EP4493842A1 - Sensoranordnung für einen riementrieb - Google Patents

Sensoranordnung für einen riementrieb

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Publication number
EP4493842A1
EP4493842A1 EP22714416.9A EP22714416A EP4493842A1 EP 4493842 A1 EP4493842 A1 EP 4493842A1 EP 22714416 A EP22714416 A EP 22714416A EP 4493842 A1 EP4493842 A1 EP 4493842A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pulley
belt drive
sensor arrangement
belt
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22714416.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Henning Irle
Patrick FRIEDEL
Christian Michael STRAUB
Edwin Breuning
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hangzhou Tsingwayne Technology Co Ltd
Hella GmbH and Co KGaA
NSK Europe Ltd
Original Assignee
Hangzhou Kingway Technology Co Ltd
Hella GmbH and Co KGaA
NSK Europe Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hangzhou Kingway Technology Co Ltd, Hella GmbH and Co KGaA, NSK Europe Ltd filed Critical Hangzhou Kingway Technology Co Ltd
Publication of EP4493842A1 publication Critical patent/EP4493842A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F16H7/02—Gearings for conveying rotary motion by endless flexible members with belts; with V-belts
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    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/01—Monitoring wear or stress of gearing elements, e.g. for triggering maintenance
    • F16H2057/018—Detection of mechanical transmission failures

Definitions

  • a sensor arrangement for a belt drive and a method for determining a rotational position of belt pulleys are described here.
  • Electric drives for steering motor vehicles are known, for example, for power steering systems (Electric Power Steering, EPS).
  • EPS Electronic Power Steering
  • a so-called "power pack” which includes a motor unit and a control or regulation in the form of an electronic data processing device (ECU)
  • ECU electronic data processing device
  • GKT ball screw drive
  • the belt drive which couples the "power pack” or motor unit to the ball screw, usually has two pulleys and a belt.
  • SBW fully electronically supported steering systems of motor vehicles
  • inductive, capacitive, magnetic and/or optical sensors it is possible to use inductive, capacitive, magnetic and/or optical sensors to determine the rotational position of the pulleys of the belt drive, which couples the "power pack" or the motor unit to the ball screw drive, and thereby draw conclusions about the current track angle of the through to pull the wheels influenced by the steering.
  • optically detecting sensors are unusual in practice due to contamination of the sensors and pulleys and/or due to a lack of accuracy. The most precise measurement results can be achieved with the help of inductive sensors.
  • a problem with detecting a current or actual rotational position of the pulleys is that a specific rotational position of the two pulleys of the belt drive does not necessarily correspond uniquely to a specific toe angle of the wheels influenced by the steering. Consequently, based on a determination of the rotational positions of the pulleys, only the actual or current Toe angle of the wheels influenced by the steering can be determined if the detection of the rotational positions of the pulleys is supplemented by a sensor detection directly on the wheels or at least by an evaluation of the detection history of the rotational positions of the pulleys.
  • the former involves additional technical effort and thereby puts into perspective the advantages associated with detecting the rotational position of the pulleys for regulating or controlling the steering.
  • the latter requires that the detection history is always available, i.e. even when the motor vehicle starts, and that a memory always provides the history data at the same time as the sensor detection. If the recordings of past rotational position detections, for example when the motor vehicle starts moving, are not available, it is not possible to reliably determine a current toe angle of the wheels influenced by the steering based solely on the rotational position of the pulleys. Safe control of the motor vehicle is therefore not possible in this situation. Furthermore, for example, a tire change can lead to an interruption and/or falsification of a recorded detection history, which makes it impossible to subsequently reliably determine an actual steering angle based on a detected rotational position of the pulleys of a steering system.
  • the belt drive has at least a first pulley with a first diameter and a second pulley with a second diameter. Furthermore, the belt drive has a belt, which is arranged on a lateral surface of the first and second pulleys and is designed to transmit a rotational movement of the first pulley to the second pulley.
  • a first sensor arrangement is arranged and designed to detect a rotational position of the first pulley. Furthermore, a second sensor arrangement is arranged and designed to detect a rotational position of the second pulley.
  • the first diameter corresponds to a first integer multiple of a unit length.
  • a unit of length can be, for example, a millimeter, a centimeter, an inch or another measure of any length.
  • the first pulley has a diameter whose length or amount can be specified as the product of a natural number with a selected measure of length, for example with a centimeter or with an inch or another measure of length of any length.
  • the first pulley may have a diameter of 31 units of length, for example a diameter of 31 millimeters.
  • the second diameter corresponds to a second integer multiple of the same unit length.
  • the second pulley may have a diameter of 97 units of length, for example a diameter of 97 millimeters.
  • the first and second integer multiples of the length unit are different from each other and coprime.
  • 31 and 97 are different natural numbers that are coprime to each other, i.e. have no common natural divisor beyond the number 1.
  • the size ratio between the first pulley and the second pulley and/or the length ratio between the first diameter and the second diameter corresponds to a ratio of two different natural numbers to one another, whereby the two different natural numbers do not have a common natural number have divisors other than the number 1.
  • the first integer multiple and/or the second integer multiple can correspond to a prime number or the product of a first and/or second unit of length with a prime number.
  • the diameter of the first and/or the second pulley can each correspond to a product of any length unit of any length and a natural number, in particular a prime number. This ensures that the first integer multiple and the second integer multiple of the unit of length can never have a common natural divisor.
  • the first sensor arrangement can have a contactless position sensor, in particular a contactless and inductive position sensor.
  • the second sensor arrangement can also have a contactless position sensor, in particular a contactless and inductive position sensor.
  • the first and/or the second sensor arrangement can have a CIPOS® sensor that determines the rotational position of the first and/or second pulley.
  • the first and/or the second sensor arrangement can each be arranged to determine a rotational position or a rotational position of a pulley. In other words, the first and/or the second sensor arrangement can each determine how many degrees a pulley has rotated relative to a defined or imaginary zero position or starting position.
  • the belt drive can comprise a data processing device or can be assigned to and/or connected to a data processing device.
  • the data processing device can in particular be an electronic data processing device.
  • the data processing device can also be formed entirely or partially by the first and/or second sensor arrangement and/or by part of the first and/or second sensor arrangement or be integrated into these.
  • the data processing device can evaluate and store the detection of the first sensor arrangement and/or the second sensor arrangement and/or the detections and/or the output. Make ratings of an external technical device, for example an on-board computer, accessible.
  • the data processing device can be integrated into an on-board computer or can be designed as part of an on-board computer.
  • the belt drive has a gear ratio of 97/31 or approximately 3.129 from the first, smaller pulley to the second, larger pulley.
  • approximately 3.129 revolutions of the first, smaller, pulley causes one complete revolution of the second, larger, pulley.
  • the reciprocal value results in a gear ratio of 31/97 or approximately 0.3196 from the second, larger pulley to the first, smaller pulley. In other words, approximately 0.3196 revolutions of the second, larger pulley causes one complete revolution of the first, smaller pulley.
  • a specific rotational position or setting position of the belt drive which is defined by a specific rotational position of the first pulley and a specific rotational position of the second pulley, only repeats itself after 97 complete revolutions of the first pulley and 31 complete revolutions of the second pulley.
  • Each combination of a specific rotational position of the first pulley and a specific rotational position of the second pulley can thus be uniquely assigned to a specific positioning position of the belt drive over an adjustment path comprising several complete rotations of the first and/or the second pulley.
  • the belt drive described here can be used, for example, for steering a motor vehicle. This can, for example, have an axis-parallel arrangement with one of the belt drives described above.
  • the belt drive can transmit a rotational movement from a first pulley arranged on an electric motor to a second pulley arranged on a ball screw, the ball screw being set up to convert the rotational movement into a translational movement to effect or support the steering.
  • each combination of specific rotational positions can be assigned to exactly one positioning position of the belt drive, and thus clearly to a steering angle of the motor vehicle wheels.
  • the adjustment path of the belt drive can be defined by 80 to 120, in particular by 90 to 110, maximum possible complete revolutions of the first pulley in a specific direction of rotation.
  • the second integer multiple of the unit of length, which corresponds to the diameter of the second pulley, can be formed by the product of a natural number and the unit of length, where the natural number is greater than 80, in particular greater than 90 and/or greater than 100 and/or greater than 120, can be.
  • the first pulley can be coupled to a motor or electric motor, in particular to the rotor of a brushless electric motor.
  • control or regulation of the motor or electric motor can also be based on the detection of the first sensor arrangement.
  • the brushless electric motor can be a permanent magnet synchronous motor (PMSM) or a brushless asynchronous machine.
  • the detection of the first sensor arrangement can serve at least two different purposes, namely firstly a determination of the position of the belt drive on the travel and/or a determination of the steering angle of a steering system and secondly the regulation or control of a motor coupled to the belt drive or electric motor.
  • the control of the motor can include, for example, field-oriented control, FOC.
  • the belt drive can include a temperature sensor which is set up to detect a temperature of the belt drive, in particular a temperature of the area surrounding the belt.
  • the belt drive can include a temperature estimator, which is set up to estimate a temperature of the belt drive, in particular a temperature of the belt's surroundings, based on a modeling of the belt drive.
  • An advantage here is that based on the detection of the temperature sensor and/or the temperature estimator, a temperature compensation of the belt elasticity of the belt, in particular a first or second order temperature compensation, can be carried out.
  • the data processing device can be set up to determine compression or expansion of the belt based on the detection of the first sensor arrangement and the second sensor arrangement and/or the temperature sensor and/or the temperature estimator.
  • the data processing device can also be further set up to determine a force acting on the belt drive, in particular on the belt, based on the detection of the first sensor arrangement and the second sensor arrangement and/or the temperature sensor and/or the temperature estimator.
  • the first sensor arrangement and the second sensor arrangement which can optionally be supplemented by a temperature sensor and/or a temperature estimator, can also work together to form a force sensor, for example a force sensor for the forces acting on the steering of a motor vehicle during a ferry operation of the motor vehicle.
  • the acting forces can be determined by detecting compressions or expansions of the belt and comparing them with predetermined and/or stored reference values.
  • the data processing device is further set up to detect wear and/or damage to the belt drive, in particular the belt, based on current and/or recorded detections of the first sensor arrangement and the second sensor arrangement and/or the temperature sensor and/or the temperature estimator determine or estimate.
  • the data processing device can be set up to detect supercooling and/or icing of the belt drive and/or one coupled to the belt drive based on current and/or recorded detections of the first sensor arrangement and the second sensor arrangement and/or the temperature sensor and/or the temperature estimator Device, in particular a ball screw, to determine and / or estimate.
  • Icing for example icing of the ball screw drive
  • Icing of the belt drive and/or a device coupled to the belt drive can have a significant negative impact on the traffic safety of the motor vehicle.
  • hypothermia and/or icing of the belt drive and/or a device coupled to the belt drive, in particular a ball screw drive can also occur
  • Data processing device can be determined by comparing the detections of the first sensor arrangement and the second sensor arrangement and / or the temperature sensor with a modeling of the belt.
  • the modeling can in particular be a virtual modeling of the belt drive created by the, in particular electronic, data processing device, which models technical-physical properties of the belt drive, which is then used by the data processing device with the actual detections of the first sensor arrangement and the second sensor arrangement and / or the Temperature sensor can be adjusted.
  • the belt drive described above can in particular be part of an axis-parallel arrangement or an axis-parallel drive, in particular for the steering of a motor vehicle.
  • the belt drive and/or the axis-parallel arrangement or the axis-parallel drive with the belt drive can also be part of a motor vehicle, in particular part of the steering of a motor vehicle.
  • the data processing device can be further set up based on the determination of wear and/or damage and/or hypothermia and/or icing of the belt drive, in particular the belt, and/or with a device coupled to the belt drive, in particular of a ball screw, to issue a warning message to the driver of a motor vehicle and/or to shut down the motor vehicle.
  • An advantage here is that, on the one hand, the driver of the motor vehicle can be informed that maintenance of the motor vehicle is foreseeably necessary, for example with a visually and/or acoustically perceptible warning message, and on the other hand, in the event of a dangerous situation being detected, the vehicle can also be shut down by the data processing device can be.
  • a method for determining a rotational position of pulleys of a belt drive includes the steps:
  • first diameter corresponds to a first integer multiple of a unit of length
  • second diameter corresponds to a second integer multiple of the same unit of length, the first and the second integer multiple of the unit of length being different from one another and coprime with each other.
  • the method for determining a rotational position of pulleys of a belt drive can include the following steps:
  • FIG. 1 shows an example of a belt drive 100.
  • Figure 1 shows an example of a belt drive 100 with a first pulley 10 and a second pulley 20.
  • the first pulley 10 is rotatably mounted about a first axis of rotation XI and the second pulley 20 is rotatably mounted about a second axis of rotation X2.
  • 1 further shows a belt 30, which is arranged on a lateral surface of the first and second pulleys 10, 20 and is designed to transmit a rotational movement of the first pulley 10 to the second pulley 20.
  • the pulleys 10, 20, which are expressly not shown to scale, have a size ratio which corresponds to the ratio of two natural numbers that are coprime to one another.
  • the rotational position of the pulleys 10, 20 is each detected with a sensor arrangement, each of which has at least one sensor.
  • the rotation position of the first Pulley is detected with a first sensor arrangement (not shown) and the rotational position of the second pulley is detected with a second sensor arrangement (not shown).
  • the first and second sensor arrangements are set up to determine a rotational position of the first pulley 10 and the second pulley 20.
  • the first and second sensor arrangements determine by how many degrees the pulleys have rotated relative to a predefined zero position.
  • the sensor arrangements each forward the detected rotational positions of the pulleys 10, 20 to an electronic data processing device (not shown).
  • the data processing device uses the two rotational positions of the pulleys 10, 20 to determine an adjustment position of the belt drive on an adjustment path comprising several complete rotations of the first and second pulleys.

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Abstract

Ein Riementrieb umfasst eine erste Riemenscheibe mit einem ersten Durchmesser und eine zweite Riemenscheibe mit einem zweiten Durchmesser sowie einem Riemen, der jeweils an einer Mantelfläche der ersten und der zweiten Riemenscheibe angeordnet und dazu eingerichtet ist, eine rotatorische Bewegung der ersten Riemenscheibe auf die zweite Riemenscheibe zu übertragen. Weiter weist der Riementrieb eine erste Sensoranordnung, die dazu angeordnet und ausgebildet ist, eine Rotationsstellung der ersten Riemenscheibe zu erfassen, und eine zweite Sensoranordnung, die dazu angeordnet und ausgebildet ist, eine Rotationsstellung der zweiten Riemenscheibe zu erfassen, auf. Der erste Durchmesser entspricht einem ersten ganzzahligen Vielfachen einer Längeneinheit und der zweite Durchmesser entspricht einem zweiten ganzzahligen Vielfachen derselben Längeneinheit, wobei das erste und das zweite ganzzahlige Vielfache der Längeneinheit zueinander teilerfremd sind.

Description

Sensoranordnung für einen Riementrieb
Beschreibung
Hier werden eine Sensoranordnung für einen Riementrieb sowie ein Verfahren zur Bestimmung einer Rotationsposition von Riemenscheiben beschrieben.
Elektrische Antriebe für die Lenkung von Kraftfahrzeugen sind zum Beispiel für Servolenkungen (Electric Power Steering, EPS) bekannt. Im Falle eines achsenparallelen Antriebs (APA) kann hierfür ein sogenanntes "Power Pack", welches eine Motoreneinheit und eine Steuerung oder Regelung in Form einer elektronischen Datenverarbeitungsvorrichtung (ECU) umfasst, über einen Riementrieb mit einem Kugelgewindetrieb (KGT), welcher eine rotatorische Bewegung der Motoreneinheit in eine translatorische Bewegung zur Beeinflussung des Spurwinkels der Kraftfahrzeugräder überführt, gekoppelt sein.
Der Riementrieb, welcher das "Power Pack" oder die Motoreneinheit mit dem Kugelgewindetrieb koppelt, hat hierbei üblicherweise zwei Riemenscheiben und einen Riemen. Zur Verbesserung bekannter Servolenkungen aber auch zur Implementierung von vollständig elektronisch unterstützten Lenkungen von Kraftfahrzeugen (Steer by wire, SBW) ist es nötig, einen aktuellen oder tatsächlichen Spurwinkel der durch die Lenkung beeinflussten Räder zu ermitteln, um durch entsprechende Steuerung oder Regelung der Motoreneinheit eine vom Fahrer des Kraftfahrzeugs veranlasste Lenkbewegung für das Kraftfahrzeug korrekt umzusetzen.
Es ist hierzu grundsätzlich möglich, mittels induktiv, kapazitiv, magnetisch und/oder optisch erfassender Sensoren eine Rotationsstellung der Riemenscheiben des Riementriebs, welcher das "Power Pack" oder die Motoreneinheit mit dem Kugelgewindetrieb koppelt, zu ermitteln und hierdurch Rückschlüsse auf den aktuellen Spurwinkel der durch die Lenkung beeinflussten Räder zu ziehen. Optisch erfassende Sensoren sind in der Praxis jedoch aufgrund von auftretenden Verschmutzungen der Sensoren und der Riemenscheiben und/oder aufgrund mangelnder Genauigkeit unüblich. Die präzisesten Messergebnisse lassen sich mit Hilfe von induktiv erfassenden Sensoren erzielen.
Ein Problem bei der Erfassung einer aktuellen oder tatsächlichen Rotationsposition der Riemenscheiben ist jedoch, dass eine bestimmte Rotationsposition der zwei Riemenscheiben des Riementriebs nicht notwendigerweise eineindeutig zu einem bestimmten Spurwinkel der durch die Lenkung beeinflussten Räder korrespondiert. Folglich kann anhand einer Bestimmung der Rotationspositionen der Riemenscheiben nur dann der tatsächliche oder aktuelle Spurwinkel der durch die Lenkung beeinflussten Räder ermittelt werden, wenn die Erfassung der Rotationspositionen der Riemenscheiben durch eine Sensorerfassung unmittelbar an den Rädern oder zumindest durch eine Auswertung der Erfassungshistorie der Rotationspositionen der Riemenscheiben ergänzt wird.
Ersteres ist einerseits mit einem technischen Mehraufwand verbunden und relativiert hierdurch die mit einer Erfassung der Rotationsposition der Riemenscheiben zur Regelung oder Steuerung der Lenkung verbundenen Vorteile. Letzteres setzt voraus, dass die Erfassungshistorie stets, also auch bei einem Anfahren des Kraftfahrzeugs verfügbar ist, und dass ein Speicher die Historiendaten stets zeitgleich mit der Sensorerfassung bereitstellt. Stehen die Aufzeichnungen vergangener Rotationspositionserfassungen, zum Beispiel bei einem Anfahren des Kraftfahrzeugs, nicht zur Verfügung, ist es nicht möglich allein anhand der Rotationsposition der Riemenscheiben einen aktuellen Spurwinkel der durch die Lenkung beeinflussten Räder sicher festzustellen. Die sichere Steuerung des Kraftfahrzeugs ist in dieser Situation somit nicht möglich. Ferner kann zum Beispiel auch ein Reifenwechsel zu einer Unterbrechung und/oder Verfälschung einer aufgezeichneten Erfassungshistorie führen, welches eine anschließende sichere Feststellung eines tatsächlichen Lenkwinkels anhand einer erfassten Rotationsposition der Riemenscheiben einer Lenkung unmöglich macht.
Es besteht daher die technische Aufgabe einen verbesserten Riementrieb für eine Kraftfahrzeuglenkung mit einer Sensorik bereitzustellen, welche die Bestimmung einer Rotationsposition der Riemenscheiben des Riementriebs sowie deren eineindeutige Zuordnung zu einem bestimmten aktuellen Spurwinkel der durch die Lenkung beeinflussten Räder des Kraftfahrzeugs über den gesamten Stellbereich der Lenkung ermöglicht. Weiter soll auch ein korrespondierendes Verfahren bereitgestellt werden, welches die Bestimmung einer Rotationsposition der Riemenscheiben des Riementriebs sowie deren eineindeutige Zuordnung zu einem bestimmten aktuellen Spurwinkel der durch die Lenkung beeinflussten Räder des Kraftfahrzeugs über den gesamten Stellbereich der Lenkung ermöglicht.
Diese Aufgaben werden durch eine Vorrichtung nach dem Anspruch 1 und ein Verfahren nach dem unabhängigen Verfahrensanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen werden durch die weiteren Ansprüche definiert.
Der Riementrieb weist zumindest eine erste Riemenscheibe mit einem ersten Durchmesser und einer zweiten Riemenscheibe mit einem zweiten Durchmesser auf. Weiter weist der Riementrieb einem Riemen auf, der jeweils an einer Mantelfläche der ersten und der zweiten Riemenscheibe angeordnet und dazu eingerichtet ist, eine rotatorische Bewegung der ersten Riemenscheibe auf die zweite Riemenscheibe zu übertragen. Eine erste Sensoranordnung ist dazu angeordnet und ausgebildet, eine Rotationsstellung der ersten Riemenscheibe zu erfassen. Weiter ist eine zweite Sensoranordnung dazu angeordnet und ausgebildet, eine Rotationsstellung der zweiten Riemenscheibe zu erfassen.
Der erste Durchmesser entspricht einem ersten ganzzahligen Vielfachen einer Längeneinheit. Eine Längeneinheit kann zum Beispiel ein Millimeter, ein Zentimeter, ein Inch oder ein anderes Längenmaß jedweder länge sein. Mit anderen Worten hat die erste Riemenscheibe einen Durchmesser, dessen Länge oder Betrag sich als Produkt einer natürlichen Zahl mit einem gewählten Längenmaß, zum Beispiel mit einem Zentimeter oder mit einem Inch oder einem anderen Längenmaß jedweder Länge, angeben lässt. In einem Beispiel kann die erste Riemenscheibe einen Durchmesser von 31 Längeneinheiten, zum Beispiel einen Durchmesser von 31 Millimetern aufweisen.
Der zweite Durchmesser entspricht einem zweiten ganzzahligen Vielfachen derselben Längeneinheit. Zum Beispiel kann die zweite Riemenscheibe einen Durchmesser von 97 Längeneinheiten, zum Beispiel einen Durchmesser von 97 Millimetern aufweisen.
Das erste und das zweite ganzzahlige Vielfache der Längeneinheit sind voneinander verschieden und zueinander teilerfremd. Zum Beispiel sind 31 und 97 voneinander verschiedene natürliche Zahlen, die zueinander teilerfremd sind, also keinen gemeinsamen natürlichen Teiler jenseits der Zahl 1 aufweisen.
Mit anderen Worten kann beschrieben werden, dass das Größenverhältnis zwischen der ersten Riemenscheibe und der zweiten Riemenscheib und/oder das Längenverhältnis zwischen dem ersten Durchmesser und dem zweiten Durchmesser einem Verhältnis zweier verschiedener natürlicher Zahlen zueinander entspricht, wobei die beiden voneinander verschiedenen natürlichen Zahlen keinen gemeinsamen natürlichen Teiler außer der Zahl 1 haben.
Optional können das erste ganzzahlige Vielfache und/oder das zweite ganzzahlige Vielfache einer Primzahl oder dem Produkt einer ersten und/oder zweiten Längeneinheit mit einer Primzahl entsprechen. Mit anderen Worten kann der Durchmesser der ersten und/oder der zweiten Riemenscheibe jeweils einem Produkt aus einer beliebigen Längeneinheit jedweder Länge und einer natürlichen Zahl, insbesondere einer Primzahl entsprechen. Dieses stellt sicher, dass das erste ganzzahlige Vielfache und das zweite ganzzahlige Vielfache der Längeneinheit niemals einen gemeinsamen natürlichen Teiler aufweisen kann. Die erste Sensoranordnung kann einen kontaktlos erfassenden Positionssensor, insbesondere einen kontaktlos und induktiv erfassenden Positionssensor, aufweisen. Ferner kann auch die zweite Sensoranordnung einen kontaktlos erfassenden Positionssensor, insbesondere einen kontaktlos und induktiv erfassenden Positionssensor, aufweisen. Zum Beispiel können die erste und/oder die zweite Sensoranordnung einen CIPOS®-Sensor aufweisen, der die Rotationsstellung der ersten und/oder zweiten Riemenscheibe bestimmt.
Alternativ oder ergänzend können die erste Sensoranordnung und/oder die zweite Sensoranordnung auch kapazitiv, magnetisch und/oder optisch erfassende Sensoren aufweisen.
Die erste und/oder die zweite Sensoranordnung können jeweils dazu angeordnet sein, eine Rotationsposition oder eine Rotationsstellung einer Riemenscheibe zu ermitteln. Mit anderen Worten können die erste und/oder die zweite Sensoranordnung jeweils ermitteln, um wieviel Grad eine Riemenscheibe gegenüber einer definierten oder gedachten Nullstellung oder Ausgangsposition rotiert ist.
In einer Variante können die erste und/oder zweite Sensoranordnungen eine Rotationsstellung der ersten und/oder zweiten Riemenscheibe zum Beispiel bis auf 1,2 Grad genau ermitteln, wobei diese Messungenauigkeit die in der realisierten Mechanik des Riementriebs begründeten Abweichungen von einer technisch idealen Rotation der Riemenscheiben bereits miteinschließt.
In einer Ausführungsform kann zumindest ein Teil der ersten Sensoranordnung in die erste Riemenscheibe integriert und/oder mit der ersten Riemenscheibe gekoppelt sein. Weiter kann zumindest ein Teil der zweiten Sensoranordnung in die zweite Riemenscheibe integriert und/oder mit der zweiten Riemenscheibe gekoppelt sein. Zum Beispiel können jeweils Leiterschleifen und/oder magnetische Elemente als Teil der Riemenscheiben ausgebildet oder mit diesen gekoppelt oder verbunden sein.
Weiter kann der Riementrieb eine Datenverarbeitungsvorrichtung umfassen oder einer Datenverarbeitungsvorrichtung zugeordnet und/oder mit dieser verbunden sein. Die Datenverarbeitungsvorrichtung kann insbesondere eine elektronische Datenverarbeitungsvorrichtung sein. In einer Variante kann die Datenverarbeitungsvorrichtung auch ganz oder teilweise durch die erste und/oder zweite Sensoranordnung und/oder durch einen Teil der ersten und/oder zweiten Sensoranordnung ausgebildet sein oder in diese integriert sein. Die Datenverarbeitungsvorrichtung kann die Erfassung der ersten Sensoranordnung und/oder der zweiten Sensoranordnung auswerten, speichern und/oder die Erfassungen und/oder die Aus- Wertungen einer externen technischen Einrichtung, zum Beispiel einem Bordcomputer zugänglich machen. In einer Weiterbildung kann die Datenverarbeitungsvorrichtung in einen Bordcomputer integriert sein oder als Teil eines Bordcomputers ausgebildet sein.
Die Datenverarbeitungsvorrichtung kann dazu eingerichtet sein, basierend auf der Erfassung der ersten Sensoranordnung und der Erfassung der zweiten Sensoranordnung eine Rotationsstellung oder Stellposition des Riementriebs auf einem mehrere vollständige Rotationen der ersten und/oder der zweiten Riemenscheibe umfassenden Stellweg des Riementriebs eineindeutig zu ermitteln.
Möglich wird dieses durch das teilerfremde Größen- oder Längenverhältnis der Durchmesser der ersten und der zweiten Riemenscheibe. Die Länge oder Größe der Durchmesser der Riemenscheiben impliziert jeweils den Umfang der Riemenscheiben sowie das Übersetzungsverhältnis des Riementriebs mit den beiden Riemenscheiben.
Hat die erste Riemenscheibe zum Beispiel einen Durchmesser von 31 Längeneinheiten und die zweite Riemenscheibe einen Durchmesser von 97 Längeneinheiten, so ergibt sich für den Riementrieb ein Übersetzungsverhältnis von 97/31 oder in etwa 3,129 von der ersten, kleineren, Riemenscheibe zur zweiten, größeren Riemenscheibe. Mit anderen Worten bewirken etwa 3,129 Umdrehungen der ersten, kleineren, Riemenscheibe eine vollständige Umdrehung der zweiten, größeren, Riemenscheibe. Im Kehrwert ergibt sich ein Übersetzungsverhältnis von 31/97 oder in etwa 0,3196 von der zweiten, größeren, Riemenscheibe zur ersten, kleineren Riemenscheibe. Mit anderen Worten bewirken etwa 0,3196 Umdrehungen der zweiten, größeren, Riemenscheibe eine vollständige Umdrehung der ersten, kleineren, Riemenscheibe.
Da die natürlichen Zahlen 31 und 97 jedoch teilerfremd sind, wiederholt sich eine spezifische Rotationsstellung oder Stellposition des Riementriebs, die durch eine spezifische Rotationstellung der ersten Riemenscheibe und eine spezifische Rotationsstellung der zweiten Riemenscheibe definiert ist, jeweils erst nach 97 vollständigen Umdrehungen der ersten Riemenscheibe und 31 vollständigen Umdrehungen der zweiten Riemenscheibe.
Jede Kombination aus einer spezifischen Rotationstellung der ersten Riemenscheibe und einer spezifischen Rotationsstellung der zweiten Riemenscheibe kann somit einer spezifischen Stellposition des Riementriebs über einen mehrere vollständige Rotationen der ersten und/oder der zweiten Riemenscheibe umfassenden Stellweg hinweg eineindeutig zugeordnet werden. Der hier beschriebene Riementrieb kann zum Beispiel für die Lenkung eines Kraftfahrzeugs verwendet werden. Diese kann zum Beispiel eine achsenparallele Anordnung mit einem der vorangehend beschriebenen Riementriebe aufweisen. Der Riementrieb kann eine Rotationsbewegung von einer an einem Elektromotor angeordneten ersten Riemenscheibe auf eine an einem Kugelgewindetrieb angeordnete zweite Riemenscheibe übertragen, wobei der Kugelgewindetrieb dazu eingerichtet ist, die Rotationsbewegung in eine translatorische Bewegung zur Bewirkung oder Unterstützung der Lenkung umzusetzen.
Bekannte Riementriebe für die Lenkungen von Kraftfahrzeugen weisen einen Stellweg von/mit etwa 80 bis 120 vollständigen Umdrehungen der motorseitigen Riemenscheibe auf. Mit anderen Worten können etwa 80 bis 120 vollständige Umdrehungen einer an einem Elektromotor angeordneten Riemenscheibe eine Lenkung für das Kraftfahrzeug von einer maximal möglichen Auslenkstellung in die entgegengesetzte maximal mögliche Auslenkstellung bewegen oder eine solche Bewegung zumindest unterstützen.
Die Anzahl der jeweils maximal möglichen Rotationen der Riemenscheiben des Riementriebs zwischen den maximalen Auslenkpositionen definieren den Stellweg des Riementriebs. Sind die Größenverhältnisse der Riemenscheiben nicht teilerfremd zueinander gewählt, lässt sich jede Kombination von spezifischen Rotationsstellungen der beiden Riemenscheiben mehreren möglichen Stellpositionen des Riementriebs auf dem Stellweg, und somit mehreren möglichen Einschlagwinkeln der Kraftfahrzeugräder, zuordnen. Eine eindeutige Ermittlung des aktuellen Lenkeinschlags des Kraftfahrzeugs allein anhand der durch die Sensoranordnungen ermittelten Rotationspositionen der Riemenscheiben ist hier daher nicht möglich.
Sind die Größenverhältnisse der Riemenscheiben jedoch teilerfremd zueinander gewählt und auf die Länge des Stellwegs und/oder auf die maximal realisierbaren Einschlagwinkel abgestimmt, lässt sich jedoch jede Kombination von spezifischen Rotationsstellungen genau einer Stellposition des Riementriebs, und somit eindeutig einem Einschlagwinkel der Kraftfahrzeugräder, zuordnen.
In einer Variante kann der Stellweg des Riementriebs durch 80 bis 120, insbesondere durch 90 bis 110, maximal mögliche vollständige Umdrehungen der ersten Riemenscheibe in einer bestimmten Rotationsrichtung definiert sein. Das zweite ganzzahlige Vielfache der Längeneinheit, welches dem Durchmesser der zweiten Riemenscheibe entspricht, kann durch das Produkt einer natürlichen Zahl und der Längeneinheit gebildet sein, wobei die natürliche Zahl größer als 80, insbesondere größer als 90 und/oder größer als 100 und/oder größer als 120, sein kann. Die erste Riemenscheibe kann mit einem Motor oder Elektromotor, insbesondere mit dem Rotor eines bürstenlosen Elektromotors, gekoppelt sein. Optional kann auch eine Steuerung oder Regelung des Motors oder Elektromotors auf der Erfassung der ersten Sensoranordnung basieren. Der bürstenlose Elektromotor kann eine permanenterregter Synchronmotor (PMSM) oder auch eine bürstenlose Asynchronmaschine sein.
Ein Vorteil hierbei ist, dass die Erfassung der ersten Sensoranordnung zumindest zwei verschiedenen Zwecken dienen kann, nämlich erstens einer Bestimmung der Stellposition des Riementriebs auf dem Stellweg und/oder einer Bestimmung des Einschlagswinkels einer Lenkung und zweitens der Regelung oder Steuerung eines mit dem Riementrieb gekoppelten Motors oder Elektromotors. Die Regelung des Motors kann zum Beispiel eine feldorientierte Regelung, FOC, umfassen. Hierdurch kann einerseits ein für die Regelung oder Steuerung des Motors ohnehin nötiger Sensor eingespart werden und anderseits ein Zusatznutzen aus der für die Rotationspositionerfassung der Riemenscheiben nötigen Sensoranordnungen gezogen werden.
Weiter kann der Riementrieb einen Temperatursensor umfassen, der dazu eingerichtet ist, eine Temperatur des Riementriebs, insbesondere eine Temperatur der Umgebung des Riemens, zu erfassen. Alternativ oder ergänzend kann der Riementrieb einen Temperaturschätzer umfassen, der dazu eingerichtet ist, eine Temperatur des Riementriebs, insbesondere eine Temperatur der Umgebung des Riemens, basierend auf einer Modellierung des Riementriebs zu schätzen.
Ein Vorteil hierbei ist, dass basierend auf der Erfassung des Temperatursensors und/oder des Temperaturschätzers eine Temperaturkompensation der Riemenelastizität des Riemens, insbesondere eine Temperaturkompensation erster oder zweiter Ordnung, durchgeführt werden kann.
Weiter kann die Datenverarbeitungsvorrichtung dazu eingerichtet sein, basierend auf der Erfassung der ersten Sensoranordnung und der zweiten Sensoranordnung und/oder des Temperatursensors und/oder des Temperaturschätzers eine Stauchung oder Dehnung des Riemens zu ermitteln. Alternativ oder ergänzend kann die Datenverarbeitungsvorrichtung auch weiter dazu eingerichtet sein, basierend auf der Erfassung der ersten Sensoranordnung und der zweiten Sensoranordnung und/oder des Temperatursensors und/oder des Temperaturschätzers eine auf den Riementrieb, insbesondere auf den Riemen, einwirkende Kraft zu ermitteln. Ein Vorteil hierbei ist, dass die erste Sensoranordnung und die zweite Sensoranordnung, welche optional durch einen Temperatursensor und/oder einen Temperaturschätzer ergänzt werden können, im Zusammenwirken auch einen Kraftsensor ausbilden können, zum Beispiel einen Kraftsensor für die auf die Lenkung eines Kraftfahrzeugs wirkenden Kräfte während eines Fährbetriebs des Kraftfahrzeugs. Die wirkenden Kräfte können durch erfasste Stauchungen oder Dehnungen des Riemens und deren Vergleich mit vorbestimmten und/oder gespeicherten Referenzwerten ermittelt werden.
In einer Ausführungsform ist die Datenverarbeitungsvorrichtung weiter dazu eingerichtet, basierend auf aktuellen und/oder aufgezeichneten Erfassungen der ersten Sensoranordnung und der zweiten Sensoranordnung und/oder des Temperatursensors und/oder des Temperaturschätzers einen Verschleiß und/oder eine Beschädigung des Riementriebs, insbesondere des Riemens, zu ermitteln oder zu schätzen.
Das Ermitteln des Verschleißes und/oder der Beschädigung kann insbesondere einen Vergleich der Erfassungen der ersten Sensoranordnung und der zweiten Sensoranordnung und/oder des Temperatursensors mit einer Modellierung des Riemens umfassen. Die Modellierung kann insbesondere eine durch die, insbesondere elektronische, Datenverarbeitungsvorrichtung erstellte virtuelle Modellierung des Riementriebs sein, welche technischphysikalische Eigenschaften des Riementriebs modelliert, die anschließend durch die Datenverarbeitungsvorrichtung mit den tatsächlichen Erfassungen der ersten Sensoranordnung und der zweiten Sensoranordnung und/oder des Temperatursensors abgeglichen werden.
Weiter kann die Datenverarbeitungsvorrichtung dazu eingerichtet sein, basierend auf aktuellen und/oder aufgezeichneten Erfassungen der ersten Sensoranordnung und der zweiten Sensoranordnung und/oder des Temperatursensors und/oder des Temperaturschätzers eine Unterkühlung und/oder eine Vereisung des Riementriebs und/oder einer mit dem Riementrieb gekoppelten Vorrichtung, insbesondere eines Kugelgewindetriebs, zu ermitteln und/oder zu schätzen.
Eine Vereisung, zum Beispiel eine Vereisung des Kugelgewindetriebs, kann zum Beispiel auftreten, wenn ein Kraftfahrzeug mit dem Riementrieb bei negativer Umgebungstemperatur mit Wasser in Kontakt kommt, zum Beispiel in einer Kraftfahrzeugwaschanlage. Die Vereisung des Riementriebs und/oder einer mit dem Riementrieb gekoppelten Vorrichtung kann einen erheblichen negativen Einfluss auf die Verkehrssicherheit des Kraftfahrzeugs haben. Ähnlich wie ein Verschleiß und/oder Beschädigung des Riementriebs kann auch eine Unterkühlung und/oder eine Vereisung des Riementriebs und/oder einer mit dem Riementrieb gekoppelten Vorrichtung, insbesondere eines Kugelgewindetriebs, durch die Datenverarbeitungsvorrichtung durch einen Vergleich der Erfassungen der ersten Sensoranordnung und der zweiten Sensoranordnung und/oder des Temperatursensors mit einer Modellierung des Riemens ermittelt werden. Die Modellierung kann auch hier insbesondere eine durch die, insbesondere elektronische, Datenverarbeitungsvorrichtung erstellte virtuelle Modellierung des Riementriebs sein, welche technisch-physikalische Eigenschaften des Riementriebs modelliert, die anschließend durch die Datenverarbeitungsvorrichtung mit den tatsächlichen Erfassungen der ersten Sensoranordnung und der zweiten Sensoranordnung und/oder des Temperatursensors abgeglichen werden.
Der vorangehend beschriebene Riementrieb kann insbesondere Teil einer achsenparallelen Anordnung oder eines achsenparallelen Antriebs, insbesondere für die Lenkung eines Kraftfahrzeugs sein. Der Riementrieb und/oder die achsenparallele Anordnung oder der achsenparallele Antrieb mit dem Riementrieb können weiter Teil eines Kraftfahrzeugs sein, insbesondere Teil der Lenkung eines Kraftfahrzeugs.
Optional kann die Datenverarbeitungsvorrichtung weiter dazu eingerichtet ist sein, basierend auf der Ermittlung eines Verschleißes und/oder einer Beschädigung und/oder einer Unterkühlung und/oder einer Vereisung des Riementriebs, insbesondere des Riemens, und/oder mit einer mit dem Riementrieb gekoppelten Vorrichtung, insbesondere eines Kugelgewindetriebs, eine Warnmeldung an den Fahrer eines Kraftfahrzeuges auszugeben und/oder das Kraftfahrzeug stillzulegen.
Ein Vorteil hierbei ist, dass dem Fahrer des Kraftfahrzeugs einerseits eine absehbar nötige Wartung des Kraftfahrzeugs angezeigt werden kann, zum Beispiel mit einer optisch und/oder akustisch wahrnehmbaren Warnmeldung, und dass das Fahrzeug andererseits, im Falle einer festgestellten Gefahrensituation, auch durch die Datenverarbeitungsvorrichtung stillgelegt werden kann.
Ein Verfahren zur Bestimmung einer Rotationsposition von Riemenscheiben eines Riementriebs umfasst die Schritte:
- Bereitstellen einer ersten Riemenscheibe mit einem ersten Durchmesser;
- Bereitstellen einer zweiten Riemenscheibe mit einem zweiten Durchmesser;
- Bereitstellen eines Riemens, der jeweils an einer Mantelfläche der ersten und der zweiten Riemenscheibe angeordnet und dazu eingerichtet ist, eine rotatorische Bewegung der ersten Riemenscheibe auf die zweite Riemenscheibe zu übertragen;
- Erfassen einer Rotationsstellung der ersten Riemenscheibe mit einer ersten Sensoranordnung; - Erfassen einer Rotationsstellung der zweiten Riemenscheibe mit einer zweiten Sensoranordnung; dadurch gekennzeichnet, dass der erste Durchmesser einem ersten ganzzahligen Vielfachen einer Längeneinheit entspricht und der zweite Durchmesser einem zweiten ganzzahligen Vielfachen derselben Längeneinheit entspricht, wobei das erste und das zweite ganzzahlige Vielfache der Längeneinheit voneinander verschieden und zueinander teilerfremd sind.
Weiter kann das Verfahren zur Bestimmung einer Rotationsposition von Riemenscheiben eines Riementriebs die folgenden Schritte umfassen:
- Bereitstellen einer Datenverarbeitungsvorrichtung; und
- Eineindeutiges ermitteln einer Rotationsstellung oder Stellposition des Riementriebs auf einem mehrere vollständige Rotationen der ersten und/oder der zweiten Riemenscheibe umfassenden Stellweg, basierend auf der Erfassung der ersten Sensoranordnung und der Erfassung der zweiten Sensoranordnung.
Weitere Merkmale, Eigenschaften, Vorteile und mögliche Abwandlungen des Riementriebs werden für einen Fachmann anhand der nachstehenden Beschreibung deutlich, in der auf die beigefügte schematische Zeichnung Bezug genommen ist. Die Abmessungen und Proportionen der in der Figur 1 gezeigten Komponenten sind ausdrücklich nicht maßstäblich.
Die Fig. 1 zeigt ein Beispiel für einen Riementrieb 100.
Die Figur 1 zeigt ein Beispiel für einen Riementrieb 100 mit einer ersten Riemenscheibe 10 und einer zweiten Riemenscheibe 20. Die erste Riemenscheibe 10 ist um eine erste Rotationsachse XI drehbar gelagert und die zweite Riemenscheibe 20 ist um eine zweite Rotationsachse X2 drehbar gelagert.
Weiter zeigt die Figur 1 einen Riemen 30, der jeweils an einer Mantelfläche der ersten und der zweiten Riemenscheibe 10, 20 angeordnet und dazu eingerichtet ist, eine rotatorische Bewegung der ersten Riemenscheibe 10 auf die zweite Riemenscheibe 20 zu übertragen.
Ferner weisen die ausdrücklich nicht maßstabsgerecht gezeigten Riemenscheiben 10, 20 ein Größenverhältnis auf, welches dem Verhältnis zweier zueinander teilerfremder natürlicher Zahlen entspricht.
Die Rotationsstellung der Riemenscheiben 10, 20 wird jeweils mit einer Sensoranordnung, welche jeweils zumindest einen Sensor aufweist, erfasst. Die Rotationsstellung der ersten Riemenscheibe wird mit einer ersten Sensoranordnung (nicht gezeigt) erfasst und die Rotationsstellung der zweiten Riemenscheibe wird mit einer zweiten Sensoranordnung (nicht gezeigt) erfasst.
Die erste und die zweite Sensoranordnung sind dazu eingerichtet, eine Rotationsstellung der ersten Riemenscheibe 10 und der zweiten Riemenscheibe 20 zu ermitteln. Die erste und die zweite Sensoranordnung ermittelt, um wieviel Grad die Riemenscheiben jeweils relativ zu einer vordefinierten Nullstellung rotiert sind.
Die erfassten Rotationsstellungen der Riemenscheiben 10, 20 leiten die Sensoranordnungen jeweils an eine elektronische Datenverarbeitungsvorrichtung (nicht gezeigt) weiter. Die Datenverarbeitungsvorrichtung ermittelt anhand der beiden Rotationsstellungen der Riemenscheiben 10, 20 eine Stellposition des Riementriebs auf einem mehrere vollständige Rotationen der ersten und der zweiten Riemenscheibe umfassenden Stellweg.
Da das Größenverhältnis der Riemenscheiben 10, 20 einem Verhältnis zweier zueinander teilerfremder natürlicher Zahlen entspricht, wiederholt sich eine Stellposition des Riementriebs, welcher mehrere vollständige Rotationen der ersten Riemenscheibe und der zweiten Riemenscheibe umfasst, erst nach einer Vielzahl von vollständigen Umdrehungen der beiden Riemenscheiben. Erst nachdem die Anzahl der vollständigen Umdrehungen der kleineren Riemenscheibe um ihre Rotationsachse den Betrag der größeren natürlichen Zahl des Größenverhältnisses der Riemenscheiben überschreitet, kann eine spezifische Kombination der Rotationsstellung der ersten Riemenscheibe 10 mit der Rotationsstellung der zweiten Riemenscheibe 20 nicht mehr eineindeutig einer Stellposition des Riementriebs auf dem mehrere vollständige Rotationen der ersten und der zweiten Riemenscheibe umfassenden Stellweg zugeordnet werden.
Im gezeigten Beispiel ist die maximale Anzahl der Umdrehungen der beiden Riemenscheiben 10, 20 jeweils derart durch äußere Rahmenbedingungen limitiert, dass jede Kombination einer Rotationsstellung der ersten Riemenscheibe 10 mit einer Rotationsstellung der zweiten Riemenscheibe 20 nur genau einer Stellposition des Riementriebs 100 zugeordnet werden kann.
Jede Kombination aus einer spezifischen Rotationstellung der ersten Riemenscheibe 10 und einer spezifischen Rotationsstellung der zweiten Riemenscheibe 20 kann somit einer spezifischen Stellposition des Riementriebs 100 über den mehrere vollständige Rotationen der ersten und der zweiten Riemenscheibe umfassenden Stellweg hinweg eineindeutig zugeordnet werden. Der gezeigte Riementrieb 100 kann zum Beispiel für die Lenkung eines Kraftfahrzeugs verwendet werden. Diese kann zum Beispiel eine achsenparallele Anordnung mit einem der vorangehend beschriebenen Riementriebe 100 aufweisen. Der Riementrieb 100 kann eine Rotationsbewegung von einer an einem Elektromotor angeordneten Riemenscheibe auf eine an einem Kugelgewindetrieb angeordnete zweite Riemenscheibe übertragen, wobei der Kugelgewindetrieb dazu eingerichtet ist, die Rotationsbewegung in eine translatorische Bewegung zur Bewirkung oder Unterstützung der Lenkung umzusetzen.
Wird der Riementrieb 100 wie skizziert für die Lenkung eines Kraftfahrzeugs verwendet, kann jede Rotationsstellung der Riemenscheiben 10, 20 eineindeutig einer Stellung der Lenkmechanik und somit einem Spurwinkel der durch die Lenkung beeinflussten Räder des Kraftfahrzeugs zugeordnet werden. Die Stellung der Lenkmechanik und/oder der Spurwinkel der durch die Lenkung beeinflussten Räder des Kraftfahrzeugs kann somit ohne weitere Sensorik innerhalb der Lenkmechanik und ohne eine Rotationshistorie der Riemenscheiben erfolgen.
Optional kann die Regelung des mit einer Riemenscheibe gekoppelten Motors, insbesondere eines Elektromotors, auf der Erfassung einer der Sensoranordnungen, die die Rotationspositionen der Riemenscheiben erfassen, basieren. Hierdurch können weitere Sensoren für eine elektrisch unterstützte oder für eine vollelektrische Lenkung eingespart werden. Insbesondere kann der Motor mit der ersten Riemenscheibe 10 gekoppelt sein und basierend auf der Erfassung der ersten Sensoranordnung geregelt werden.
Die vorangehend beschriebenen Varianten der Vorrichtung sowie deren Aufbau- und Betriebsaspekte dienen lediglich dem besseren Verständnis der Struktur, der Funktionsweise und der Eigenschaften; sie schränken die Offenbarung nicht etwa auf den in der Zeichnung gezeigten Gegenstand ein. Die Zeichnung ist höchst schematisch, wobei wesentliche Eigenschaften und Effekte zum Teil deutlich vergrößert dargestellt sind, um die Funktionen, Wirkprinzipien, technischen Ausgestaltungen und Merkmale zu verdeutlichen.
Die Ansprüche limitieren nicht die Offenbarung und damit die Kombinationsmöglichkeiten aller hier beschrieben Merkmale untereinander. Alle offenbarten Merkmale sind explizit auch einzeln und in Kombination mit allen anderen Merkmalen hier offenbart.

Claims

Patentansprüche
1. Ein Riementrieb (100), mit einer ersten Riemenscheibe (10) mit einem ersten Durchmesser (Dl); und einer zweiten Riemenscheibe (20) mit einem zweiten Durchmesser (D2); und einem Riemen (30), der jeweils an einer Mantelfläche der ersten und der zweiten Riemenscheibe angeordnet und dazu eingerichtet ist, eine rotatorische Bewegung der ersten Riemenscheibe (10) auf die zweite Riemenscheibe (20) zu übertragen; eine erste Sensoranordnung, die dazu angeordnet und ausgebildet ist, eine Rotationsstellung der ersten Riemenscheibe (10) zu erfassen; und eine zweite Sensoranordnung, die dazu angeordnet und ausgebildet ist, eine Rotationsstellung der zweiten Riemenscheibe (20) zu erfassen; dadurch gekennzeichnet, dass der erste Durchmesser (Dl) einem ersten ganzzahligen Vielfachen einer Längeneinheit entspricht, und der zweite Durchmesser (D2) einem zweiten ganzzahligen Vielfachen derselben Längeneinheit entspricht, wobei das erste und das zweite ganzzahlige Vielfache der Längeneinheit voneinander verschieden und zueinander teilerfremd sind.
2. Riementrieb (100) nach dem Anspruch 1, wobei der erste Durchmesser (Dl) und/oder der zweite Durchmesser (D2) einem Produkt aus der Längeneinheit und aus einer Primzahl entsprechen.
3. Riementrieb (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die erste Sensoranordnung einen kontaktlos erfassenden Positionssensor, insbesondere einen kontaktlos und induktiv erfassenden Positionssensor, aufweist, und/oder die zweite Sensoranordnung einen kontaktlos erfassenden Positionssensor, insbesondere einen kontaktlos und induktiv erfassenden Positionssensor, aufweist.
4. Riementrieb (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei zumindest ein Teil der ersten Sensoranordnung in die erste Riemenscheibe (10) integriert ist und/oder mit der ersten Riemenscheibe (10) gekoppelt ist, und/oder zumindest ein Teil der zweiten Sensoranordnung in die zweite Riemenscheibe (20) integriert ist und/oder mit der zweiten Riemenscheibe (20) gekoppelt ist.
5. Riementrieb (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, weiter aufweisend eine Datenverarbeitungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, basierend auf der Erfassung der ersten Sensoranordnung und der Erfassung der zweiten Sensoranordnung eine Rotationsstellung oder Stellposition des Riementriebs (100) auf einem mehrere vollständige Rotationen der ersten (10) und/oder der zweiten (20) Riemenscheibe umfassenden Stellweg eineindeutig zu ermitteln.
6. Riementrieb (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die erste Riemenscheibe (10) mit einem Motor oder Elektromotor, insbesondere mit dem Rotor eines bürstenlosen Elektromotors, gekoppelt ist, wobei eine Steuerung oder Regelung des Motors oder Elektromotors auf der Erfassung der ersten Sensoranordnung basiert.
7. Riementrieb (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, weiter aufweisend einen Temperatursensor, der dazu eingerichtet ist, eine Temperatur des Riementriebs, insbesondere eine Temperatur der Umgebung des Riemens (30), zu erfassen, und/oder einen Temperaturschätzer, der dazu eingerichtet ist, eine Temperatur des Riementriebs, insbesondere eine Temperatur der Umgebung des Riemens (30), basierend auf einer Modellierung des Riementriebs zu schätzen.
8. Riementrieb (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 5 bis 7, wobei die Datenverarbeitungsvorrichtung weiter dazu eingerichtet ist, basierend auf der Erfassung der ersten Sensoranordnung und der zweiten Sensoranordnung und/oder des Temperatursensors und/oder des Temperaturschätzers eine Stauchung oder Dehnung des Riemens (30) zu ermitteln, und/oder die Datenverarbeitungsvorrichtung weiter dazu eingerichtet ist, basierend auf der Erfassung der ersten Sensoranordnung und der zweiten Sensoranordnung und/oder des Temperatursensors und/oder des Temperaturschätzers eine auf den Riementrieb (100), insbesondere auf den Riemen (30), einwirkende Kraft zu ermitteln.
9. Riementrieb (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 5 bis 8, wobei die Datenverarbeitungsvorrichtung weiter dazu eingerichtet ist, basierend auf aktuellen und/oder aufgezeichneten Erfassungen der ersten Sensoranordnung und der zweiten Sensoranordnung und/oder des Temperatursensors und/oder des Temperaturschätzers einen Verschleiß und/oder eine Beschädigung des Riementriebs (100), insbesondere des Riemens (30), zu ermitteln oder zu schätzen.
10. Riementrieb (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 5 bis 9, wobei die Datenverarbeitungsvorrichtung weiter dazu eingerichtet ist, basierend auf aktuellen und/oder aufgezeichneten Erfassungen der ersten Sensoranordnung und der zweiten Sensoranordnung und/oder des Temperatursensors und/oder des Temperaturschätzers eine Unterkühlung und/oder eine Vereisung des Riementriebs und/oder einer mit dem Riementrieb gekoppelten Vorrichtung, insbesondere eines Kugelgewindetriebs, zu ermitteln und/oder zu schätzen.
11. Ein achsenparalleler Antrieb, mit einem Riementrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
12. Eine Kraftfahrzeuglenkung für ein Kraftfahrzeug, mit einem Riementrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 10, und/oder einem achsenparallelen Antrieb nach dem Anspruch 11.
13. Eine Kraftfahrzeuglenkung für ein Kraftfahrzeug nach dem Anspruch 12, wobei die Datenverarbeitungsvorrichtung weiter dazu eingerichtet ist, basierend auf der Ermittlung eines Verschleißes und/oder einer Beschädigung und/oder einer Unterkühlung und/oder einer Vereisung des Riementriebs (100), insbesondere des Riemens (30), und/oder mit einer mit dem Riementrieb gekoppelten Vorrichtung, insbesondere eines K Kugelgewindetriebs, eine Warnmeldung an den Fahrer eines Kraftfahrzeuges auszugeben und/oder das Kraftfahrzeug stillzulegen.
14. Ein Verfahren zur Bestimmung einer Rotationsposition von Riemenscheiben eines Riementriebs (100) umfasst die Schritte:
- Bereitstellen einer ersten Riemenscheibe (10) mit einem ersten Durchmesser (Dl);
- Bereitstellen einer zweiten Riemenscheibe (20) mit einem zweiten Durchmesser (D2);
- Bereitstellen eines Riemens (30), der jeweils an einer Mantelfläche der ersten und der zweiten Riemenscheibe angeordnet und dazu eingerichtet ist, eine rotatorische Bewegung der ersten Riemenscheibe (10) auf die zweite Riemenscheibe (20) zu übertragen;
- Erfassen einer Rotationsstellung der ersten Riemenscheibe (10) mit einer ersten Sensoranordnung;
- Erfassen einer Rotationsstellung der zweiten Riemenscheibe (20) mit einer zweiten Sensoranordnung; dadurch gekennzeichnet, dass der erste Durchmesser (Dl) einem ersten ganzzahligen Vielfachen einer Längeneinheit entspricht und der zweite Durchmesser (D2) einem zweiten ganzzahligen Vielfachen derselben Längeneinheit entspricht, wobei das erste und das zweite ganzzahlige Vielfache der Längeneinheit voneinander verschieden und zueinander teilerfremd sind.
15. Verfahren nach dem Anspruch 14, weiter umfassend die Schritte:
- Bereitstellen einer Datenverarbeitungsvorrichtung; und
- Eineindeutiges ermitteln einer Rotationsstellung oder Stellposition des Riementriebs (100) auf einem mehrere vollständige Rotationen der ersten (10) und/oder der zweiten (20) Riemenscheibe umfassenden Stellweg, basierend auf der Erfassung der ersten Sensoranordnung und der Erfassung der zweiten Sensoranordnung.
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