JP2020518809A - 回転軸周りで回転する、アクチュエータの部品、特にクラッチアクチュエータの部品の絶対位置を決定するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、回転軸周りで回転する、アクチュエータの部品、特にクラッチアクチュエータの部品の絶対位置決定のための方法に関し、部品は、共に回転する磁性要素（１８）を有しており、磁性要素（１８）の絶対位置は、電圧が供給される、磁性要素（１８）とは反対側のマルチターンセンサ（１６）を用いて求められる。多大な構造的コストなしで絶対位置を求めることができるこの方法では、磁性要素（１８）の位置が、ウィーガントワイヤユニット（１９）によって監視され、ウィーガントワイヤユニット（１９）は、アクチュエータ（３，１２，１３）がスイッチオフされた場合の部品の動きを検出し、動きが検出された場合に、電圧パルスが、部品の現下の位置を測定するマルチターンセンサ（１６）に伝送される。

Description

本発明は、回転軸周りで回転する、アクチュエータの部品、特にクラッチアクチュエータの部品の絶対位置決定のための方法に関し、部品は、共に回転する磁性要素を有しており、磁性要素の絶対位置は、電圧が供給される、磁性要素とは反対側のマルチターンセンサを用いて求められる。

自動車のクラッチ操作システム、特に電子油圧式クラッチ操作システムでは、マスタシリンダのピストンが、電気的に整流される電気モータによって駆動され、この電気モータは、制御機器によって駆動制御される。マスタシリンダのピストンは、その位置に基づいて作動油を、油圧管路を通してスレーブシリンダに押し出す。スレーブシリンダも同様にピストンを有しており、ピストンは、作動油によって調整され、これによって応力がクラッチに加えられ、それによりクラッチは自身の位置を変更する。

電気モータを正確に駆動制御し、それによって正確なクラッチ位置を設定するためには、電気的に整流される電気モータのロータの角度位置を正確に検出する必要がある。出願人の未公開の独国特許出願番号第１０２０１６２１２１７３．１号明細書から明らかなように、ロータの角度位置または回転が、マルチターンセンサを用いて監視される。そのようなマルチターンセンサは、ここでは磁気回転を常に検出するために、制御機器の供給電圧部に直接接続されている。この常時監視のためには、連続電流が必要である。マルチターンセンサのサンプリングレートが高すぎると、非常に高い電力消費が必要になり、サンプリングレートが低すぎると、ロータの回転を見落とす可能性がある。

したがって、本発明が基礎とする課題は、簡素でかつ堅牢で低コストのマルチターンセンサを使用することができる、アクチュエータの回転する部品の絶対位置決定のための方法を提供することにある。

本発明によれば、この課題は、磁性要素の位置がウィーガントワイヤユニットによって監視され、ウィーガントワイヤユニットは、アクチュエータがスイッチオフされた場合の部品の動きを検出し、動きが検出された場合に、電圧パルスが、部品の現下の位置を測定するマルチターンセンサに伝送されることによって解決される。このケースでは、アクチュエータがスイッチオフされた場合、受動的なアクチュエータの動きにもかかわらず、それを高い信頼性のもとでウィーガントワイヤユニットを介して検出することができる。マルチターンセンサは、電圧パルスによって起動され、回転する部品の変化した位置を測定する。しかしながら、アクチュエータが受動的に動かされることはまれであるため、マルチターンセンサの総合的な消費電力は非常に僅かであり、そのため、マルチターンセンサの省エネ効果が非常に高く低コストの応用形態を用いることが可能になる。

好適には、マルチターンセンサは、アクチュエータがスイッチオフされた場合にバッテリーを介して電圧を供給される。制御機器による供給の独立性により、起動すべきマルチターンセンサがいつでも機能し得ることが保証されているため、アクチュエータの受動的な動きの場合でも、回転する部品の位置の変化をいつでも測定することができる。この短期間の測定に対しては僅かなエネルギーしか消費されないため、バッテリーの負荷はごく僅かである。

一実施形態では、マルチターンセンサは、ウィーガントワイヤユニットから伝送された電圧パルスの受信後、スタンバイ状態から動作状態に移行する。したがって、バッテリーとの短期間の接続のみが生じ、これによって、バッテリーの負荷はマルチターンセンサによって低減される。

一応用形態では、マルチターンセンサは、ウィーガントワイヤユニットから伝送された電圧パルスの受信後、部品の現下の位置を測定して記憶し、次いで、再びスタンバイ状態に移行する。これにより、マルチターンセンサは、短期間の測定および記憶過程が必要とする間だけ通電される。

一実施形態では、ウィーガントワイヤユニットからの電圧パルスは、磁性要素の位置が少なくとも１８０°変化した場合にのみトリガーされる。したがって、マルチターンセンサは、磁性要素の角度位置が顕著に変化した場合にのみ測定状態に置き換わる。

一実施形態では、アクチュエータがスイッチオンされた場合、マルチターンセンサに制御機器の供給電圧部を介して電圧が供給され、部品の角度および／または部品の回転がマルチターンセンサによって求められる。したがって、マルチターンセンサは、アクチュエータの各状態の場合に、回転する部品の位置を高い信頼性のもとで測定することができ、そのため、通常の動作状態がスイッチオンされた場合、制御機器に回転する部品の現下の位置が直ちに提供される。

本発明の発展形態は、回転軸周りで回転する、アクチュエータの部品、特にクラッチアクチュエータの部品の絶対位置を決定するための装置に関し、この装置は、部品の回転運動に追従する磁性要素を含む部品の絶対位置を決定するためのマルチターンセンサを備えている。低コストのマルチターンセンサが使用できるにもかかわらず、回転する部品の角度位置の信頼性の高い監視が保証されている装置では、磁性要素の位置の監視のために、磁性要素にウィーガントワイヤユニットが対応付けられており、ウィーガントワイヤユニットは、電圧パルスによってマルチターンセンサを動作状態に移行させるために、スタンバイ状態にあるマルチターンセンサのセンサ電子回路の起動端子に接続されている。このことは、制御機器の再起動の際にこの制御機器に常にアクチュエータの現下の位置が提供され、それによって、電気モータの相応の整流を直ちに行えるという利点を有する。

好適には、スタンバイ状態にあるマルチターンセンサは、バッテリーに接続されている。それにより、マルチターンセンサはいつでも動作可能状態であり、したがって制御機器の供給電圧部には依存していない。

一実施形態では、マルチターンセンサは、動作状態において制御機器の供給電圧部に接続されている。それにより、マルチターンセンサが頻繁にアクティブになる通常の動作状態では、バッテリーがいたわられる。

本発明は、多数の実施形態を可能にする。それらのうちの１つを、図面に示されている図に基づいてより詳細に説明する。

自動化された摩擦クラッチを操作するクラッチ操作システムの原理図 本発明による装置の一実施例

図１には、自動化されたクラッチ用のクラッチ操作システム１が簡略化されて示されている。クラッチ操作システム１は、自動車のドライブトレイン内で摩擦クラッチ２に対応付けられ、マスタシリンダ３を含んでいる。マスタシリンダ３は、圧力管路とも称される油圧管路４を介してスレーブシリンダ５に接続されている。スレーブシリンダ５内では、スレーブピストン６が往復運動可能であり、スレーブピストン６は、ベアリング８の介在接続のもとで操作要素７を介して摩擦クラッチ２を操作する。

マスタシリンダ３は、接続開口部を介して調圧容器９と接続可能である。マスタシリンダ３内では、マスタピストン１０が軸方向に移動可能に支承されている。マスタシリンダ３のピストンロッド１１は、ねじ付きスピンドル１２を介して電動アクチュエータ１３に連結されている。電動アクチュエータ１３は、整流された電気モータとして構成された電気モータ１４と制御機器１５とを含む。ねじ付きスピンドル１２は、電気モータ１４の回転運動を、マスタシリンダ３のマスタピストン１０の長手方向運動に変換する。それにより、摩擦クラッチ２は、電気モータ１４、ねじ付きスピンドル１２、マスタシリンダ３、およびスレーブシリンダ５によって自動化されて操作される。

電気モータ１４は、電気的に整流される直流モータであるため、電気モータ１４の位置制御のためには当該モータの絶対位置を知る必要がある。この絶対位置は、マルチターンセンサ１６を用いて検出される。マルチターンセンサ１６は、その通常の動作状態において制御機器１５に接続されており、制御機器１５の供給電圧部から給電される。マルチターンセンサ１６は、図２に示されているように、チップ１７の構成部品である。このチップ１７は、マルチターンセンサ１６が電気モータ１４のロータに面するように配置されている。図２では、明確化の理由から、電気モータ１４の磁性要素１８だけが示されており、この磁性要素１８は、電気モータ１４のロータの端面に固定的に取り付けられており、ロータの回転運動に追従する。磁性要素１８は、ここでは、反対側のウィーガントワイヤユニット１９によって監視され、このウィーガントワイヤユニット１９は、ケーブル２０を介してマルチターンセンサ１６のチップ１７の起動端子２１に接続されている。さらに、マルチターンセンサ１６のチップ１７は、バッテリー電圧Ｕ_Ｂａｔｔに結合されている。

アクチュエータ３，１２，１３の通常の動作では、チップ１７は、制御機器１５の供給電圧部に接続され、磁性素子１８の角度を求め、その際には磁性要素１８の回転がカウントされる。これらの回転は、電気モータ１４の整流を適正に設定調整するために必要である。

しかしながら、アクチュエータ３，１２，１３がスイッチオフされると、制御機器１５もスイッチオフされ、さらにこの制御機器１５とマルチターンセンサ１６とに給電する供給電圧部もスイッチオフされる。

このケースでは、マルチターンセンサ１６は、バッテリー電圧Ｕ_Ｂａｔｔによって維持されるスタンバイ状態にある。アクチュエータ３，１２，１３のこのスイッチオフ状態では、電気モータ１４のロータの位置が受動的に変化することが起こり得る。このケースでは、磁性要素１８の角度変化がウィーガントワイヤユニット１９によって検出される。ウィーガントワイヤユニット１９は、主要な構成要素としてウィーガントワイヤを含んだセンサである。これらのウィーガントワイヤは、平行な軟磁性および硬磁性領域によって、顕著な跳躍的箇所を有するヒステリシス曲線を有している。これらの跳躍的箇所は、ウィーガント効果として既知である。電気モータ１４のロータの磁性要素１８の位置変化によって引き起こされる磁化の突発的な変化が、ワイヤ近傍のコイルに電圧パルスを引き起こす。この電圧パルスは、ケーブル２０を介してチップ１７に転送され、これによって、マルチターンセンサ１６が起動される。ウィーガントワイヤユニット１９からの電圧パルスは、磁性要素１８が２極の磁石を含んでいる場合、遅くとも磁性要素１８の１８０°の位置変化の後でトリガーされる。この電圧パルスを用いることにより、マルチターンセンサ１６は、スタンバイ状態から自身の通常の動作状態に移行する。この通常の動作状態では、磁性要素１８の新たな位置が測定されて記憶される。次いで、マルチターンセンサ１６は、再び自身のスタンバイ状態に戻される。

１ クラッチ操作システム
２ 摩擦クラッチ
３ マスタシリンダ
４ 油圧管路
５ スレーブシリンダ
６ スレーブピストン
７ 操作要素
８ ベアリング
９ 調圧容器
１０ マスタピストン
１１ ピストンロッド
１２ ねじ付きスピンドル
１３ アクチュエータ
１４ 電気モータ
１５ 制御機器
１６ マルチターンセンサ
１７ チップ
１８ 磁性要素
１９ ウィーガントワイヤユニット
２０ ケーブル
２１ 起動端子

Claims (9)

1. 回転軸周りで回転する、アクチュエータの部品、特にクラッチアクチュエータの部品の絶対位置を決定する方法であって、
   前記部品は、共に回転する磁性要素（１８）を有しており、該磁性要素（１８）の絶対位置は、電圧が供給される、該磁性要素（１８）とは反対側のマルチターンセンサ（１６）を用いて求められる、方法において、
   前記磁性要素（１８）の位置が、ウィーガントワイヤユニット（１９）によって監視され、該ウィーガントワイヤユニット（１９）は、アクチュエータ（３，１２，１３）がスイッチオフされた場合の前記部品の動きを検出し、動きが検出された場合に、電圧パルスを、前記部品の現下の位置を測定する前記マルチターンセンサ（１６）に伝送することを特徴とする、方法。
2. 前記マルチターンセンサ（１６）には、前記アクチュエータ（３，１２，１３）がスイッチオフされた場合にバッテリーを介して電圧が供給される、請求項１記載の方法。
3. 前記マルチターンセンサ（１６）は、前記ウィーガントワイヤユニット（１９）から伝送された電圧パルスの受信後、スタンバイ状態から動作状態に移行する、請求項１または２記載の方法。
4. 前記マルチターンセンサ（１６）は、前記ウィーガントワイヤユニット（１９）から伝送された電圧パルスの受信後、前記部品の現下の位置を測定して記憶し、次いで、再びスタンバイ状態をとる、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 前記ウィーガントワイヤユニット（１９）からの電圧パルスは、前記磁性要素（１８）の位置が少なくとも１８０°変化した場合にトリガーされる、請求項１から４までの少なくとも１項記載の方法。
6. 前記アクチュエータ（３，１２，１３）がスイッチオンされた場合、前記マルチターンセンサ（１６）に制御機器（１５）の供給電圧部を介して電圧が供給され、前記部品の角度および／または前記部品の回転が前記マルチターンセンサ（１６）によって求められる、請求項１から５までの少なくとも１項記載の方法。
7. 回転軸周りで回転する、アクチュエータの部品、特にクラッチアクチュエータの部品の絶対位置を決定するための装置であって、
   前記部品の回転運動に追従する磁性要素（１８）を含む該部品の絶対位置を決定するためのマルチターンセンサ（１６）を備えている、装置において、
   前記磁性要素（１８）の位置の監視のために、該磁性要素（１８）にウィーガントワイヤユニット（１９）が対応付けられており、該ウィーガントワイヤユニット（１９）は、電圧パルスによって前記マルチターンセンサ（１６）を動作状態に移行させるために、スタンバイ状態にある前記マルチターンセンサ（１６）のセンサ電子回路（１７）の起動端子（２１）に接続されていることを特徴とする、装置。
8. スタンバイ状態にある前記マルチターンセンサ（１６）は、バッテリー電圧（Ｕ_Ｂａｔｔ）に接続されている、請求項７記載の装置。
9. 前記マルチターンセンサ（１６）は、前記動作状態において制御機器（１５）の供給電圧部に接続されている、請求項７または８記載の装置。

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