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Die Erfindung betrifft einen elektromechanischen Wankstabilisator für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten Stabilisatorhälfte und einer zweiten Stabilisatorhälfte, wobei zwischen den beiden Stabilisatorhälften ein Gehäuse mit einer darin integrierten Motoreinheit mit einem Stator und einem Rotor, einer Rotorpositionssensorplatine zur zumindest mittelbaren Erfassung zumindest einer Rotorposition sowie einer Aktuatormomentensensorplatine zur zumindest mittelbaren Erfassung zumindest eines Drehmoments angeordnet ist.
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Üblicherweise weist jede Radachse eines Kraftfahrzeugs einen Wankstabilisator auf, der nach dem Torsionsstabprinzip arbeitet. Der Wankstabilisator ist im Wesentlichen parallel zur Fahrzeugachse angeordnet und an beiden Enden über eine jeweilige Koppelstange mit der Radaufhängung verbunden. Ferner ist der Wankstabilisator zur Stabilisierung des Karosserieaufbaus gegenüber unerwünschten Wankbewegungen um die Längsachse des Kraftfahrzeuges vorgesehen. Solche Wankbewegungen treten beispielsweise bei Kurven- oder Geländefahrt des Kraftfahrzeugs auf.
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Aus dem Stand der Technik sind Wankstabilisatoren mit einem oder mehreren Sensoren bekannt, mit denen betriebsspezifische Messgrößen detektiert und überwacht werden können. Üblicherweise sind die Sensoren derart ausgebildet, dass jeder Sensor eine separate Auswerteelektronik auf einer Platine aufweist, die vorzugsweise am Ort der zu ermittelnden Messgröße im Wankstabilisator angeordnet ist.
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So ist beispielsweise aus der
DE 10 2011 078 819 A1 ein geteilter Wankstabilisator eines Kraftfahrzeuges bekannt, zwischen dessen beiden Stabilisatorteilen ein Aktuator für eine Torsion der Stabilisatorteile wirksam angeordnet werden kann. Ein Sensor ist dabei zur Ermittlung eines in den Stabilisatorteilen wirkenden Torsionsmomentes vorgesehen.
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Ferner geht aus der
WO 2007054489 A1 ein Wankstabilisator für das Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges hervor, der einem Wanken des Aufbaus des Kraftfahrzeuges aktiv entgegenwirkt. Ein Aktuator ist zum Stellen eines Stabilisatorelementes mit einem Elektromotor im Wankstabilisator vorgesehen wobei ein Stellsignal für den Aktuator aus einem Drehwinkelsignal des Elektromotors und aus einem eine Position des Stabilisatorelementes angebenden Positionssignal generiert wird. Die Rotorposition wird hauptsächlich mithilfe von Hallsonden oder auch optoelektronischen Verfahren ermittelt. Der Motor ist hier vorzugsweise als bürstenloser Gleichstrommotor ausgebildet, dessen Rotor aus Permanentmagneten und dessen Stator aus mehreren Elektromagneten besteht. Die Lage des Rotors wird ständig gemessen und die Elektromagneten im Stator entsprechend kommutiert, wobei die Rotorposition hauptsächlich mithilfe von Hallsonden oder auch optoelektronischen Verfahren ermittelt wird.
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DE 10 2005 055 171 A1 offenbart eine elektrisch unterstütze Servolenkung für ein Fahrzeug. Dabei weist diese sowohl einen Drehmomentsensor (
2, Bz. TS), als auch einen Drehpositionssensor (
4. Bz.
130) auf. Die Signale beider Sensoren werden auf einer Steuersystemkarte (
4, Bz.
300) ausgewertet und dienen in Verbindung mit einer Stromnetzkarte (
2, Bz.
400) zur Ansteuerung des Elektromotors (
1, Bz.
100; Abs. [0045]).
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DE 11 2010 002 715 offenbart eine elektrisch unterstützte Servolenkung. Hier weist das Steuerungsschaltungssubstrat (
6, Bz.
40) als Platine sowohl einen Positionssensor (
6, Bz.
93) als auch einen Mikrocontroller (
6, Bz.
94) auf, mittels dem eine Signalverarbeitung erfolgt und im Ergebnis eine Ansteuerung einer Vorsteuerung (
6, Bz.
91) erfolgt (Abs. [0093]). Daten eines Drehmomentsensors werden auf das Steuerungsschaltungssubstrat (
6, Bz.
40) übertragen und dort mitverarbeitet.
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EP 1 821 390 B1 offenbart einen elektrischen Wankstabilisator mit einer im Aktuator integrierten Platine (
1, Bz.
41), auf der auch das Gebersensorelement (
1, Bz.
45) zur Lagedetektierung des Rotors (
1, Bz.
11) angeordnet ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen elektromechanischen Wankstabilisator eines Kraftfahrzeugs weiterzuentwickeln und insbesondere die Sensorik zur Erfassung physikalischer Messgrößen zu optimieren und dadurch Bauraum und Herstellungskosten zu reduzieren. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der Patentansprüche 1 und 6. Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
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Ein erfindungsgemäßer elektromechanischer Wankstabilisator für ein Kraftfahrzeug umfasst eine ersten Stabilisatorhälfte und eine zweiten Stabilisatorhälfte, wobei zwischen den beiden Stabilisatorhälften ein Gehäuse mit einer darin integrierten Motoreinheit mit einem Stator und einem Rotor, einer Rotorpositionssensorplatine zur zumindest mittelbaren Erfassung zumindest einer Rotorposition sowie einer Aktuatormomentensensorplatine zur zumindest mittelbaren Erfassung zumindest eines Drehmoments angeordnet ist, wobei die Motoreinheit ferner eine mit dem Rotor verbundene Abtriebswelle aufweist, wobei die Abtriebswelle zumindest mittelbar mit der zweiten Stabilisatorhälfte verbunden ist, wobei die Aktuatormomentensensorplatine einen Drehmomentensensor zur Sensierung des Drehmoments zwischen den beiden Stabilisatorhälften und eine Digitalisierungs- und Sendeeinheit zur Digitalisierung des sensierten Drehmoments und zur Übermittlung des digitalisierten Drehmoments an ein auf der Rotorpositionssensorplatine angeordnetes Datenweiterleitungsmodul aufweist, wobei die Rotorpositionssensorplatine eine Rotorpositionserfassungseinheit zur Sensierung und Digitalisierung der Rotorposition und eine Datenverarbeitungseinheit aufweist, wobei die Sensierung der Rotorposition durch zumindest ein Befehlssignal eines Steuergeräts an die Rotorpositionserfassungseinheit auslösbar ist, wobei die Datenverarbeitungseinheit dazu vorgesehen ist, die sensierten Messgrößen zu verarbeiten, wobei die Datenverarbeitungseinheit und das Datenweiterleitungsmodul mit einem Kommunikationsmodul verbunden sind, um die digitalisierten Messgrößen aus dem Datenweiterleitungsmodul sowie die digitalisierten und/oder verarbeiteten Messgrößen der Datenverarbeitungseinheit an das Kommunikationsmodul weiterzuleiten, wobei das Kommunikationsmodul dazu vorgesehen ist, zum einen die digitalisierten Messgrößen und/oder die verarbeiteten Messgrößen an ein Steuergerät zu senden und zum anderen Befehlssignale des Steuergeräts an die Rotorpositionssensorplatine zur Auslösung einer gezielten Messung der Rotorposition zu senden.
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Die Motoreinheit ist als Elektromotor oder elektromechanischer Antrieb zu verstehen, umfassend den Stator und den Rotor. Die Motoreinheit ist dazu vorgesehen ein Drehmoment zwischen den beiden Stabilisatorhälften zu erzeugen. Die mit dem Rotor verbundene Abtriebswelle oder Rotorwelle ist zumindest mittelbar mit der zweiten Stabilisatorhälfte verbunden, um bei Betätigung der Motoreinheit ein Drehmoment zwischen den beiden Stabilisatorhälften zu erzeugen. Zusätzlich kann die Rotorwelle auch über ein Getriebe mit der zweiten Stabilisatorhälfte verbunden sein. Ferner kann zwischen Getriebe und der zweiten Stabilisatorhälfte eine Elastomerkupplung angebracht sein. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist an der Motoreinheit ein erstes Halteelement zur zumindest teilweisen Aufnahme der Rotorpositionsplatine angeordnet ist, wobei das erste Halteelement zumindest mittelbar drehfest mit der Motoreinheit verbunden ist. Die Rotorpositionsplatine ist dabei über einen oder mehrere, jedoch vorzugsweise über zwei Stege mit dem ersten Halteelement verbunden. Die Abtriebswelle ist durch eine Öffnung am ersten Haltelement hindurchgeführt. Alternativ kann die Rotorpositionsplatine direkt über die Stege mit der Motoreinheit verbunden sein.
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Die Aktuatormomentensensorplatine umfasst sowohl den Drehmomentensensor als auch eine Digitalisierungs- und Sendeeinheit, wobei alle die Aktuatormomentensensorplatine umfassenden Bauteile beispielsweise auf einem Trägerelement angeordnet sein können. Der Drehmomentensensor bestimmt das Drehmoment zwischen den beiden Stabilisatorhälften. Mit anderen Worten ist die Aktuatormomentensensorplatine eine Platine zur Datenerfassung, auf der lediglich die gemessenen physikalischen Größen durch die Digitalisierungs- und Sendeeinheit digitalisiert und über einen Datenstrom an das Datenweiterleitungsmodul übermittelt werden, wobei die Datenverarbeitungseinheit und das Datenweiterleitungsmodul auf der Rotorpositionssensorplatine angeordnet sind.
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Die Rotorpositionssensorplatine weist neben weiterer Sensorelemente die zur weiteren Datenverarbeitung nötige Auswerteelektronik auf, die auch als Microcontroller bezeichnet werden kann. Die gesamte Auswerteelektronik ist vorzugsweise auf einem Trägerelement angeordnet, um die Montage zu vereinfachen. Mit anderen Worten ist die Rotorpositionssensorplatine eine intelligente Platine, da hier sowohl eine Datenweiterleitung der von der Aktuatormomentensensorplatine empfangenen digitalisierten Messgrößen als auch eine Datenweiterleitung der von der Rotorpositionserfassungseinheit empfangen Messgrößen erfolgt. Die Rotorpositionserfassungseinheit ist derart ausgebildet, dass sie sowohl Messgrößen sensieren kann, sowie diese Messgrößen auch digitalisieren und senden kann. Optional kann auf der Rotorpositionssensorplatine auch eine Datenverarbeitung von digitalisierten Messgrößen zu zeitabhängigen Messgrößen erfolgen. Bevorzugt ist am sensorseitigen Ende der Abtriebswelle ein Rotorlagegeber angeordnet, wobei die Rotorpositionserfassungseinheit durch ein Zusammenwirken mit dem Rotorlagegeber die relative Rotorposition detektiert. Mit anderen Worten werden die Messgrößen in jedem Fall an das Datenweiterleitungsmodul geleitet und können zusätzlich an die Datenverarbeitungseinheit gesendet werden, um dort die digitalisierten Messgrößen zu zeitabhängigen Messgrößen zu verarbeiten. Alternativ können die digitalisierten Messgrößen lediglich über das Datenweiterleitungsmodul bis zum Steuergerät gesendet werden und dort zu zeitabhängigen Messgrößen verarbeitet zu werden.
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Unter dem Begriff „digitalisieren“ ist zu verstehen, dass analoge Messwerte, die von Sensorelementen beispielsweise in Form eines elektrischen Signals oder einer Spannung erfasst wurden, durch einen Wandler und/oder weiterer Umformelektroniken in einen digitalen Datenstrom umgesetzt werden. Dieser Datenstrom ermöglicht die Übermittlung der Daten an eine Auswerte- oder Verarbeitungseinheit, wo die digitalen Messgrößen gespeichert oder aber auch verpackt weiterverarbeitet oder zurück zu elektrischen Signalen oder Spannungen transformiert werden können.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass an der ersten Stabilisatorhälfte des Wankstabilisators ein zweites Halteelement zur zumindest teilweisen Aufnahme der Aktuatormomentensensorplatine angeordnet ist, wobei das zweite Halteelement zumindest mittelbar drehfest mit der ersten Stabilisatorhälfte verbunden ist. Mittels des Drehmomentensensors kann das durch die Betätigung der Motoreinheit erzeugte Drehmoment oder ein von außerhalb aufgebrachtes Drehmoment, beispielsweise durch äußere Krafteinwirkung der Straße auf das Fahrzeug, zwischen den beiden Stabilisatorhälften bestimmt werden. Die von der Aktuatormomentensensorplatine empfangenen, digitalisierten Messgrößen werden über das Datenweiterleitungsmodul weiter an das Kommunikationsmodul geleitet. Die auf mittels der Rotorpositionserfassungseinheit detektierte digitale Rotorposition kann optional von der Datenverarbeitungseinheit auf der Rotorpositionssensorplatine verarbeitet, indem die digitale Rotorposition entpackt und zwischengespeichert wird, und in Abhängigkeit der Zeit in eine Rotorgeschwindigkeit und eine Rotorbeschleunigung umgerechnet wird. Dies kann sowohl auf der Datenverarbeitungseinheit als auch im Steuergerät erfolgen. Dazu dienen die von dem Steuergerät erzeugten Befehlssignale. Die Befehlssignale sind Triggersignale, die eine Messung eines Sensors auslösen. Die Befehlssignale können ergänzend auch alternative Befehle sein. Mindestens ein Triggersignal ist für die Rotorpositionserfassung nötig. Optional kann der Drehmomentsensor auch ein Triggersignal zur Durchführung einer Messung der Messgröße erhalten, oder misst kontinuierlich oder zyklisch Messgrößen. Die Befehlssignale werden zu bestimmten Zeitpunkten entlang eines Befehlsdatenstroms über das Kommunikationsmodul an die Datenverarbeitungseinheit weitergeleitet. Jedes entsendete Befehlssignal bewirkt eine Messung der Rotorposition. Durch den ebenfalls bekannten Zeitpunkt der Messung können so zeitabhängige Messgrößen aus den anfangs digitalisierten Messgrößen ermittelt werden. Das bedeutet, dass die Rotorposition vorzugsweise zu bestimmten Zeitpunkten ermittelt wird, wobei das Drehmoment und auch die Motortemperatur kontinuierlich detektiert werden.
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Vorzugsweise weist die Rotorpositionssensorplatine eine Schnittstelle zur Temperaturerfassung auf. Die Schnittstelle ist beispielsweise mit einem Temperatursensor verbunden, der direkt an der Motoreinheit oder im unmittelbaren Bereich der Motoreinheit zur Erfassung einer Motortemperatur angeordnet ist. Mithin wird die Temperaturerfassung, beispielsweise in Form einer Spannung, durch die Aktuatormomentensensorplatine durchgeführt. Mithin wird mittels des Temperatursensors der Zustand der Motoreinheit während des Betriebes überwacht, um beispielsweise eine Überhitzung und folglich eine Beschädigung der Motoreinheit zu vermeiden.
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Das Datenweiterleitungsmodul ist dazu vorgesehen, die von der Digitalisierungs- und Sendeeinheit der Aktuatormomentensensorplatine kommenden Messgrößen zum Kommunikationsmodul weiterzuleiten. Das Kommunikationsmodul empfängt ferner die digitalisierten Messgrößen der Rotorpositionserfassungseinheit, und des Temperatursensors, und stellt optional die umgerechneten zeitabhängigen Messgrößen der Rotorpositionssensorplatine bereit. Mithin werden im Kommunikationsmodul die Sensorsignale Rotorposition, Rotorgeschwindigkeit, Rotorbeschleunigung, Drehmoment und Motortemperatur zusammengeführt und in einen Datenstrom zum Steuergerät zusammengefasst, wo die Daten für den Betrieb des Wankstabilisators ausgewertet werden. Dadurch kann beispielsweise Einfluss auf die Steifigkeit des Wankstabilisators während der Fahrt genommen werden, oder auf äußere Einflüsse, wie zum Beispiel eine unebene Fahrbahnoberfläche reagiert werden.
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Durch eine derartige Ausgestaltung der Sensoranordnung können die Sensorfunktionen Rotorposition, Motortemperatur und Drehmoment sinnvoll verknüpft werden, wodurch zum einen Bauraum aber insbesondere Kosten gespart werden können. Dies zeigt sich im Wesentlichen durch das Vermeiden von Doppelfunktionen aufgrund des Entfalls von nicht mehr erforderlichen physischen Schnittstellen. Somit können die digitalisierten Messgrößen mehrerer Sensorplatinen im Kommunikationsmodul kanalisiert und gebündelt an das Steuergerät übermittelt werden. Dies verkürzt ferner Signallaufzeiten aufgrund eingesparter beziehungsweise zusammengelegter Datenströme.
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Unter einer zumindest mittelbar erfassbaren Messgröße ist eine erfassbare Messgröße zu verstehen, die entweder direkt, also unmittelbar erfasst wird, oder über zumindest ein weiteres Bauteil oder Element, beispielsweise über ein Aufnahmeelement, das mit dem jeweiligen Sensorelement verbunden ist, erfasst wird.
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Nach einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bestimmung zumindest einer Rotorposition und eines Drehmomentes eines elektromechanischen Wankstabilisators wird das Drehmoment zwischen zwei Stabilisatorhälften des Wankstabilisators mittels eines auf einer Aktuatormomentensensorplatine angeordneten Drehmomentensensor detektiert, wobei das gemessene Drehmoment durch eine Digitalisierungs- und Sendeeinheit digitalisiert und an ein Datenweiterleitungsmodul übertragen wird, das auf einer Rotorpositionssensorplatine angeordnet ist, wobei auf der Rotorpositionssensorplatine ferner eine Datenverarbeitungseinheit zur Verarbeitung der digitalisierten Messgrößen der Aktuatormomentensensorplatine zu zeitabhängigen Messgrößen angeordnet ist, wobei die Rotorposition mittels einer auf der Rotorpositionssensorplatine angeordneten Rotorpositionserfassungseinheit detektiert und digitalisiert wird, wobei die digitalisierten Messgrößen sowohl an das Datenweiterleitungsmodul als auch optional an die Datenverarbeitungseinheit gesendet werden, wobei die Sensierung der Rotorposition durch zumindest ein Befehlssignal eines Steuergeräts an die Rotorpositionserfassungseinheit ausgelöst wird, wobei die zeitabhängigen Messgrößen und die digitalisierten Messgrößen der Datenverarbeitungseinheit sowie die digitalisierten Messgrößen des Datenweiterleitungsmoduls an ein Kommunikationsmodul weitergeleitet werden, wobei die gemessenen Messgrößen und/oder die verarbeiteten Messgrößen durch das Kommunikationsmodul an das Steuergerät gesendet werden, und wobei durch das Steuergerät Befehlssignale über das Kommunikationsmodul an die Rotorpositionserfassungseinheit gesendet werden, um eine gezielte Messung des Rotorposition auszulösen.
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Mit anderen Worten werden die digitalisierten Messgrößen von der Aktuatormomentensensorplatine über einen Datenstrom an die Rotorpositionssensorplatine übermittelt. Die Signaldaten der Rotorpositionserfassungseinheit werden in der Datenverarbeitungseinheit verarbeitet und umgerechnet, wobei die digitalisierten Daten im Datenweiterleitungsmodul unverarbeitet weitergeleitet werden. Die Messung der Rotorposition erfolgt per Befehlssignal, das vom Steuergerät ausgeht und über die Auswerteelektronik, das heißt dem Kommunikationsmodul und der Datenverarbeitungseinheit geleitet wird, um an der Rotorpositionserfassungseinheit eine Messung der Rotorposition zu einem bestimmten Zeitpunkt auszulösen. Dadurch können die bereits beschriebenen zeitabhängigen Messgrößen in der Datenverarbeitungseinheit berechnet werden. Das Steuergerät ist vorzugsweise extern, das heißt außerhalb des Wankstabilisators angeordnet. Es ist aber auch denkbar, das Steuergerät im Wankstabilisator anzuordnen. Ergänzend können an der Rotorpositionssensorplatine und/oder an der Aktuatormomentensensorplatine Gateway-Funktionen vorgesehen sein, wobei weitere Platinen zur Sensierung weiterer Messgrößen an die vorliegenden Sensorplatinen angeschlossen werden können.
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Vorzugsweise die Rotorpositionssensorplatine ferner eine Schnittstelle zur Temperaturerfassung umfasst, wobei die Messgröße der Temperatur über die Datenverarbeitungseinheit und das Kommunikationsmodul an das Steuergerät übermittelt wird. Alternativ kann der Temperatursensor auch auf der Aktuatormomentensensorplatine angeordnet sein, wobei die gemessenen Messgrößen dann durch die Digitalisierungs- und Sendeeinheit digitalisiert und an das Datenweiterleitungsmodul beziehungsweise bis zum Kommunikationsmodul zur Zusammenführung aller digitalisierten Messgrößen geleitet werden.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung kann insbesondere von einem Computer beziehungsweise von der Steuer- und Auswertvorrichtung ausgeführt werden. Somit kann das Verfahren in Software implementiert sein. Die entsprechende Software ist insofern ein eigenständig verkaufsfähiges Produkt. Daher bezieht sich die Erfindung auch auf ein Computerprogrammprodukt mit maschinenlesbaren Anweisungen, die, wenn sie auf einem Computer beziehungsweise auf einem Steuergerät ausgeführt werden, den Computer, und/oder das Steuergerät, zu einer Steuerungslogik des Wankstabilisators aufzuwerten, beziehungsweise dazu veranlassen, ein Verfahren gemäß der Erfindung auszuführen.
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Insbesondere wird der erfindungsgemäße Wankstabilisator in einem Kraftfahrzeug verwendet. Unter einem Kraftfahrzeug ist ein Fahrzeug zu verstehen, das nach seiner Bauart und seinen besonderen, mit dem Fahrzeug fest verbundenen Einrichtungen zur Beförderung von Personen oder Gütern. Beispielsweise ist unter einem Kraftfahrzeug ein Personenkraftfahrzeug oder ein Lastkraftfahrzeug zu verstehen.
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der fünf Figuren näher dargestellt, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Es zeigen
- 1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Wankstabilisators,
- 2 eine vereinfachte schematische teilweise geschnittene Darstellung im Bereich eines Gehäuses des erfindungsgemäßen Wankstabilisators,
- 3 eine vereinfachte schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer Rotorpositionssensorplatine des erfindungsgemäßen Wankstabilisators,
- 4 eine vereinfachte schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer Aktuatormomentensensorplatine des erfindungsgemäßen Wankstabilisators, und
- 5 eine schematisches Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer Sensorenanordnung des erfindungsgemäßen Wankstabilisators.
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Gemäß 1 umfasst ein elektromechanischer Wankstabilisator 1 für ein - hier nicht dargestelltes - Kraftfahrzeug eine erste Stabilisatorhälfte 2a und eine zweite Stabilisatorhälfte 2b, die über ein zwischen den beiden Stabilisatorhälften 2a, 2b angeordnetes Gehäuse 3 und eine innerhalb des Gehäuses 3 angeordnete Motoreinheit 4 miteinander verbindbar sind. Der Wankstabilisator 1 ist quer zur Fahrzeuglängsachse angeordnet und an seinen freien Enden an - hier nicht dargestellte - Räder beziehungsweise Radträger angeschlossen.
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Nach 2 ist das Gehäuse 3 des Wankstabilisators 1 teilweise geschnitten dargestellt. Die Motoreinheit 4 weist einen Stator 5 und einen Rotor 6 auf, wobei der Rotor 6 formschlüssig mit einer Abtriebswelle 9 verbunden ist. Die Abtriebswelle 9 weist sensorseitig ein freies Ende auf und ist auf der gegenüberliegenden Seite der Motoreinheit 4 an einem zweiten - hier nicht dargestellten - Ende drehfest mit der zweiten Stabilisatorhälfte verbunden. Innerhalb des Gehäuses 3 ist ferner eine Sensoranordnung 21 angeordnet, die eine Rotorpositionssensorplatine 7 zur mittelbaren Erfassung zumindest einer Rotorposition sowie eine Aktuatormomentensensorplatine 8 zur mittelbaren Erfassung eines Drehmoments und zur unmittelbaren Erfassung einer Motortemperatur aufweist.
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In 3 ist die Rotorpositionssensorplatine 7 der Sensoranordnung 21 des erfidungsgemäßen Wankstabilisators 1 nach 1 dargestellt. Die Rotorpositionssensorplatine 7 umfasst ein Trägerelement 22, auf dem eine Rotorpositionserfassungseinheit 10 zur Sensierung der Rotorposition sowie eine Datenverarbeitungseinheit 12 zur Verarbeitung und Weiterleitung von digitalisierten Messgrößen angeordnet ist. Ferner ist auf dem Trägerelement 22 eine Schnittstelle 19 zur Temperaturerfassung, ein Datenweiterleitungsmodul 13 und ein Kommunikationsmodul 14 angeordnet. Die Rotorpositionssensorplatine 7 ist vorliegend über zwei Stege 23 mit einem ersten Halteelement 17 verbunden. Das erste Halteelement 17 ist mit der Motoreinheit 4 verbunden und zur Aufnahme der Rotorpositionssensorplatine 7 vorgesehen. Am sensorseitigen Ende der Abtriebswelle 9 ist ein Rotorlagegeber 16 axial gegenüber der Rotorpositionserfassungseinheit 10 angeordnet. Durch eine Verdrehung der Abtriebswelle 9 und somit auch des Rotorlagegebers 16 kann die Rotorpositionserfassungseinheit 10 die relative Rotorposition zwischen der Rotorpositionserfassungseinheit 10 und dem Rotorlagegeber 16 zur Bestimmung der Rotorposition detektieren. Zusätzlich kann die Rotorpositionssensorplatine 7 weitere Schnittstellen aufweisen, um mit zusätzlichen - hier nicht dargestellten - Platinen zur Sensierung von physikalischen Messgrößen verbunden werden zu können.
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Nach 4 ist die Aktuatormomentensensorplatine 8 der Sensoranordnung 21 dargestellt. An der ersten Stabilisatorhälfte 2a ist ein zweites Halteelement 18 zur Aufnahme der Aktuatormomentensensorplatine 8 angeordnet, wobei das zweite Halteelement 18 drehfest mit der ersten Stabilisatorhälfte 2a verbunden ist. Die Aktuatormomentensensorplatine 8 umfasst ein Trägerelement 24, auf dem ein Drehmomentensensor 20 zur Sensierung des Drehmoments zwischen den beiden Stabilisatorhälften 2a, 2b und eine Digitalisierungs- und Sendeeinheit 11 zur Digitalisierung des sensierten Drehmomentes angeordnet sind. Zusätzlich kann die Aktuatormomentensensorplatine 8 weitere Schnittstellen aufweisen, um mit zusätzlichen Platinen zur Sensierung von physikalischen Messgrößen verbunden zu werden.
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5 zeigt die Sensoranordnung 21 stark vereinfacht und in Form eines Blockschaltbildes. Die durch den Drehmomentensensor 20 sensierten und über die Digitalisierungs- und Sendeeinheit 11 digitalisierten Messgrößen des Drehmoments werden über einen ersten Datenstrom 25a an das Datenweiterleitungsmodul 13 weitergeleitet. Die Datenverarbeitungseinheit 12 empfängt optional von der Rotorpositionserfassungseinheit 10 und der Schnittstelle 19 gemessene Messgrößen, die in Form von Spannungen oder Spannungsänderungen oder aber als elektrische Signale detektiert und digitalisiert werden. Die durch die Rotorpositionserfassungseinheit 10 digital gemessene Rotorposition wird in der Datenverarbeitungseinheit 12 entpackt und verarbeitet und zu einer Rotorbeschleunigung und einer Rotorgeschwindigkeit umgerechnet und wieder digitalisiert. Die Messgrößen der Schnittstelle 19 werden ferner in der Datenverarbeitungseinheit 12 zur Weiterleitung digitalisiert. Mittels des Drehmomentensensors 20 ist es möglich das Drehmoment zwischen den beiden Stabilisatorhälften 2a, 2b zu bestimmen und zu überwachen. Der Temperatursensor 19 ist zur Erfassung und Überwachung einer Motortemperatur vorgesehen. Das Datenweiterleitungsmodul 13 ist dazu vorgesehen, die Messgrößen des in der Aktuatormomentensensorplatine 8 gemessenen Drehmomentes direkt und ohne Verarbeitung weiterzuleiten. Die digitalisierten und/oder verarbeiteten Messgrößen der Datenverarbeitungseinheit 12 und die digitalisierten Messgrößen des Datenweiterleitungsmoduls 13 werden nachfolgend an das Kommunikationsmodul 14 übermittelt und dort zusammengeführt.
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Das Kommunikationsmodul 14 ist dazu vorgesehen, die digitalisierten und/oder verarbeiteten Messgrößen der Datenverarbeitungseinheit 12 und des Datenweiterleitungsmoduls 13 zu empfangen und über einen zweiten Datenstrom 25b an ein Steuergerät 15 weiterzuleiten. Das Steuergerät 15 ist vorliegend außerhalb des Wankstabilisators 1 angeordnet und beispielsweise über eine Kabelverbindung mit dem Kommunikationsmodul 14 verbunden. Das Kommunikationsmodul 14 empfängt von dem Steuergerät 15 Befehlssignale über einen ersten Befehlsdatenstrom 26a. Die Befehlssignale werden zu bestimmten und vordefinierten Zeitpunkten auf direktem Weg über das Kommunikationsmodul 14 und die Datenverarbeitungseinheit 12 entlang eines zweiten und dritten Befehlsdatenstroms 26b, 26c an die Rotorpositionserfassungseinheit 10 gesendet. Die Befehlssignale bewirken, dass zu gewünschten Zeitpunkten mittels der Rotorpositionserfassungseinheit 10 die Rotorposition gemessen wird, wobei die digitale Rotorposition über das Datenweiterleitungsmodul 13 und das Kommunikationsmodul 14 an das Steuergerät gesendet wird. Ferner werden optional in der Datenverarbeitungseinheit 12 aus den digitalisierten zeitunabhängigen Messgrößen der Rotorposition die zeitabhängige Rotorbeschleunigung und Rotorgeschwindigkeit berechnet. Ergänzend ist denkbar, dass ein weiteres Befehlssignal über das Kommunikationsmodul 14 und das Datenweiterleitungsmodul 13 an den Drehmomentensensor 20 geleitet wird, um zu einem bestimmten Zeitpunkt oder an mehreren definierten Zeitpunkten eine Messung des Drehmoments auszulösen.
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Darüber hinaus löst der erste Befehlsdatenstrom 26a des Steuergeräts 15 optional eine Messung des Drehmoments aus, wobei der erste Befehlsdatenstrom 26a dabei über das Kommunikationsmodul 14 und das Datenweiterleitungsmodul entlang eines ersten und zweiten Drehmoment-Befehlsdatenstrom 27a, 27b geleitet wird. Mithin kann durch jedes Befehlssignal des Steuergeräts 15 eine Messung des Drehmoments mittels des Drehmomentensensor 20 ausgelöst werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wankstabilisator
- 2a, 2b
- Stabilisatorhälfte
- 3
- Gehäuse
- 4
- Motoreinheit
- 5
- Stator
- 6
- Rotor
- 7
- Rotorpositionssensorplatine
- 8
- Aktuatormomentensensorplatine
- 9
- Abtriebswelle
- 10
- Rotorpositionserfassungseinheit
- 11
- Digitalisierungs- und Sendeeinheit
- 12
- Datenverarbeitungseinheit
- 13
- Datenweiterleitungsmodul
- 14
- Kommunikationsmodul
- 15
- Steuergerät
- 16
- Rotorlagegeber
- 17
- erstes Halteelement
- 18
- zweites Halteelement
- 19
- Schnittstelle
- 20
- Drehmomentensensor
- 21
- Sensoranordnung
- 22
- Trägerelement
- 23
- Steg
- 24
- Trägerelement
- 25a, 25b
- Datenstrom
- 26a, 26b, 26c
- Befehlsdatenstrom
- 27a, 27b
- Drehmoment-Befehlsdatenstrom
