DE102022209480A1

DE102022209480A1 - Actuator for a chassis device

Info

Publication number: DE102022209480A1
Application number: DE102022209480.8A
Authority: DE
Inventors: Georg Tenckhoff; Benjamin Grodde; Daniel Pfeiffer; Timo Pundt; Philippe Klemm; Tobias ETTENAUER; Stephan Krieg
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2022-09-12
Filing date: 2022-09-12
Publication date: 2024-03-14

Abstract

Ein Aktuator für eine Fahrwerkseinrichtung, insbesondere für einen aktiv verstellbaren Wankstabilisator oder eine Lenkeinrichtung eines Kraftfahrzeugs, aufweisend eine Hohlwelle und eine damit verbundene Antriebseinheit, wobei der Aktuator ein wellenfestes Ende und ein abtriebseitiges Ende aufweist, die mittels der Antriebseinheit unter Aufbringung eines zwischen den Enden des Aktuators wirkenden Drehmoments um eine Rotationsachse (3) gegeneinander verdrehbar sind, und eine Sensoreinrichtung (10) zur Erfassung des übertragenen Drehmoments unter Nutzung der inversen Magnetostriktion, wobei die Sensoreinrichtung (10) einen zumindest bereichsweise durch die Hohlwelle gebildeten Primärsensor und eine innerhalb der Hohlwelle angeordnete Sensoreinheit (11) umfasst, zeichnet sich dadurch aus, dass die Sensoreinheit (11) ein Sensorgehäuse (23) aufweist, das die Hohlwelle innenseitig kontaktiert und eine Spulenanordnung aufnimmt.An actuator for a chassis device, in particular for an actively adjustable roll stabilizer or a steering device of a motor vehicle, having a hollow shaft and a drive unit connected thereto, the actuator having a shaft-fixed end and an output-side end, which is activated by means of the drive unit by applying a between the ends of the Actuator acting torque can be rotated relative to one another about an axis of rotation (3), and a sensor device (10) for detecting the transmitted torque using inverse magnetostriction, wherein the sensor device (10) has a primary sensor formed at least in regions by the hollow shaft and a primary sensor arranged within the hollow shaft Sensor unit (11) comprises, is characterized in that the sensor unit (11) has a sensor housing (23) which contacts the hollow shaft on the inside and accommodates a coil arrangement.

Description

Die Erfindung betrifft einen Aktuator für eine Fahrwerkseinrichtung, insbesondere für einen aktiv verstellbaren Wankstabilisator oder eine Lenkeinrichtung eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen aktiv verstellbaren Wankstabilisator für ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 16.The invention relates to an actuator for a chassis device, in particular for an actively adjustable roll stabilizer or a steering device of a motor vehicle, according to the preamble of claim 1 and an actively adjustable roll stabilizer for a motor vehicle according to claim 16.

Aus der Kraftfahrzeugtechnik, insbesondere der Fahrwerkstechnik, ist es bekannt, Kraftfahrzeuge mit einem sogenannten Wankstabilisator auszustatten. In einfacher Ausführung handelt es sich hierbei um eine im Wesentlichen C-förmige Drehstabfeder, die im mittigen Bereich drehbar gegenüber dem Fahrzeugaufbau gelagert ist und deren äußere, sich gegenüberliegende Enden jeweils mit einer Radaufhängung gekoppelt sind. Durch diese Konstruktion sorgt der Wankstabilisator dafür, dass die Karosserie des Fahrzeugs bei einer Kurvenfahrt nicht nur an der kurvenäußeren Seite einfedert (bedingt durch die Zentrifugalkraft), sondern zudem das kurveninnere Rad etwas abgesenkt wird (Kopierverhalten).From motor vehicle technology, in particular chassis technology, it is known to equip motor vehicles with a so-called roll stabilizer. In a simple embodiment, this is a substantially C-shaped torsion bar spring, which is rotatably mounted in the central area relative to the vehicle body and whose outer, opposite ends are each coupled to a wheel suspension. Thanks to this design, the roll stabilizer ensures that the body of the vehicle not only deflects on the outside side of the curve when cornering (due to the centrifugal force), but also that the wheel on the inside of the curve is lowered slightly (copy behavior).

Zur weiteren Steigerung des Fahrkomforts sowie der Fahrzeugstabilität ist es bekannt, Wankstabilisatoren aktiv verstellbar auszuführen. Der Wankstabilisator umfasst in diesem Fall einen Aktuator, und ist in zwei mit Hilfe des Aktuators um eine Rotationsachse relativ zueinander verdrehbare Stabilisatorabschnitte geteilt. Durch die Verdrehung der Stabilisatorabschnitte zueinander wird eine Wankbewegung des Fahrzeugaufbaus gezielt erzeugt oder einer durch äußere Einflüsse hervorgerufenen Wankbewegung des Fahrzeugsaufbaus gezielt entgegengewirkt. Zur bedarfsgerechten Ansteuerung des Aktuators kann es zweckmäßig sein, ein zwischen den Stabilisatorabschnitten wirkendes Drehmoment zu erfassen, insbesondere um dieses beispielsweise in einen Regelkreis des Aktuators einfließen zu lassen.To further increase driving comfort and vehicle stability, it is known to make roll stabilizers actively adjustable. In this case, the roll stabilizer comprises an actuator and is divided into two stabilizer sections that can be rotated relative to one another about an axis of rotation with the help of the actuator. By rotating the stabilizer sections relative to one another, a rolling movement of the vehicle body is specifically generated or a rolling movement of the vehicle body caused by external influences is specifically counteracted. In order to control the actuator as required, it may be expedient to detect a torque acting between the stabilizer sections, in particular in order to allow this to flow into a control circuit of the actuator, for example.

Auch für andere in der Fahrwerkstechnik zum Einsatz kommende Aktuatoren wie beispielsweise an einer Lenkeinrichtung eines Kraftfahrzeugs kann es zweckmäßig sein, ein auf den Aktuator wirkendes Drehmoment zu erfassen.It can also be useful for other actuators used in chassis technology, such as on a steering device of a motor vehicle, to detect a torque acting on the actuator.

Aus DE 10 2011 078 819 A1 ist ein aktiv verstellbarer Wankstabilisator für ein Kraftfahrzeug bekannt, zwischen dessen beiden Stabilisatorabschnitten ein Aktuator zur Verdrehung der Stabilisatorabschnitte angeordnet ist. Der Wankstabilisator weist eine nach dem Prinzip der inversen Magnetostriktion arbeitende Sensoreinrichtung zur Erfassung eines zwischen den Stabilisatorabschnitten wirkenden Drehmoments auf. Dazu ist ein magnetisch kodierter Primärsensor an einem Stabilisatorabschnitt angeordnet, wobei ein Magnetfeldsensor als Sekundärsensor vorgesehen ist, der Änderungen des magnetischen Feldes des Primärsensors in ein elektrisches Signal umwandelt. Der magnetisch kodierte Primärsensor wird durch einen Abschnitt des Stabilisatorteiles gebildet. Als nachteilig daran ist anzusehen, dass in den Stabilisatorabschnitt eine magnetische Kodierung eingebracht werden muss. Die magnetische Kodierung ist während des betrieblichen Einsatzes (des Kraftfahrzeugs) äußerer Fremdeinwirkung (beispielsweise mechanischen Einflüssen wie Steinschlag, Vibration oder dergleichen, und/oder thermischen Einflüssen) ausgesetzt, wodurch unter Umständen die Funktionalität der Sensoreinrichtung eingeschränkt oder zumindest verschlechtert wird. Gemäß einem in 6 von DE 10 2011 078 819 A1 gezeigten Sachverhalt ist der Sekundärsensor radial innerhalb einer den Primärsensor bildenden Hülse angeordnet, die wiederum stoffschlüssig innenliegend in einem Stabilisatorabschnitt angebracht ist.Out of DE 10 2011 078 819 A1 an actively adjustable roll stabilizer for a motor vehicle is known, between the two stabilizer sections of which an actuator for rotating the stabilizer sections is arranged. The roll stabilizer has a sensor device that works according to the principle of inverse magnetostriction to detect a torque acting between the stabilizer sections. For this purpose, a magnetically coded primary sensor is arranged on a stabilizer section, with a magnetic field sensor being provided as a secondary sensor, which converts changes in the magnetic field of the primary sensor into an electrical signal. The magnetically coded primary sensor is formed by a section of the stabilizer part. The disadvantage of this is that a magnetic coding has to be introduced into the stabilizer section. The magnetic coding is exposed to external external influences (for example mechanical influences such as stone chips, vibration or the like, and/or thermal influences) during operational use (of the motor vehicle), which may limit or at least deteriorate the functionality of the sensor device. According to one in 6 from DE 10 2011 078 819 A1 In the situation shown, the secondary sensor is arranged radially within a sleeve forming the primary sensor, which in turn is attached in a materially bonded manner on the inside in a stabilizer section.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Aktuator für eine Fahrwerkseinrichtung, insbesondere für einen aktiv verstellbaren Wankstabilisator oder eine Lenkeinrichtung eines Kraftfahrzeugs anzugeben, dessen Drehmoment sich zuverlässig und mit hoher Genauigkeit erfassen lässt, dessen Sensoreinrichtung in möglichst geringem Maße äußeren Einflüssen ausgesetzt ist und der einfach herstellbar ist. Dieser Aufgabenstellung entsprechend soll ein aktiv verstellbarer Wankstabilisator für ein Kraftfahrzeug angegeben werden.It is an object of the present invention to provide an actuator for a chassis device, in particular for an actively adjustable roll stabilizer or a steering device of a motor vehicle, whose torque can be detected reliably and with high accuracy, whose sensor device is exposed to external influences to the least possible extent and which is easy to produce. According to this task, an actively adjustable roll stabilizer for a motor vehicle should be specified.

Die Aufgabe wird zunächst gelöst durch einen Aktuator für eine Fahrwerkseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Erfindungsgemäß weist dieser auf: eine Hohlwelle, eine damit verbundene Antriebseinheit, wobei der Aktuator ein wellenfestes Ende und ein abtriebsseitiges Ende aufweist, die mittels der Antriebseinheit unter Aufbringung eines zwischen den Enden des Aktuators wirkenden Drehmoments um eine Rotationsachse gegeneinander verdrehbar sind, und eine Sensoreinrichtung zur Erfassung des übertragenen Drehmoments unter Nutzung der inversen Magnetostriktion. Die Sensoreinrichtung umfasst erfindungsgemäß einen zumindest bereichsweise durch die Hohlwelle gebildeten Primärsensor und eine innerhalb der Hohlwelle angeordnete Sensoreinheit. Insbesondere dient dabei der durch die Hohlwelle gebildete Primärsensor als sogenannter „Hookscher Verformungskörper“ [lineares Verhalten bezüglich der wirkenden Kraft (mechanische Spannung) und der sich einstellenden Verformung (mechanische Dehnung)], der unter Nutzung eines inversen magnetostriktiven Effekts, insbesondere des sogenannten inversen Villari-Effekts („Längen-Magnetostriktion“), die mechanische Drehmomentlast in eine messbare Änderung seiner magnetischen Eigenschaften transformiert. Die Sensoreinheit wiederum dient dabei insbesondere als sogenannter Sekundärsensor, dessen magnetisch wirkende Koppel-Elektronik einerseits die Hohlwelle mit einem Magnetfeld dynamisch anregt, andererseits die magnetische Reaktion der Hohlwelle - insbesondere in zwei Achsen diagonal zur Symmetrieachse der Hohlwelle - misst.The object is initially solved by an actuator for a chassis device with the features of claim 1. According to the invention, this has: a hollow shaft, a drive unit connected thereto, the actuator having a shaft-fixed end and an output-side end, which is activated by means of the drive unit by applying a Torque acting between the ends of the actuator can be rotated relative to one another about an axis of rotation, and a sensor device for detecting the transmitted torque using inverse magnetostriction. According to the invention, the sensor device comprises a primary sensor formed at least in regions by the hollow shaft and a sensor unit arranged within the hollow shaft. In particular, the primary sensor formed by the hollow shaft serves as a so-called “Hook deformation body” [linear behavior with regard to the acting force (mechanical stress) and the resulting deformation (mechanical strain)], which uses an inverse magnetostrictive effect, in particular the so-called inverse Villari effect (“length magnetostriction”), which transforms mechanical torque load into a measurable change in its magnetic properties. The sensor unit in turn serves in particular as so-called secondary sensor, whose magnetically acting coupling electronics, on the one hand, dynamically excites the hollow shaft with a magnetic field, and on the other hand, measures the magnetic reaction of the hollow shaft - in particular in two axes diagonal to the axis of symmetry of the hollow shaft.

Erfindungsgemäß zeichnet sich der Aktuator dadurch aus, dass die Sensoreinheit ein Sensorgehäuse aufweist, das die Hohlwelle innenseitig kontaktiert und eine Spulenanordnung aufnimmt. Das Sensorgehäuse hat demnach insbesondere die Funktion, die für die magnetische Anregung und für die Messung der magnetischen Reaktionen erforderliche Spulenanordnung in einer definierten und von Betriebseinflüssen möglichst unbeeinflussbaren Relativposition gegenüber der als Primärsensor dienenden Hohlwelle zu halten. Erfindungsgemäß erfolgt dies, indem das Sensorgehäuse die Hohlwelle innenseitig kontaktiert, wodurch sich auf konstruktiv einfache Weise ein durch die Gehäusegestaltung vorgebbarer Abstand zwischen Hohlwelle und Spulenanordnung erzielen lässt. Da sich gezeigt hat, dass die Relativposition der Spulenanordnung gegenüber der als Primärsensor dienenden Hohlwelle einen hohen Einfluss auf die Messergebnisse sowie deren Qualität hat, wird durch die konstruktive Maßnahme der Verwendung eines Gehäuses zur Aufnahme der Spulenanordnung die zuvor genannte Aufgabe auf vorteilhafte Weise gelöst.According to the invention, the actuator is characterized in that the sensor unit has a sensor housing which contacts the hollow shaft on the inside and accommodates a coil arrangement. The sensor housing therefore has the particular function of holding the coil arrangement required for the magnetic excitation and for measuring the magnetic reactions in a defined relative position relative to the hollow shaft serving as the primary sensor, which is as uninfluenced as possible by operating influences. According to the invention, this is done by the sensor housing contacting the hollow shaft on the inside, whereby a distance between the hollow shaft and the coil arrangement that can be specified by the housing design can be achieved in a structurally simple manner. Since it has been shown that the relative position of the coil arrangement relative to the hollow shaft serving as a primary sensor has a high influence on the measurement results and their quality, the aforementioned task is solved in an advantageous manner by the constructive measure of using a housing to accommodate the coil arrangement.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Aktuators ist die Hohlwelle Teil eines die Antriebseinheit aufnehmenden Aktuatorgehäuses, wobei die Sensoreinheit innerhalb des zumindest bereichsweise als Primärsensor dienenden Aktuatorgehäuses angeordnet ist. Mit anderen Worten kann in diesem Fall die Hohlwelle zumindest teilweise das Aktuatorgehäuse bilden, welches die Antriebseinheit des Aktuators aufnimmt. Indem die Sensoreinheit innerhalb dieses Aktuatorgehäuses angeordnet ist, wird deren Schutz vor äußeren mechanischen oder thermischen Einflüssen gewährleistet. Indem ein Teil des Aktuatorgehäuses als Primärsensor dient, wird auf vorteilhafte Weise eine Funktionsintegration erzielt.According to a preferred development of the actuator, the hollow shaft is part of an actuator housing that accommodates the drive unit, the sensor unit being arranged within the actuator housing, which serves as a primary sensor at least in some areas. In other words, in this case the hollow shaft can at least partially form the actuator housing, which accommodates the drive unit of the actuator. By arranging the sensor unit within this actuator housing, its protection from external mechanical or thermal influences is guaranteed. By using part of the actuator housing as a primary sensor, functional integration is advantageously achieved.

Vorteilhaft sind das wellenfeste Ende und das abtriebsseitige Ende des Aktuators jeweils mit gegenüberliegenden Stabilisatorabschnitten des Wankstabilisators verbindbar, um diese mittels der Antriebseinheit um die Rotationsachse gegeneinander verdrehen zu können.Advantageously, the shaft-fixed end and the output-side end of the actuator can each be connected to opposite stabilizer sections of the roll stabilizer in order to be able to rotate them relative to one another about the axis of rotation by means of the drive unit.

Bei der Antriebseinheit des Aktuators kann es sich um einen Elektromotor handeln, der weiterhin mit einem Getriebe, insbesondere einem mehrstufigen Planetengetriebe zu einer Antriebseinheit antriebsverbunden sein kann.The drive unit of the actuator can be an electric motor, which can also be drive-connected to a gearbox, in particular a multi-stage planetary gearbox, to form a drive unit.

Die erfindungsgemäß zum Einsatz kommende Spulenanordnung kann auf unterschiedliche Weise gestaltet sein. Vorteilhaft umfasst diese eine Senderspule zur Magnetisierung des Primärsensors und eine, vorzugsweise mehrere, Empfängerspulen zur Erfassung des Magnetfelds des magnetisierten Primärsensors. Durch gemeinsame Anordnung der Spulen kann auf vorteilhafte Weise eine leicht handhabbare und einfach montierbare Einheit geschaffen werden.The coil arrangement used according to the invention can be designed in different ways. This advantageously includes a transmitter coil for magnetizing the primary sensor and one, preferably several, receiver coils for detecting the magnetic field of the magnetized primary sensor. By arranging the coils together, an easy-to-handle and easy-to-assemble unit can advantageously be created.

Zur Gewährleistung der Beibehaltung einer unveränderten Relativposition der Spulenanordnung gegenüber der Hohlwelle und zum Schutz der Spulenplatine weist vorzugsweise das Sensorgehäuse eine wannenförmige Grundform auf, die an ihrer radial nach außen weisenden Unterseite eine an den Konturverlauf der Hohlwelle, insbesondere der Innenwand des Aktuatorgehäuses, angepasste Wölbung aufweist.To ensure that an unchanged relative position of the coil arrangement is maintained relative to the hollow shaft and to protect the coil board, the sensor housing preferably has a trough-shaped basic shape, which has a curvature on its radially outwardly facing underside that is adapted to the contour of the hollow shaft, in particular the inner wall of the actuator housing .

Weiterhin vorteilhaft sind an der radial nach außen weisenden Unterseite des Sensorgehäuses mehrere, insbesondere vier Anlagebereiche ausgebildet, wobei sich Sensorgehäuse und Aktuatorgehäuse in ausschließlich diesen Anlagebereichen kontaktieren. Durch diese Maßnahme lässt sich vorteilhalft gewährleisten, dass das Sensorgehäuse in einer definierten Relativposition gegenüber der Hohlwelle positioniert werden kann und dass diese Relativposition frei von späteren betrieblichen Einflüssen wie die Verformungen und/oder thermischen Veränderungen benachbarter Komponenten ist.Furthermore, several, in particular four, contact areas are formed on the radially outwardly facing underside of the sensor housing, with the sensor housing and actuator housing contacting only in these contact areas. This measure can advantageously ensure that the sensor housing can be positioned in a defined relative position relative to the hollow shaft and that this relative position is free from later operational influences such as deformations and/or thermal changes of adjacent components.

Vorteilhaft treten die Anlagebereiche aus dem Konturverlauf der Unterseite des Sensorgehäuses radial hervor. Damit ist gewährleistet, dass eine Kontaktierung nur in diesen Bereichen stattfindet.The contact areas advantageously emerge radially from the contour of the underside of the sensor housing. This ensures that contact only takes place in these areas.

Weiterhin vorteilhaft ist das Sensorgehäuse als Formteil, insbesondere als Kunststoffformteil hergestellt.Furthermore, the sensor housing is advantageously manufactured as a molded part, in particular as a plastic molded part.

Zweckmäßigerweise weist das Sensorgehäuse insbesondere nahe der gewölbten Unterseite einen Aufnahmebereich für die Spulenanordnung auf.The sensor housing expediently has a receiving area for the coil arrangement, particularly near the curved underside.

In konstruktiver Hinsicht kann dies vorteilhaft dadurch verwirklicht sein, dass der Aufnahmebereich zur Aufnahme einer die Spulenanordnung aufnehmenden, insbesondere ebenen Spulenplatine und/oder einer Spulenträgerplatine ausgebildet ist.From a structural point of view, this can advantageously be achieved in that the receiving area is designed to accommodate a, in particular flat, coil board and/or a coil carrier board that accommodates the coil arrangement.

Vorzugsweise sind auf der Spulenplatine die Senderspule und mehrere Empfängerspulen, insbesondere nebeneinander, angeordnet.The transmitter coil and a plurality of receiver coils are preferably arranged on the coil board, in particular next to one another.

Spulenplatine und Spulenträgerplatine sind vorzugsweise miteinander verbunden.Coil board and coil carrier board are preferably connected to one another.

Zur Gewährleistung einer sicheren und definierten Aufnahme ist vorzugsweise an einer der Platinen, vorzugsweise an der Spulenträgerplatine, eine Kontur, vorzugsweise in Form von mehreren, insbesondere vier Durchgänge, ausgebildet, die komplementär ist zu Strukturelementen, die am Sensorgehäuse ausgebildet sind, um durch gegenseitigen Eingriff die Spulenträgerplatine gegenüber dem Sensorgehäuse zu halten.To ensure a secure and defined recording, a contour is preferably formed on one of the boards, preferably on the coil carrier board, preferably in the form of several, in particular four, passages, which is complementary to structural elements that are formed on the sensor housing in order to ensure mutual engagement to hold the coil carrier board in relation to the sensor housing.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Aktuators sind am Sensorgehäuse zwei parallel zur Axialrichtung verlaufende Ausnehmungen ausgebildet, in welche die Spulenplatine zumindest bereichsweise hineinragt. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass die Spulenplatine, die zweckmäßigerweise eine im wesentliche ebene Erstreckung aufweist, nahe an der Hohlwelle positioniert werden kann.According to a preferred development of the actuator, two recesses running parallel to the axial direction are formed on the sensor housing, into which the coil board protrudes at least in some areas. In this way it is ensured that the coil board, which expediently has a substantially flat extension, can be positioned close to the hollow shaft.

Zweckmäßigerweise nimmt das Sensorgehäuse weiterhin eine elektrisch mit der Spulenanordnung verbundene Elektronikplatine auf.The sensor housing expediently also accommodates an electronic circuit board that is electrically connected to the coil arrangement.

Die eingangs genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch einen aktiv verstellbaren Wankstabilisator für ein Kraftfahrzeug gemäß den Merkmalen des Anspruchs 16. Dieser weist erfindungsgemäß einen Aktuator gemäß der zuvor beschriebenen Art auf, dessen wellenfestes Ende mit einem Stabilisatorabschnitt und dessen abtriebsseitiges Ende mit einem Stabilisatorabschnitt verbunden ist.The task mentioned at the beginning is further solved by an actively adjustable roll stabilizer for a motor vehicle according to the features of claim 16. According to the invention, this has an actuator according to the type described above, the shaft-fixed end of which is connected to a stabilizer section and the output-side end of which is connected to a stabilizer section.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Daraus gehen auch weitere Merkmale und vorteilhafte Wirkungen der Erfindung hervor. In der Zeichnung zeigt:

1 einen aktiv verstellbaren Wankstabilisator eines Kraftfahrzeugs, in Zusammenwirkung mit gegenüberliegenden Radaufhängungen der rechten und linken Fahrzeugseite in schematischer Ansicht,
2 einen Aktuator eines verstellbaren Wankstabilisators mit Sensoreinrichtung zur Drehmomenterfassung in vereinfacht schematischer Darstellung,
3 eine an einem wie in 2 dargestellten Aktuator zum Einsatz kommende Sensoreinrichtung im axialen Schnitt des Aktuators in schematisch vereinfachter Darstellung,
4 eine Sensoreinheit einer Sensoreinrichtung in perspektivischer Darstellung von radial schräg außen,
5 die Sensoreinrichtung gemäß 4 in perspektivischer Schnittdarstellung, schräg von der Seite,
6 die Sensoreinheit der 4 und 5, angeordnet im Aktuatorgehäuse (Hohlwelle) eines Aktuators im axialen Schnitt, wobei aus Darstellungsgründen übrige Elemente des Aktuators weggelassen sind,
7 die im Aktuatorgehäuse (Hohlwelle) angeordnete Sensoreinheit (Sekundärsensor) im Anordnungszustand wie in 6 in perspektivischer Ansicht von schräg oben,
8 die Sensoreinheit in einer alternativen perspektivischen Darstellung von radial außen,
9 die Sensoreinheit in perspektivischer Darstellung schräg von der Seite,
10 die Sensoreinheit in Draufsicht.

The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawing. This also results in further features and advantageous effects of the invention. In the drawing shows:

1 an actively adjustable roll stabilizer of a motor vehicle, in cooperation with opposing wheel suspensions on the right and left side of the vehicle in a schematic view,
2 an actuator of an adjustable roll stabilizer with a sensor device for detecting torque in a simplified schematic representation,
3 one on one as in 2 The sensor device used in the actuator is shown in an axial section of the actuator in a schematically simplified representation,
4 a sensor unit of a sensor device in a perspective view from the radially oblique outside,
5 the sensor device according to 4 in a perspective sectional view, diagonally from the side,
6 the sensor unit of the 4 and 5 , arranged in the actuator housing (hollow shaft) of an actuator in axial section, with other elements of the actuator being omitted for reasons of illustration,
7 the sensor unit (secondary sensor) arranged in the actuator housing (hollow shaft) in the arrangement state as in 6 in a perspective view from diagonally above,
8th the sensor unit in an alternative perspective view from the radial outside,
9 the sensor unit in a perspective view diagonally from the side,
10 the sensor unit in top view.

Zur Veranschaulichung des Einsatzgebietes der Erfindung zeigt 1 zunächst einen aktiv verstellbaren Wankstabilisator 1 für ein Kraftfahrzeug in vereinfacht schematischer, perspektivischer Ansicht. Der verstellbare Wankstabilisator 1 ist Teil eines nicht vollständig gezeigten Fahrwerks eines (nicht dargestellten) Kraftfahrzeugs. Ein linkes Rad 7a und ein auf der gegenüberliegenden Fahrzeugseite angeordnetes rechtes Rad 7b sind jeweils über eine Radaufhängung 8a bzw. 8b (vereinfacht dargestellt) mit dem Aufbau des Kraftfahrzeugs verbunden. Das linke Rad 7a und die zugehörige Radaufhängung 8a bzw. das rechte Rad 7b und die zugehörige Radaufhängung 8b sind jeweils mit einem äußeren Ende eines zugehörigen Stabilisatorabschnitts 6a bzw. 6b des aktiv verstellbaren Wankstabilisators 1 gekoppelt. Die beiden Stabilisatorabschnitte 6a und 6b sind fahrzeugmittig über einen Aktuator 2 - vereinfacht dargestellt als im Wesentlichen zylindrischer Körper - miteinander verbunden.To illustrate the area of application of the invention shows 1 First, an actively adjustable roll stabilizer 1 for a motor vehicle in a simplified, schematic, perspective view. The adjustable roll stabilizer 1 is part of a not completely shown chassis of a motor vehicle (not shown). A left wheel 7a and a right wheel 7b arranged on the opposite side of the vehicle are each connected to the body of the motor vehicle via a wheel suspension 8a and 8b (shown in simplified form). The left wheel 7a and the associated wheel suspension 8a or the right wheel 7b and the associated wheel suspension 8b are each coupled to an outer end of an associated stabilizer section 6a or 6b of the actively adjustable roll stabilizer 1. The two stabilizer sections 6a and 6b are connected to one another in the center of the vehicle via an actuator 2 - shown in simplified form as a substantially cylindrical body.

Auf für sich gesehen bekannte Weise ist der verstellbare Wankstabilisator 1 um eine Rotationsachse 3 drehbar gegenüber dem Fahrzeugaufbau gelagert (Lagerung nicht näher dargestellt). Der Aktuator 2, vereinfacht als zylindrischer Körper dargestellt, umfasst im Wesentlichen ein in Bezug auf die Rotationsachse 3 im Wesentlichen rotationssymmetrisches Aktuatorgehäuse 4, das zumindest bereichsweise als Hohlwelle ausgebildet ist und entsprechend wirkt.In a manner known per se, the adjustable roll stabilizer 1 is mounted so that it can rotate relative to the vehicle body about an axis of rotation 3 (mounting not shown in more detail). The actuator 2, shown in simplified form as a cylindrical body, essentially comprises an actuator housing 4 which is essentially rotationally symmetrical with respect to the axis of rotation 3 and which is designed at least in some areas as a hollow shaft and acts accordingly.

In dem Aktuatorgehäuse 4 sind unter anderem ein Elektromotor 15 sowie ein mehrstufiges Planetengetriebe 16 angeordnet, hierzu sei auf 2 verwiesen, die einen wie in 1 zum Einsatz kommenden Aktuator 2 in schematischer Seitendarstellung zeigt, wobei die ungefähre Position vom Elektromotor 15 und Getriebe 16 durch Pfeile angedeutet ist. Über einen Teil des Aktuatorgehäuses 4, den Elektromotor 15 und das dazu koaxial angeordnete mehrstufige Planetengetriebe 16 stehen die Stabilisatorabschnitte 6a und 6b in Antriebsverbindung zueinander. Bei stehendem Elektromotor 15 sind die beiden Stabilisatorabschnitte 6a, 6b über den Aktuator 2 starr miteinander verbunden. Durch Verdrehung des Elektromotors 15 lassen sich die Stabilisatorabschnitte 6a, 6b abhängig von der Drehrichtung um die Rotationsachse 3 gegeneinander verdrehen. So lässt sich der verstellbare Wankstabilisator 1 gemäß 1 auf für sich gesehen bekannte Weise verstellen, womit eine Einflussnahme auf das Wankverhalten eines mit dem Wankstabilisator 1 ausgestatteten Kraftfahrzeugs möglich ist.In the actuator housing 4, among other things, an electric motor 15 and a multi-stage planetary gear 16 are arranged; see below 2 referred to, the one as in 1 shows the actuator 2 used in a schematic side view, the approximate position of the electric motor 15 and gear 16 being indicated by arrows. The stabilizer sections 6a and 6b are in drive connection to one another via part of the actuator housing 4, the electric motor 15 and the multi-stage planetary gear 16 arranged coaxially therewith. When the electric motor 15 is stationary, the two stabilizer sections 6a, 6b are over the actuator 2 is rigidly connected to one another. By rotating the electric motor 15, the stabilizer sections 6a, 6b can be rotated relative to one another about the axis of rotation 3 depending on the direction of rotation. This is how the adjustable roll stabilizer 1 can be adjusted according to 1 Adjust in a manner known per se, which makes it possible to influence the roll behavior of a motor vehicle equipped with the roll stabilizer 1.

Gemäß der gezeigten schematischen Darstellung ist der Stabilisatorabschnitt 6a gehäusefest, d. h. dieser ist drehfest mit einem Ende 5a des Aktuatorgehäuses 4 verbunden. Hingegen ist der Stabilisatorabschnitt 6b mit dem Aktuator 2 an dessen abtriebsseitigen Ende 5b verbunden. D. h., der Stabilisatorabschnitt 6b ist drehbar gegenüber dem Aktuatorgehäuse 4 gelagert, zugleich jedoch antriebsverbunden mit dem Getriebeausgang des Aktuators 2. Abhängig vom Betriebszustand des mit dem Wankstabilisator 1 ausgestatteten Kraftfahrzeugs wirkt zwischen den Stabilisatorabschnitten 6a, 6b ein Drehmoment M, das in 1 als um die Rotationsachse 3 wirkender Doppelpfeil bezeichnet ist. Stärke und Richtung des Drehmoments M hängen ab vom jeweiligen Betriebszustand.According to the schematic representation shown, the stabilizer section 6a is fixed to the housing, ie it is connected to one end 5a of the actuator housing 4 in a rotationally fixed manner. On the other hand, the stabilizer section 6b is connected to the actuator 2 at its output end 5b. That is, the stabilizer section 6b is rotatably mounted relative to the actuator housing 4, but at the same time is drive-connected to the transmission output of the actuator 2. Depending on the operating state of the motor vehicle equipped with the roll stabilizer 1, a torque M acts between the stabilizer sections 6a, 6b, which is in 1 is referred to as a double arrow acting around the axis of rotation 3. The strength and direction of the torque M depend on the respective operating state.

Der in 2 gezeigte Aktuator 2, der Teil eines wie in 1 schematisch dargestellten verstellbaren Wankstabilisators 1 sein kann, ist weiterhin mit einer Steuerung 14 versehen, die sich - wie der Elektromotor 15 und das mehrstufige Planetengetriebe 16 - innerhalb des Aktuatorgehäuses 4 in einem dem gehäusefesten Stabilisatorabschnitt 6a zugewandten Bereich des Aktuatorgehäuses befindet. Die Steuerung 14 umfasst unter anderem elektrische und/oder elektronische Komponenten, unter anderem zur Ansteuerung und Stromversorgung des Elektromotors 15. Weiterhin ist in diesem Bereich des Aktuatorgehäuses 4 eine Sensoreinrichtung 10 angeordnet, die nach dem Prinzip der aktiven inversen Magnetostriktion arbeitet und mit der sich ein auf den Aktuator 2 um die Rotationsachse wirkendes Drehmoment M erfassen und messen lässt.The in 2 Actuator 2 shown, which is part of a as in 1 schematically shown adjustable roll stabilizer 1, is further provided with a control 14, which - like the electric motor 15 and the multi-stage planetary gear 16 - is located within the actuator housing 4 in an area of the actuator housing facing the stabilizer section 6a fixed to the housing. The controller 14 includes, among other things, electrical and/or electronic components, among other things for controlling and powering the electric motor 15. Furthermore, a sensor device 10 is arranged in this area of the actuator housing 4, which works according to the principle of active inverse magnetostriction and with which a Torque M acting on the actuator 2 about the axis of rotation can be recorded and measured.

In 2 sind aus Vereinfachungsgründen die Stabilisatorabschnitte 6a, 6b verkürzt und vereinfacht dargestellt als sich entlang der Rotationsachse 3 erstreckende Stummel. Der zwischen diesen befindliche Aktuator 2, der die Stabilisatorabschnitte 6a und 6b miteinander verbindet (vergl. 1), weist einen Elektromotor 15 sowie ein dazu koaxial angeordnetes mehrstufiges Planetengetriebe 16 auf, die zusammen mit der Steuerung 14 innerhalb des Aktuatorgehäuses 4 angeordnet sind. Wie bereits im Zusammenhang mit 1 erläutert, ist der Stabilisatorabschnitt 6a drehfest mit dem Aktuatorgehäuse 4 verbunden, während der Stabilisatorabschnitt 6b drehbar gegenüber dem Aktuatorgehäuse 4 gelagert ist und drehfest mit dem Abtrieb des mehrstufigen Planetengetriebes 16 verbunden ist, um mittels des Elektromotors 15 und des Getriebes 16 gegenüber dem (gehäusefesten) Stabilisatorabschnitt 6a verdrehbar zu sein. Das gehäusefeste Ende 5a des Aktuators ist also mit dem Stabilisatorabschnitt 6a verbunden, während am abtriebsseitigen Ende 5b des Aktuators der Stabilisatorabschnitt 6b drehbar gegenüber dem Aktuatorgehäuse 4 gelagert ist und in Antriebsverbindung zumindest mit dem mehrstufigen Planetengetriebe 16 und dem Elektromotor 15 steht. Alternativ oder ergänzend könnten auch weitere oder andere Elemente im so gebildeten Antriebsstrang vorhanden sein, beispielsweise eine Kupplung, Bremse, eine Feder- und/oder Dämpfungseinrichtung.In 2 For reasons of simplification, the stabilizer sections 6a, 6b are shortened and shown in simplified form as stubs extending along the axis of rotation 3. The actuator 2 located between these, which connects the stabilizer sections 6a and 6b to one another (see Fig. 1 ), has an electric motor 15 and a coaxially arranged multi-stage planetary gear 16, which are arranged together with the controller 14 within the actuator housing 4. As already in connection with 1 explained, the stabilizer section 6a is connected in a rotationally fixed manner to the actuator housing 4, while the stabilizer section 6b is rotatably mounted relative to the actuator housing 4 and is connected in a rotationally fixed manner to the output of the multi-stage planetary gear 16 in order to move relative to the (fixed to the housing) by means of the electric motor 15 and the gear 16. Stabilizer section 6a to be rotatable. The housing-fixed end 5a of the actuator is therefore connected to the stabilizer section 6a, while at the output end 5b of the actuator the stabilizer section 6b is rotatably mounted relative to the actuator housing 4 and is in drive connection at least with the multi-stage planetary gear 16 and the electric motor 15. Alternatively or additionally, further or other elements could also be present in the drive train formed in this way, for example a clutch, brake, a spring and/or damping device.

Die Sensoreinrichtung 10 des Aktuators 2 umfasst im Wesentlichen einen Primärsensor und einen Sekundärsensor. Ein axialer Abschnitt des Aktuatorgehäuses 4, der sich zwischen Elektromotor 15 und dem gehäusefesten Ende des Aktuators 5a befindet, ist aus einem magnetisierbaren Material hergestellt. Gemäß dem physikalischen Effekt der inversen Magnetostriktion, d. h. einer Änderung der Magnetisierung durch mechanische Spannungen, kann dieser als Hohlwelle ausgebildete Bereich des Aktuatorgehäuses 4, der das Drehmoment M zwischen den Stabilisatorabschnitten 6a und 6b überträgt, als Primärsensor genutzt werden. Zu diesem Zweck ist innerhalb des Aktuatorgehäuses 4 weiterhin eine Sensoreinheit 11 angeordnet, die als sogenannter Sekundärsensor wirkt, wie in 3 schematisch dargestellt.The sensor device 10 of the actuator 2 essentially comprises a primary sensor and a secondary sensor. An axial section of the actuator housing 4, which is located between the electric motor 15 and the housing-fixed end of the actuator 5a, is made of a magnetizable material. According to the physical effect of inverse magnetostriction, ie a change in magnetization due to mechanical stresses, this region of the actuator housing 4, which is designed as a hollow shaft and which transmits the torque M between the stabilizer sections 6a and 6b, can be used as a primary sensor. For this purpose, a sensor unit 11 is further arranged within the actuator housing 4, which acts as a so-called secondary sensor, as in 3 shown schematically.

Anhand von 3, die einen axialen Schnitt durch den Aktuator 2 der 2 im Bereich der Sensoreinheit 11 schematisch zeigt, sei die Funktionsweise der Sensoreinrichtung 10 erläutert: Innerhalb des im Wesentlichen rotationssymmetrischen Aktuatorgehäuses 4 ist eine Sensoreinheit 11 (Sekundärsensor) nahe der Gehäusewand des Aktuatorgehäuses 4, damit insbesondere radial innerhalb eines als Primärsensor dienenden Abschnitts des Aktuatorgehäuses 4 (Hohlwelle) angeordnet. Die Sensoreinheit 11 weist einen der Innenwand des Aktuatorgehäuses 4 (Hohlwelle) zugewandten gewölbten Sensorkopf auf, der mit einer Senderspule 12 und mehreren Empfängerspulen 13 ausgestattet ist. Mittels der an der Sensoreinheit 11 angeordneten Senderspule 12 ist ein in dessen Nähe befindlicher Bereich des Aktuatorgehäuses 4 (besonders behandelter Hohlwellenabschnitt des Aktuatorgehäuses 4) aktiv magnetisierbar. Die magnetische Reaktion des Primärsensors wird mittels der Empfängerspulen 13 der Sensoreinheit 11 (Sekundärsensor) erfasst.Based on 3 , which is an axial section through the actuator 2 2 in the area of the sensor unit 11 shows schematically, the functioning of the sensor device 10 is explained: Within the essentially rotationally symmetrical actuator housing 4 is a sensor unit 11 (secondary sensor) near the housing wall of the actuator housing 4, so in particular radially within a section of the actuator housing 4 serving as a primary sensor ( hollow shaft). The sensor unit 11 has a curved sensor head facing the inner wall of the actuator housing 4 (hollow shaft), which is equipped with a transmitter coil 12 and several receiver coils 13. By means of the transmitter coil 12 arranged on the sensor unit 11, a region of the actuator housing 4 in its vicinity (specially treated hollow shaft section of the actuator housing 4) can be actively magnetized. The magnetic response of the primary sensor is detected by means of the receiver coils 13 of the sensor unit 11 (secondary sensor).

Liegt am Aktuatorgehäuse 4 ein Drehmoment M an, wie in 3 durch den gekrümmten Doppelpfeil angedeutet, so verursachen die im Material des Aktuatorgehäuses 4 hervorgerufenen mechanischen Spannungen - gemäß dem Prinzip der inversen Magnetostriktion -, dass die Hohlwelle die mechanische Drehmomentlast (das Drehmoment M) in messbare Änderungen ihrer magnetischen Eigenschaften transformiert. Durch Auslegung und Materialauswahl der Hohlwelle werden Linearität und Genauigkeit über die Lebensdauer gewährleistet. Die Änderung der magnetischen Eigenschaften wird über die Empfängerspulen 13 erfasst. Somit kann die Sensoreinrichtung 10 durch Zusammenwirken von Primärsensor und Sekundärsensor ein auf das Aktuatorgehäuse 4 (Hohlwelle) des Aktuators 2 wirkendes Drehmoment M erfassen und messen (der Richtung und Höhe nach bestimmen).If there is a torque M on the actuator housing 4, as in 3 indicated by the curved double arrow, the cause in the material of the actuator housing 4 caused mechanical stresses - according to the principle of inverse magnetostriction - that the hollow shaft transforms the mechanical torque load (the torque M) into measurable changes in its magnetic properties. The design and material selection of the hollow shaft ensures linearity and accuracy over its service life. The change in the magnetic properties is detected via the receiver coils 13. Thus, the sensor device 10 can detect and measure (determine the direction and height) a torque M acting on the actuator housing 4 (hollow shaft) of the actuator 2 through the interaction of the primary sensor and secondary sensor.

Anhand der nachfolgenden 4 und 5 sowie 6 bis 10 erfolgen Erläuterungen hinsichtlich der konstruktiven Gestaltung der Sensoreinrichtung 10 anhand eines Ausführungsbeispiels, das nachfolgend in unterschiedlichen Aspekten beschrieben wird. Da sich die genannten Figuren auf dasselbe Ausführungsbeispiel beziehen, gilt die nachfolgende Beschreibung des Ausführungsbeispiels für sämtliche der genannten Figuren gleichermaßen.Based on the following 4 and 5 and 6 to 10, explanations regarding the structural design of the sensor device 10 are made using an exemplary embodiment, which is described below in different aspects. Since the figures mentioned refer to the same exemplary embodiment, the following description of the exemplary embodiment applies equally to all of the figures mentioned.

Die 4, 5 sowie 8 bis 10 zeigen eine Sensoreinheit 11 gemäß ein und desselben Ausführungsbeispiels in verschiedenen Ansichten, wobei die Sensoreinheit 11 in diesen Figuren für sich dargestellt ist. Hingegen zeigen die 6 und 7 die Sensoreinheit 11 eingebaut in einen Hohlwellenabschnitt des Aktuatorgehäuses 4 (Einbauzustand). Zur Veranschaulichung und übersichtlichen Darstellung sind in den 6 und 7 neben der Sensoreinheit 11 und dem Hohlwellenabschnitt des Aktuatorgehäuses 4 übrige Bauteile und Komponenten eines Aktuators weggelassen. Es versteht sich, dass der in den 6 und 7 dargestellte Abschnitt des Aktuatorgehäuses 4 Teil eines wie anhand von 2 bzw. 1 dargestellten Aktuators eines Wankstabilisators sein kann.The 4 , 5 and 8 to 10 show a sensor unit 11 according to one and the same exemplary embodiment in different views, the sensor unit 11 being shown by itself in these figures. On the other hand, they show 6 and 7 the sensor unit 11 is installed in a hollow shaft section of the actuator housing 4 (installed state). For illustration and clear presentation are in the 6 and 7 In addition to the sensor unit 11 and the hollow shaft section of the actuator housing 4, other parts and components of an actuator are omitted. It is understood that the one in the 6 and 7 illustrated section of the actuator housing 4 part of one as based on 2 or. 1 shown actuator of a roll stabilizer can be.

Zunächst sei im Folgenden anhand der 4, 5 sowie 6 bis 10 die Sensoreinheit 11 hinsichtlich deren Aufbaus beschrieben. Als wesentliche Elemente weist die Sensoreinheit 11 demnach ein Sensorgehäuse 23, eine Spulenplatine 22, eine Spulenträgerplatine 18 (in der Schnittdarstellung gemäß 6 und 78 bezeichnet), eine Elektronikplatine 17 sowie eine Käfiglasche 25 auf. Bei dem Sensorgehäuse 23 handelt es sich um ein wannenförmiges Kunststoffteil mit einer radial nach außen gekrümmten Unterseite. Die Krümmung der Unterseite ist derart gewählt, dass das Sensorgehäuse 23 im Einbauzustand in dem Aktuatorgehäuse 4 (Hohlwelle) im Wesentlichen der Krümmung der Innenwand des Aktuatorgehäuses 4 folgt.First of all, the following is based on the 4 , 5 and 6 to 10 the sensor unit 11 is described with regard to its structure. As essential elements, the sensor unit 11 therefore has a sensor housing 23, a coil board 22, and a coil carrier board 18 (in the sectional view according to 6 and 78 designated), an electronic board 17 and a cage tab 25. The sensor housing 23 is a trough-shaped plastic part with a radially outwardly curved underside. The curvature of the underside is selected such that the sensor housing 23 essentially follows the curvature of the inner wall of the actuator housing 4 when installed in the actuator housing 4 (hollow shaft).

Wie in den 4, 8 und 9 dargestellt, sind an der Unterseite des Sensorgehäuses 23 vier Auflagepads 27 ausgebildet, die aus der gekrümmten Ebene der Unterseite des Sensorgehäuses 23 radial hervortreten. Im Einbauzustand im Aktuatorgehäuse 4 (vergl. 6 und 7) kontaktiert das Sensorgehäuse 23 das Aktuatorgehäuse 4 ausschließlich über die vier Auflagepads 27. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass das Sensorgehäuse 23 eine definierte, über die Betriebsdauer des Aktuators 2 unveränderte Relativposition gegenüber dem Aktuatorgehäuse 4 (also dem „Primärsensor“) einnimmt.Like in the 4 , 8th and 9 shown, four support pads 27 are formed on the underside of the sensor housing 23, which protrude radially from the curved plane of the underside of the sensor housing 23. When installed in the actuator housing 4 (see 6 and 7 ), the sensor housing 23 contacts the actuator housing 4 exclusively via the four support pads 27. This ensures that the sensor housing 23 assumes a defined relative position relative to the actuator housing 4 (i.e. the “primary sensor”), which remains unchanged over the operating period of the actuator 2.

An der Unterseite des Sensorgehäuses 23 sind, wie beispielsweise in 4 zu sehen, zwei Gehäuseschlitze 28 ausgebildet. Jeder der Gehäuseschlitze 28 erstreckt sich parallel zur Rotationsachse 3 (bezogen auf den Einbauzustand in das Aktuatorgehäuse 4), somit orthogonal zur Krümmungsrichtung der Unterseite des Sensorgehäuses 23.On the underside of the sensor housing 23 are, for example in 4 can be seen, two housing slots 28 are formed. Each of the housing slots 28 extends parallel to the axis of rotation 3 (based on the installed state in the actuator housing 4), thus orthogonal to the direction of curvature of the underside of the sensor housing 23.

In dem Sensorgehäuse 23 ist, wie am besten in den 6 und 7 zu sehen, im Bodenbereich eine Spulenträgerplatine 18 angeordnet. Es handelt sich dabei um ein ebenes, rechteckiges Bauteil, das über vier Haltestifte 21 gegenüber dem Sensorgehäuse 23 in Position gehalten wird, wobei jeder der vier Haltestifte 21 durch ein in der Spulenträgerplatine 18 ausgebildetes Loch 20 hindurch ragt. Entsprechend ist die Spulenträgerplatine 18 in vier Bereichen gegenüber dem Sensorgehäuse 23 in der Ebene arretiert.In the sensor housing 23 is, as best in the 6 and 7 can be seen, a coil carrier board 18 arranged in the bottom area. It is a flat, rectangular component that is held in position relative to the sensor housing 23 via four retaining pins 21, each of the four retaining pins 21 protruding through a hole 20 formed in the coil carrier board 18. Accordingly, the coil carrier board 18 is locked in the plane in four areas relative to the sensor housing 23.

An der Unterseite liegt die Spulenträgerplatine 18 zumindest in deren Außenbereichen am Sensorgehäuse 23 auf, wie in 6 zu sehen, womit gewährleistet ist, dass die Spulenträgerplatine 18 in definiertem Abstand zum Sensorgehäuse 23 und damit im definierten Abstand sowie nahe zum Aktuatorgehäuse 4 gehalten wird.On the underside, the coil carrier board 18 rests on the sensor housing 23, at least in its outer areas, as shown in 6 can be seen, which ensures that the coil carrier board 18 is held at a defined distance from the sensor housing 23 and thus at a defined distance and close to the actuator housing 4.

Unterhalb der Spulenträgerplatine 18 ist die Spulenplatine 22 angeordnet, die an der Spulenträgerplatine 18 befestigt ist. Auf der Spulenplatine 22 befindet sich eine - hier nicht sichtbare - Anordnung von Sensorspulen, umfassend zumindest eine Senderspule und eine Empfängerspule (vergl. Erläuterung zu 3). Indem die Spulenplatine 22 an der Spulenträgerplatine 18 befestigt ist, befinden sich auch die auf der Spulenplatine 22 angeordneten Sender- und Empfängerspulen in einer definierten Position relativ zum Aktuatorgehäuse 4. Die Relativposition der Spulenplatine 22 gegenüber dem Aktuatorgehäuse 4 ist für die Verlässlichkeit und Genauigkeit der Sensoreinrichtung 10 von hoher Bedeutung.Below the coil carrier board 18, the coil board 22 is arranged, which is attached to the coil carrier board 18. On the coil board 22 there is an arrangement of sensor coils - not visible here - comprising at least one transmitter coil and one receiver coil (see explanation for 3 ). Because the coil board 22 is attached to the coil carrier board 18, the transmitter and receiver coils arranged on the coil board 22 are also in a defined position relative to the actuator housing 4. The relative position of the coil board 22 relative to the actuator housing 4 is for the reliability and accuracy of the sensor device 10 is very important.

Wie in 4 zu sehen, ragt die Spulenplatine 22 in gegenüberliegenden Bereichen jeweils in die am Sensorgehäuse 23 ausgebildeten zwei Gehäuseschlitze 28 hinein, so dass diese - wie in 4 dargestellt - von unten bereichsweise sichtbar wird.As in 4 To see, the coil board 22 protrudes in opposite areas into the two housing slots 28 formed on the sensor housing 23, so that these - as in 4 shown - becomes partially visible from below.

Wie in 5 zu sehen, sind an der Spulenträgerplatine 18 eine Vielzahl von Kontaktpins 19 ausgebildet, die im gezeigten Ausführungsbeispiel in zwei Reihen parallel zueinander orthogonal von der Spulenträgerplatine 18 in Richtung Elektronikplatine 17 abragen und diese durchdringen. Die Kontaktpins 19 dienen dazu, elektrisch notwendige Kontakte zwischen der Spulenträgerplatine 18 bzw. der daran angeordneten Spulenplatine 22 und auf der Elektronikplatine 17 befindlicher elektronischer Schaltkreise herzustellen. Die einzelnen Pins 19 durchdringen dabei die Elektronikplatine 17, insbesondere ohne dabei eine starre mechanische Verbindung zur Elektronikplatine 17 einzugehen. Damit ist insbesondere gewährleistet, dass zwischen Spulenplatine 22 und Elektronikplatine 17 eine gewisse mechanische Entkopplung gegeben ist. Auf diese Weise wird vermieden, dass beispielsweise Lageänderungen der Elektronikplatine 17, die insbesondere durch Temperatureinflüsse oder sonstige Störeinflüsse verursacht sein können, Einfluss nehmen auf die Relativposition der Spulenplatine 22 gegenüber dem Aktuatorgehäuse 4, was zu einer Verschlechterung der Genauigkeit der Sensoreinrichtung führen würde. Die elektrische Verbindung zwischen Pins 19 und Schaltkreisen auf der Elektronikplatine 17 wird auf noch zu erläuternde Weise hergestellt.As in 5 As can be seen, a large number of contact pins 19 are formed on the coil carrier board 18, which in the exemplary embodiment shown protrude in two rows parallel to one another orthogonally from the coil carrier board 18 in the direction of the electronic board 17 and penetrate it. The contact pins 19 serve to establish electrically necessary contacts between the coil carrier board 18 or the coil board 22 arranged thereon and electronic circuits located on the electronic board 17. The individual pins 19 penetrate the electronic board 17, in particular without forming a rigid mechanical connection to the electronic board 17. This ensures in particular that there is a certain mechanical decoupling between the coil board 22 and the electronic board 17. In this way, it is avoided that, for example, changes in position of the electronic board 17, which can be caused in particular by temperature influences or other disruptive influences, influence the relative position of the coil board 22 relative to the actuator housing 4, which would lead to a deterioration in the accuracy of the sensor device. The electrical connection between pins 19 and circuits on the electronic board 17 is established in a manner to be explained.

Wie in den 4, 6 bis 10 zu sehen, ist dem Sensorgehäuse 23 weiterhin eine sogenannte Käfiglasche 25 zugeordnet. Die Käfiglasche 25 trägt wesentlich dazu bei, das Sensorgehäuse 23 gegenüber dem Aktuatorgehäuse 4 (Hohlwelle) in einer definierten, insbesondere über die Lebensdauer der Sensoreinrichtung 10 unveränderten Relativposition zu halten. Es handelt sich bei der Käfiglasche 25 um ein metallisches Formteil, welches das Sensorgehäuse 23 rahmenartig umgibt. Die Käfiglasche weist federnde Eigenschaften auf, insbesondere ist diese in sich federnd verformbar. Die Käfiglasche 25 weist zwei parallel zueinander verlaufende Bügel 33, 34 auf, die jeweils an einem vorderen Verbindungssteg 35 bzw. einem hinteren Verbindungssteg 36 enden. Der vordere und der hintere Verbindungssteg 35, 36 verlaufen ebenfalls parallel zueinander, orthogonal zu den beiden Bügeln 33, 34. Am vorderen Verbindungssteg 35 ist eine etwa tropfenförmige Lötfläche 26 ausgebildet, die nach vorn von der Käfiglasche 25 abragt, am hinteren Bügel ist eine entsprechende nach hinten weisende tropfenförmige Lötfläche 26 ausgebildet. Die Ausdrücke „vorn“ und „hinten“ seien in diesem Zusammenhang auf die umfängliche Erstreckung des Sensorgehäuses 23 bezogen.Like in the 4, 6 to 10 As can be seen, a so-called cage tab 25 is also assigned to the sensor housing 23. The cage tab 25 contributes significantly to holding the sensor housing 23 in a defined relative position relative to the actuator housing 4 (hollow shaft), particularly over the lifespan of the sensor device 10. The cage tab 25 is a metallic molded part which surrounds the sensor housing 23 like a frame. The cage tab has resilient properties, in particular it is inherently resiliently deformable. The cage tab 25 has two brackets 33, 34 that run parallel to one another and each end at a front connecting web 35 and a rear connecting web 36, respectively. The front and rear connecting webs 35, 36 also run parallel to each other, orthogonal to the two brackets 33, 34. An approximately teardrop-shaped soldering surface 26 is formed on the front connecting web 35, which protrudes forward from the cage tab 25, and there is a corresponding one on the rear bracket rear-facing drop-shaped soldering surface 26 is formed. The terms “front” and “rear” in this context refer to the circumferential extent of the sensor housing 23.

Wie den 4, 8, 9 und 10 zu entnehmen, verlaufen die Bügel 33, 34 der Käfiglasche 25 seitlich vom Sensorgehäuse 23, während die Verbindungsstege 35, 36 quer dazu parallel zu Stirnflächen des Sensorgehäuses 23 verlaufen, siehe insbesondere 10.Like that 4 , 8th , 9 and 10 As can be seen, the brackets 33, 34 of the cage tab 25 run laterally from the sensor housing 23, while the connecting webs 35, 36 run transversely parallel to the end faces of the sensor housing 23, see in particular 10 .

Wie in 9 zu sehen, stützen sich die Bügel 33, 34 der Käfiglasche 25 in deren mittigen Bereichen jeweils auf einer am Sensorgehäuse 23 ausgebildeten Schulter 31 ab. Über die Schulter 31 kann von der Käfiglasche 25 eine radial nach außen wirkende Kraft auf das Sensorgehäuse 23 ausgeübt werden. Ein an der Schulter 31 jeweils ausgebildeter nach radial innen weisender Vorsprung in Form eines Haltearms 32 verhindert, dass der Bügel 33, 34 der Käfiglasche 25 seitlich nach jeweils außen von der Schulter 31 abrutschen kann.As in 9 As can be seen, the brackets 33, 34 of the cage tab 25 are supported in their central areas on a shoulder 31 formed on the sensor housing 23. A radially outwardly acting force can be exerted on the sensor housing 23 by the cage tab 25 via the shoulder 31. A radially inward-pointing projection in the form of a holding arm 32 formed on the shoulder 31 prevents the bracket 33, 34 of the cage tab 25 from slipping laterally outwards from the shoulder 31.

Mit Bezug auf 10 ist zu sehen, dass am Sensorgehäuse 23 im gezeigten Ausführungsbeispiel insgesamt acht Passnasen 24 ausgebildet sind. Davon weisen vier Passnasen 24 nach vorne bzw. hinten (Tangentialrichtung) vom Sensorgehäuse 23 ab, während vier weitere Passnasen 24 in seitlicher Richtung (in entgegengesetzte Axialrichtungen) vom Sensorgehäuse 23 abragen. Das Sensorgehäuse 23 liegt in tangentialer Richtung und in axialer Richtung an der Käfiglasche 25 ausschließlich in den durch die acht Passnasen 24 vorgegebenen Berührpunkten an. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass die Relativposition des Sensorgehäuses 23 gegenüber dem Aktuatorgehäuse 4 nach der Montage möglichst entkoppelt ist von eventuellen Verformungen (thermisch oder mechanisch bedingt) oder sonstigen Störeinflüssen, die die Relativposition des Sensorgehäuses 23 gegenüber dem Aktuatorgehäuse 4 beeinträchtigen könnten. Vorteilhaft werden die Passnasen 24 durch die Einfederung der Käfiglasche 25 bei der Montage auf Maß geschnitten und/oder abgerieben, so dass (bei Raumtemperatur gleich Montagetemperatur) eine spielfreie Verbindung entsteht.Regarding 10 It can be seen that a total of eight fitting lugs 24 are formed on the sensor housing 23 in the exemplary embodiment shown. Of these, four fitting lugs 24 point forwards or backwards (tangential direction) from the sensor housing 23, while four further fitting lugs 24 protrude from the sensor housing 23 in the lateral direction (in opposite axial directions). The sensor housing 23 rests in the tangential direction and in the axial direction on the cage tab 25 only in the contact points specified by the eight fitting lugs 24. In this way it is ensured that the relative position of the sensor housing 23 relative to the actuator housing 4 after assembly is as decoupled as possible from possible deformations (thermal or mechanical) or other disruptive influences that could affect the relative position of the sensor housing 23 relative to the actuator housing 4. The fitting lugs 24 are advantageously cut to size and/or abraded during assembly due to the deflection of the cage tab 25, so that a play-free connection is created (at room temperature equal to the assembly temperature).

Zur Befestigung der Sensoreinheit 11 am Aktuatorgehäuse 4 wird die Sensoreinheit 11 einschließlich Käfiglasche 25 in das Aktuatorgehäuse 4 eingesetzt, wie in den 6 und 7 dargestellt. Die vier an der Unterseite des Sensorgehäuses 23 ausgebildeten Auflagepads 27 gewährleisten, dass insbesondere die Spulenplatine 22 eine definierte Relativposition gegenüber dem Aktuatorgehäuse 4 einnimmt.To attach the sensor unit 11 to the actuator housing 4, the sensor unit 11 including the cage tab 25 is inserted into the actuator housing 4, as shown in FIG 6 and 7 shown. The four support pads 27 formed on the underside of the sensor housing 23 ensure that the coil board 22 in particular assumes a defined relative position relative to the actuator housing 4.

Zur Befestigung der Sensoreinheit 11 am Aktuatorgehäuse 4 wird die Käfiglasche 25 im Bereich der beiden abragenden Lötflächen 26 jeweils nach unten, das heißt nach radial außen, gedrückt (und damit leicht elastisch verformt) und dann an die Innenwandung des Aktuatorgehäuses 4 angelötet, also stoffschlüssig damit verbunden. Es sei erwähnt, dass die Käfiglasche 25 auch auf alternative Weise stoffschlüssig mit dem Aktuatorgehäuse 4 verbunden werden kann, insbesondere durch eine Schweißverbindung, vorzugsweise durch Widerstands-Punktschweißen.To attach the sensor unit 11 to the actuator housing 4, the cage tab 25 is pressed downwards, that is to say radially outwards, in the area of the two projecting soldering surfaces 26 (and thus slightly elastically deformed) and then soldered to the inner wall of the actuator housing 4, i.e. in a cohesive manner with it tied together. It should be mentioned that the cage tab 25 can also be connected to the actuator housing 4 in an alternative manner, in particular by a welded connection, preferably by resistance spot welding.

Bedingt durch die vorige leichte elastische Verformung übt die Käfiglasche 25 in ihrem verformten Zustand im Bereich der Bügel 33, 34 eine Rückstellkraft auf die Schultern 31 des Sensorgehäuses 23 aus, so dass das gesamte Sensorgehäuse 23 entsprechend der in 9 dargestellten Pfeile dauerhaft gegen die Wandung des Aktuatorgehäuses 4 gedrückt wird. Der Kraftfluss von der federnden Käfiglasche 25 auf das Sensorgehäuse 23 ist dahingehend optimiert, dass die Auflagepads 27 (Kontaktbereiche zum Aktuatorgehäuse 4) jeweils annähernd unter den durch die in 10 eingezeichneten Kraftpfeile angedeuteten Krafteinleitungspunkten angeordnet sind, so dass die Elektronik-, die Spulenträger- und die Spulenplatine weitgehend aus dem Kraftfluss herausgehalten werden. Bedingt durch die Anlage des Sensorgehäuses 23 ausschließlich über die vier Auflagepads 27 am Aktuatorgehäuse 4 entsteht eine reib- und kraftschlüssige Verbindung, womit eine dauerhafte Positionierung des Sensorgehäuses 23 gewährleistet ist.Due to the previous slight elastic deformation, the cage tab 25 in its deformed state in the area of the brackets 33, 34 exerts a restoring force on the shoulders 31 of the sensor housing 23, so that the entire sensor housing 23 corresponds to that in 9 arrows shown is permanently pressed against the wall of the actuator housing 4. The flow of force from the resilient cage tab 25 to the sensor housing 23 is optimized in such a way that the support pads 27 (contact areas to the actuator housing 4) are each approximately below the level caused by the in 10 Force introduction points indicated by force arrows are arranged, so that the electronics, the coil carrier and the coil board are largely kept out of the flow of force. Due to the contact of the sensor housing 23 exclusively via the four support pads 27 on the actuator housing 4, a frictional and non-positive connection is created, which ensures permanent positioning of the sensor housing 23.

Gemäß der in 5 ersichtlichen, teils bereits zuvor erläuterten Gestaltung der Sensoreinheit 11 ist die Elektronikplatine 17 weitgehend mechanisch entkoppelt von der Spulenträgerplatine 18 bzw. der Spulenplatine 22. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass es im betrieblichen Einsatz der Sensoreinheit 11 zur einer Erwärmung und damit thermisch bedingten Ausdehnung der Elektronikplatine 17 kommen kann. Auch sonstige Komponenten wie beispielsweise das Gehäuse 23, die Pins 19, die Spulenträgerplatine 18, die Spulenplatine 22, die Käfiglasche 25 können sich betriebsbedingt erwärmen (oder abkühlen). Durch den beschriebenen Aufbau ist gewährleistet, dass insbesondere thermische Längenänderungen in der Platinenebene (Elektronikplatine 17) ausgeglichen werden können. Eine anfänglich mit Montage der Sensoreinheit 11 eingenommene Relativposition der Spulenplatine 22 gegenüber dem Aktuatorgehäuse 4 kann daher über die Betriebsdauer weitgehend unverändert beibehalten werden.According to the in 5 As can be seen in the design of the sensor unit 11, some of which have already been explained previously, the electronic board 17 is largely mechanically decoupled from the coil carrier board 18 or the coil board 22. In this context, it should be mentioned that during operational use of the sensor unit 11, there is heating and thus thermally caused expansion of the sensor unit 11 Electronic board 17 can come. Other components such as the housing 23, the pins 19, the coil carrier board 18, the coil board 22, the cage tab 25 can also heat up (or cool down) due to operation. The structure described ensures that, in particular, thermal changes in length in the board level (electronic board 17) can be compensated for. A relative position of the coil board 22 relative to the actuator housing 4 that was initially assumed when the sensor unit 11 was installed can therefore be maintained largely unchanged over the operating period.

Wie anhand der vorigen Figuren beschrieben, und insbesondere in den 6 und 7 dargestellt, ist die Spulenträgerplatine 18, die mit der Spulenplatine 22 verbunden ist, um diese in einer definierten Relativposition gegenüber dem Aktuatorgehäuse 4 zu halten, über 4 Haltestifte 21 gegenüber dem Sensorgehäuse 23 arretiert. Die Haltestifte 21 durchdringen jeweils in der Spulenträgerplatine 18 ausgebildete Löcher 20.As described with reference to the previous figures, and especially in the 6 and 7 shown, the coil carrier board 18, which is connected to the coil board 22 in order to hold it in a defined relative position relative to the actuator housing 4, is locked relative to the sensor housing 23 via 4 retaining pins 21. The retaining pins 21 each penetrate holes 20 formed in the coil carrier board 18.

BezugszeichenReference symbols

11: WankstabilisatorRoll stabilizer
22: Aktuatoractuator
33: RotationsachseAxis of rotation
44: Aktuatorgehäuse (Hohlwelle)Actuator housing (hollow shaft)
5a5a: gehäusefestes Ende des Aktuatorsend of the actuator fixed to the housing
5b5b: abtriebsseitiges Ende des Aktuatorsoutput end of the actuator
6a6a: Stabilisatorabschnitt (gehäusefest)Stabilizer section (fixed to housing)
6b6b: Stabilisatorabschnitt (abtriebsseitig)Stabilizer section (output side)
7a, 7b7a, 7b: Radwheel
8a, 8b8a, 8b: Radaufhängungsuspension
1010: SensoreinrichtungSensor device
1111: Sensoreinheit (Sekundärsensor)Sensor unit (secondary sensor)
1212: SenderspuleTransmitter coil
1313: EmpfängerspuleReceiver coil
1414: Steuerungsteering
1515: ElektromotorElectric motor
1616: (mehrstufiges Planeten-) Getriebe(multi-stage planetary) gearbox
1717: ElektronikplatineElectronic board
1818: SpulenträgerplatineCoil carrier board
1919: KontaktpinContact pin
2020: LochHole
2121: Haltestiftretaining pin
2222: Spulenplatinecoil board
2323: SensorgehäuseSensor housing
2424: PassnasePass nose
2525: KäfiglascheCage tab
2626: Lötflächesoldering surface
2727: AuflagepadSupport pad
2828: GehäuseschlitzHousing slot
3131: Schultershoulder
3232: HaltearmHolding arm
3333: Bügelhanger
3434: Bügelhanger
3535: Stegweb
3636: Stegweb
MM: DrehmomentTorque

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102011078819 A1 [0005]

Claims

Actuator (2) for a chassis device, in particular for an actively adjustable roll stabilizer (1) or a steering device of a motor vehicle, comprising: a hollow shaft, a drive unit (15, 16) connected thereto, the actuator (2) having a shaft-fixed end (5a) and has an output-side end (5b), which can be rotated relative to one another about an axis of rotation (3) by means of the drive unit (15, 16) by applying a torque (M) acting between the ends (5a, 5b) of the actuator (2), and a sensor device (10) for detecting the transmitted torque (M) using inverse magnetostriction, the sensor device (10) comprising a primary sensor formed at least in some areas by the hollow shaft and a sensor unit (11) arranged within the hollow shaft, characterized in that the Sensor unit (11) has a sensor housing (23) which contacts the hollow shaft on the inside and accommodates a coil arrangement (12, 13).

Actuator (2) after Claim 1 , characterized in that the hollow shaft is part of an actuator housing (4) which accommodates the drive unit (15, 16), the sensor unit (11) being arranged within the actuator housing (4), which at least partially serves as a primary sensor.

Actuator (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft-fixed end (5a) and the output-side end (5b) can each be connected to opposite stabilizer sections (6a, 6b) of the roll stabilizer (1) in order to control them by means of the drive unit ( 15, 16) to rotate the rotation axis (3) against each other.

Actuator (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the coil arrangement (12, 13) has a transmitter coil (12) for magnetizing the primary sensor (4) and one, preferably several, receiver coils (13) for detecting the magnetic field of the magnetized primary sensor (4) includes.

Actuator (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor housing (23) has a trough-like basic shape, which on its radially outwardly facing underside has a curvature adapted to the contour of the hollow shaft, in particular the inner wall of the actuator housing (4). having.

Actuator (2) according to one of the Claims 2 until 5 , characterized in that several, in particular four, contact areas (27) are formed on the radially outwardly facing underside of the sensor housing (23), with the sensor housing (23) and actuator housing (4) only contacting these contact areas (27).

Actuator (2) after Claim 6 , characterized in that the contact areas (27) protrude radially from the contour of the underside of the sensor housing (23).

Actuator (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor housing (23) is manufactured as a molded part, in particular as a plastic molded part.

Actuator (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor housing (23) has a receiving area for the coil arrangement (12, 13), particularly near the curved underside.

Actuator (2) after Claim 9 , characterized in that the receiving area is designed to accommodate a, in particular flat, coil board (22) and/or a coil carrier board (18) which accommodates the coil arrangement (12, 13).

Actuator (2) after Claim 10 , characterized in that the transmitter coil (12) and a plurality of receiver coils (13), in particular next to one another, are arranged on the coil board (22).

Actuator (2) after Claim 10 or 11 , characterized in that the coil board (22) is connected to the coil carrier board (18).

Actuator (2) according to one of the Claims 10 until 12 , characterized in that on one of the boards, preferably on the coil carrier board (18), a contour is formed, preferably in the form of several, in particular four, passages (20), which is complementary to structural elements (21) which are on the sensor housing ( 23) are designed to hold the coil carrier board (18) relative to the sensor housing (23) through mutual engagement.

Actuator (2) according to one of the preceding claims, characterized in that two recesses (28) running parallel to the axial direction are formed on the sensor housing (23), into which the coil board (22) projects at least in some areas.

Actuator (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor housing (23) further has an electrically connected circuit len arrangement (12, 13) receives electronic board (17) connected.

Actively adjustable roll stabilizer (1) for a motor vehicle, comprising an actuator (2) according to one of the preceding claims, the shaft-fixed end (5a) of which is connected to a stabilizer section (5a) and the output-side end (5b) of which is connected to a stabilizer section (5b).