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Die Erfindung betrifft einen Wankstabilisator für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen in einem Gehäuse angeordneten, einen mit einem Getriebe gekoppelten Elektromotor mit einer Rotorwelle aufweisenden mechatronischen Aktuator zum Erzeugen eines Torsionsmoments zwischen zwei Drehstabfedern und einen auf dem Prinzip der inversen Magnetostriktion beruhenden Sensor zum Messen des Torsionsmoments mit einem Primärsensor mit einer magnetischen Kodierung und einem als Magnetfeldsensor ausgebildeten Sekundärsensor.
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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.
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Ein herkömmlicher Wankstabilisator umfasst eine 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 Rotorwelle 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.
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Die Unterbringung des Sensors zum Messen des Torsionsmoments außerhalb des Gehäuses in dem 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.
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In der Praxis wird bei Wankstabilisatoren u. a. ein Sensor eingesetzt, der auf dem Prinzip der inversen Magnetostriktion beruht. Ein derartiger Sensor umfasst üblicherweise einen Primärsensor in Form einer erzeugten magnetischen Kodierung. Eine Komponente des Wankstabilisators, beispielsweise ein Abschnitt eines Gehäuses, wird dabei mit einer remanenten und gerichteten Magnetisierung versehen, die eine magnetische Polarisation der Komponente ist. Durch die Magnetisierung werden lokal magnetische Domänen im Gefüge remanent ausgerichtet. Wenn auf die die Magnetisierung aufweisende Komponente eine Kraft und/oder ein Moment ausgeübt wird, können in der Komponente entstehende Materialspannungen und gegebenenfalls auch deren Richtung detektiert werden. Dabei wird von dem Effekt Gebrauch gemacht, dass Materialspannungen bei einer bestimmten Ausrichtung der magnetischen Domänen eine bestimmte Magnetfeldänderung erzeugen, die durch einen Magnetfeldsensor als Sekundärsensor detektiert werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wankstabilisator anzugeben, der eine störungsfreie und genaue Messung des Torsionsmoments mittels eines Sensors ermöglicht.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Wankstabilisator der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Primärsensor an der Rotorwelle angeordnet ist.
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Dabei wird von der Tatsache Gebrauch gemacht, dass die Rotorwelle eine Schrägverzahnung aufweist, die in das Getriebe, genauer gesagt in die erste Stufe des mehrstufigen Getriebes, eingreift. An der Rotorwelle des Elektromotors kann das Torsionsmoment mittels des auf dem Prinzip der inversen Magnetostriktion beruhenden Sensors gemessen werden.
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Erfindungsgemäß wird es bevorzugt, dass die Rotorwelle remanent magnetisiert ist, beispielsweise in Umfangsrichtung.
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Zusätzlich zu dem erfindungsgemäß an der Rotorwelle angeordneten Primärsensor kann auch wenigstens ein herkömmlicher Sensor vorgesehen sein, der wie eingangs erwähnt in oder an einem Flansch angebracht ist. Durch das Vorsehen der beiden an unterschiedlichen Positionen des Wankstabilisators angeordneten Sensoren kann das Torsionsmoment mit höherer Qualität gemessen werden.
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Anstelle der remanenten Magnetisierung der Rotorwelle können auch ohnehin vorhandene Magnete des Elektromotors eingesetzt werden, indem das von diesen Magneten erzeugte Magnetfeld für den Primärsensor herangezogen wird. Das durch die Magnete des Elektromotors erzeugte Magnetfeld kann alternativ oder zusätzlich zu der Vormagnetisierung vorhanden sein.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass die Magnetisierung der Rotorwelle temporär erfolgt, beispielsweise durch eine stromdurchflossene Spule. Bei dieser Ausgestaltung ist lediglich dann ein Magnetfeld vorhanden, wenn die Spule von einem Strom durchflossen wird, im stromlosen Zustand liegt hingegen kein Magnetfeld vor.
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Zusätzlich umfasst der Sensor einen Sekundärsensor mit wenigstens einem Magnetfeldsensor, der eine torsionsbedingte Änderung des von dem Primärsensor erzeugten Magnetfelds erfasst. Sobald die Rotorwelle durch ein Torsionsmoment belastet wird, stellt sich eine Änderung des Magnetfelds des Primärsensors ein, die von dem Sekundärsensor erfasst werden kann. Dieses Sensorsignal ist somit ein Maß für das wirkende Torsionsmoment.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der Sekundärsensor wenigstens einen Magnetfeldsensor und wenigstens eine Elektronikeinheit aufweist. Gegebenenfalls kann der Sekundärsensor auch mehrere Magnetfeldsensoren aufweisen, um die Signalqualität zu verbessern. Die wenigstens eine Elektronikeinheit dient zur Auswertung des von dem Sekundärsensor erfassten Sensorsignals. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Elektronikeinheit zwei oder mehr Abschnitte aufweist, die voneinander beabstandet in dem Gehäuse des erfindungsgemäßen Wankstabilisators angeordnet sein können. Auf diese Weise kann der für den Sensor zur Verfügung stehende begrenzte Bauraum im Inneren des Gehäuses optimal genutzt werden.
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Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass der Sekundärsensor beabstandet von der Rotorwelle angeordnet ist. Beispielsweise kann er stirnseitig vor der Rotorwelle angeordnet sein, alternativ kann der Sekundärsensor auch radial neben der Rotorwelle angeordnet sein.
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Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass der Primärsensor und der Sekundärsensor sich berühren. Erfindungsgemäß ist es somit nicht erforderlich, dass der Sekundärsensor und der Primärsensor voneinander beabstandet sind.
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Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Sekundärsensor ortsfest angeordnet ist. Beispielsweise kann er im Inneren des Gehäuses angeordnet sein.
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Eine besonders bevorzugte Variante der Erfindung sieht vor, dass das Getriebe einen zentralen, sich axial erstreckenden Freiraum aufweist, in dem der Sekundärsensor angeordnet ist. Dementsprechend ist der Sekundärsensor von Zahnrädern des Getriebes umgeben. Besonders bevorzugt wird es dabei, dass sich der Freiraum bis in das Innere einer mit dem Getriebe verbundenen Elastomerentkopplungseinheit erstreckt. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, in dem Freiraum eine Elektronikeinheit zur Signalverarbeitung unterzubringen.
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Eine andere Variante des erfindungsgemäßen Wankstabilisators sieht vor, dass der Sekundärsensor ortsfest in einem zwischen dem Elektromotor und dem Getriebe ausgebildeten Freiraum angeordnet ist. Der Sekundärsensor kann sich somit radial neben der Rotorwelle befinden, wobei sowohl wenigstens ein Magnetfeldsensor als auch eine Elektronikeinheit in dem Freiraum angeordnet sein können. Um den zur Verfügung stehenden Bauraum im Inneren des Gehäuses optimal auszunutzen, kann der Sekundärsensor auf einer kreisförmigen oder kreissegmentförmigen Platine angeordnet sein. Die Platine weist selbstverständlich eine zentrale Öffnung für die Rotorwelle auf. Alternativ kann die Platine auch aus mehreren Teilen bestehen, die jeweils an der Innenseite des Gehäuses oder einem damit verbundenen Bauteil angeordnet sind.
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Eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Wankstabilisators sieht vor, dass wenigstens ein Magnetfeldsensor des Sekundärsensors an der Rotorwelle angeordnet ist. Bei dieser Ausführung ist der Magnetfeldsensor mitrotierend ausgebildet, wobei zusätzlich auch eine Elektronikeinheit an der Rotorwelle angeordnet sein kann. Dabei wird es bevorzugt, dass die rotorwellenseitige Elektronikeinheit mit einer weiteren, ortsfest im Gehäuse angeordneten Elektronikeinheit über eine drahtlose Kommunikationsverbindung verbunden ist, so dass ein Datenaustausch, insbesondere eine Übertragung von Messwerten von dem Magnetfeldsensor, möglich ist. Die Elektronikeinheit kann somit einen ersten an der Rotorwelle angeordneten Abschnitt und einen zweiten, in einem Freiraum des Gehäuses angeordneten Abschnitt aufweisen.
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Eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Wankstabilisators sieht vor, dass die Rotorwelle wenigstens zwei Abschnitte mit unterschiedlichem Durchmesser aufweist, in deren Übergangsbereich ein Sekundärsensor zum indirekten Messen des Torsionsmoments anhand einer auf die Rotorwelle einwirkenden Axialkraft ausgebildet ist. Die Axialkraft wird durch eine Schrägverzahnung der ersten Getriebestufe erzeugt. Durch die Axialkraft wird eine Normalspannung an- bzw. in der Rotorwelle erzeugt. Durch eine spezielle Formgebung in dem Übergangsbereich wird eine Scherspannung erzeugt, die proportional zu dem Torsionsmoment ist. Durch eine Messung der Scherspannung kann das Torsionsmoment indirekt bestimmt werden.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
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1 einen erfindungsgemäßen Wankstabilisator;
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2 eine geschnittene Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Aktuators;
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3 und 4 perspektivische Ansichten einer Rotorwelle;
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5 und 6 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Aktuators eines erfindungsgemäßen Wankstabilisators, wobei 5 eine geschnittene Seitenansicht und 6 ein Schnitt entlang der Linie VI-VI von 5 ist;
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7 und 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Wankstabilisators;
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9 und 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Wankstabilisators; und
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11 und 12 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Wankstabilisators.
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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 an einem Flansch 4 befestigt, der das Gehäuse 2 an einer Axialseite verschließt. An der entgegengesetzten Seite ist eine Drehstabfeder 5 angeordnet. Der in dem Gehäuse 2 aufgenommene Aktuator umfasst eine elektronische Steuerungseinheit 6, mittels der ein Elektromotor 7 gesteuert wird. Die Rotorwelle des Elektromotors 7 ist mit einem Planetengetriebe 8 gekoppelt, durch das die Drehzahl des Elektromotors 7 untersetzt wird. In Axialrichtung schließt sich an das Planetengetriebe 8 eine Elastomerentkopplungseinheit 9 an, die bewirkt, dass der Wankstabilisator 1 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.
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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 halber weggelassen.
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Der Elektromotor 7 ist als BLDC-Motor ausgebildet, dessen Rotorwelle 10 greift in eine erste Getriebestufe 11 des Planetengetriebes 8 ein. Die erste Getriebestufe 11 umfasst Planeten 12 und ein Sonnenrad 13. An der Innenseite des Gehäuses 2 ist ein ortsfestes Hohlrad 14 ausgebildet, das mit den Planeten 12 kämmt. Die erste Getriebestufe 11 stützt sich an dem Hohlrad 14 ab und treibt über das Sonnenrad 13 eine zweite Getriebestufe 15 an. Die zweite Getriebestufe 15 umfasst Planeten 16 und ein Sonnenrad 17. In Axialrichtung versetzt befindet sich eine dritte Getriebestufe 18, die mit einer Entkopplungseinheit 19 verbunden ist. Die Entkopplungseinheit 19 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 Rotorwelle des Elektromotors 7 wird die erste Getriebestufe 11 gedreht, die wiederum die zweite Getriebestufe 15 in Rotation versetzt, die die dritte Getriebestufe 18 und die mit dieser verbundene Entkopplungseinheit 19 in Drehung versetzt, so dass zwischen den beiden gegenüberliegenden Drehstabfedern 3, 5 ein Torsionsmoment erzeugt wird. In 2 sind der Elektromotor 7 und die einzelnen Getriebestufen zur Verbesserung der Darstellung voneinander beabstandet dargestellt, diese Komponenten sind jedoch im montierten Zustand selbstverständlich miteinander gekoppelt, das heißt sie kämmen miteinander, wodurch das dreistufige Planetengetriebe 8 gebildet wird.
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Zum Messen der Torsion dient ein auf dem bereits erläuterten Prinzip der inversen Magnetostriktion beruhender Sensor. Der Sensor umfasst einen Primärsensor 20, der an der Rotorwelle 10 ausgebildet und in den 3 und 4 in einem vergrößerten Maßstab gezeigt ist. Die 3 und 4 zeigen die Rotorwelle 10, die mit einer remanenten Magnetisierung versehen ist, die durch einen Pfeil 21 dargestellt wird. Die Magnetisierung erzeugt ein charakteristisches Magnetfeld, das durch eine gerichtete Aufbringung bzw. Erzeugung der Magnetisierung beeinflusst werden kann.
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In 2 erkennt man, dass das Planetengetriebe 8 und die sich daran anschließende Entkopplungseinheit 9 einen zentralen, sich axial erstreckenden Freiraum 22 aufweisen, in dem ein Sekundärsensor 23 angeordnet ist. Der Sekundärsensor 23 umfasst einen Magnetfeldsensor, der ortsfest in dem Freiraum 22 angeordnet ist, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Freiraum 22 im Zentrum eines Planetenträgers gebildet, so dass der Sekundärsensor 23 ortsfest und von der Rotorwelle 10 beabstandet angeordnet ist. Es wird darauf hingewiesen, dass die Rotorwelle 10 und die dadurch angetriebenen Planeten 12 der ersten Getriebestufe 11 in 2 voneinander beabstandet dargestellt sind, tatsächlich treibt die Rotorwelle 10 selbstverständlich die Planeten 12 an. Der Sekundärsensor 23 ist axial von der Rotorwelle 10 beabstandet. Zusätzlich ist in dem Freiraum 22 ein dem Sekundärsensor 23 zugeordnete Elektronikeinheit 24 angeordnet, die das von dem Sekundärsensor 23 gelieferte Sensorsignal verarbeitet. In dem Freiraum 22 verläuft in Axialrichtung ein Kabel, so dass Torsionsmesswerte an ein Steuergerät oder dergleichen übertragen werden können.
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Die 5 und 6 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel eines Wankstabilisators, wobei 5 eine geschnittene Seitenansicht und 6 ein Schnitt in Richtung der Linie VI-VI von 5 ist. 5 zeigt lediglich den Abschnitt des Wankstabilisators, in dem sich der Elektromotor 7 und das Planetengetriebe 8 befinden. Für übereinstimmende Komponenten werden dieselben Bezugszeichen wie in dem vorangehenden Ausführungsbeispiel verwendet. Identische Bauteile werden nicht nochmals im Detail erläutert.
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In 5 erkennt man, dass zwischen dem Elektromotor 7 und dem Planetengetriebe 8, genauer gesagt dessen erster Getriebestufe 11, ein zylindrischer Freiraum 25 gebildet ist, der von der Rotorwelle 10 durchsetzt wird. In Übereinstimmung mit dem vorangehenden Ausführungsbeispiel ist der Primärsensor 20 an der Rotorwelle 10 angebracht und in Form einer gerichteten, remanenten Magnetisierung ausgebildet. Ein Sekundärsensor 26 mit Magnetfeldsensoren 27 ist auf einem Substrat 28 angeordnet. In der geschnittenen Ansicht von 6 erkennt man, dass das Substrat 28 aus zwei Teilen besteht, die jeweils kreissegmentförmig ausgebildet sind. Insgesamt weist das Substrat 28 drei Magnetfeldsensoren 27 auf. Das in 6 gezeigte kreissegmentförmige Substrat 28 bzw. dessen Teile sind lediglich beispielhaft zu verstehen, das Substrat 28 kann auch ringförmig ausgebildet sein und sich von der Innenwandung des Gehäuses 2 bis zur Rotorwelle 10 erstrecken, wobei ein Ringspalt zur Rotorwelle gebildet ist. Auf dem Substrat 28 ist eine Elektronikeinheit angeordnet, mittels der die von den Magnetfeldsensoren 27 erfassten Sensorsignale ausgewertet und weiterverarbeitet werden. Mit mehreren Magnetfeldsensoren kann eine räumliche Erfassung von Magnetfeldvektoren durchgeführt werden, somit können auch kombinierte Belastungen erfasst werden. Die Magnetfeldsensoren 27 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Spulen ausgebildet, allerdings sind auch andere Ausführungen möglich, bei denen ein Magnetfeldsensor, als magnetoresistiver Sensor, als Förstersonde oder Hall-Sonde ausgebildet ist.
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Die 7 und 8 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Wankstabilisators, wobei wiederum lediglich relevante Komponenten dargestellt sind. Zwischen dem Elektromotor 7 und der ersten Getriebestufe 11 des Planetengetriebes 8 ist ein Freiraum 29 ausgebildet, in dem ein zweiteiliges, kreissegmentförmiges Substrat 30 angeordnet ist. Das Substrat 30 bzw. dessen Teile erstrecken sich von der Innenwandung des Gehäuses 2 radial nach innen und werden durch einen ringförmigen Spalt begrenzt. Die den Primärsensor 20 aufweisende Rotorwelle 10 weist ein axial auf der Rotorwelle 10 angebrachtes kreisförmiges Substrat 31 auf, auf dem mehrere Magnetfeldsensoren 32 angeordnet sind. In der geschnittenen Ansicht von 8 erkennt man, dass insgesamt drei Magnetfeldsensoren 32 in Umfangsrichtung verteilt auf dem Substrat 31 angeordnet sind. Wenn die Rotorwelle 10 durch ein Torsionsmoment belastet wird, verändert sich das Magnetfeld der als Primärsensor 20 ausgebildeten Rotorwelle 10. Diese Magnetfeldänderung kann von den mitrotierenden Magnetfeldsensoren 32 erfasst werden. Auf dem Substrat 31, das die Magnetfeldsensoren 32 trägt, ist eine Einrichtung zur drahtlosen Kommunikation mit dem äußeren, ortsfesten Substrat 30 angeordnet. Die Messwerterfassung, das heißt die Erfassung des Torsionsmoments, erfolgt somit mittels der Magnetfeldsensoren 32, die Auswertung und Weiterverarbeitung der Messwerte wird von einer auf dem ortsfesten Substrat 30 angeordneten Elektronikeinheit durchgeführt. Die Magnetfeldsensoren können unterschiedlich auf dem Substrat 31 angeordnet sein, wobei zumeist eine maximale Signalausbeute im Vordergrund steht. Dazu können die Magnetfeldsensoren möglichst nah an der Rotorwelle 10 angeordnet oder auch in die Rotorwelle 10 eingebettet sein, beispielsweise können die Magnetfeldsensoren in Nuten in der Rotorwelle 10 angeordnet sein.
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Die beiden Teile des ortsfesten Substrats 30, die in 8 gezeigt sind, können sich über unterschiedlich große Winkelbereiche erstrecken, beispielsweise über 45°, 90°, 180° usw. 8 ist daher nicht als einschränkend zu verstehen.
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Die 9 und 10 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Wankstabilisators, wobei wiederum lediglich die relevanten Komponenten dargestellt sind. Der Elektromotor 7 weist eine Rotorwelle 33 auf, die als Primärsensor dient und zwei Abschnitte mit unterschiedlichem Durchmesser aufweist. In einem Übergangsbereich 34 zwischen den beiden Abschnitten unterschiedlichen Durchmessers sind auf einem kreisförmigen Substrat 35 Magnetfeldsensoren 36 angeordnet. Mittels der Rotorwelle 33 kann ein Torsionsmoment indirekt gemessen werden. Die erste Getriebestufe 11 weist eine Schrägverzahnung auf, durch die an der Rotorwelle 33 des Elektromotors 7 eine Normalspannung erzeugt wird. Durch die axial wirkende Normalspannung wird der Übergangsbereich 34 geschert, so dass dort eine Scherspannung auftritt, die proportional zur Normalspannung ist. Diese Scherspannung kann mittels der Magnetfeldsensoren 36 detektiert werden. Die Scherspannung ist proportional zum Torsionsmoment, so dass das Torsionsmoment indirekt über die Scherspannung ermittelt werden kann.
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In der geschnittenen Ansicht von 10 erkennt man, dass das kreisförmige Substrat 35, das fest mit der Rotorwelle 33 verbunden ist, von einem zweiteiligen, kreissegmentförmigen Substrat 37 umgeben ist. Die beiden Substrate 35, 37 sind über eine drahtlose Kommunikationseinrichtung miteinander verbunden, so dass von den Magnetfeldsensoren 36 erfasste Messdaten zu einer Elektronikeinheit, die auf dem Substrat 37 angeordnet ist, übertragen werden können.
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Die 11 und 12 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Wankstabilisators, das ähnlich wie das vorangehende Ausführungsbeispiel ausgebildet ist.
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Die Rotorwelle 33 weist den Übergangsbereich 34 zwischen zwei Abschnitten mit unterschiedlichem Durchmesser auf. Die Rotorwelle 33 ist von einem ortsfesten Substrat 38 umgeben, das in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zweiteilig ausgebildet ist und insgesamt drei Magnetfeldsensoren 39 aufweist. Bei einer Rotation der Rotorwelle 33 kann eine Änderung des Magnetfelds der als Primärsensor dienenden Rotorwelle 33 mittels der ortsfesten Magnetfeldsensoren 39 detektiert werden. Somit kann in Übereinstimmung mit dem in den 9 und 10 gezeigten Ausführungsbeispiel ein Torsionsmoment indirekt über die Messung einer axial wirkenden Normalspannung und einer dadurch hervorgerufenen Scherspannung erfasst werden. Die Form des zweiteiligen Substrats 38, das in 12 gezeigt ist, ist lediglich beispielhaft zu verstehen, alternativ kann auch ein einteiliges Substrat vorgesehen sein.
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Soweit technisch zweckmäßig können alle in den verschiedenen Ausführungsbeispielen beschriebenen Ausführungen miteinander kombiniert werden. Beispielsweise kann der Wankstabilisator mehrere Sekundärsensoren aufweisen, wobei ein Sekundärsensor in einem zentralen, sich axial erstreckenden Freiraum angeordnet ist, wobei zusätzlich ein Magnetfeldsensor eines weiteren Sekundärsensors an der Rotorwelle angeordnet ist. Diese Ausgestaltung entspricht somit einer Kombination der in den 2 und 9 oder 2 und 11 gezeigten Ausführungsbeispiele.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wankstabilisator
- 2
- Gehäuse
- 3
- Drehstabfeder
- 4
- Flansch
- 5
- Drehstabfeder
- 6
- Steuerungseinheit
- 7
- Elektromotor
- 8
- Planetengetriebe
- 9
- Elastomerentkopplungseinheit
- 10
- Rotorwelle
- 11
- Getriebestufe
- 12
- Planet
- 13
- Sonnenrad
- 14
- Hohlrad
- 15
- Getriebestufe
- 16
- Planet
- 17
- Sonnenrad
- 18
- Getriebestufe
- 19
- Entkopplungseinheit
- 20
- Primärsensor
- 21
- Pfeil
- 22
- Freiraum
- 23
- Sekundärsensor
- 24
- Elektronikeinheit
- 25
- Freiraum
- 26
- Sekundärsensor
- 27
- Magnetfeldsensor
- 28
- Substrat
- 29
- Freiraum
- 30
- Substrat
- 31
- Substrat
- 32
- Magnetfeldsensor
- 33
- Rotorwelle
- 34
- Übergangsbereich
- 35
- Substrat
- 36
- Magnetfeldsensor
- 37
- Substrat
- 38
- Substrat
- 39
- Magnetfeldsensor
