Motors 7 ist mit einem Planetengetriebe 8 gekoppelt, durch das die Drehzahl untersetzt wird. In Axialrichtung schließt sich an das Planetengetriebe 8 eine Elastomerentkopplungseinheit 9 an, die bewirkt, dass der Wankstabilisator erst ab einem festgelegten Wankwinkel wirkt. Wenn der Elektromotor 7 durch die Steuerungseinrichtung 6 eingeschaltet wird, bewirkt er eine Drehung der Drehstabfeder 5 gegenüber der Drehstabfeder 3, wodurch ein vorhandener Wankwinkel reduziert werden kann. Zur Steuerung oder Regelung des in dem Gehäuse 2 angeordneten Aktuators ist die Messung des Torsionsmoments erforderlich, dazu weist der Aktuator einen entsprechenden Sensor auf.The one in the case 2 accommodated actuator comprises an electronic control unit 6 , by means of an electric motor 7 is controlled. An output shaft of the engine 7 is with a planetary gear 8th coupled, by the speed is reduced. In the axial direction closes to the planetary gear 8th an elastomer decoupling unit 9 on, which causes the roll stabilizer acts only from a fixed roll angle. When the electric motor 7 by the control device 6 is turned on, it causes a rotation of the torsion bar spring 5 opposite the torsion bar spring 3 , whereby an existing roll angle can be reduced. To control or regulate the in the housing 2 arranged actuator, the measurement of the torsional moment is required, for this purpose, the actuator has a corresponding sensor.

2 ist eine geschnittene Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des in dem Gehäuse 2 aufgenommenen Aktuators. Zur Vereinfachung der Darstellung sind die mechatronischen Komponenten lediglich schematisch dargestellt, einige Bestandteile sind der besseren Übersichtlichkeit wegen weggelassen. 2 is a sectional view of a first embodiment of the in the housing 2 received actuator. For ease of illustration, the mechatronic components are shown only schematically, some components are omitted for the sake of clarity.

Der Elektromotor 7 ist als BLDC-Motor ausgebildet, dessen Motorwelle greift in eine erste Getriebestufe 19 ein, die Planeten 10 sowie ein Sonnenrad umfasst. An der Innenseite des Gehäuses 2 ist ein Hohlrad 12 ausgebildet, das mit den Planeten 10 kämmt. Die erste Getriebestufe 9 stützt sich somit an dem Hohlrad 12 ab und treibt über das Sonnenrad 11 eine zweite Getriebestufe 13 an. Die zweite Getriebestufe 13 umfasst Planeten 14 und ein Sonnenrad 15. In Axialrichtung daneben befindet sich ein Sonnenrad 15, das mit Planeten 16 einer dritten Getriebestufe 17 kämmt. Die dritte Getriebestufe 17 ist mit einer Entkopplungseinheit 18 verbunden. Diese Entkopplungseinheit 18 weist außenseitig in axialer Richtung eine umlaufende Hirthverzahnung auf, so dass an dieser Stelle ein Flansch (nicht gezeigt), der eine Gegenverzahnung aufweist, angebracht werden kann, der mit der (rechten) Drehstabfeder 5 verbunden ist. Bei einer Drehung der Abtriebswelle des Elektromotors 7 wird die erste Getriebestufe gedreht, die wiederum die zweite Getriebestufe in Rotation versetzt, die wiederum die dritte Getriebestufe und die mit dieser gekoppelte Entkopplungseinheit 18 in Drehung versetzt, so dass zwischen den beiden gegenüberliegenden Drehstabfedern 3, 5 ein Torsionsmoment erzeugt wird. In 2 sind der Motor und die einzelnen Getriebestufen zur Verbesserung der Darstellung separat dargestellt, diese Komponenten sind jedoch selbstverständlich miteinander gekoppelt, das heißt sie kämmen miteinander, wodurch das dreistufige Planetengetriebe gebildet wird.The electric motor 7 is designed as a BLDC motor whose motor shaft engages in a first gear stage 19 one, the planets 10 Includes a sun gear. On the inside of the case 2 is a ring gear 12 educated with the planets 10 combs. The first gear stage 9 thus supported on the ring gear 12 off and drives over the sun gear 11 a second gear stage 13 at. The second gear stage 13 includes planets 14 and a sun wheel 15 , In the axial direction next to it is a sun gear 15 that with planets 16 a third gear stage 17 combs. The third gear stage 17 is with a decoupling unit 18 connected. This decoupling unit 18 has on the outside in the axial direction on a circumferential Hirth toothing, so that at this point a flange (not shown), which has a counter-toothing, can be mounted with the (right) torsion bar spring 5 connected is. Upon rotation of the output shaft of the electric motor 7 the first gear stage is rotated, which in turn sets the second gear stage in rotation, which in turn the third gear stage and coupled with this decoupling unit 18 set in rotation so that between the two opposite torsion bar springs 3 . 5 a torsional moment is generated. In 2 the motor and the individual gear stages are shown separately to improve the presentation, but these components are of course coupled together, that is they mesh with each other, whereby the three-stage planetary gear is formed.

Zum Messen der Torsion dient ein Sensor 20, der Dehnungsmessstreifen (DMS) aufweist. Der Sensor 20 ist an dem Hohlrad 12 der ersten Getriebestufe 19 angeordnet. To measure the torsion is a sensor 20 having strain gauges (DMS). The sensor 20 is on the ring gear 12 the first gear stage 19 arranged.

3 zeigt schematisch das Hohlrad 12 und den Sensor 20. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Sensoren 20 gezeigt, wobei ein Sensor 20 aus zwei kreuzweise, das heißt rechtwinklig zueinander angeordneten einzelnen DMS-Sensoren gebildet ist. Die rechtwinklige Anordnung ist lediglich beispielhaft zu verstehen, es sind auch Anordnungen mit einem anderen Winkel oder lediglich mit einem DMS-Sensor möglich. Die Sensoren 20 sind mechanisch fest auf dem Hohlrad 12 angebracht. Sie befinden sich an der Außenseite des Hohlrads 12 zwischen dem Hohlrad 12 und der Innenseite des Gehäuses 2. Die in 3 gezeigte Anordnung ist lediglich beispielhaft zu verstehen, es können auch mehr als zwei Sensoren 20 vorgesehen sein, die über den gesamten Umfang des Hohlrads 12 angeordnet sind. Die Sensoren werden so angeordnet, dass eine optimale Signalerfassung möglich ist und ein ausreichend hoher Signalpegel erhalten wird. 3 shows schematically the ring gear 12 and the sensor 20 , In the illustrated embodiment, two sensors 20 shown, with a sensor 20 is formed of two crosswise, that is arranged at right angles to each other individual strain gauge sensors. The rectangular arrangement is only to be understood as an example; arrangements with a different angle or only with a strain gauge sensor are also possible. The sensors 20 are mechanically fixed on the ring gear 12 appropriate. They are located on the outside of the ring gear 12 between the ring gear 12 and the inside of the case 2 , In the 3 shown arrangement is to be understood merely by way of example, there may also be more than two sensors 20 be provided over the entire circumference of the ring gear 12 are arranged. The sensors are arranged so that optimum signal detection is possible and a sufficiently high signal level is obtained.

Mittels der Sensoren 20 kann eine direkte Messung der Torsion am Hohlrad 12 erfolgen. Das Hohlrad 12 wird durch Torsion belastet, wenn die erste Getriebestufe 19 mit den als Zahnrädern ausgebildeten Planeten 10 das Hohlrad 12 gegenüber dem Gehäuse 2 bzw. gegenüber der mechanischen Verbindung des Hohlrads an der Innenseite des Gehäuses 2, die als Schweißnaht ausgebildet ist, tordiert. By means of the sensors 20 can be a direct measurement of the torsion on the ring gear 12 respectively. The ring gear 12 is loaded by torsion when the first gear stage 19 with the planets designed as gears 10 the ring gear 12 opposite the housing 2 or with respect to the mechanical connection of the ring gear on the inside of the housing 2 , which is designed as a weld, twisted.

Alternativ oder zusätzlich ist auch eine indirekte Messung der Torsion am Hohlrad 12 mittels Messung der am Hohlrad 12 wirkenden Axialkraft möglich. Die erste Getriebestufe 19 weist eine Schrägverzahnung auf, dementsprechend wird eine auf das Hohlrad 12 wirkende Axialkraft erzeugt, die proportional zur Torsion ist. Die Axialkraft erzeugt eine Scherung des Hohlrads 12. Die Scherung tritt zwischen der mechanischen Verbindung (Schweißnaht) des Hohlrads 12 an der Innenseite des Gehäuses 2 und den als Zahnrädern ausgebildeten Planeten 10 der ersten Getriebestufe 19 auf. Eine Kombination beider Messvarianten ermöglicht eine sehr gute Kompensation von Störeinflüssen. Alternatively or additionally, an indirect measurement of the torsion on the ring gear 12 by measuring the ring gear 12 acting axial force possible. The first gear stage 19 has a helical toothing, accordingly, one on the ring gear 12 generates axial force which is proportional to the torsion. The axial force generates a shear of the ring gear 12 , The shear occurs between the mechanical connection (weld) of the ring gear 12 on the inside of the case 2 and the planet formed as gears 10 the first gear stage 19 on. A combination of both measuring variants enables a very good compensation of disturbing influences.

Die Sensoren 20 sind an eine Elektronikbaueinheit (nicht gezeigt) angeschlossen. Diese kann an verschiedenen Stellen angeordnet sein: In einem Zwischenraum zwischen Planetenrädern der einzelnen Getriebestufen. Es ist auch möglich, den Umfang der zweiten Getriebestufe 13 zu verkleinern, dadurch entsteht ein Zwischenraum zwischen dem Gehäuse 2 und der zweiten Getriebestufe 13 zur Integration der Elektronikbaueinheit. Andererseits kann das Gehäuse 2 nach außen aufgeweitet werden, so dass die zweite Getriebestufe 13 einen unveränderten Außendurchmesser aufweist, sowie in einem Zwischenraum im Bereich des Motors 7 und in dort vorhandenen Freiräumen, gegebenenfalls wäre eine EMV-Abschirmung erforderlich. Andererseits ist es auch möglich, die Elektronikbaueinheit außen am Gehäuse 2 zu montieren, dazu wäre eine Durchgangsöffnung zur Kabelführung durch das Gehäuse 2 erforderlich. In diesem Fall müssten Maßnahmen zur Abdichtung der Öffnung gegenüber Umwelteinflüssen ergriffen werden. Die Elektronikeinheit könnte auch in der Gehäusewand montiert werden, dazu wäre eine Nut oder dergleichen an der Innenseite des Gehäuses erforderlich. In dieser Nut könnten auch zum Sensor 20 führende Signalleitungen angeordnet sein. Die Elektronikeinheit kann dann örtlich beliebig im Aktuator positioniert werden, vorteilhaft im Bereich einer ECU des Elektromotors.The sensors 20 are connected to an electronic assembly (not shown). This can be arranged at various locations: In a space between planet gears of the individual gear stages. It is also possible the scope of the second gear stage 13 To reduce, thereby creating a gap between the housing 2 and the second gear stage 13 for integration the electronic assembly. On the other hand, the housing 2 be widened to the outside, so that the second gear stage 13 has an unchanged outer diameter, as well as in a gap in the region of the engine 7 and in existing free space, if necessary, an EMC shielding would be required. On the other hand, it is also possible, the electronics module outside the housing 2 To assemble, this would be a through hole for cable routing through the housing 2 required. In this case, measures should be taken to seal the opening against environmental influences. The electronics unit could also be mounted in the housing wall, this would require a groove or the like on the inside of the housing. In this groove could also be to the sensor 20 be arranged leading signal lines. The electronics unit can then be positioned anywhere in the actuator, advantageously in the region of an ECU of the electric motor.

4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Gehäuses 2 eines Wankstabilisators für ein Kraftfahrzeug. Wesentliche Komponenten des in 4 gezeigten Gehäuses 2 entsprechen denjenigen des vorangehenden Ausführungsbeispiels, so dass an dieser Stelle auf eine nochmalige Erwähnung verzichtet wird. Identische Komponenten werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. 4 shows a further embodiment of a housing 2 a roll stabilizer for a motor vehicle. Essential components of in 4 shown housing 2 correspond to those of the preceding embodiment, so that is omitted at this point to a repeated mention. Identical components are designated by the same reference numerals.

In Übereinstimmung mit dem vorangehenden Ausführungsbeispiel umfasst das Gehäuse 2 einen Motor 7, eine erste Getriebestufe 19, eine zweite Getriebestufe 13 und eine dritte Getriebestufe 17, die mit einer Entkopplungseinheit 18 verbunden ist.In accordance with the foregoing embodiment, the housing comprises 2 an engine 7 , a first gear stage 19 , a second gear stage 13 and a third gear stage 17 connected to a decoupling unit 18 connected is.

Zur Messung des Torsionsmoments weist das Gehäuse 2 einen Sensor auf, der an dem Hohlrad 12 der ersten Getriebestufe 19 angeordnet ist. Der Sensor beruht auf dem Prinzip der inversen Magnetostriktion und umfasst einen Primärsensor mit einer gerichteten Magnetisierung oder einer magnetischen Kodierung und einen wenigstens einen Magnetfeldsensor aufweisenden Sekundärsensor als Komponenten des Sensors.To measure the torsional moment, the housing 2 a sensor on the ring gear 12 the first gear stage 19 is arranged. The sensor is based on the principle of inverse magnetostriction and comprises a primary sensor with a directed magnetization or a magnetic coding and a secondary sensor having at least one magnetic field sensor as components of the sensor.

5 zeigt das Hohlrad 12 sowie einen Pfeil 21, der symbolisch die erzeugte Magnetisierung darstellt. Die gerichtete Magnetisierung des Hohlrads 12 bildet somit einen Primärsensor 22. Der Primärsensor 22 ist somit als Komponente des Sensors an dem Hohlrad 12 angeordnet. Zusätzlich ist in 5 schematisch ein Sekundärsensor 23 dargestellt, der als Magnetfeldsensor ausgebildet ist. Die Größe und die Position der Anbringung des Sekundärsensors 23 sind jeweils so gewählt bzw. abgestimmt, dass die auf das Hohlrad wirkende Torsion erfasst werden kann. Der in 5 gezeigte Anbringungsort ist daher lediglich schematisch zu verstehen. Der Sekundärsensor könnte beispielsweise auch im Bereich eines Planeten der ersten Getriebestufe oder an einem Planetenträger angeordnet sein. 5 shows the ring gear 12 as well as an arrow 21 symbolically representing the generated magnetization. The directional magnetization of the ring gear 12 thus forms a primary sensor 22 , The primary sensor 22 is thus as a component of the sensor on the ring gear 12 arranged. Additionally is in 5 schematically a secondary sensor 23 shown, which is designed as a magnetic field sensor. The size and position of attachment of the secondary sensor 23 are each chosen or tuned so that acting on the ring gear torsion can be detected. The in 5 shown attachment is therefore only to be understood schematically. The secondary sensor could, for example, also be arranged in the region of a planet of the first gear stage or on a planet carrier.

Der als Magnetfeldsensor ausgebildete Sekundärsensor ist mit einer entsprechenden Auswerteelektronik verbunden, die vorzugsweise innerhalb des Gehäuses 2 angeordnet ist. Dazu kommen alle Positionen infrage, die zuvor bei der Beschreibung des vorangehenden Ausführungsbeispiels erwähnt wurden.The trained as a magnetic field sensor secondary sensor is connected to a corresponding evaluation, preferably within the housing 2 is arranged. In addition all positions come into question, which were previously mentioned in the description of the previous embodiment.

Der aus dem Primärsensor 22 und dem Sekundärsensor 23 gebildete Sensor ermöglicht eine direkte Messung der Torsion am Hohlrad. Analog zu dem vorangehenden Ausführungsbeispiel kann die Torsion entweder direkt durch eine Torsionsmessung oder indirekt durch eine Messung der Axialkraft gemessen werden. Darüber hinaus kann auch bei dem auf inverser Magnetostriktion beruhenden Sensor eine Kombination der beiden Messverfahren vorgesehen sein, wodurch eine Kompensation von Störeinflüssen möglich ist.The one from the primary sensor 22 and the secondary sensor 23 Sensor formed allows direct measurement of torsion on the ring gear. Analogous to the preceding embodiment, the torsion can be measured either directly by a torsion measurement or indirectly by a measurement of the axial force. In addition, a combination of the two measuring methods can also be provided in the case of the sensor based on inverse magnetostriction, as a result of which a compensation of interference effects is possible.

Generell können dem Primärsensor 22 mehrere Magnetfeldsensorelemente zugeordnet sein, mindestens jedoch ein Magnetfeldsensorelement als Sekundärsensor. Es ist auch denkbar, dass mehrere Magnetfeldsensorelemente gemeinsam einen Messkörper bilden. Ebenso könnte eine Erfassung des Magnetfelds dreidimensional erfolgen, indem drei räumliche Magnetfeldvektoren gemessen werden. Auf diese Weise kann eine kombinierte Belastung detektiert werden. Der als Magnetfeldsensor ausgebildete Sekundärsensor 23 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine stromdurchflossene Spule, er kann jedoch auch als Förstersonde oder als Hall-Sensor ausgebildet sein. Generally, the primary sensor 22 be assigned a plurality of magnetic field sensor elements, but at least one magnetic field sensor element as a secondary sensor. It is also conceivable that a plurality of magnetic field sensor elements together form a measuring body. Likewise, a detection of the magnetic field could be done three-dimensionally by measuring three spatial magnetic field vectors. In this way, a combined load can be detected. The trained as a magnetic field sensor secondary sensor 23 is in this embodiment, a current-carrying coil, but it can also be designed as a forester probe or as a Hall sensor.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Wankstabilisator roll stabilizer
22: Gehäuse casing
33: Drehstabfeder Torsion bar
44: Flansch flange
55: Drehstabfeder Torsion bar
66: Steuerungseinheit control unit
77: Elektromotor electric motor
88th: Planetengetriebe planetary gear
99: Elastomerentkopplungseinheit Elastomer decoupling unit
1010: Planet planet
1111: Sonnenrad sun
1212: Hohlrad ring gear
1313: Getriebestufe gear stage
1414: Planet planet
1515: Sonnenrad sun
1616: Planet planet
1717: Getriebestufe gear stage
1818: Entkopplungseinheit decoupling unit
1919: Getriebestufe gear stage
2020: Sensor sensor
2121: Pfeil arrow
2222: Primärsensor primary sensor
2323: Sekundärsensor secondary sensor

Claims

Roll stabilizer ( 1 ) for a motor vehicle, comprising one in a housing ( 2 ), a planetary gear ( 8th ) with a ring gear ( 12 ) having a mechatronic actuator for generating a torsional moment between two torsion springs ( 3 . 5 ), as well as a sensor ( 20 ) for measuring the torsional moment, characterized in that the sensor ( 20 ) or a component of the sensor ( 20 ) on the ring gear ( 12 ) of the planetary gear ( 8th ) is arranged.

Roll stabilizer according to claim 1, characterized in that the sensor ( 20 ) is designed for direct measurement of the torsional moment.

Roll stabilizer according to claim 1, characterized in that the sensor ( 20 ) is designed to indirectly determine the torsional moment by measuring a variable proportional thereto, for example an axial force or an elongation.

Roll stabilizer according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor ( 20 ) has at least one strain gauge (DMS).

Roll stabilizer according to claim 4, characterized in that the sensor ( 20 ) a plurality in the circumferential direction of the ring gear ( 12 ) has arranged strain gauges.

Roll stabilizer according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor ( 20 ) in a space between the housing ( 2 ) and the ring gear ( 12 ) is arranged.

Roll stabilizer according to one of claims 1 to 3, characterized in that the sensor ( 20 ) is based on the principle of inverse magnetostriction and comprises a primary sensor with a directed magnetization and a secondary sensor having at least one magnetic field sensor as components.

Roll stabilizer according to claim 7, characterized in that the magnetic field sensor is designed as a coil or Förstersonde or Hall sensor.

Roll stabilizer according to claim 7 or 8, characterized in that the primary sensor is designed as a remanent magnetization or externally generated by a permanent magnet or a current-carrying coil magnetization.

Roll stabilizer according to one of claims 7 to 9, characterized in that the primary sensor as a coating of the ring gear ( 12 ) is trained.