DE102015208225B4 - Absolutwegmesseinrichtung für einen Spindelaktor einer hydraulischen Gebereinheit und Verfahren zum Bestimmen einer Winkelstellung eines zweiten Messmagenten einer Absolutwegmesseinrichtung - Google Patents

Absolutwegmesseinrichtung für einen Spindelaktor einer hydraulischen Gebereinheit und Verfahren zum Bestimmen einer Winkelstellung eines zweiten Messmagenten einer Absolutwegmesseinrichtung Download PDF

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Abstract

Absolutwegmesseinrichtung (1) für einen Spindelaktor (2) einer hydraulischen Gebereinheit (3), wobei die Absolutwegmesseinrichtung (1) zumindest die folgenden Komponenten aufweist:- eine erste Welle (4), wobei die erste Welle (4) eine erste Drehachse (5) und einen ersten Messmagnet (6) mit einem zugehörigen ersten Magnetfeld (7) an einer festen ersten Winkelposition (8) der ersten Welle (4) aufweist, wobei gegensätzliche Pole (9,10) des ersten Messmagnets (6) jeweils diametral zur ersten Drehachse (5) angeordnet sind und der erste Messmagnet (6) eine erste Rotationsebene (11) aufweist, wobei die erste Drehachse (5) normal zur ersten Rotationsebene (11) ausgerichtet ist;- eine zweite Welle (12), wobei die zweite Welle (12) eine zweite Drehachse (13) und einen zweiten Messmagnet (14) mit einem zugehörigen zweiten Magnetfeld (15) an einer festen zweiten Winkelposition (16) der zweiten Welle (12) aufweist, wobei die zweite Welle (12) eingerichtet ist, in fester Übersetzung mit der ersten Welle (4) mitzudrehen;- einen ersten Winkelsensor (17) zum Erfassen von einer ersten magnetischen Flussdichte(B→1),wobei der erste Winkelsensor (17) einen ersten Erfassungspunkt (19) aufweist, wobei der erste Erfassungspunkt (19) an einer ersten Position (20) im ersten Magnetfeld (7) fixiert angeordnet ist; und- einen zweiten Winkelsensor (21) zum Erfassen von einer zweiten magnetischen Flussdichte(B→2),wobei der zweite Winkelsensor (21) einen zweiten Erfassungspunkt (23) aufweist, wobei der zweite Erfassungspunkt (23) an einer zweiten Position (24) im zweiten Magnetfeld (15) und beabstandet von der ersten Position (20) fixiert angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter Winkelsensor (25) zum Erfassen von einer dritten magnetischen Flussdichte (B3) vorgesehen ist, wobei der dritte Winkelsensor (25) einen dritten Erfassungspunkt (27) aufweist, wobei der dritte Erfassungspunkt (27) an einer dritten Position (29) im ersten Magnetfeld (7) angeordnet ist, wobei die dritte Position (29) auf einer gemeinsamen Parallelebene (28) mit der zweiten Position (24) angeordnet ist, wobei die Parallelebene (28) parallel zur ersten Rotationsebene (11) ausgerichtet ist, und wobei die dritte Position (29) bezogen auf die erste Drehachse (5) äquidistant diametral gegenüber zur zweiten Position (24) angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Absolutwegmesseinrichtung für einen Spindelaktor einer hydraulischen Gebereinheit, einen Spindelaktor für eine hydraulische Gebereinheit, eine hydraulische Gebereinheit für eine Reibkupplung und ein Verfahren zum Bestimmen einer Winkelstellung eines zweiten Messmagenten einer Absolutwegmesseinrichtung, insbesondere für eine Reibkupplung, bevorzugt für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.
  • Aus dem Stand der Technik sind Spindelaktoren für eine hydraulische Gebereinheit bekannt, insbesondere für eine Betätigungseinrichtung einer Reibkupplung eines Kraftfahrzeugs, bei denen eine rotatorisch fixierte Spindelmutter mittels einer Antriebsspindel translatorisch bewegbar ist. Hierzu wird beispielsweise auf die DE 10 2010 047 801 A1 oder US 2014 / 0 105 768 A1 verwiesen.
  • Um die Lage der Spindelmutter zu steuern beziehungsweise zu regeln, wird im Stand der Technik beispielsweise ein translatorischer Absolutwegsensor zur Messung der translatorischen Absolutwegposition direkt an der Spindelmutter eingesetzt. Solch ein Absolutwegsensor kann im Betrieb zu jedem Zeitpunkt eindeutig feststellen, an welcher Position sich die Spindelmutter befindet, ohne dass hierzu eine weitere Referenz benötigt wird. Ein solcher Sensor gibt aber über die Winkelstellung der Antriebsspindel keinen beziehungsweise nur indirekten Aufschluss, nämlich über eine Berechnung des geometrischen Zusammenhangs (der Gewindesteigung). Die Winkelstellung der Antriebsspindel wird aber als Regelungswert für den (elektrischen) Antrieb der Antriebsspindel benötigt. Insbesondere bei einer üblicherweise eingesetzten spielbehafteten Übertragung zwischen Antriebsspindel und Spindelmutter ist diese berechnete Winkelstellung für eine Steuerung, zum Beispiel für eine korrekte Kommutierung eines Servomotors, nicht ausreichend genau. Daher wird stets zusätzlich ein Rotorlagesensor (oder Winkelsensor) eingesetzt, welcher die Winkelstellung der Antriebsspindel direkt registriert. Der Absolutwegsensor ist teuer und zudem meist räumlich getrennt und daher oftmals über bauraumintensive zusätzliche Steckverbindungen und/oder aufwendigere Kapselungen zu integrieren.
  • Weiterhin ist eine Konfiguration bekannt, bei der lediglich ein Rotorlagesensor (oder Winkelsensor) vorgesehen ist. Hierbei wird inkrementell durch Zählen jeder vollständigen Umdrehung der Antriebsspindel und indirekt mittels Berechnens des geometrischen Zusammenhangs zwischen Gewindesteigung und translatorischer Verschiebung der Spindelmutter auf die Position der Spindelmutter geschlossen. Bei dieser Konfiguration ist es notwendig, zumindest einen Referenzanschlag oder einen Referenzsensor vorzusehen, bei welchem eine Ausgangslage definiert wird. Das bedeutet, dass bei einem (Speicher-) Verlust der Steuerung beziehungsweise bei einem Fehler beim Zählen der vollständigen Umdrehungen, und damit Verlust des Relativbezugs zum Referenzanschlag, der Referenzanschlag oder Referenzsensor angefahren werden muss. Dabei wird ein hoher Zeitverbrauch benötigt, insbesondere wegen eines meist notwendigen zusätzlichen Plausibilisierungsvorgangs. Der Plausibilisierungsvorgang ist zum Beispiel notwendig, um eine mögliche Schwergängigkeit oder andere Anschläge von dem Referenzanschlag sicher unterscheiden zu können. Nachteilig ist hierbei auch, dass die mechanischen Anforderungen an einen solchen Aktor besonders hoch sind, weil zum einen eine hohe Laufgüte und zum anderen eine hohe Anschlagfestigkeit für den Referenzanschlag benötigt werden.
  • Aus der DE 10 2010 061 861 A1 ist allgemein ein Winkelmesssystem bekannt, welches wenigstens zwei Magnete und teilweise auch mehr als zwei Sensoren vorsieht.
  • Die DE 10 2010 061 861 A1 verwendet dabei drei oder mehr Sensoren um Redundanz bzw. Genauigkeitsverbesserungen bei der Messung zu erreichen.
  • Ein alternatives Sensorsystem zur Ortsbestimmung oder Erfassung von linearen oder rotierenden Bewegungen eines Objekts ist aus der DE 102 46 064 A1 bekannt. Hierzu wird z.B. die räumliche Ableitung eines Magnetfeldes ermittelt.
  • Um eine inkrementelle Winkelstellungserfassung einer Welle mit mehr als einer vollen Umdrehung zu vermeiden, ist es bekannt, zumindest zwei mit der Welle mit abweichender Periodizität übersetzungsfeste Messwellen vorzusehen, wobei sich eine verminderte Anzahl an, beziehungsweise keine, gleichen Winkelstellungen über eine Mehrzahl voller Umdrehungen einer Welle ergeben, sodass keine inkrementelle Berechnung der Winkelstellung der Welle notwendig ist. Ein solches Verfahren ist zum Beispiel aus der DE 195 06 938 A1 bekannt. Nachteilig bei einer solchen Vorrichtung ist, dass bei einer Verwendung von magnetischen Sensoren (zum Beispiel GMR: Riesenmagnetowiderstand; engl.: Giant Magnetoresistance) die magnetischen Felder sich gegenseitig stören, also umlenken, können, wenn diese nicht ausreichend weit voneinander beabstandet sind. Hierdurch wird die Auslesung aufgrund eines nichtlinearen Zusammenhangs erheblich erschwert. Eine Lösung dafür ist in der DE 10 2009 048 389 A1 beschrieben, indem dort Magnetflussleitbleche und/oder Abschirmungen zur Vermeidung von gegenseitiger Beeinflussung auf engem Raum vorgesehen werden. Diese Lehre erfordert jedoch einen erheblichen Aufwand bei der Gestaltung der Messeinrichtung.
  • Eine Lösung für diese Problematik, die sich überschneidende Magnetfelder auslesen kann und somit nur einen sehr geringen Bauraum benötigt, ist in der noch nicht veröffentlichten Patentanmeldung DE 10 2014 222 354.7 offenbart. Hierbei sind die vom zweiten Winkelsensor aufgenommenen winkelabhängigen magnetischen Flussdichten von dem Einfluss des ersten (Haupt-) Magnets beeinflusst beziehungsweise überlagert, wobei der erste Magnet mit der Antriebsspindel rotationsfest verbunden ist. Um diese aufgenommenen Werte dennoch auslesen zu können, wird ein Kalibrierverfahren vorgeschlagen, welches einen geometrischen Zusammenhang zwischen der Gewindesteigung und der speziell gewählten Übersetzung ausnutzt.
  • Der zur Ausübung dieses Kalibrierverfahrens eingerichtete Spindelaktor weist eine Antriebsspindel auf, welche über eine Mehrzahl von Gewindegängen mit einer definierten, also bekannten, Gewindesteigung eine translatorische Bewegung einer rotatorisch fixierten Spindelmutter ermöglicht. Es besteht also ein klarer geometrischer Zusammenhang zwischen einer Drehung der Antriebsspindel beziehungsweise eines vorliegenden Gewindegangs und der translatorischen, beziehungsweise axialen, (Absolutweg-) Lage der Spindelmutter. Die Spindelmutter ist dabei zwischen einer Anfangsstellung und einer Endstellung entlang eines dazwischen liegenden vorbestimmten maximalen Verfahrwegs axial hin und her bewegbar. Auf diesen maximalen Verfahrweg ist die Übersetzung zwischen der Antriebsspindel und einer Messwelle eingerichtet, sodass die Messwelle über eine vollständige Umdrehung der Antriebsspindel bei jedem Gangwechseln jeweils in einem anderen Winkel im Vergleich zu allen anderen Gangwechseln ausgerichtet ist. Ein Gangwechsel wird bei einer vorbestimmten Winkelstellung des ersten Messmagnets an der Antriebsspindel definiert und wiederholt sich also nach jeder vollen Umdrehung der Antriebsspindel. Daraus folgend ist die Spindelmutter bei einer vollen Umdrehung axial um den Betrag der Gewindesteigung fortbewegt worden.
  • Die Messwelle ist nun mittels einer festen Übersetzung verbunden, die eine unterschiedliche Periodizität bewirkt. Das bedeutet, dass die Messwelle eine volle Umdrehung entweder schneller oder langsamer durchläuft als die Antriebsspindel. Diese Übersetzung ist dabei derart eingerichtet, dass über den gesamten Verfahrweg der Antriebsspindel die Messwelle zum Zeitpunkt eines Gangwechsels an der Antriebsspindel nie an der gleichen Stelle also der gleichen Winkelstellung steht.
  • Infolge dieser definierten abweichenden Periodizität ist infolge der Erfassung des zweiten Winkelmesssignals bei einem Gangwechsel der Antriebsspindel der anliegende Gewindegang eindeutig bestimmbar. In einer Konfiguration ist die Übersetzung derart gewählt, dass die Messwelle weniger als eine einzige volle Umdrehung ausführt, wenn der maximale Verfahrweg von der Anfangsstellung bis zur Endstellung und umgekehrt ausgeführt wird. Die Antriebsspindel hingegen führt hierbei gleichzeitig eine Vielzahl von vollen Umdrehungen aus. Diese Umsetzung erfordert aber eine große oder zumindest aufwendige (eventuell spielbehaftete) Übersetzungseinrichtung. Vorteilhaft ist es daher, eine Übersetzung einzurichten, die nahe bei eins liegt. Zur Auslegung ist hierzu die folgende Formel geeignet: f u ¨ r :   ψ ( x ) = 2 π x
    Figure DE102015208225B4_0003
     φ ( x ) = ∓ 2 π x ( m + 1 N ) + α 0 = ∓ ψ ( x ) ( m + 1 N ) + α 0
    Figure DE102015208225B4_0004
  • Während ψ die Winkelstellung des ersten Messmagnets an der Antriebsspindel beschreibt, beschreibt φ hierbei die Winkelstellung des zweiten Messmagnets der Messwelle. Für die Messpunkte werden beliebige Faktoren (x ∈ ℝ. - Element der reellen Zahlen) gewählt, welche jedoch in ganzzahligen Abständen gewählt werden, also einem Gangwechsel entsprechen. In der Regel wird der Anfangswinkel als nullter Gewindegang mit x0 = 0 gewählt. Bei jeder vollen Umdrehung (2π) der Antriebsspindel, also jedem Gangwechsel, durchläuft die Messwelle in der gleichen Zeit mehr oder weniger (bei direkter, also gegenläufiger, Radübersetzung entgegengesetzte, also negative) Umdrehungen. Dieser Zusammenhang ist durch den Faktor aus der Summe aus einer ersten Ganzzahl (Modulor m ∈ ℤ0 - Element der ganzen Zahlen mit Null, also: ..., -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, ...) und aus dem Kehrwert einer zweiten Ganzzahl (N ∈ Z - Element der ganzen Zahlen ohne Null, also: ..., -3, -2, -1, 1, 2, 3, ...) bewerkstelligt. Hierbei ist die zweite Ganzzahl (N) dem Betrag nach größer als die Anzahl der Gewindegänge der Antriebsspindel. Der Winkel α0 repräsentiert einen eventuell vorliegenden Phasenversatz gegenüber der Antriebsspindel und ist grundsätzlich ein beliebiger Winkel; dieser kann zum Beispiel fertigungsbedingt festgelegt werden. In den folgenden Beispielen wird dieser Phasenversatz als α0 = 0 angenommen.
  • Aufgrund dieses Zusammenhangs ist der zweite Messmagnet über den gesamten Verfahrweg der Spindelmutter bei jedem (unterschiedlichen) Gangwechsel stets an einer anderen Winkelstellung. Dazwischen aber werden bei einem Modulor m ≠ 0 (erste Ganzzahl) gleiche Winkelstellungen durchfahren, wobei dann aber die Winkelstellung des ersten Messmagnets von dem definierten Gangwechsel, oder mathematisch ausgedrückt von einem ganzzahligen Abstand ausgehend vom Anfangspunkt (x0), abweicht und daher nicht ausgelesen werden. Die Auslesung findet also immer bei x0 + n (mit n ∈ 0, 1, 2, 3, ...) statt; das sind die Gangwechsel.
  • Für eine besonders bauraumgünstige Konfiguration läuft die Messwelle mit einer wenig aufwendigen Übersetzungseinrichtung leicht nach oder leicht vor, also wird dafür die erste Ganzzahl m = 1 gesetzt. Besonders günstiger Weise für möglichst große Abstände zwischen den einzelnen Winkelstellungen des zweiten Messmagnets bei den jeweiligen Gangwechseln ist N = G + 1, wobei G die Anzahl der Gewindegänge ist, also bei x0 = 0 ist nmax = G. Es sind aber auch deutlich schnellere und deutlich langsamere Übersetzungen gemäß diesem Zusammenhang möglich. In diesem Beispiel mit beispielsweise 32 Gewindegängen wird die zweite Ganzzahl vorteilhafter Weise auf 33 gesetzt. Erst beim theoretisch 33ten Gewindegang ist der Faktor der Periodizität der Messwelle wieder ganzzahlig: ( n max + 1 ) ( 1 N ) = ( G + 1 ) ( 1 G + 1 ) = 1
    Figure DE102015208225B4_0005
  • Und erst damit würde sich eine doppelte Konstellation (wie beim nullten Gewindegang) der beiden Messmagnete wiederholen, jedoch weist die Antriebsspindel keinen 33ten Gewindegang auf.
  • Aus jeder vollen Umdrehung folgt eine axiale Verschiebung der Spindelmutter um den Betrag der Gewindesteigung, weil ein Gewindegang zurückgelegt wird. Daher ist die Registrierung eines Gangwechsels, also der Übergang zwischen zwei vollen Umdrehungen oder der Übergang vom Ende einer Gewindesteigung zur nächsten Gewindesteigung ein markanter und nützlicher Punkt für die Bestimmung der Lage der Spindelmutter.
  • Die Übersetzung zwischen der Messwelle und der Antriebsspindel ist bevorzugt über einen Zahnkranz oder ein Zahnrad übertragbar, ist aber auch schlupffrei zum Beispiel reibschlüssig oder über einen Umschlingungstrieb übertragbar. Wenn es die gewünschte Präzision der Messung, beziehungsweise die gewünschte Kleinschrittigkeit der Messung, zulässt, ist die Übersetzung auch spielbehaftet ausführbar. Das oben aufgezeigte Beispiel einer geeigneten Übersetzung bei 32 Gewindegängen ist zum Beispiel mittels einer Zahnradpaarung mit einem ersten Zahnrad an der Antriebsspindel mit 33 Zähnen und einem zweiten Zahnrad an der Messwelle mit 32 Zähnen ausführbar, oder einem ganzzahligen Vielfachen davon. Mit anderen Worten entspricht die Periodizität der Antriebsspindel der Anzahl der Zähne der Messwelle.
  • Die Messmagneten sind an der Antriebsspindel oder einem zur Antriebsspindel rotatorisch fixierten Fortsatz beziehungsweise an der Messwelle an einer festen Winkelposition angeordnet, sodass ihre Winkelstellung einen Rückschluss auf die Umdrehung der Antriebsspindel beziehungsweise der Messwelle zulässt.
  • Das vorangehend beschriebene Verfahren weist den Nachteil auf, dass die Magnetfelder sich derart überlagern, dass zunächst in einem Kalibriervorgang die mittels des zweiten Winkelsensors magnetische Flussdichte-Werte, welche sich aus einer Überlagerung von dem Magnetfeld des ersten Messmagnets und des zweiten Messmagnets zusammensetzen, erfasst werden müssen und einer Winkelstellung der Messwelle beziehungsweise einem Gewindegang der Antriebsspindel zugeordnet gespeichert beziehungsweise in einer Auslesetabelle hinterlegt werden müssen.
  • Hiervon ausgehend stellt sich die vorliegende Erfindung der Aufgabe, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausführungsformen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
  • Die Erfindung betrifft eine Absolutwegmesseinrichtung für einen Spindelaktor einer hydraulischen Gebereinheit, wobei die Absolutwegmesseinrichtung zumindest die folgenden Komponenten aufweist:
    • - eine erste Welle, wobei die erste Welle eine erste Drehachse und einen ersten Messmagnet mit einem zugehörigen ersten Magnetfeld an einer festen ersten Winkelposition der ersten Welle aufweist, wobei gegensätzliche Pole des ersten Messmagnets jeweils diametral und bevorzugt äquidistant zur ersten Drehachse angeordnet sind und der erste Messmagnet eine erste Rotationsebene aufweist, wobei die erste Drehachse normal zur ersten Rotationsebene ausgerichtet ist;
    • - eine zweite Welle, wobei die zweite Welle eine zweite Drehachse und einen zweiten Messmagnet mit einem zugehörigen zweiten Magnetfeld an einer festen zweiten Winkelposition der zweiten Welle aufweist, wobei die zweite Welle eingerichtet ist, in fester Übersetzung mit der ersten Welle mitzudrehen;
    • - einen ersten Winkelsensor zum Erfassen von einer ersten magnetischen Flussdichte ( B → 1 ) ,
      Figure DE102015208225B4_0006
      wobei der erste Winkelsensor einen ersten Erfassungspunkt aufweist, wobei der erste Erfassungspunkt an einer ersten Position im ersten Magnetfeld fixiert angeordnet ist; und
    • - einen zweiten Winkelsensor zum Erfassen von einer zweiten magnetischen Flussdichte ( B → 2 ) ,
      Figure DE102015208225B4_0007
      wobei der zweite Winkelsensor einen zweiten Erfassungspunkt aufweist, wobei der zweite Erfassungspunkt an einer zweiten Position im zweiten Magnetfeld und beabstandet von der ersten Position fixiert angeordnet ist. Die Absolutwegmesseinrichtung ist dabei vor allem dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter Winkelsensor zum Erfassen von einer dritten magnetischen Flussdichte (B3) vorgesehen ist, wobei der dritte Winkelsensor einen dritten Erfassungspunkt aufweist, wobei der dritte Erfassungspunkt an einer dritten Position im ersten Magnetfeld angeordnet ist, wobei die dritte Position auf einer gemeinsamen Parallelebene mit der zweiten Position angeordnet ist, wobei die Parallelebene parallel zur ersten Rotationsebene ausgerichtet ist, und wobei die dritte Position bezogen auf die erste Drehachse äquidistant diametral gegenüber zur zweiten Position angeordnet ist.
  • Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Ordinalzahlen meist nur zur leichteren Zuordnung genutzt werden und nicht bedeuten, dass es eine Reihe von (gleichen) Bauteilen geben muss. Zum Beispiel sind die erste Rotationsebene, das erste Magnetfeld und die erste Drehachse dem ersten Messmagnet beziehungsweise der ersten Welle zugeordnet.
  • Die Absolutwegmesseinrichtung ist zum Ermitteln der axialen Lage einer Spindelmutter auf einer Spindelwelle eines Spindelaktors eingerichtet und generell zum Ermitteln einer vorliegenden Umdrehungszahl aus einer vorbestimmten maximalen Anzahl von Umdrehungen, zum Beispiel vierte Umdrehung von 32 möglichen Umdrehungen. Darüber hinaus ist mithilfe dieser Absolutwegmesseinrichtung auch ein kleinschrittigeres Ermitteln von einer (Zwischen-) Winkelstellung möglich, zum Beispiel vierte (volle) Umdrehung plus 123°. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Winkelposition die fixierte Zuordnung der Ausrichtung des jeweiligen Messmagnets zur jeweiligen Welle bezeichnet, während die Winkelstellung die Drehposition einer jeweiligen Welle bezeichnet. Die Winkelstellung einer Welle ist (ohne Beeinflussung) über die Änderung der relativen Lage zwischen einem Winkelsensor und einem Messmagnet mit bezogen auf die jeweilige Welle bekannter Winkelposition bestimmbar.
  • Besonders bevorzugt ist die Absolutwegmesseinrichtung in einem Spindelaktor einer hydraulischen Gebereinheit, insbesondere für eine hydraulisch betätigte Reibkupplung, angeordnet. Die hier vorgeschlagene Absolutwegmesseinrichtung weist eine geringe Baugröße auf, welche insbesondere dadurch erreicht wird, dass die gesamte Messanordnung an einer einzigen Position, bevorzugt endseitig eines Spindelaktors anordbar ist, also hinter einem Ende der Spindelwelle ausgehend von der Spindelmutter betrachtet.
  • Die Absolutwegmesseinrichtung weist hierzu eine erste Welle auf, welche bevorzugt in einem Spindelaktor mit der Spindelwelle rotationsfest fixiert ist, und also bei einer Bewegung der Spindelmutter entsprechend mitrotiert wird. Besonders bevorzugt ist die erste Welle jene, von welcher die für die Kommutation genutzte Messgröße aufgenommen wird. Die zweite Welle ist bevorzugt eine Messwelle, wie sie vorangehend beschrieben worden ist. Die zweite Welle ist mit einer festen Übersetzung mit der ersten Welle verbunden, wobei die Übersetzung bevorzugt gemäß der vorangehenden beschriebenen Auslegungsregel ausgeführt ist, wodurch zugleich eine geringe Baugröße und eine sichere Auslesung der Messgrößen erzielbar ist.
  • Die erste Welle ist um ihre erste Drehachse verdrehbar und ein erster Messmagnet ist derart angeordnet, dass ein Nordpol und ein Südpol des Messmagnets symmetrisch zur ersten Drehachse angeordnet sind. Bevorzugt ist der Messmagnet ein einzelner Magnet (wie eine Kompassnadel) mit einem Nordpol und einem Südpol, wodurch ein zur ersten Drehachse (nahezu) (punkt-) symmetrisches Magnetfeld entsteht. Alternativ setzt sich der Messmagnet aus mehreren, zum Beispiel zwei, Magneten zusammen, welche beispielsweise mit ihren Achsen durch jeweils ein zugehöriges Nordpol und ein zugehöriges Südpol parallel zur ersten Drehachse der ersten Welle ausgerichtet sind, wobei bevorzugt jeweils zwei Magnete diametral und äquidistant zur ersten Drehachse angeordnet sind und jeweils zu einander entgegengesetzt ausgerichtet sind. Also zeigen der Südpol eines ersten Magnets einer Paarung des ersten Messmagnets in eine Richtung parallel zur ersten Drehachse und der Südpol eines zweiten Magnets in die entgegengesetzte Richtung parallel zur ersten Drehachse. Auch hierbei muss ein (nahezu) (punkt-) symmetrisches erstes Magnetfeld eingerichtet sein.
  • Ein (nahezu) (punkt-) symmetrisches Magnetfeld kennzeichnet sich vor allem dadurch, dass bezogen auf die Drehachse an jeweils zwei Punkten, welche äquidistant und diametral zueinander bezogen auf die erste Drehachse angeordnet sind, (nahezu) gleiche magnetische Flussdichten vorliegen.
  • Zum Erfassen der magnetischen Flussdichten sind ein erster Winkelsensor und ein zweiter Winkelsensor vorgesehen, wobei diese jeweils einen Erfassungspunkt aufweisen, welcher an einer jeweiligen Position in dem jeweiligen zum Messmagnet zugehörigen Magnetfeld, bevorzugt in der Verlängerung der jeweiligen Drehachse, angeordnet sind. Der erste Winkelsensor ist dabei eingerichtet, die Richtung und den Betrag einer magnetischen Flussdichte in einem ersten Erfassungspunkt zu erfassen. Der zweite Winkelsensor ist dabei eingerichtet, die Richtung und den Betrag einer magnetischen Flussdichte in einem zweiten Erfassungspunkt zu erfassen. Die Erfassungspunkte weisen dabei eine jeweilige Position auf, dass die jeweils erfasste magnetische Flussdichte (allein) einem jeweiligen Messmagnet zuzuordnen sind. Also beispielsweise ist die erfasste zweite magnetische Flussdichte allein dem zweiten Messmagnet zuzuordnen, sofern das zugehörige zweite Magnetfeld nicht von dem ersten Magnetfeld des ersten Messmagnets beeinflusst ist. Hierbei wird jedoch vorgeschlagen, den ersten Messmagnet und den zweiten Messmagnet in der Absolutwegmesseinrichtung derart nah zueinander anzuordnen, dass das erste Magnetfeld das zweite Magnetfeld beeinflusst und somit die vom zweiten Winkelsensor erfasste zweite magnetische Flussdichte einem (lokal) superponierten Magnetfeld aus dem (unbeeinflussten) ersten Magnetfeld und dem (unbeeinflussten) zweiten Magnetfeld entspricht. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das zweite Magnetfeld aber derart angeordnet, dass der Einfluss des ersten Magnetfelds auf das zweite Magnetfeld in der ersten Position des ersten Erfassungspunkts des ersten Winkelsensors vernachlässigbar ist. Mittels der erfassten (unbeeinflussten) magnetischen Flussdichte ist die Winkelstellung des jeweiligen Messmagnets ermittelbar.
  • Der erste Messmagnet ist mit der ersten Welle rotationsfest verbunden, sodass die erste Winkelposition des ersten Messmagnets einer konkreten (ersten) Winkelstellung der ersten Welle zuordenbar ist. Diese Zuordnung ist beispielsweise durch die Montage festgelegt, wird in einem werksseitigen Kalibrierungsvorgang erfasst und gespeichert oder wird bei jedem Start neu erfasst und gespeichert. Ebenso ist der zweite Messmagnet mit der zweiten Welle rotationsfest verbunden, sodass (theoretisch) die zweite Winkelposition des zweiten Messmagnets einer konkreten (zweiten) Winkelstellung der zweiten Welle zuordenbar ist. Hierbei sind allerdings der erste Messmagnet und der zweite Messmagnet derart nah bei einander angeordnet, dass jenes zum zweiten Messmagnet zugehörige zweite Magnetfeld von dem ersten Magnetfeld zumindest in der zweiten Position des zweiten Erfassungspunkts beeinflusst, also verformt, ist. Somit ergibt sich ein nichtlinearer Zusammenhang zwischen den mittels des zweiten Winkelsensors erfassbaren zweiten Flussdichten und der tatsächlichen Winkelstellung der zweiten Welle.
  • Sofern hier vom (zugehörigen) Magnetfeld gesprochen wird, ist das unbeeinflusste Magnetfeld eines jeweiligen Messmagnets gemeint, wie es vorläge, wenn der jeweils andere Messmagnet nicht eingebaut wäre. Das heißt, dass das (zugehörige) Magnetfeld lediglich geringe, bevorzugt vernachlässigbare, Störungen infolge der Einbausituation oder eines äußeren natürlichen Magnetfelds, soweit dieses nicht abgeschirmt ist, aufweist. Das jeweils unbeeinflusste Magnetfeld soll ermittelt werden, um die Winkelstellung des jeweiligen Messmagnets und damit die Winkelstellung der jeweiligen Welle bestimmen zu können.
  • Hier wird nun vorgeschlagen, einen dritten Winkelsensor mit einem dritten Erfassungspunkt an einer dritten Position vorzusehen, wobei dieser bezogen auf die erste Drehachse der ersten Welle (punkt-) symmetrisch zur zweiten Position des zweiten Erfassungspunkts angeordnet ist. Die dritte Position des dritten Erfassungspunkts ist diametral zur zweiten Position des zweiten Erfassungspunkts und äquidistant zur ersten Drehachse der ersten Welle angeordnet. Hierzu sind die zweite Position und die dritte Position in einer gemeinsamen Parallelebene angeordnet, auf welche die Drehachse normal ausgerichtet ist. Die Parallelebene ist hierbei axial von den Messmagneten nur soweit beabstandet, dass eine ausreichende magnetische Flussdichte in der jeweiligen Position sensierbar ist. Zugleich ist die dritte Position derart gewählt, dass eine dritte magnetische Flussdichte erfassbar ist, welche dem ersten Magnetfeld des ersten Messmagnets zuzuordnen ist. Wäre der zweite Messmagnet nicht vorgesehen, so würde der zweite Winkelsensor eine zweite magnetische Flussdichte erfassen, welche (nahezu) gleich der dritten magnetischen Flussdichte wäre. Dies liegt daran, dass das (unbeeinflusste) erste Magnetfeld des ersten Messmagnets bezogen auf die erste Drehachse der ersten Welle wie oben beschrieben (punkt-) symmetrisch ist. Die Winkelsensoren weisen eine Messausrichtung auf, welche das jeweilige Bezugskoordinatensystem der Erfassung bestimmt. Grundsätzlich ist die Messausrichtung der Winkelsensoren beliebig wählbar, aber sie muss bekannt sein. Sind die Messausrichtungen des zweiten Winkelsensors und des dritten Winkelsensors unterschiedlich, muss die erfasste dritte magnetische Flussdichte, zum Beispiel mittels einer inversen Drehmatrix, in das zweite Bezugskoordinatensystem des zweiten Winkelsensors transformiert werden. Auch eine umgekehrte Transformation der zweiten erfassten magnetischen Flussdichte in das dritte Bezugskoordinatensystem, oder auch eine Transformation beider erfassten magnetischen Flussdichten in ein anderes gleichsinniges Bezugskoordinatensystem führt zu dem erwünschten Ergebnis der Tilgung des Einflusses des ersten Messmagnets auf den zweiten Winkelsensor. Diesen Zwischenschritt kann man sich ersparen, wenn die Messausrichtung des zweiten Winkelsensors gleichsinnig (also ein gleich ausgerichtetes Bezugskoordinatensystem) gewählt ist. Bei gleichsinniger Messausrichtung müssen die erfassten zweite magnetische Flussdichte und die erfasste dritte magnetische Flussdichte dann voneinander subtrahiert werden. Eine besonders einfache Transformation ist bei einer gegensinnigen Messausrichtung durchführbar, indem diese erfassten magnetischen Flussdichten addiert werden, also in der Vektorschreibweise das Vorzeichen der Vektorkomponenten umgekehrt wird, um den Einfluss des ersten Messmagnets auf die erfasste zweite magnetische Flussdichte herauszurechnen, also zu tilgen.
  • Nun ist aber ein zweiter Messmagnet vorgesehen und somit erfasst der zweite Winkelsensor eine zweite magnetische Flussdichte, welche infolge der Überschneidung des ersten Magnetfelds und des zweiten Magnetfelds überlagert, also superponiert, ist. Daher setzt sich die zweite magnetische Flussdichte aus der Addition der theoretischen, also unbeeinflussten, magnetischen Flussdichte des zweiten Messmagnets in der zweiten Position und der theoretischen, also unbeeinflussten, magnetischen Flussdichte des ersten Messmagnets in der zweiten Position zusammen. Im Folgenden wird von einer gleichsinnigen Messausrichtung des zweiten Winkelsensors und des dritten Winkelsensors ausgegangen. Die Erläuterung lässt sich entsprechend auf eine unterschiedliche Messausrichtung übertragen, indem eine Transformation auf ein gleichsinniges Bezugskoordinatensystem als bereits durchgeführt angenommmen wird. Bei einer gegensinnigen Messausrichtung besteht die Transformation darin, dass die Subtraktion durch eine Addition ersetzt wird, weil die inverse Drehmatrix (-1) ist.
  • Weil nun vom dritten Winkelsensor an der dritten Position (wie oben definiert bezogen auf ein gemeinsames gleichsinniges Bezugskoordinatensystem) die (nahezu) gleiche magnetische Flussdichte ( B → 1.3 ≈ B → 1.2 )
    Figure DE102015208225B4_0008
    ermittelt wird, welche an der zweiten Position vorliegen würde, wenn der zweite Messmagnet nicht vorhanden wäre, ist die theoretische zweite magnetische Flussdichte ( B → 2.2 )
    Figure DE102015208225B4_0009
    welche dem unbeeinflussten zweiten Magnetfeld des zweiten Messmagnets entsprechen würde, durch Subtraktion der dritten Flussdichte (B3) von der zweiten Flussdichte ( B → 2 )
    Figure DE102015208225B4_0010
    ermittelbar. Dieser Zusammenhang soll im Folgenden verdeutlicht werden.
  • Die zweite magnetische Flussdichte ( B → 2 )
    Figure DE102015208225B4_0011
    setzt sich aus der Summe des Einflusses des ersten Messmagnets, also einer theoretischen ersten magnetischen Flussdichte ( B → 1,2 )
    Figure DE102015208225B4_0012
    in der zweiten Position des zweiten Erfassungspunkts, und des Einflusses des zweiten Messmagnets, also einer theoretischen zweiten magnetischen Flussdichte ( B → 2,2 )
    Figure DE102015208225B4_0013
    in der zweiten Position des zweiten Erfassungspunkts, zusammen: B → 2 = B → 1,2 + B → 2,2
    Figure DE102015208225B4_0014
  • Die dritte magnetische Flussdichte ( B → 3 )
    Figure DE102015208225B4_0015
    ist im Wesentlichen nur von dem ersten Messmagnet beeinflusst, wobei diese sich auch hier aus der Summe des Einflusses einer theoretischen ersten magnetischen Flussdichte ( B → 1,3 )
    Figure DE102015208225B4_0016
    in der dritten Position des dritten Erfassungspunkts, und des Einflusses des zweiten Messmagnets, also einer theoretischen zweiten magnetischen Flussdichte ( B → 2,3 )
    Figure DE102015208225B4_0017
    in der dritten Position des dritten Erfassungspunkts, zusammensetzt: B → 3 = B → 1,3 + B → 2,3
    Figure DE102015208225B4_0018
  • Hierbei ist allerdings der Einfluss des zweiten Magnetfelds auf die dritte magnetische Flussdichte ( B → 3 )
    Figure DE102015208225B4_0019
    sehr viel kleiner als auf die zweite magnetische Flussdichte ( B → 2 ) ;
    Figure DE102015208225B4_0020
     B → 2,3 < < B → 2,2
    Figure DE102015208225B4_0021
  • Weiterhin ist der Einfluss des ersten Magnetfelds auf die dritte magnetische Flussdichte ( B → 3 )
    Figure DE102015208225B4_0022
    (nahezu) gleich wie der Einfluss des ersten Magnetfelds auf die zweite magnetische Flussdichte ( B → 2 ) ;
    Figure DE102015208225B4_0023
     B → 1,3 ≈ B → 1,2
    Figure DE102015208225B4_0024
  • Somit lässt sich aus der Subtraktion der dritten magnetischen Flussdichte ( B → 3 )
    Figure DE102015208225B4_0025
    von der zweiten magnetischen Flussdichte ( B → 2 )
    Figure DE102015208225B4_0026
    die theoretische zweite magnetische Flussdichte ( B → 2,2 )
    Figure DE102015208225B4_0027
    ermitteln, wie im Folgenden gezeigt wird: B → 2 − B → 3 = e ( B → 1,2 + B → 2,2 ) − ( B → 1,3 + B → 2,3 ) ⇒ e B → 2 − B → 3 ≃ B → 1,2 + B → 2,2 − B → 1,2 − 0 = B → 2,2
    Figure DE102015208225B4_0028
  • Infolge dieser Anordnung der Winkelsensoren und der ausgeführten Subtraktion der dritten magnetischen Flussdichte von der zweiten magnetischen Flussdichte lässt sich zu jedem Zeitpunkt zuverlässig die Winkelstellung des zweiten Messmagnets ermitteln, ohne dass hierzu eine Anpassung der Messgröße des zweiten Winkelsensors durch Kalibrierung auf den nichtlinearen Zusammenhang zwischen der zweiten Winkelstellung und der zweiten magnetischen Flussdichte infolge des Einflusses des ersten Messmagnets notwendig ist. Darüber hinaus sind bei einer geeigneten versetzten Periodizität, zum Beispiel gemäß der einleitenden Beschreibung, hiermit auch Zwischenwinkelstellungen der ersten Welle erfassbar, sofern keine Konstellation über eine vorbestimmte maximale Anzahl von Umdrehungen ein zweites Mal auftreten kann. In einer solchen Konfiguration ist jede Winkelstellung der ersten Welle und die durchlaufenen Umdrehungen eindeutig ermittelbar, zum Beispiel 24 (volle) Umdrehungen plus 5°. Die Genauigkeit ist dabei allein durch die Winkelsensoren, das Übersetzungsverhältnis und eventuell vorliegendes Spiel begrenzt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Absolutwegmesseinrichtung ist das zugehörige erste Magnetfeld stärker als das zugehörige zweite Magnetfeld, wobei bevorzugt der Abstand zwischen dem ersten Messmagnet und dem zweiten Messmagnet in jeder relativen Lage maximal 10 mm, bevorzugt maximal 8 mm, beträgt, wobei bevorzugt das erste Magnetfeld eine mindestens 1,5-fache, besonders bevorzugt eine mindestens 2,5-fache, erste magnetische Flussdichte ( B → 1 )
    Figure DE102015208225B4_0029
    im Vergleich zur unbeeinflussten zweiten magnetischen Flussdichte ( B → 2,2 )
    Figure DE102015208225B4_0030
    des zweiten Messmagnets aufweist.
  • Hierbei ist der Abstand zwischen dem ersten Messmagnet und dem zweiten Messmagnet zumindest so groß ist, dass eine unbeeinflusste zweite magnetische Flussdichte des zweiten Magnetfelds in der ersten Position des ersten Erfassungspunkts des ersten Winkelsensors gegenüber der (unbeeinflussten) zweiten magnetischen Flussdichte vernachlässigbar gering ist.
  • Aufgrund der nur geringen Beabstandung der Messmagneten und aufgrund der deutlich unterschiedlichen Auslegung der unbeeinflussten magnetischen Flussdicht ist eine besonders kleine Bauweise der Absolutwegmesseinrichtung an einem Spindelaktor möglich. Die erste (unbeeinflusste) magnetische Flussdichte beträgt bevorzugt mindestens das 1,5-fache, besonders bevorzugt mindestens das 2,5-fache, der unbeeinflussten zweiten magnetischen Flussdichte. Insbesondere muss kein räumlich getrennter Absolutwegsensor vorgesehen werden und die Absolutwegmesseinrichtung ist mittels einer zusammenhängenden (separaten) Bauelektronik mit einem Spindelaktor verbindbar.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Absolutwegmesseinrichtung sind zumindest der zweite Winkelsensor und der dritte Winkelsensor baugleich.
  • Infolge der Verwendung von baugleichen zweiten Winkelsensoren und dritten Winkelsensoren ist es möglich, eine einfache Auslegung der Anordnung der Winkelsensoren durchzuführen, weil die geometrische Position des jeweiligen Winkelsensors mit dem jeweils zugehörigen Erfassungspunkt geometrisch verknüpft ist und somit mittels einer diametralen und äquidistanten Anordnung der Winkelsensoren selbst eine jeweils diametrale und äquidistante Position des jeweiligen Erfassungspunkts erreicht ist. Besonders bevorzugt ist auch der erste Winkelsensor baugleich. Durch die Verwendung baugleicher Winkelsensoren ist auch die Signalart, Signalstärke und Signalstörung gleich, beziehungsweise sehr ähnlich, sodass die Signale ohne größeren Aufwand direkt verarbeitbar sind, zum Beispiel unverarbeitet direkt, zum Beispiel auf analoger oder digitaler Ebene, gemäß der vorangehenden Beschreibung addiert werden können, um die geeigneten Messwerte zu erlangen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Absolutwegmesseinrichtung sind die erste Welle und die zweite Welle in einem Gehäuse eingefasst und die Winkelsensoren derart angeordnet, dass die Winkelsensoren die erste magnetische Flussdichte ( B → 1 )
    Figure DE102015208225B4_0031
    beziehungsweise die zweite magnetische Flussdichte ( B → 2 )
    Figure DE102015208225B4_0032
    außerhalb des Gehäuses erfassen.
  • Im Bereich der Wellen, welche möglichst direkt an einer Vorrichtung, zum Beispiel an einer Gebereinheit, angeordnet ist, können Flüssigkeiten, wie zum Beispiel hydraulische Flüssigkeit, Lageröl oder Lagerfett vorliegen. Das Gehäuse schützt die für (elekrisch-leitende) Flüssigkeiten empfindlichen (Kontakte der) Winkelsensoren beziehungsweise die Elektronik, zum Beispiel eine Leiterplatte, in welche die Winkelsensoren eingebunden sind. Das Gehäuse ist (nahezu) störungsfrei durchgängig für ein Magnetfeld. Bevorzugt ist das Gehäuse aus Aluminium und/oder einem (nicht magnetisch-ableitenden) Kunststoff gefertigt. Besonders bevorzugt weist das Gehäuse zusätzlich Aufnahmeelemente auf, die eine einfache geometrische Anordnung und Montage der Winkelsensoren angepasst an die im Gehäuse angeordneten Messmagnete ermöglicht.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Spindelaktor für eine hydraulische Gebereinheit vorgeschlagen, wobei der Spindelaktor eine Absolutwegmesseinrichtung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung aufweist und weiterhin eine Antriebsspindel und eine rotatorisch fixierte Spindelmutter aufweist,
    wobei die Antriebsspindel abtriebsseitig eine Mehrzahl von Gewindegängen mit einer definierten Gewindesteigung zum translatorischen Bewegen der Spindelmutter aufweist, und
    wobei die Spindelmutter zwischen einer Anfangsstellung und einer Endstellung einen vorbestimmten maximalen Verfahrweg aufweist, und
    wobei die Antriebsspindel mit der ersten Welle der Absolutwegmesseinrichtung rotationsfest verbunden ist oder einstückig gebildet ist, und
    wobei die zweite Welle der Absolutwegmesseinrichtung in einer solchen festen Übersetzung mit der ersten Welle und der Antriebsspindel mitdrehbar ist, dass die Periodizität der zweiten Welle einer vollen Umdrehung der Antriebsspindel multipliziert mit der Summe aus einer beliebigen ersten Ganzzahl (m) und aus dem Kehrwert einer zweiten Ganzzahl (N) entspricht, wobei die zweite Ganzzahl (N) betragsmäßig größer als die Anzahl (G) der Gewindegänge der Antriebsspindel ist.
  • Der Spindelaktor weist eine Antriebsspindel auf, welche über eine Mehrzahl von Gewindegängen mit einer definierten, also bekannten, Gewindesteigung eine translatorische Bewegung einer (rotatorisch fixierten) Spindelmutter ermöglicht. Es besteht also ein klarer geometrischer Zusammenhang zwischen einer Drehung der Antriebsspindel beziehungsweise eines vorliegenden Gewindegangs und der translatorischen, beziehungsweise axialen, (Absolutweg-) Lage der Spindelmutter. Die Spindelmutter ist dabei zwischen einer Anfangsstellung und einer Endstellung entlang eines dazwischen liegenden vorbestimmten maximalen Verfahrwegs axial hin und her bewegbar. Auf diesen maximalen Verfahrweg ist eine feste Übersetzung zwischen der Antriebsspindel beziehungsweise der fest damit verbundenen ersten Welle und der zweiten Welle derart eingerichtet, dass die zweite Welle über eine vollständige Umdrehung der Antriebsspindel bei jedem Gangwechseln jeweils in einem anderen Winkel im Vergleich zu allen anderen Gangwechseln ausgerichtet ist. Ein Gangwechsel wird bei einer vorbestimmten Winkelstellung des ersten Messmagnets an der Antriebsspindel definiert und wiederholt sich also nach jeder vollen Umdrehung der Antriebsspindel. Daraus folgend ist die Spindelmutter bei einer vollen Umdrehung axial um den Betrag der Gewindesteigung fortbewegt worden.
  • Die zweite Welle ist also mittels einer festen Übersetzung verbunden, die eine unterschiedliche Periodizität bewirkt. Das bedeutet, dass die zweite Welle eine volle Umdrehung entweder schneller oder langsamer durchläuft als die Antriebsspindel beziehungsweise die erste Welle. Diese Übersetzung ist dabei derart eingerichtet, dass über den gesamten Verfahrweg der Antriebsspindel die zweite Welle zum Zeitpunkt eines Gangwechsels an der Antriebsspindel nie an der gleichen Stelle also der gleichen Winkelstellung steht. Es wird für Details möglicher Ausführungsformen insoweit auf die einleitende Erläuterung verwiesen. Infolge dieser definierten abweichenden Periodizität ist mit einer erfassten zweiten Winkelstellung des zweiten Messmagnets bei einem Gangwechsel, also zum Zeitpunkt einer definierten ersten Winkelstellung des ersten Messmagnets, der Antriebsspindel der anliegende Gewindegang, also die translatorische (axiale) Absolutweglage der Spindelmutter, eindeutig bestimmbar. Bauraumbedingt ist jedoch die zweite Winkelstellung nicht direkt erfassbar.
  • Mithilfe der vorangehend beschriebenen Anordnung des ersten Winkelsensors, des zweiten Winkelsensors und des dritten Winkelsensors ist die unbeeinflusste zweite magnetische Flussdichte des zweiten Messmagnets durch Subtraktion der (gegebenenfalls transformierten) dritten magnetischen Flussdichte von der (gegebenenfalls entsprechend transformierten) zweiten (beeinflussten) magnetischen Flussdichte jederzeit einfach ermittelbar. Somit ist ohne eine Kalibrierungstabelle, in welcher Messewertbereiche jeweils einem Gangwechsel zugeordnet sind, nicht notwendig und eine effiziente und schnelle Ermittlung des anliegenden Gewindegangs ermöglicht.
  • Hierbei ist eine sehr kleine Baugröße umsetzbar, mit zugleich einer einfachen und wenig fehleranfälligen Messelektronik. Darüber hinaus ist die Absolutweglage der Spindelmutter in jeder (Zwischen-) Winkelstellung der ersten Welle ermittelbar, sofern über den maximalen Verfahrweg keine doppelte Konstellation der Winkelstellungen der ersten Welle und der zweiten Welle auftritt. Somit muss die Spindelmutter nicht in eine andere Absolutweglage überführt werden, um die Absolutweglage (exakt) bestimmen zu können.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine hydraulische Gebereinheit für eine Reibkupplung vorgeschlagen, wobei die Gebereinheit zumindest die folgenden Komponenten aufweist:
    • - einen Spindelaktor nach der obigen Beschreibung,
    • - eine elektrische Antriebseinheit zum gesteuerten Rotieren der Antriebsspindel;
    • - einen Geberkolben, welcher mit der Spindelmutter zur translatorischen Bewegung fest verbindbar ist; und
    • - einen Geberzylinder zur Aufnahme des Geberkolbens und einer hydraulischen Flüssigkeit, wobei der Geberzylinder mittels der hydraulischen Flüssigkeit kommunizierend mit einem Nehmerzylinder verbindbar ist.
  • Die Antriebsspindel des Spindelaktors ist hierbei über eine elektrische Antriebseinheit rotierbar, zum Beispiel ein Servo-Motor, und die elektrische Antriebseinheit wird mittels der Messung der ersten Winkelstellung des ersten Messmagnets, und gegebenenfalls der zweiten Winkelstellung des zweiten Messmagnets, gemäß der obigen Beschreibung gesteuert. Die Spindelmutter ist dabei fest mit einem Geberkolben verbunden, beziehungsweise die Spindelmutter ist einstückig mit einem Geberkolben gebildet, und führt eine translatorische (axiale) Bewegung aus, indem die Antriebsspindel mittels der Gewindesteigung der Gewindegänge die (relativ zur Antriebsspindel rotatorisch fixierte) Spindelmutter axial verschiebt. Somit ist eine hydraulische Flüssigkeit in dem Geberzylinder mittels des Geberkolbens verdrängbar beziehungsweise ansaugbar, sodass ein hiermit kommunizierend verbundener Nehmerzylinder steuerbar ist und eine Kraft vom Geberzylinder auf den Nehmerzylinder übertragbar ist. Ganz besonders bevorzugt ist hiermit eine schnelle und exakte Betätigung des Geberkolbens möglich. Zudem sind hohe Kräfte, die zum Beispiel zum Anpressen einer Reibkupplung notwendig sind, erzeugbar.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der hydraulischen Gebereinheit sind die erste Welle mit dem ersten Messmagnet und die zweite Welle mit dem zweiten Messmagnet von der Spindelmutter gesehen hinter der elektrischen Antriebseinheit endseitig angeordnet.
  • Bei den vorbekannten Einrichtungen zur Erfassung der Absolutweglage der Spindelmutter ist es notwendig, zumindest einen zusätzlichen Sensor oder Anschlag vorzusehen, welcher im Bereich der Antriebsspindel angeordnet ist. Alternativ ist gemäß dem Stand der Technik ein aufwändiges und gegebenenfalls langsames Kalibrierungsverfahren notwendig. Hier ist es nun erstmals möglich, die gesamte Messanordnung endseitig, also außerhalb des Bereichs der axialen Erstreckung der Antriebsspindel, anzuordnen, wobei sogar die gesamte Messelektronik zusammengefasst auf einer einzigen Leiterplatte endseitig, und gegebenenfalls als separates Bauteil, anordbar ist. Besonders bevorzugt sind die erste Welle und die zweite Welle von der Spindelmutter aus betrachtet hinter den rotatorischen Lagern, bevorzugt hinter der elektrischen Antriebseinheit, für die Antriebsspindel angeordnet.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Bestimmen einer Winkelstellung eines zweiten Messmagenten einer Absolutwegmesseinrichtung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, und bevorzugt zum Steuern der Lage einer Spindelmutter eines Spindelaktors nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung oder einer hydraulischen Gebereinheit nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, vorgeschlagen, wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte aufweist:
    1. i. Erfassen einer zweiten magnetischen Flussdichte ( B → 2 )
      Figure DE102015208225B4_0033
      mittels des zweiten Winkelsensors;
    2. ii. Erfassen einer dritten magnetischen Flussdichte (B3) mittels des dritten Winkelsensors;
    3. iii. gegebenenfalls Transformieren zumindest einer der in Schritt i. und Schritt ii. erfassten Flussdichten ( B → 2 , B → 3 )
      Figure DE102015208225B4_0034
      auf ein gleichsinniges Bezugskoordinatensystem;
    4. iv. Subtrahieren der erfassten und gegebenenfalls in Schritt iii. transformierten dritten magnetischen Flussdichte (B3) von der der erfassten und gegebenenfalls in Schritt iii. transformierten zweiten magnetischen Flussdichte ( B → 2 ) ;
      Figure DE102015208225B4_0035
      und
    5. v. basierend auf dem Ergebnis aus Schritt iv. Ausgeben der zweiten Winkelstellung des zweiten Messmagnets, und dadurch bevorzugt Bestimmen der translatorischen Absolutweglage einer Spindelmutter zwischen einer Anfangsstellung und einer Endstellung.
  • Aufgrund der oben beschriebenen Anordnung der Winkelsensoren in der hier vorgeschlagenen Absolutwegmesseinrichtung und der geeigneten festen Übersetzung zwischen der ersten Welle und der zweiten Welle, ist mittels des hier vorgeschlagenen einfachen (Subtraktions-) Verfahrens die (unbeeinflusste) zweite magnetische Flussdichte des zweiten Messmagnets (nahezu exakt) berechenbar und somit die Winkelstellung der zweiten Welle ohne großen Aufwand ermittelbar. Hierzu wird mittels des zweiten Winkelsensors die zweite magnetische Flussdichte in der zweiten Position erfasst, welche sich aus dem zweiten Magnetfeld des zweiten Messmagnets und dem Einfluss des ersten Magnetfelds des ersten Messmagnets ergibt. Zur gleichen Zeit und/oder bei einer unveränderten Winkelstellung wird die dritte magnetische Flussdichte in der dritten Position mittels des dritten Winkelsensors erfasst, wobei hier (nahezu) nur der Einfluss des ersten Magnetfelds vorliegt, welcher bezogen auf ein gemeinsames Bezugskoordinatensystem (nahezu) gleich dem Einfluss des ersten Magnetfelds in der zweiten Position ist. Ein Winkelsensor weist eine Messausrichtung auf. Die Messausrichtung definiert ein Bezugskoordinatensystem, auf welches bezogen die magnetische Flussdichte erfasst wird. Die Messausrichtung ist durch Auslegung und Fertigung bekannt. Ist die Messausrichtung des ersten Winkelsensors und des zweiten Winkelsensors unterschiedlich, muss zumindest eine der beiden erfassten magnetischen Flussdichten zunächst auf ein gemeinsames Bezugskoordinatensystem transformiert werden (zum Beispiel mittels Koordinatentransformation: Drehung mittels einer inversen Drehmatrix, wobei der Drehwinkel beziehungsweise die Drehwinkel bekannt ist/sind). In der einfachsten, und daher bevorzugten, Variante sind die Messausrichtungen gleichsinnig gewählt, sodass keine Transformation nötig ist. Auch einfach ist eine gegensinnige Ausrichtung der Messausrichtungen. Dann besteht die Transformation in einer Vorzeichenumkehr einer der beiden erfassten magnetischen Flussdichten, bei der Vektorschreibweise also einer Vorzeichenumkehr der (einzelnen) Vektorkomponenten, beziehungsweise statt die magnetischen Flussdichten zu subtrahieren diese zu addieren. Für die detaillierte Darstellung der mathematischen Durchführung wird auf die vorangehende Beschreibung im Zusammenhang mit der Absolutwegmesseinrichtung verwiesen.
  • Dieses (Subtraktions-) Verfahren ist zuverlässig, einfach und weniger fehleranfällig und bedarf keiner vorangehenden Kalibrierung, welche über die Grundeinstellung eines Winkelsensors hinausgeht. Darüber hinaus ist die Absolutweglage der Spindelmutter, und damit des Geberkolbens, in jeder (Zwischen-) Winkelstellung der ersten Welle ermittelbar, sofern über den maximalen Verfahrweg keine doppelte Konstellation der Winkelstellungen der ersten Welle und der zweiten Welle auftritt. Somit muss der Geberkolben nicht in eine andere Absolutweglage überführt werden, um die Absolutweglage (exakt) bestimmen zu können.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird nachfolgend einer eindeutigen Bestimmung eines Gewindegangs nur die Winkelstellung des ersten Messmagnets erfasst und die Absolutweglage der Spindelmutter wird damit inkrementell ermittelt, wobei nach einem Speicherverlust der Absolutweglage, und bevorzugt nach einem vorbestimmten Zeitabstand, die Absolutweglage der Spindelmutter mithilfe des vorangehend beschriebenen (Subtraktions-) Verfahrens ermittelt wird.
  • Bei einer solchen Ausführung wird der Speicheraufwand beziehungsweise der Ausleseaufwand und damit der Energiebedarf deutlich reduziert. Auch ist dabei die Auslesegeschwindigkeit erhöhbar und somit die Stellgeschwindigkeit der Antriebsspindel steigerbar.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Reibkupplung mit einer Kupplungsachse zum lösbaren Verbinden einer Abtriebswelle mit einem Verbraucher vorgeschlagen, wobei die Reibkupplung zumindest die folgenden Komponenten aufweist:
    • - zumindest ein Reibpaket mit zumindest einer Reibplatte und zumindest einer korrespondierenden Reibscheibe, über welches im angepressten Zustand ein Drehmoment übertragbar ist;
    • - zumindest eine Betätigungseinrichtung mit einem Nehmerzylinder zum Verpressen des zumindest einen Reibpakets; und
    • - zumindest eine kommunizierend mit dem Nehmerzylinder verbindbare hydraulische Gebereinheit nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung.
  • Die Reibkupplung ist dazu eingerichtet, ein Drehmoment lösbar von einer Abtriebswelle auf einen Verbraucher und umgekehrt zu übertragen. Dies wird in der Regel über das zumindest eine Reibpaket erreicht, welches eine axial verschiebbare, in der Regel mit der Abtriebswelle rotationsfeste, Reibplatte, zumindest eine Anpressplatte, aufweist, die gegen zumindest eine korrespondierende Reibscheibe pressbar ist. Infolge der Anpresskraft ergibt sich eine Reibkraft über die Reibfläche, die multipliziert mit dem mittleren Radius der Reibfläche ein übertragbares Drehmoment ergibt. Damit ein möglichst präziser Anpressvorgang möglich ist, bei dem vor allem schnell und verschleißarm gekuppelt werden kann, ist eine Betätigung des Nehmerzylinders mittels der oben beschriebenen Gebereinheit besonders vorteilhaft. Damit ist in jeder Situation die Absolutwegposition des Geberkolbens bestimmbar und zugleich sehr genau einstellbar. Ganz besonders vorteilhaft ist der Aufbau dabei raumsparend, einfach montierbar, zuverlässig und verbraucht sehr wenig Energie zum Auslesen. Besonders bevorzugt muss keine Geberkolbeneingabe vorgenommen werden, um die Absolutweglage der Spindelmutter (exakt) zu bestimmen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Antriebsstrang vorgeschlagen, welcher eine Antriebseinheit mit einer Abtriebswelle und eine Reibkupplung nach der obigen Beschreibung aufweist, wobei die Abtriebswelle zur Drehmomentübertragung mittels Reibkupplung lösbar mit zumindest einem Verbraucher verbindbar ist.
  • Der Antriebsstrang ist dazu eingerichtet, ein von einer Antriebseinheit, zum Beispiel einer Energiewandlungsmaschine, bevorzugt einer Verbrennungskraftmaschine oder einem Elektromotor, bereitgestelltes und über ihre Abtriebswelle abgegebenes Drehmoment für zumindest einen Verbraucher lösbar, also zuschaltbar und abschaltbar, zu übertragen. Ein beispielhafter Verbraucher ist zumindest ein Antriebsrad eines Kraftfahrzeugs und/oder ein elektrischer Generator zur Bereitstellung von elektrischer Energie. Um das Drehmoment gezielt und/oder mittels eines Schaltgetriebes mit unterschiedlichen Übersetzungen zu übertragen beziehungsweise eine Übertragung zu trennen, ist die Verwendung der oben beschriebenen Reibkupplung besonders vorteilhaft, weil ein hohes Drehmoment präzise und verschleißarm realisierbar ist, wobei zugleich die Dauer bis zur Bestimmung der Absolutwegposition des Geberkolbens gegenüber vergleichbar einfach aufgebauten Absolutwegmesseinrichtungen deutlich verringert, ein Bewegen des Geberkolbens zur Bestimmung der Absolutweglage nicht notwendig ist und insgesamt die Präzision der Betätigung erhöht ist.
  • Umgekehrt ist auch eine Aufnahme einer von zum Beispiel einem Antriebsrad eingebrachte Trägheitsenergie umsetzbar. Das zumindest eine Antriebsrad bildet dann die Antriebseinheit, wobei dessen Trägheitsenergie mittels der Doppelkupplung auf einen elektrischen Generator zur Rekuperation, also zur elektrischen Speicherung der Bremsenergie, mit einem entsprechend eingerichteten Antriebsstrang übertragbar ist. Weiterhin sind in einer bevorzugten Ausführungsform eine Mehrzahl von Antriebseinheiten vorgesehen, die mittels der Reibkupplung in Reihe oder parallel geschaltet beziehungsweise voneinander entkoppelt betreibbar sind, beziehungsweise deren Drehmoment jeweils lösbar zur Nutzung zur Verfügung stellbar ist. Beispiele sind Hybridantriebe aus Elektromotor und Verbrennungskraftmaschine, aber auch Mehrzylindermotoren, bei denen einzelne Zylinder (-gruppen) zuschaltbar sind.
  • Gemäß am weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welches zumindest ein Antriebsrad aufweist, welches mittels eines Antriebsstrangs nach der obigen Beschreibung antreibbar ist.
  • Die meisten Kraftfahrzeuge weisen heutzutage einen Frontantrieb auf und ordnen daher bevorzugt die Antriebseinheit, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine oder einen Elektromotor, vor der Fahrerkabine und quer zur Hauptfahrrichtung an. Der Bauraum ist gerade bei einer solchen Anordnung besonders gering und es ist daher besonders vorteilhaft, eine Reibkupplung kleiner Baugröße zu verwenden. Ähnlich gestaltet sich der Einsatz einer Reibkupplung in motorisierten Zweirädern, für welche eine deutlich gesteigerte Leistung bei gleichbleibendem Bauraum gefordert wird.
  • Verschärft wird diese Problematik bei Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse nach europäischer Klassifizierung. Die verwendeten Aggregate in einem Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse sind gegenüber Personenkraftwagen größerer Wagenklassen nicht wesentlich verkleinert. Dennoch ist der zur Verfügung stehende Bauraum bei Kleinwagen wesentlich kleiner. Der oben beschriebene Antriebsstrang weist eine hydraulische Gebereinheit besonders geringer Baugröße auf, die zugleich den erhöhten Anforderungen an übertragbaren Drehmomenten bei gleichbleibender oder sogar verlängerter Lebensdauer der Reibbeläge nachkommt.
  • Personenkraftwagen werden einer Fahrzeugklasse nach beispielsweise Größe, Preis, Gewicht und Leistung zugeordnet, wobei diese Definition einem steten Wandel nach den Bedürfnissen des Marktes unterliegt. Im US-Markt werden Fahrzeuge der Klasse Kleinwagen und Kleinstwagen nach europäischer Klassifizierung der Klasse der Subcompact Car zugeordnet und im Britischen Markt entsprechen sie der Klasse Supermini beziehungsweise der Klasse City Car. Beispiele der Kleinstwagenklasse sind ein Volkswagen up! oder ein Renault Twingo. Beispiele der Kleinwagenklasse sind ein Alfa Romeo Mito, Volkswagen Polo, Ford Fiesta oder Renault Clio.
  • Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in
    • 1: ein unbeeinflusstes erstes Magnetfeld;
    • 2: ein unbeeinflusstes zweites Magnetfeld;
    • 3: ein überlagertes Magnetfeld aus einem ersten und zweiten Magnetfeld;
    • 4: eine Absolutwegmesseinrichtung im Schnitt;
    • 5: eine Absolutwegmesseinrichtung in räumlicher Ansicht;
    • 6: ein Spindelaktor mit einer Absolutwegmesseinrichtung;
    • 7: ein (Subtraktions-) Verfahren zum Ermitteln der Winkelstellung der zweiten Welle;
    • 8: eine Doppelkupplung mit einer Gebereinheit zur hydraulischen Betätigung; und
    • 9: ein Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug mit Reibkupplung.
  • In 1 bis 3 sind schematische Schaubilder von magnetischen Feldlinien von Magnetfeldern dargestellt, welche die magnetische Flussdichte an einem Punkt bestimmen.
  • In 1 ist ein erster Messmagnet 6 gezeigt, welcher mit einem Nordpol 9 und einem Südpol 10 um eine erste Drehachse 5 entlang einer ersten Winkelposition 8 angeordnet ist und so ein zugehöriges erstes Magnetfeld 7 erzeugt. Hierbei ist bereits die Anordnung des zweiten Messmagnets 14 mit einem Kreis angedeutet, welcher in gleicher Art wie der erste Messmagnet 6 zu einer zweiten Drehachse 13 angeordnet ist. Hierbei liegt jedoch noch kein zugehöriges zweites Magnetfeld 15 (vergleiche 2) vor, sodass das erste Magnetfeld 7 unbeeinflusst ist.
  • In 2 ist ein zweiter Messmagnet 14 gezeigt, welcher in einer zweiten Winkelposition 16 mit den hier wegen der besseren Übersichtlichkeit nicht bezeichneten Nordpol und Südpol (vergleiche 1) angeordnet ist und so ein zugehöriges zweites Magnetfeld 15 erzeugt. Hierbei ist die Anordnung des ersten Messmagnets 6 mit einem Kreis angedeutet, wie in 1 gezeigt. Hierbei liegt jedoch kein zugehöriges erstes Magnetfeld 7 (vergleiche 1) vor, sodass das zweite Magnetfeld 15 unbeeinflusst ist.
  • In 3 sind nun das zu dem ersten Messmagnet 6 zugehörige erste Magnetfeld 7 und das zu dem zweiten Messmagnet 14 zugehörige zweite Magnetfeld 15 (nicht dargestellt) überlagert, also superponiert, dargestellt, welche zusammen das überlagerte Magnetfeld 18 erzeugen. Hierbei ist zu erkennen, dass das erste Magnetfeld 7 über weite Teile von dem zweiten Magnetfeld 15 unbeeinflusst ist, während das zweite Magnetfeld 15 stark deformiert ist und im überlagerten Magnetfeld 18 nicht mehr zu erkennen ist. Hier ist beispielsweise ein Verhältnis der magnetischen Flussdichten von 2,5 dargestellt. die tatsächliche zweite Winkelstellung des zweiten Messmagnets 14 ist so nicht linear auslesbar.
  • In 4 ist eine bevorzugte Konfiguration einer Absolutwegmesseinrichtung 1 gezeigt, bei welcher eine erste Welle 4 um eine erste Drehachse 5 drehbar ist und welche einen ersten Messmagnet 6 in einer ersten Rotationsebene 11 aufweist, auf welcher die Drehachse 5 normal ausgerichtet ist. Hierbei ist die erste Rotationsebene 11 gemäß der Definition in 4 in der x-y-Ebene angeordnet, während die erste Drehachse 5 parallel zur z-Achse ausgerichtet ist. Weiterhin ist eine zweite Welle 12 vorgesehen, welche um eine zur ersten Drehachse 5 parallele zweite Drehachse 13 drehbar ist, und welche einen zweiten Messmagnet 14 aufweist, welcher hier ebenfalls punktsymmetrisch zur zweiten Drehachse 13 angeordnet ist. Die erste Welle 4 und die zweite Welle 12 sind hierbei mittels eines ersten Zahnrads 22 und eines zweiten Zahnrads 26 mit fester Übersetzung, beispielsweise gemäß der einleitenden Beschreibung, miteinander verbunden und in einem Trägerblech 66 gelagert. Zum Auslesen der aktuellen Winkelstellung der ersten Welle 4 und der zweiten Welle 12 sind ein erster Winkelsensor 17 beziehungsweise ein zweiter Winkelsensor 21 vorgesehen, welche hier bevorzugt mit dem ersten Erfassungspunkt 19 an einer ersten Position 20, beziehungsweise mit dem zweiten Erfassungspunkt 23 an einer zweiten Position 24, angeordnet sind, welcher auf der ersten Drehachse 5, beziehungsweise auf der zweiten Drehachse 13, liegt. Hier ist nun weiterhin ein dritter Winkelsensor 25 vorgesehen, welcher ebenfalls einen dritten Erfassungspunkt 27 aufweist, und bevorzugt hier baugleich mit dem zweiten Winkelsensor 21, und bevorzugt auch baugleich mit dem ersten Winkelsensor 17, ausgeführt ist. Hierbei ist nun der dritte Erfassungspunkt 27 an einer dritten Position 29 bezogen auf die erste Drehachse 5 mit einem zweiten Abstand 68 diametral gegenüber von der zweiten Position 24 angeordnet, wobei der zweite Abstand 68 genauso groß ist wie der ein erster Abstand 67 zwischen der ersten Drehachse 5 und der zweiten Position 24. Darüber hinaus ist die dritte Position 29 in einer mit der zweiten Position 24 gemeinsamen Parallelebene 28 angeordnet, wobei die gemeinsame Parallelebene 28 parallel zur ersten Rotationsebene 11 ausgerichtet ist, also auch gemäß der vorliegenden Definition in der x-y-Ebene angeordnet ist. Hierbei ist zudem die erste Position 20 in der gemeinsamen Parallelebene 28 angeordnet, wobei dies keine notwendige Bedingung ist, sondern lediglich eine vereinfachte Anordnung auf einer gemeinsamen, in der Regel flachen, Leiterplatte 30 ermöglicht. Darüber hinaus ist hier die erste Welle 4 und die zweite Welle 12 in dem Trägerblech 66 in einem Gehäuse 31, bevorzugt aus Aluminium, eingefasst und somit ist die Leiterplatte 30 insbesondere davor geschützt, dass (elektrisch-leitende) Flüssigkeiten aus dem Bereich der ersten Welle 4 und/oder der zweiten Welle 12 in den Bereich der Winkelsensoren 17, 21 und 25 beziehungsweise der übrigen Elektronik der Leiterplatte 30 gelangt.
  • In 5 ist eine räumliche Darstellung einer Absolutwegmesseinrichtung 1 dargestellt, bei welcher das erste Zahnrad 22 der ersten Welle 4 und das zweite Zahnrad 26 der zweiten Welle 12, welche sich miteinander im Eingriff befinden, gut zu erkennen sind. Zentral in der ersten Welle 4 ist ein erster Messmagnet 6 mit einer ersten Winkelposition 8 zu erkennen, welche mittels eines ersten Winkelsensors 17 auslesbar ist. Weiterhin ist in der zweiten Welle 12 der sehr viel kleinere zweite Messmagnet 14 mit einer zweiten Winkelposition 16 dargestellt, welche aufgrund der Superposition der Magnetfelder (nicht dargestellt) von dem ersten Messmagnet 6 und von dem zweiten Messmagnet 14 nicht ohne weiteres vom zweiten Winkelsensor 21 auslesbar ist. Hierzu ist ein dritter Winkelsensor 25 vorgesehen, welcher äquidistant diametral und in einer gemeinsamen Parallelebene 28 (vergleiche 4) zum zweiten Winkelsensor 21 bezogen auf die erste Drehachse 5 angeordnet ist. Weil hier vorliegend baugleiche Winkelsensoren 21 und 25 verwendet werden, ist somit der jeweilige Erfassungspunkt 23 und 27 (vergleiche 4) ebenso an Positionen 20 und 24 (vergleiche 4) äquidistant diametral bezogen auf die erste Drehachse 5 angeordnet.
  • In 6 ist schematisch ein Spindelaktor 2 gezeigt, welcher einer Antriebsspindel 32 für eine darauf zwischen einer Anfangsstellung 34 und einer Endstellung 35 über einen maximalen Verfahrweg 36 verfahrbare Spindelmutter 33 eingerichtet ist. Die Antriebsspindel 32 ist hierbei mittels einer elektrischen Antriebseinheit 38 verdrehbar. Um die Antriebsspindel 32 entsprechend steuern zu können ist von der Spindelmutter 33 aus betrachtet hinter der elektrischen Antriebseinheit 38 eine erste Welle 4 rotationsfest verbunden, und rotiert somit mit der Antriebsspindel 32. Die erste Welle 4 weist wie oben bereits beschrieben einen ersten Messmagnet 6 auf, dessen Winkelstellung mittels eines ersten Winkelsensors 17 erfassbar ist. Der erste Winkelsensor 17 beziehungsweise das erzeugte Signal wird hierbei bevorzugt zur Kommutierung der elektrischen Antriebseinheit 38 eingesetzt. Damit die Messungen mittels des ersten Messmagnets 6 nicht allein auf die Winkelstellung der Antriebsspindel 32 beschränkt ist, ist eine Absolutwegmesseinrichtung 1, wie sie zum Beispiel in den 4 und 5 erläutert wurde, endseitig angeordnet. Diese weist eine zweite Welle 12 auf, welche mittels eines ersten Zahnrad 22 und eines zweiten Zahnrads 26 mit fester Übersetzung, bevorzugt gemäß der obigen einleitenden Beschreibung, miteinander verbunden sind. Über den zugehörigen zweiten Messmagnet 14 ist indirekt mittels eines zweiten Winkelsensors 21 die Winkelstellung der zweiten Welle 12 erfassbar. Mittels des dritten Winkelsensors 25 ist gemäß der obigen Beschreibung mittels des Subtraktionsverfahrens die Winkelstellung der zweiten Welle 12 ermittelbar. Somit ist die Absolutweglage 69 der Spindelmutter 33 ermittelbar.
  • In 7 ist schematisch der Ablauf des (Subtraktions-) Verfahrens zum Ermitteln der Winkelstellung der zweiten Welle 12 dargestellt. Für das bessere Verständnis wird auf die Absolutwegmesseinrichtung 1 gemäß 4 und den Spindelaktor 2 gemäß 6 Bezug genommen, welche bevorzugte Vorrichtungen für die Ausführung des hier beschriebenen Verfahrens darstellen. Bevorzugt zeitgleich wird in Schritt i. mittels des zweiten Winkelsensors (21) und in Schritt ii. mittels des dritten Winkelsensors (25) die jeweilige magnetische Flussdichte ( B → 2 , B → 3 )
    Figure DE102015208225B4_0036
    in dem zweiten Erfassungspunkt (23) und in dem dritten Erfassungspunkt (27) ermittelt. Hierbei sind die Messausrichtungen beider Winkelsensoren (21) und (25) gleich, sodass keine Transformation der erfassten magnetischen Flussdichten ( B → 2 , B → 3 )
    Figure DE102015208225B4_0037
    notwendig ist. In Schritt iv. wird die erfasste dritte magentische Flussdichte (B3) von der erfassten zweiten magnetischen Flussdichte ( B → 2 )
    Figure DE102015208225B4_0038
    subtrahiert. Daraus ergibt sich (nahezu) exakt die magnetische Flussdichte ( B → 2.2 ) ,
    Figure DE102015208225B4_0039
    welche der zweite Winkelsensor (21) erfassen würde, wenn er das unbeeinflusste zweite Magnetfeld (15) erfassen würde. Anschließend wird in einem Schritt v. die Winkelstellung des zweiten Messmagnets (14) ausgegeben und bei einem Einsatz in einem Spindelaktor (2) wird im Zusammenspiel mit der Winkelstellung des ersten Messmagnets (6) die Absolutweglage (69) der Spindelmutter (33) bestimmt.
  • In 8 ist beispielhaft eine Reibkupplung 37 als (trockene) Doppelkupplung dargestellt, welche mittels eines Nehmerzylinders 41 und jeweils einer ersten Betätigungseinrichtung 58 und einer zweiten Betätigungseinrichtung 59 ein über die Abtriebswelle 43 über eine Abtriebswelle 43 um die Kupplungsachse 42 eingegebenes Drehmoment über das erste Reibpaket 46 auf die erste Ausgangswelle 71 und über das zweite Reibpaket 47 auf die zweite Ausgangswelle 72 abgibt. Das erste Reibpaket 46 setzt sich hier aus mehreren Reibplatten, nämlich einer ersten Anpressplatte 48, einer ersten Zwischenplatte 49 und einer ersten Gegenplatte 50, sowie hier aus mehreren Reibscheiben, nämlich einer ersten Anpressreibscheibe 54 und einer ersten Zwischenreibscheibe 55, für welche auch Reiblamellen verwendbar sind, zusammen. Das zweite Reibpaket 47 setzt sich hier aus mehreren Reibplatten, nämlich einer zweiten Anpressplatte 51, einer zweiten Zwischenplatte 52 und einer zweiten Gegenplatte 53, sowie hier aus mehreren Reibscheiben, nämlich einer zweiten Anpressreibscheibe 56 und einer zweiten Zwischenreibscheibe 57, für welche auch Reiblamellen verwendbar sind, zusammen. Die Reibpakete 46 und 47 sind über eine hydraulische Gebereinheit 3 mittels einer Hydraulikleitung 70, bevorzugt automatisiert, betätigbar. Hierzu ist ein Geberkolben 39 im Geberzylinder 40 mittels einer Antriebsspindel 32 hin und her bewegbar, sodass eine hydraulische Flüssigkeit in der hydraulischen Gebereinheit 3 verdrängt und in den Nehmerzylinder 41 eingepresst wird.
  • In 9 ist ein Antriebsstrang 60, umfassend eine Antriebseinheit 61, hier als Verbrennungskraftmaschine dargestellt, eine Abtriebswelle 43, eine Reibkupplung 37 und ein drehmomentübertragend verbundenes linkes Antriebsrad 44 und rechtes Antriebsrad 45, schematisch dargestellt. Der Antriebsstrang 60 ist hier in einem Kraftfahrzeug 62 angeordnet, wobei die Antriebseinheit 61 mit ihrer Motorachse 65 quer zur Längsachse 64 vor der Fahrerkabine 63 angeordnet ist.
  • Mit der hier vorgeschlagenen Absolutwegmesseinrichtung ist auf kleinem Bauraum die Winkelstellung einer Welle, und damit zum Beispiel die Absolutweglage einer Spindelmutter, einfach ermittelbar.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Absolutwegmesseinrichtung
    2
    Spindelaktor
    3
    hydraulische Gebereinheit
    4
    erste Welle
    5
    erste Drehachse
    6
    erster Messmagnet
    7
    zugehöriges erstes Magnetfeld
    8
    erste Winkelposition
    9
    Nordpol
    10
    Südpol
    11
    erste Rotationsebene
    12
    zweite Welle
    13
    zweite Drehachse
    14
    zweiter Messmagnet
    15
    zugehöriges zweites Magnetfeld
    16
    zweite Winkelposition
    17
    erster Winkelsensor
    18
    überlagertes Magnetfeld
    19
    erster Erfassungspunkt
    20
    erste Position
    21
    zweiter Winkelsensor
    22
    erstes Zahnrad
    23
    zweiter Erfassungspunkt
    24
    zweite Position
    25
    dritter Winkelsensor
    26
    zweites Zahnrad
    27
    dritter Erfassungspunkt
    28
    gemeinsame Parallelebene
    29
    dritte Position
    30
    Leiterplatte
    31
    Gehäuse
    32
    Antriebsspindel
    33
    Spindelmutter
    34
    Anfangsstellung
    35
    Endstellung
    36
    maximaler Verfahrweg
    37
    Reibkupplung
    38
    elektrische Antriebseinheit
    39
    Geberkolben
    40
    Geberzylinder
    41
    Nehmerzylinder
    42
    Kupplungsachse
    43
    Abtriebswelle
    44
    linkes Antriebsrad
    45
    rechtes Antriebsrad
    46
    erstes Reibpaket
    47
    zweites Reibpaket
    48
    erste Anpressplatte
    49
    erste Zwischenplatte
    50
    erste Gegenplatte
    51
    zweite Anpressplatte
    52
    zweite Zwischenplatte
    53
    zweite Gegenplatte
    54
    erste Anpressreibscheibe
    55
    erste Zwischenreibscheibe
    56
    zweite Anpressreibscheibe
    57
    zweite Zwischenreibscheibe
    58
    erste Betätigungseinrichtung
    59
    zweite Betätigungseinrichtung
    60
    Antriebsstrang
    61
    Antriebseinheit
    62
    Kraftfahrzeug
    63
    Fahrerkabine
    64
    Längsachse
    65
    Motorachse
    66
    Trägerblech
    67
    erster Abstand
    68
    zweiter Abstand
    69
    Absolutweglage
    70
    hydraulische Leitung
    71
    erste Ausgangswelle
    72
    zweite Ausgangswelle

Claims (8)

  1. Absolutwegmesseinrichtung (1) für einen Spindelaktor (2) einer hydraulischen Gebereinheit (3), wobei die Absolutwegmesseinrichtung (1) zumindest die folgenden Komponenten aufweist: - eine erste Welle (4), wobei die erste Welle (4) eine erste Drehachse (5) und einen ersten Messmagnet (6) mit einem zugehörigen ersten Magnetfeld (7) an einer festen ersten Winkelposition (8) der ersten Welle (4) aufweist, wobei gegensätzliche Pole (9,10) des ersten Messmagnets (6) jeweils diametral zur ersten Drehachse (5) angeordnet sind und der erste Messmagnet (6) eine erste Rotationsebene (11) aufweist, wobei die erste Drehachse (5) normal zur ersten Rotationsebene (11) ausgerichtet ist; - eine zweite Welle (12), wobei die zweite Welle (12) eine zweite Drehachse (13) und einen zweiten Messmagnet (14) mit einem zugehörigen zweiten Magnetfeld (15) an einer festen zweiten Winkelposition (16) der zweiten Welle (12) aufweist, wobei die zweite Welle (12) eingerichtet ist, in fester Übersetzung mit der ersten Welle (4) mitzudrehen; - einen ersten Winkelsensor (17) zum Erfassen von einer ersten magnetischen Flussdichte ( B → 1 ) ,
    Figure DE102015208225B4_0040
    wobei der erste Winkelsensor (17) einen ersten Erfassungspunkt (19) aufweist, wobei der erste Erfassungspunkt (19) an einer ersten Position (20) im ersten Magnetfeld (7) fixiert angeordnet ist; und - einen zweiten Winkelsensor (21) zum Erfassen von einer zweiten magnetischen Flussdichte ( B → 2 ) ,
    Figure DE102015208225B4_0041
    wobei der zweite Winkelsensor (21) einen zweiten Erfassungspunkt (23) aufweist, wobei der zweite Erfassungspunkt (23) an einer zweiten Position (24) im zweiten Magnetfeld (15) und beabstandet von der ersten Position (20) fixiert angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter Winkelsensor (25) zum Erfassen von einer dritten magnetischen Flussdichte (B3) vorgesehen ist, wobei der dritte Winkelsensor (25) einen dritten Erfassungspunkt (27) aufweist, wobei der dritte Erfassungspunkt (27) an einer dritten Position (29) im ersten Magnetfeld (7) angeordnet ist, wobei die dritte Position (29) auf einer gemeinsamen Parallelebene (28) mit der zweiten Position (24) angeordnet ist, wobei die Parallelebene (28) parallel zur ersten Rotationsebene (11) ausgerichtet ist, und wobei die dritte Position (29) bezogen auf die erste Drehachse (5) äquidistant diametral gegenüber zur zweiten Position (24) angeordnet ist.
  2. Absolutwegmesseinrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei zumindest der zweite Winkelsensor (21) und der dritte Winkelsensor (25) baugleich sind.
  3. Absolutwegmesseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Welle (4) und die zweite Welle (12) in einem Gehäuse (31) eingefasst sind und die Winkelsensoren (17,21,25) derart angeordnet sind, dass die Winkelsensoren (17,21,25) die erste magnetische Flussdichte ( B → 1 )
    Figure DE102015208225B4_0042
    beziehungsweise die zweite magnetische Flussdichte ( B → 2 )
    Figure DE102015208225B4_0043
    außerhalb des Gehäuses (31) erfassen.
  4. Spindelaktor (2) für eine hydraulische Gebereinheit (3), wobei der Spindelaktor (2) eine Absolutwegmesseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist und weiterhin eine Antriebsspindel (32) und eine rotatorisch fixierte Spindelmutter (33) aufweist, wobei die Antriebsspindel (32) abtriebsseitig eine Mehrzahl von Gewindegängen mit einer definierten Gewindesteigung zum translatorischen Bewegen der Spindelmutter (33) aufweist, und wobei die Spindelmutter (33) zwischen einer Anfangsstellung (34) und einer Endstellung (35) einen vorbestimmten maximalen Verfahrweg (36) aufweist, und wobei die Antriebsspindel (32) mit der ersten Welle (4) der Absolutwegmesseinrichtung (1) rotationsfest verbunden ist oder einstückig gebildet ist, und wobei die zweite Welle (12) der Absolutwegmesseinrichtung (1) in einer solchen festen Übersetzung mit der ersten Welle (4) und der Antriebsspindel (32) mitdrehbar ist, dass die Periodizität der zweiten Welle (12) einer vollen Umdrehung der Antriebsspindel (32) multipliziert mit der Summe aus einer beliebigen ersten Ganzzahl (m) und aus dem Kehrwert einer zweiten Ganzzahl (N) entspricht, wobei die zweite Ganzzahl (N) betragsmäßig größer als die Anzahl (G) der Gewindegänge der Antriebsspindel (32) ist.
  5. Hydraulische Gebereinheit (3) für eine Reibkupplung (37), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: - einen Spindelaktor (2) nach Anspruch 4, - eine elektrische Antriebseinheit (38) zum gesteuerten Rotieren der Antriebsspindel (32); - einen Geberkolben (39), welcher mit der Spindelmutter (33) zur translatorischen Bewegung fest verbindbar ist; und - einen Geberzylinder (40) zur Aufnahme des Geberkolbens (39) und einer hydraulischen Flüssigkeit, wobei der Geberzylinder (40) mittels der hydraulischen Flüssigkeit kommunizierend mit einem Nehmerzylinder (41) verbindbar ist.
  6. Hydraulische Gebereinheit (3) nach Anspruch 5, wobei die erste Welle (4) mit dem ersten Messmagnet (6) und die zweite Welle (12) mit dem zweiten Messmagnet (14) von der Spindelmutter (33) gesehen hinter der elektrischen Antriebseinheit (34) endseitig angeordnet sind.
  7. Verfahren zum Bestimmen einer Winkelstellung eines zweiten Messmagenten (14) einer Absolutwegmesseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bevorzugt zum Steuern der Lage einer Spindelmutter (33) eines Spindelaktors (2) nach Anspruch 4, aufweisend zumindest die folgenden Schritte: i. Erfassen einer zweiten magnetischen Flussdichte ( B → 2 )
    Figure DE102015208225B4_0044
    mittels des zweiten Winkelsensors (21); ii. Erfassen einer dritten magnetischen Flussdichte (B3) mittels des dritten Winkelsensors (25); iii. gegebenenfalls Transformieren zumindest einer der in Schritt i. und Schritt ii. erfassten Flussdichten ( B → 2 , B → 3 )
    Figure DE102015208225B4_0045
    auf ein gleichsinniges Bezugskoordinatensystem; iv. Subtrahieren der erfassten und gegebenenfalls in Schritt iii. transformierten dritten magnetischen Flussdichte (B3) von der der erfassten und gegebenenfalls in Schritt iii. transformierten zweiten magnetischen Flussdichte ( B → 2 ) ;
    Figure DE102015208225B4_0046
    und v. basierend auf dem Ergebnis aus Schritt iv. Ausgeben der zweiten Winkelstellung des zweiten Messmagnets (14), und dadurch bevorzugt Bestimmen der translatorischen Absolutweglage (69) einer Spindelmutter (33) zwischen einer Anfangsstellung (34) und einer Endstellung (35).
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei nachfolgend einer eindeutigen Bestimmung eines Gewindegangs nur die Winkelstellung des ersten Messmagnets (6) erfasst wird und die Absolutweglage (69) einer Spindelmutter (33) damit inkrementell ermittelt wird, wobei nach einem Speicherverlust der Absolutweglage (69), und bevorzugt nach einem vorbestimmten Zeitabstand, die Absolutweglage (69) der Spindelmutter (33) mithilfe des Verfahrens nach Anspruch 7 ermittelt wird.
DE102015208225.3A 2015-05-05 2015-05-05 Absolutwegmesseinrichtung für einen Spindelaktor einer hydraulischen Gebereinheit und Verfahren zum Bestimmen einer Winkelstellung eines zweiten Messmagenten einer Absolutwegmesseinrichtung Active DE102015208225B4 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113217255B (zh) * 2021-05-14 2022-10-11 华能澜沧江水电股份有限公司 基于摆度数据监测立式水轮发电机主轴线曲折的方法
CN116907403B (zh) * 2023-09-13 2024-03-01 哈尔滨船舶锅炉涡轮机研究所(中国船舶集团有限公司第七0三研究所) 同步自动离合器大行程滑移组件连续位移测量装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19506938A1 (de) 1995-02-28 1996-08-29 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Winkelmessung bei einem drehbaren Körper
DE10246064A1 (de) 2002-10-02 2004-04-15 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Anordnung der Auswertung der Signale einer Magnetfeldsensoranordnung
DE102010047801A1 (de) 2009-10-29 2011-05-05 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Hydrostataktor
DE102009048389A1 (de) 2009-10-06 2011-05-12 Asm Automation Sensorik Messtechnik Gmbh Anordnung zur Erfassung mehr als einer Umdrehung mitels Magneten als Positionsgeber
DE102010061861A1 (de) 2009-11-25 2011-09-01 Infineon Technologies Ag Winkelmesssystem
US20140105768A1 (en) 2010-04-12 2014-04-17 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Hydrostatic actuator and arrangement of a hydrostatic actuator in a motor vehicle
DE102014222354A1 (de) 2014-11-03 2016-05-04 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zum Kalibrieren einer Absolutwegmesseinrichtung eines Spindelaktors für eine hydraulische Gebereinheit, Verfahren zum Steuern der Position einer Spindelmutter eines Spindelaktors für eine hydraulische Gebereinheit und Spindelaktor für eine hydraulische Gebereinheit

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19506938A1 (de) 1995-02-28 1996-08-29 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Winkelmessung bei einem drehbaren Körper
DE10246064A1 (de) 2002-10-02 2004-04-15 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Anordnung der Auswertung der Signale einer Magnetfeldsensoranordnung
DE102009048389A1 (de) 2009-10-06 2011-05-12 Asm Automation Sensorik Messtechnik Gmbh Anordnung zur Erfassung mehr als einer Umdrehung mitels Magneten als Positionsgeber
DE102010047801A1 (de) 2009-10-29 2011-05-05 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Hydrostataktor
DE102010061861A1 (de) 2009-11-25 2011-09-01 Infineon Technologies Ag Winkelmesssystem
US20140105768A1 (en) 2010-04-12 2014-04-17 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Hydrostatic actuator and arrangement of a hydrostatic actuator in a motor vehicle
DE102014222354A1 (de) 2014-11-03 2016-05-04 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zum Kalibrieren einer Absolutwegmesseinrichtung eines Spindelaktors für eine hydraulische Gebereinheit, Verfahren zum Steuern der Position einer Spindelmutter eines Spindelaktors für eine hydraulische Gebereinheit und Spindelaktor für eine hydraulische Gebereinheit

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