DE112018002898B4 - Method and device for determining the absolute position of a component of an actuator, in particular a clutch actuator, rotating about an axis of rotation - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Absolutpositionsbestimmung eines sich um eine Drehachse drehenden Bauteiles eines Aktors, insbesondere eines Kupplungsaktors, wobei an dem Bauteil (14) ein mitdrehendes Magnetelement (18) angeordnet ist, und die Absolutposition des Magnetelementes (18) mit einem dem Magnetelement (18) gegenüberliegenden Multiturn-Sensor (16) ermittelt wird, der mit einer Spannung versorgt wird, wobei eine Wiegand-Drahteinheit (19) eine Bewegung einer Magnetanordnung (18, 22) des sich drehenden Bauteiles (14) überwacht und bei detektierter Bewegung aus dem Magnetfeld der Magnetanordnung (18, 22) des sich drehenden Bauteiles (14) Energie generiert und diese in eine elektrische Spannung umwandelt, welche zur Spannungsversorgung des Multiturn-Sensors (16) bereitgestellt wird, wobei bei eingeschaltetem Aktor der Multiturn-Sensor (16) über eine Versorgungsspannung eines Steuergerätes (15) oder eine Batteriespannung (UBatt) oder über die Energie der Wiegand-Drahteinheit (19) mit Spannung versorgt wird, wobei ein Winkel des Bauteiles (14) und/oder Umdrehungen des Bauteiles (14) durch den Multiturn-Sensor (16) ermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass mit der durch die Wiegand-Drahteinheit (19) aus dem Hauptmagneten (22) des Elektromotors (14) bereitgestellten Energie ein Energiespeicher (21) des Multiturn-Sensors (16) zum autarken Betrieb des Multiturn-Sensors (16) aufgeladen wird, wobei zur Aufladung des Energiespeichers (21) der Elektromotor (14) vor einem Messvorgang über einen vorgegebenen Winkelbereich gedreht wird.Method for determining the absolute position of a component of an actuator, in particular a clutch actuator, rotating about an axis of rotation, a co-rotating magnetic element (18) being arranged on the component (14), and the absolute position of the magnetic element (18) with a multiturn opposite the magnetic element (18). -Sensor (16) is determined, which is supplied with a voltage, a Wiegand wire unit (19) monitoring a movement of a magnet arrangement (18, 22) of the rotating component (14) and, when movement is detected, from the magnetic field of the magnet arrangement ( 18, 22) of the rotating component (14) generates energy and converts it into an electrical voltage, which is provided to supply the multiturn sensor (16), with the multiturn sensor (16) being supplied via a supply voltage from a control unit when the actuator is switched on (15) or a battery voltage (UBatt) or via the energy of the Wiegand wire unit (19) is supplied with voltage, an angle of the component (14) and / or revolutions of the component (14) being determined by the multiturn sensor (16) are determined, characterized in that with the energy provided by the Wiegand wire unit (19) from the main magnet (22) of the electric motor (14), an energy storage (21) of the multiturn sensor (16) is used for the self-sufficient operation of the multiturn sensor ( 16) is charged, the electric motor (14) being rotated over a predetermined angular range before a measuring process to charge the energy storage (21).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Absolutpositionsbestimmung eines sich um eine Drehachse drehenden Bauteiles eines Aktors, insbesondere eines Kupplungsaktors, wobei an dem Bauteil ein mitdrehendes Magnetelement angeordnet ist und die Absolutposition des Magnetelementes mit einem dem Magnetelement gegenüberliegenden Multiturn-Sensor ermittelt wird, der mit einer Spannung versorgt wird.The invention relates to a method for determining the absolute position of a component of an actuator, in particular a clutch actuator, rotating about an axis of rotation, a co-rotating magnetic element being arranged on the component and the absolute position of the magnetic element being determined with a multiturn sensor opposite the magnetic element and with a voltage is supplied.

In Kupplungsbetätigungssystemen in Kraftfahrzeugen, insbesondere bei elektrohydraulischen Kupplungsbetätigungssystemen, wird ein Kolben eines Geberzylinders von einem elektrisch kommutierten Elektromotor angetrieben, der von einem Steuergerät angesteuert wird. Der Kolben des Geberzylinders befördert aufgrund seiner Position eine Hydraulikflüssigkeit durch eine Hydraulikleitung zu einem Nehmerzylinder, welcher ebenfalls einen Kolben aufweist, der durch die Hydraulikflüssigkeit verstellt wird, wodurch eine Kraft auf eine Kupplung ausgeübt wird, welche somit in ihrer Position verändert wird.In clutch actuation systems in motor vehicles, in particular in electro-hydraulic clutch actuation systems, a piston of a master cylinder is driven by an electrically commutated electric motor, which is controlled by a control unit. Due to its position, the piston of the master cylinder conveys a hydraulic fluid through a hydraulic line to a slave cylinder, which also has a piston that is adjusted by the hydraulic fluid, whereby a force is exerted on a clutch, which is thus changed in position.

Die US 2014/ 0 184 030 A1 offenbart ein Verfahren zur Absolutpositionsbestimmung eines sich um eine Drehachse drehenden Bauteils eines Aktors.US 2014/0 184 030 A1 discloses a method for determining the absolute position of an actuator component rotating about an axis of rotation.

Die DE 10 2009 034 744 A1 offenbart einen magnetischen Absolutpositionsgeber.The DE 10 2009 034 744 A1 discloses a magnetic absolute position encoder.

Die DE 10 2012 008 888 A1 offenbart einen energieautarken Multiturn-Drehgeber und Verfahren zur Ermittlung einer eindeutigen Position einer Geberwelle mit dem Multiturn-Drehgeber.The DE 10 2012 008 888 A1 discloses an energy-autonomous multiturn encoder and method for determining a unique position of an encoder shaft with the multiturn encoder.

Zur genauen Ansteuerung des Elektromotors und somit der Einstellung einer genauen Kupplungsposition muss eine Winkelposition eines Rotors des elektrisch kommutierten Elektromotors genau erfasst werden. Wie aus der Offenlegungsschrift der Anmelderin DE 10 2016 212 173 A1 hervorgeht werden die Winkelpositionen bzw. die Umdrehungen des Rotors mittels eines Multiturn-Sensors überwacht. Ein solcher Multiturn-Sensor ist dabei direkt an die Versorgungsspannung des Steuergerätes angeschlossen, um die Magnetdrehung ständig zu detektieren. Für diese ständige Überwachung ist ein Dauerstrom notwendig. Ist die Abtastrate des Multiturnsensors zu hoch, wird ein sehr hoher Stromverbrauch benötigt. Ist die Abtastrate zu gering, kann eine Drehung des Rotors übersehen werden.In order to precisely control the electric motor and thus set an exact clutch position, an angular position of a rotor of the electrically commutated electric motor must be precisely recorded. As in the applicant's disclosure document DE 10 2016 212 173 A1 As can be seen, the angular positions or revolutions of the rotor are monitored using a multiturn sensor. Such a multiturn sensor is connected directly to the supply voltage of the control unit in order to constantly detect the magnet rotation. A continuous current is necessary for this constant monitoring. If the sampling rate of the multiturn sensor is too high, very high power consumption is required. If the sampling rate is too low, rotation of the rotor can be overlooked.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Absolutpositionsbestimmung eines sich drehenden Bauteiles eines Aktors anzugeben, bei welchem ein einfacher, robuster und kostengünstiger Multiturn-Sensor verwendet werden kann, der ab dem Einlernen am Bandende seine Absolutposition behält.The invention is therefore based on the object of specifying a method and a device for determining the absolute position of a rotating component of an actuator, in which a simple, robust and cost-effective multiturn sensor can be used, which retains its absolute position from the time it is taught at the end of the belt.

Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass eine Wiegand-Drahteinheit eine Bewegung einer Magnetanordnung des sich drehenden Bauteiles überwacht und bei detektierter Bewegung aus dem Magnetfeld der Magnetanordnung des sich drehenden Bauteiles Energie generiert und diese in eine elektrische Spannung umwandelt, welche zur Spannungsversorgung des Multiturn-Sensors bereitgestellt wird. Durch die Magnetanordnung des sich drehenden Bauteiles wird beim Drehen des Bauteils ein Magnetfeld aufgebaut, welches durch die Wiegand-Drahteinheit detektiert wird. Die Energie des Magnetfeldes wird durch die Wiegand-Drahteinheit in eine elektrische Spannung umgewandelt, mit der der Multiturn-Sensor versorgt wird. Dadurch wird der Multiturn-Sensor immer bestromt, wenn das Bauteil sich dreht. Diese Spannungsversorgung erfolgt auch dann, wenn der Aktor abgeschaltet ist und eine unvorhergesehene Bewegung des Bauteils erfolgt. Mittels dieser Vorgehensweise kann außerhalb eines Messvorganges für eine Winkel- oder Umdrehungsmessung immer die Absolutposition des Elektromotors bestimmt werden.According to the invention, the object is achieved in that a Wiegand wire unit monitors a movement of a magnet arrangement of the rotating component and, when movement is detected, generates energy from the magnetic field of the magnet arrangement of the rotating component and converts this into an electrical voltage, which is used to supply the multiturn Sensor is provided. The magnet arrangement of the rotating component creates a magnetic field when the component rotates, which is detected by the Wiegand wire unit. The energy of the magnetic field is converted by the Wiegand wire unit into an electrical voltage that is supplied to the multiturn sensor. This means that the multiturn sensor is always energized when the component rotates. This voltage supply occurs even if the actuator is switched off and an unforeseen movement of the component occurs. Using this procedure, the absolute position of the electric motor can always be determined outside of a measuring process for an angle or revolution measurement.

Vorteilhafterweise wird als sich drehendes Bauteil ein den Aktor antreibender Elektromotor verwendet, aus dessen die Magnetanordnung bildenden Hauptmagneten die Wiegand-Drahteinheit die Energie gewinnt. Bei dieser Vorgehensweise werden Magnete, die bereits im Elektromotor vorhanden sind, zur Energiegewinnung für den Multiturn-Sensor genutzt. Auf separate Magnete zur Ausbildung eines Magnetfeldes kann dabei verzichtet werden.An electric motor driving the actuator is advantageously used as the rotating component, from whose main magnets forming the magnet arrangement the Wiegand wire unit obtains the energy. With this approach, magnets that are already present in the electric motor are used to generate energy for the multiturn sensor. There is no need for separate magnets to form a magnetic field.

In einer Ausgestaltung geht der Multiturn-Sensor bei abgeschaltetem Aktor nach Empfang der von der Wiegand-Drahteinheit übermittelten Spannung in einen Betriebszustand über, in welchen dieser die aktuelle Position des Bauteiles misst und abspeichert. Dabei wird der Multiturn-Sensor nur so lange bestromt, wie bei abgeschaltetem Aktor ein kurzzeitiger Mess- und Speichervorgang nötig ist.In one embodiment, when the actuator is switched off, after receiving the voltage transmitted by the Wiegand wire unit, the multiturn sensor goes into an operating state in which it measures and saves the current position of the component. The multiturn sensor is only energized for as long as a short-term measurement and storage process is necessary when the actuator is switched off.

Erfindungsgemäß wird bei eingeschaltetem Aktor der Multiturn-Sensor über eine Versorgungsspannung eines Steuergerätes oder eine Batteriespannung oder über die Energie der Wiegand-Drahteinheit mit Spannung versorgt, wobei ein Winkel des Bauteiles und/oder Umdrehung des Bauteiles durch den Multiturn-Sensor ermittelt werden. Der Multiturn-Sensor kann somit bei jedem Zustand des Aktors die Position des sich drehenden Bauteiles zuverlässig messen, so dass beim Beginn des Messvorgangs mit Einschalten des normalen Betriebszustandes dem Steuergerät immer die aktuelle Position des sich drehenden Bauteiles vorliegt.According to the invention, when the actuator is switched on, the multiturn sensor is supplied with voltage via a supply voltage from a control device or a battery voltage or via the energy of the Wiegand wire unit, with an angle of the component and/or revolution of the component being determined by the multiturn sensor. The multiturn sensor can therefore reliably measure the position of the rotating component in any state of the actuator, so that when the measuring process begins when the normal operating state is switched on, the control unit always has the current position of the rotating component.

Erfindungsgemäß wird mit der durch die Wiegand-Drahteinheit aus dem Hauptmagneten des Elektromotors bereitgestellten Energie ein Energiespeicher des Multiturn-Sensors zum autarken Betrieb des Multiturn-Sensors aufgeladen. Aufgrund dieser im Energiespeicher bevorrateten Energie kann der Multiturn-Sensor auch während des normalen Betriebszustandes einfach und unabhängig von Batteriespannung und Versorgungsspannung des Steuergerätes mit Energie versorgt werden.According to the invention, the energy provided by the Wiegand wire unit from the main magnet of the electric motor is used to charge an energy storage device of the multiturn sensor for autonomous operation of the multiturn sensor. Due to this energy stored in the energy storage, the multiturn sensor can be supplied with energy easily and independently of the battery voltage and supply voltage of the control unit even during normal operating mode.

Erfindungsgemäß wird zur Aufladung des Energiespeichers der Elektromotor vor einem Messvorgang über einen vorgegebenen Winkelbereich gedreht. Dadurch wird sichergestellt, dass ausreichend Energie zum Betrieb des Multiturn-Sensors vorhanden ist.According to the invention, to charge the energy storage device, the electric motor is rotated over a predetermined angular range before a measuring process. This ensures that there is sufficient energy to operate the multiturn sensor.

Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Absolutpositionsbestimmung eines sich um eine Drehachse drehenden Bauteiles eines Aktors, insbesondere eines Kupplungsaktors, mit einem Multiturn-Sensor zur Bestimmung der Absolutposition des ein Magnetelement tragenden Bauteiles, welches der Drehbewegung des Bauteiles folgt. Bei einer Vorrichtung, bei welcher ein kostengünstiger und robuster Multiturn-Sensor Verwendung finden kann, weist das sich drehende Bauteil eine Magnetanordnung auf, welche mindestens einer Wiegand-Drahteinheit gegenüberliegend angeordnet ist, die zur Energieübertragung mit dem Multiturn-Sensor verbunden ist. Da die Magnetanordnung ein sich änderndes Magnetfeld beim Drehen des Bauteiles bereitstellt, wird die magnetische Energie durch die Wiegand-Drahteinheit in elektrische Energie umgesetzt, mittels welcher der Multiturn-Sensor versorgt wird.A further development of the invention relates to a device for determining the absolute position of a component of an actuator, in particular a clutch actuator, rotating about an axis of rotation, with a multiturn sensor for determining the absolute position of the component carrying a magnetic element, which follows the rotational movement of the component. In a device in which a cost-effective and robust multiturn sensor can be used, the rotating component has a magnet arrangement which is arranged opposite at least one Wiegand wire unit which is connected to the multiturn sensor for energy transmission. Since the magnet arrangement provides a changing magnetic field when the component rotates, the magnetic energy is converted into electrical energy by the Wiegand wire unit, which is used to supply the multiturn sensor.

Vorteilhafterweise ist die Magnetanordnung durch das auf der Stirnseite des sich drehenden Bauteiles angeordnete Magnetelement eines Sensors gebildet. Dadurch wird eine an sich im Aktor vorhandene Magnetanordnung zur Energiegewinnung für den Multiturn-Sensor genutzt, was die Kosten des Verfahrens reduziert.The magnet arrangement is advantageously formed by the magnetic element of a sensor arranged on the end face of the rotating component. This means that a magnet arrangement that is present in the actuator is used to generate energy for the multiturn sensor, which reduces the costs of the process.

In einer Alternative ist die Magnetanordnung ein integrierter Bestandteil des sich drehenden Bauteiles.In an alternative, the magnet arrangement is an integrated part of the rotating component.

In einer Ausgestaltung ist das sich drehende Bauteil als Elektromotor ausgebildet und die Magnetanordnung durch die Hauptmagnete des Elektromotors gebildet. Da der Rotor des Elektromotors mehrere Hauptmagnete aufweist, wird durch mehrere Polübergänge des sich drehenden Elektromotors eine starke Magnetfeldänderung hervorgerufen, welche ein erhöhtes Energieaufkommen nach sich zieht.In one embodiment, the rotating component is designed as an electric motor and the magnet arrangement is formed by the main magnets of the electric motor. Since the rotor of the electric motor has several main magnets, several pole transitions of the rotating electric motor cause a strong change in the magnetic field, which results in an increased amount of energy.

Vorteilhafterweise ist die mindestens eine Wiegand-Drahteinheit innerhalb eines das sich drehende Bauteil darstellenden Elektromotors verbaut und liegt dem die Magnetanordnung bildenden Hauptmagneten des Elektromotors gegenüber. Da bei einer Drehung über 360° mehrere Polübergänge zwischen den einzelnen Hauptmagneten des Elektromotors auftreten, wird über eine Drehung mehr Energie bereitgestellt.Advantageously, the at least one Wiegand wire unit is installed within an electric motor that represents the rotating component and lies opposite the main magnet of the electric motor that forms the magnet arrangement. Since several pole transitions occur between the individual main magnets of the electric motor when rotating over 360°, more energy is provided during one rotation.

In einer Ausgestaltung ist die mindestens eine Wiegand-Drahteinheit mit einem Energiespeicher zur Bereitstellung von Energie für den Multiturn-Sensor verbunden. Dieser Energiespeicher wird aufgeladen, wenn der Multiturn-Sensor nicht aktiv ist. Die darin gespeicherte Energie wird bei aktivem Multiturn-Sensor von diesem aufgebraucht.In one embodiment, the at least one Wiegand wire unit is connected to an energy storage device to provide energy for the multiturn sensor. This energy storage is charged when the multiturn sensor is not active. The energy stored in it is used up when the multiturn sensor is active.

In einer Variante ist der sich in einem Bereitschaftszustand und/oder Betriebszustand befindende Multiturn-Sensor mit einer Batteriespannung oder einer Versorgungsspannung eines Steuergerätes verbunden. Dadurch, dass die Absolutposition des Multiturn-Sensors in jedem Zustand des Multiturn-Sensors bekannt ist, kann bei Neustart des Steuergerätes mit dieser bekannten aktuellen Position des Aktors sofort eine entsprechende Kommutierung des Elektromotors erfolgen.In one variant, the multiturn sensor, which is in a standby state and/or operating state, is connected to a battery voltage or a supply voltage of a control device. Because the absolute position of the multiturn sensor is known in every state of the multiturn sensor, a corresponding commutation of the electric motor can immediately take place when the control unit is restarted with this known current position of the actuator.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.The invention allows numerous embodiments. One of them will be explained in more detail using the figures shown in the drawing.

Es zeigen:

  • 1 eine Prinzipdarstellung eines Kupplungsbetätigungssystems zur Betätigung einer automatisierten Kupplung,
  • 2 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Wiegand-Drahteinheit,
  • 3 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Wiegand-Drahteinheit,
  • 4 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens mit zwei Wiegand-Drahteinheiten.
Show it:
  • 1 a schematic representation of a clutch actuation system for actuating an automated clutch,
  • 2 a first exemplary embodiment of the device according to the invention with a Wiegand wire unit,
  • 3 an embodiment of the device according to the invention with a Wiegand wire unit,
  • 4 a second embodiment of the method according to the invention with two Wiegand wire units.

In 1 ist ein Kupplungsbetätigungssystem 1 für eine automatisierte Kupplung vereinfacht dargestellt. Das Kupplungsbetätigungssystem 1 ist in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges einer Reibungskupplung 2 zugeordnet und umfasst einen Geberzylinder 3, der über eine als Druckleitung bezeichnete Hydraulikleitung 4 mit einem Nehmerzylinder 5 verbunden ist. In dem Nehmerzylinder 5 ist ein Nehmerkolben 6 hin und her bewegbar, der über ein Betätigungselement 7 unter Zwischenschaltung eines Lagers 8 die Reibungskupplung 2 betätigt.In 1 a clutch actuation system 1 for an automated clutch is shown in simplified form. The clutch actuation system 1 is assigned to a friction clutch 2 in a drive train of a motor vehicle and comprises a master cylinder 3, which is connected to a slave cylinder 5 via a hydraulic line 4 referred to as a pressure line. In the slave cylinder 5, a slave piston 6 can be moved back and forth, which actuates the friction clutch 2 via an actuating element 7 with the interposition of a bearing 8.

Der Geberzylinder 3 ist über eine Verbindungsöffnung mit einem Ausgleichsbehälter 9 verbindbar. In dem Geberzylinder 3 ist ein Geberkolben 10 axial beweglich gelagert. Eine Kolbenstange 11 des Geberzylinders 3 ist über eine Gewindespindel 12 mit einem elektromotorischen Stellantrieb 13 gekoppelt. Der elektromotorische Stellantrieb 13 umfasst einen als kommutierten Elektromotor ausgebildeten Elektromotor 14 und ein Steuergerät 15. Die Gewindespindel 12 setzt eine Drehbewegung des Elektromotors 14 in eine Längsbewegung des Geberkolbens 10 des Geberzylinders 3 um. Die Reibungskupplung 2 wird somit durch den Elektromotor 14, die Gewindespindel 12, den Geberzylinder 3 und den Nehmerzylinder 5 automatisiert betätigt.The master cylinder 3 can be connected to an expansion tank 9 via a connection opening. A master piston 10 is mounted in an axially movable manner in the master cylinder 3. A piston rod 11 of the master cylinder 3 is coupled to an electromotive actuator 13 via a threaded spindle 12. The electromotive actuator 13 comprises an electric motor 14 designed as a commutated electric motor and a control device 15. The threaded spindle 12 converts a rotary movement of the electric motor 14 into a longitudinal movement of the master piston 10 of the master cylinder 3. The friction clutch 2 is thus actuated automatically by the electric motor 14, the threaded spindle 12, the master cylinder 3 and the slave cylinder 5.

Da es sich bei dem Elektromotor 14 um einen elektrisch kommutierten Gleichstrommotor handelt, ist es notwendig, dessen Absolutposition für die Lageregelung des Elektromotors 14 zu kennen. Diese Absolutposition wird mit einem Multiturn-Sensor 16 detektiert. Der Multiturn-Sensor 16 ist in seinem normalen Betriebszustand mit dem Steuergerät 15 verbunden und wird von dessen Versorgungsspannung gespeist. Der Multiturn-Sensor 16 ist Bestandteil eines Chips 17, wie es in 2 dargestellt ist. Der Chip 17 ist so angeordnet, dass der Multiturn-Sensor 16 dem Rotor des Elektromotors 14 gegenüberliegt. In 2 ist der Übersichtlichkeit halber lediglich ein Magnetelement 18 dargestellt, welches fest an einer Stirnseite des Rotors des Elektromotors 14 befestigt ist und dessen Drehbewegung folgt. Dieses Magnetelement 18 wirkt mit dem Multiturn-Sensor 16 bei der Bestimmung der Absolutposition des Elektromotors 14 zusammen.Since the electric motor 14 is an electrically commutated direct current motor, it is necessary to know its absolute position for position control of the electric motor 14. This absolute position is detected with a multiturn sensor 16. In its normal operating state, the multiturn sensor 16 is connected to the control unit 15 and is powered by its supply voltage. The multiturn sensor 16 is part of a chip 17, as shown in 2 is shown. The chip 17 is arranged so that the multiturn sensor 16 is opposite the rotor of the electric motor 14. In 2 For the sake of clarity, only a magnetic element 18 is shown, which is firmly attached to an end face of the rotor of the electric motor 14 and follows its rotational movement. This magnetic element 18 interacts with the multiturn sensor 16 in determining the absolute position of the electric motor 14.

Das Magnetelement 18 wird dabei von einer gegenüberliegenden Wiegand-Drahteinheit 19 überwacht, welche über eine Leitung 20 mit einem Pufferkondensator 21 des Multiturn-Sensors 16 verbunden ist. Darüber hinaus ist der Multiturn-Sensors 16 mit einer Batteriespannung UBatt gekoppelt.The magnetic element 18 is monitored by an opposite Wiegand wire unit 19, which is connected via a line 20 to a buffer capacitor 21 of the multiturn sensor 16. In addition, the multiturn sensor 16 is coupled to a battery voltage U Batt .

Im Normalbetrieb des Aktors 3, 12, 13 liegt der Chip 17 an der Versorgungsspannung des Steuergerätes 15 und ermittelt den Winkel des Magnetelementes 18 und zählt dabei dessen Umdrehungen des Elektromotors 14. Diese Umdrehungen sind notwendig, um die Kommutierung des Elektromotors 14 richtig einzustellen.During normal operation of the actuator 3, 12, 13, the chip 17 is connected to the supply voltage of the control device 15 and determines the angle of the magnetic element 18 and counts its revolutions of the electric motor 14. These revolutions are necessary in order to correctly set the commutation of the electric motor 14.

Anstelle einer Energieversorgung des Multiturn-Sensors 16 durch die Versorgungsspannung des Steuergerätes 15 kann die notwendige Energie aber auch aus dem Magnetfeld des sich drehenden Magnetelementes 18 gewonnen werden. Dies geschieht mit Hilfe der Wiegand-Drahteinheit 19. Bei der Wiegand-Drahteinheit 19 handelt es sich um einen Sensor, welcher als wesentliches Bauelement Wiegand-Drähte erhält, die durch parallele weich- und hartmagnetische Bereiche eine Hysteresekurve mit ausgeprägten Sprungstellen aufweisen, die als Wiegand-Effekt bekannt sind. Die plötzliche Änderung der Magnetisierung, welche durch die Positionsänderung des Magnetelementes 18 des Rotors des Elektromotors 14 hervorgerufen wird, induziert in einer den Drähten nahen Spule eine Spannung. Diese Spannung wird über die Leitung 20 an den Chip 17 weitergeleitet, wodurch der Multiturn-Sensor 16 mit Energie versorgt wird. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass aufgrund dieser Spannung der Pufferkondensator 21, welcher den Multiturn-Sensor 16 mit Energie versorgt, aufgeladen wird.Instead of supplying energy to the multiturn sensor 16 through the supply voltage of the control device 15, the necessary energy can also be obtained from the magnetic field of the rotating magnetic element 18. This is done with the help of the Wiegand wire unit 19. The Wiegand wire unit 19 is a sensor which contains Wiegand wires as an essential component, which have a hysteresis curve with pronounced jump points due to parallel soft and hard magnetic areas, which are called Wiegand effect are known. The sudden change in magnetization, which is caused by the change in position of the magnetic element 18 of the rotor of the electric motor 14, induces a voltage in a coil near the wires. This voltage is passed on to the chip 17 via line 20, whereby the multiturn sensor 16 is supplied with energy. However, there is also the possibility that the buffer capacitor 21, which supplies the multiturn sensor 16 with energy, is charged due to this voltage.

Da das Magnetelement 18 zweipolige Magnete enthält, ist die Magnetänderung, die durch die Wiegand-Drahteinheit 19 gemessen wird, sehr gering, was nicht immer zum Betrieb des Multiturn-Sensors 16 ausreicht. Aus diesem Anlass ist die Wiegand-Drahteinheit 19 so angeordnet, dass sie direkt den Hauptmagneten 22 des Elektromotors 14 gegenüberliegt (3). Durch die Polübergänge der Hauptmagnete 22 wird ein stärkeres Magnetfeld initiiert, wodurch mehr Energie über eine Drehung von 360° bereitgestellt wird, die zur autarken Versorgung des Multiturn-Sensors 16 zur Messung des Winkels des Elektromotors 14 genutzt werden kann. Bei abgeschaltetem Aktor 2, 12, 13 ist eine solche, von der Wiegand-Drahteinheit 19 bereitgestellte Energie zur Aufladung des Pufferkondensators 21 nutzbar. Dabei wird der Rotor des Elektromotors 14 vor dem Messvorgang um einen definierten Winkelbereich gedreht, um ausreichend Energie im Pufferkondensator 21 zu speichern.Since the magnetic element 18 contains two-pole magnets, the magnetic change that is measured by the Wiegand wire unit 19 is very small, which is not always sufficient to operate the multiturn sensor 16. For this reason, the Wiegand wire unit 19 is arranged so that it directly faces the main magnet 22 of the electric motor 14 ( 3 ). The pole transitions of the main magnets 22 initiate a stronger magnetic field, whereby more energy is provided over a rotation of 360°, which can be used to independently supply the multiturn sensor 16 for measuring the angle of the electric motor 14. When the actuator 2, 12, 13 is switched off, such energy provided by the Wiegand wire unit 19 can be used to charge the buffer capacitor 21. The rotor of the electric motor 14 is rotated through a defined angular range before the measuring process in order to store sufficient energy in the buffer capacitor 21.

Wie aus 4 hervorgeht, können aber auch mehrere Wiegand-Drahteinheiten 19.1, 19.2 zur Aufladung des Pufferkondensators 21 gegenüberliegend den Hauptmagneten 22 des Elektromotors 14 angeordnet sein, wodurch mehr Energie aus dem Magnetfeld des sich drehenden Rotors des Elektromotors 14 gewonnen wird. In einer besonders einfachen Ausführung ist die mindestens eine Wiegand-Drahteinheit 19 integraler Bestandteil des Elektromotors 14 und muss nicht separat gegenüber dem Rotor des Elektromotors (14) justiert werden.How out 4 As can be seen, several Wiegand wire units 19.1, 19.2 for charging the buffer capacitor 21 can also be arranged opposite the main magnet 22 of the electric motor 14, whereby more energy is obtained from the magnetic field of the rotating rotor of the electric motor 14. In a particularly simple embodiment, the at least one Wiegand wire unit 19 is an integral part of the electric motor 14 and does not have to be adjusted separately relative to the rotor of the electric motor (14).

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
KupplungsbetätigungssystemClutch actuation system
22
ReibungskupplungFriction clutch
33
GeberzylinderMaster cylinder
44
HydraulikleitungHydraulic line
55
Nehmerzylinderslave cylinder
66
Nehmerkolbenslave piston
77
BetätigungselementActuator
88th
Lagercamp
99
Ausgleichsbehältersurge tank
1010
GeberkolbenMaster piston
1111
KolbenstangePiston rod
1212
Gewindespindelthreaded spindle
1313
StellantriebActuator
1414
ElektromotorElectric motor
1515
SteuergerätControl unit
1616
Multiturn-SensorMultiturn sensor
1717
Chipchip
1818
MagnetelementMagnetic element
1919
Wiegand-DrahteinheitWiegand wire unit
2020
LeitungLine
2121
PufferkondensatorBuffer capacitor
2222
HauptmagneteMain magnets
2323
Diodediode

Claims (7)

Verfahren zur Absolutpositionsbestimmung eines sich um eine Drehachse drehenden Bauteiles eines Aktors, insbesondere eines Kupplungsaktors, wobei an dem Bauteil (14) ein mitdrehendes Magnetelement (18) angeordnet ist, und die Absolutposition des Magnetelementes (18) mit einem dem Magnetelement (18) gegenüberliegenden Multiturn-Sensor (16) ermittelt wird, der mit einer Spannung versorgt wird, wobei eine Wiegand-Drahteinheit (19) eine Bewegung einer Magnetanordnung (18, 22) des sich drehenden Bauteiles (14) überwacht und bei detektierter Bewegung aus dem Magnetfeld der Magnetanordnung (18, 22) des sich drehenden Bauteiles (14) Energie generiert und diese in eine elektrische Spannung umwandelt, welche zur Spannungsversorgung des Multiturn-Sensors (16) bereitgestellt wird, wobei bei eingeschaltetem Aktor der Multiturn-Sensor (16) über eine Versorgungsspannung eines Steuergerätes (15) oder eine Batteriespannung (UBatt) oder über die Energie der Wiegand-Drahteinheit (19) mit Spannung versorgt wird, wobei ein Winkel des Bauteiles (14) und/oder Umdrehungen des Bauteiles (14) durch den Multiturn-Sensor (16) ermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass mit der durch die Wiegand-Drahteinheit (19) aus dem Hauptmagneten (22) des Elektromotors (14) bereitgestellten Energie ein Energiespeicher (21) des Multiturn-Sensors (16) zum autarken Betrieb des Multiturn-Sensors (16) aufgeladen wird, wobei zur Aufladung des Energiespeichers (21) der Elektromotor (14) vor einem Messvorgang über einen vorgegebenen Winkelbereich gedreht wird.Method for determining the absolute position of a component of an actuator, in particular a clutch actuator, rotating about an axis of rotation, a co-rotating magnetic element (18) being arranged on the component (14), and the absolute position of the magnetic element (18) with a multiturn opposite the magnetic element (18). -Sensor (16) is determined, which is supplied with a voltage, a Wiegand wire unit (19) monitoring a movement of a magnet arrangement (18, 22) of the rotating component (14) and, when movement is detected, from the magnetic field of the magnet arrangement ( 18, 22) of the rotating component (14) generates energy and converts it into an electrical voltage, which is provided to supply the multiturn sensor (16), with the multiturn sensor (16) being supplied via a supply voltage from a control unit when the actuator is switched on (15) or a battery voltage (U Batt ) or via the energy of the Wiegand wire unit (19) is supplied with voltage, an angle of the component (14) and / or revolutions of the component (14) being determined by the multiturn sensor (16 ) are determined, characterized in that with the energy provided by the Wiegand wire unit (19) from the main magnet (22) of the electric motor (14), an energy storage (21) of the multiturn sensor (16) is used for autonomous operation of the multiturn sensor (16) is charged, the electric motor (14) being rotated over a predetermined angular range before a measuring process to charge the energy storage (21). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als sich drehendes Bauteil ein den Aktor antreibender Elektromotor (14) verwendet wird, aus dessen die Magnetanordnung bildenden Hauptmagnete (22) die Wiegand-Drahteinheit (19) die Energie gewinnt.Procedure according to Claim 1 , characterized in that an electric motor (14) driving the actuator is used as the rotating component, from whose main magnets (22) forming the magnet arrangement the Wiegand wire unit (19) obtains the energy. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Multiturn-Sensor (16) bei abgeschaltetem Aktor nach Empfang der von der Wiegand-Drahteinheit (19) übermittelten Spannung in einen Betriebszustand übergeht, in welchen dieser die aktuelle Position des Bauteiles (14) misst und abspeichert.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that when the actuator is switched off, after receiving the voltage transmitted by the Wiegand wire unit (19), the multiturn sensor (16) changes to an operating state in which it measures and stores the current position of the component (14). Vorrichtung zur Absolutpositionsbestimmung eines sich um eine Drehachse drehenden Bauteiles eines Aktors, insbesondere eines Kupplungsaktors, mit einem Multiturn-Sensor (16) zur Bestimmung der Absolutposition des ein Magnetelement (18) tragenden Bauteiles (14), welches der Drehbewegung des Bauteiles (14) folgt, wobei das sich drehende Bauteil (14) eine Magnetanordnung (18, 22) aufweist, welcher mindestens eine Wiegand-Drahteinheit (19) gegenüberliegend angeordnet ist, die zur Energieversorgung des Multiturn-Sensors (16) mit diesem verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Vorrichtung ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgeführt wird.Device for determining the absolute position of a component of an actuator, in particular a clutch actuator, rotating about an axis of rotation, with a multiturn sensor (16) for determining the absolute position of the component (14) carrying a magnetic element (18), which follows the rotational movement of the component (14). , wherein the rotating component (14) has a magnet arrangement (18, 22), which is arranged opposite at least one Wiegand wire unit (19), which is connected to the multiturn sensor (16) to supply energy, characterized in that A method according to one of the preceding claims is carried out by means of the device. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetanordnung durch das auf einer Stirnseite des sich drehenden Bauteiles (14) angeordnete Magnetelementes (18) gebildet ist, wobei das Magnetelement (18) Bestandteil eines Sensors ist.Device according to Claim 4 , characterized in that the magnet arrangement is formed by the magnetic element (18) arranged on an end face of the rotating component (14), the magnetic element (18) being part of a sensor. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetanordnung (22) ein integrierter Bestandteil des sich drehenden Bauteiles (14) ist.Device according to Claim 4 , characterized in that the magnet arrangement (22) is an integrated part of the rotating component (14). Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das sich drehende Bauteil als Elektromotor (14) ausgebildet ist, und die Magnetanordnung durch die Hauptmagnete (22) des Elektromotors (14) gebildet ist.Device according to Claim 6 , characterized in that the rotating component is designed as an electric motor (14), and the magnet arrangement is formed by the main magnets (22) of the electric motor (14).
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