WO2017162232A1 - Verfahren zum justierten befestigen einer magnetsensorvorrichtung an einem aktuator und aktuator mit einem elektromotor und einer magnetsensorvorrichtung - Google Patents

Verfahren zum justierten befestigen einer magnetsensorvorrichtung an einem aktuator und aktuator mit einem elektromotor und einer magnetsensorvorrichtung Download PDF

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actuator
module
magnetic field
rotation
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Viktor Franz
Markus Dietrich
Paul WALDEN
Hansjörg Kutz
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Definitions

  • the invention relates to a method for adjusting a magnetic sensor device to an actuator, the magnetic sensor device comprising a transmitter module with at least one permanent magnet and a sensor module with a first sensor for rotational angle measurement and a second sensor for counting rotation, the actuator having an electric motor with a stator and a rotor ,
  • the invention relates to an actuator with an electric motor and a magnetic sensor device, the electric motor comprising a stator and a rotor, the magnetic sensor device comprising a transmitter module with at least one permanent magnet and a sensor module with a first sensor for measuring the angle of rotation and a second sensor for counting the revolution.
  • a Linearwegmesssystem is known with a sensor device and with a magnet which is mechanically connected to a piston to detect an axial position of the piston, wherein the magnet is connected via a hinge to the piston ,
  • a method is known from DE 10 2013 222 366 A1 for determining and / or controlling a position of an electric motor, in particular in a clutch actuating system of a motor vehicle, in which the position of a rotor of the electric motor is from a position outside a rotational axis of the electric motor
  • the position signal is evaluated by an evaluation unit, the position signal depending on a transmission distance between the sensor and evaluation at short transmission distances by means of an SPI protocol signal and / or at longer Transmission distances is transmitted by means of a PWM signal.
  • a piston-cylinder arrangement is known, in particular for a release system in a motor vehicle, designed as a housing cylinder, in which a piston is mounted axially movable and the displacement measurement of the piston, a switching point sensor on the Housing is attached, which is arranged with a, arranged on the piston, a switching point of the switching point sensor activating component in an operative connection, wherein the switching point sensor is designed as a Hall sensor, which is assigned to set a predetermined magnetic flux, a permanent magnet, and the switching point the Hall sensor activating component is formed ferromagnetically, whereby when approaching the, the ferromagnetic component bearing piston to the Hall sensor of the predetermined by the permanent magnet magnetic flux changes.
  • the invention has for its object to improve a method mentioned above.
  • the invention is based on the object of structurally and / or functionally improving an actuator mentioned at the outset.
  • the object is achieved with a method for the adjusted fastening of a magnetic sensor device to an actuator, the magnetic sensor device having a transmitter module with at least one permanent magnet and a sensor module with a first sensor for rotational angle measurement and a second sensor for counting the revolution, the actuator having an electric motor with a Stator and a rotor, wherein the following steps are performed: Applying the sensor module with a predetermined Einstellmagnetfeld; Turning the adjuster netfelds and the sensor module relative to each other in a first direction of rotation, until
  • the magnetic sensor device may be fixed to the actuator in such a manner as to enable secure detection of a rotation angle and safe revolution counting.
  • the magnetic sensor device can be fastened to the actuator in such a way that a detection range of the second sensor and an actuator range are correlated with one another.
  • the magnetic sensor device can be attached to the actuator adjusted so that tolerance errors are compensated.
  • the method can be performed by means of an adjusting device.
  • the adjusting device may have at least one setting magnet.
  • the setting magnet can be used to apply the predetermined setting magnetic field to the sensor module.
  • the setting magnet can be placed axially against the sensor module.
  • the adjusting magnet may be rotatable.
  • the adjustment magnetic field can be rotated relative to the sensor module.
  • the tuning magnetic field can be rotated while the sensor module is fixed. During a rotation of the setting magnetic field and the sensor module relative to each other, a magnetic field strength information of the first sensor (1 14) and / or the second sensor can be detected and stored.
  • the adjustment magnet may be removed from the sensor module to terminate the application of the adjustment magnetic field to the sensor module.
  • the transmitter module and the sensor module can be fastened to one another at a predetermined distance, a magnetic field strength information of the first sensor (1 14) and / or of the second sensor being detected and the distance being taken into account. tion of the detected and the previously stored magnetic field strength information is set.
  • the at least one permanent magnet can be pressed in a predetermined position.
  • a distance between the at least one permanent magnet and the sensor module can be reduced if a magnetic field detection delivers too weak a signal.
  • a distance between the at least one permanent magnet and the sensor module can be increased if a magnetic field detection delivers too strong a signal. Tolerance errors of the sensor module can be compensated.
  • an adjustment measuring device For mechanical adjustment of the actuator according to the predetermined revolution count, an adjustment measuring device may be used.
  • the adjusting device may include an adjustment measuring device for mechanically adjusting the actuator.
  • the actuator mechanism may comprise an actuator gear.
  • the object underlying the invention is achieved with an actuator with an electric motor and a magnetic sensor device, the electric motor having a stator and a rotor, the magnetic sensor device comprising a transmitter module with at least one permanent magnet and a sensor module with a first sensor for the rotation angle measurement and a second sensor for Revolution counting in which the magnetic sensor device is attached to the actuator in accordance with such a method.
  • the actuator may serve to actuate a friction coupling device.
  • the actuator may be used to load a master cylinder of a hydrostatic actuator of a friction clutch device.
  • the hydrostatic actuator may have a hydraulic path.
  • the hydrostatic Actuator may comprise a slave cylinder.
  • the slave cylinder may be associated with the friction coupling device.
  • the actuator may be controllable by means of an electrical control device.
  • the electrical control device may be a controller.
  • the electrical control device may be a local actuator control device.
  • the electrical control device may include a computing device.
  • the electrical control device may include a memory device.
  • the electrical control device may have at least one electrical signal input.
  • the electrical control device may have at least one electrical signal output.
  • the electrical control device may be structurally and / or functionally connected to at least one further electrical control device signal-conducting.
  • the signal-conducting connection can be a bus system, such as a CAN bus.
  • the friction clutch device can be used for arrangement in a drive train of a motor vehicle.
  • the drive train may include a prime mover.
  • the prime mover may be an internal combustion engine.
  • the powertrain may include a friction clutch device.
  • the drive train may have a transmission.
  • the transmission can be a manual transmission.
  • the drive train may have at least one drivable vehicle wheel.
  • the encoder module can be fastened to the actuator on the rotor side.
  • the sensor module can be attached to the stator on the stator side.
  • the encoder module and the sensor module can limit a measurement gap for contactless rotation angle measurement and revolution counting.
  • the first sensor can have a measuring range of approx. 360 °.
  • the first sensor may have at least one Hall element.
  • the first sensor may have a plurality of Hall elements distributed in the circumferential direction of the first sensor.
  • the second sensor may be a GMR sensor (giant magneto-resistance sensor).
  • a GMR sensor is a sensor based on the giant magneto-resistance effect.
  • a GMR sensor can have a spiral.
  • the spiral may have spiral arms.
  • the spiral can be arranged in a diamond shape.
  • a GMR sensor can have a Have GMR layer stack.
  • a GMR sensor may include a reference layer and a sensor layer.
  • a magnetization state of the sensor layer may be changeable.
  • a GMR sensor may include a domain wall generator.
  • the domain wall generator may be disposed at one end of the spiral. In the domain wall generator 180 ° domains can be generated.
  • the domains may be injectable and / or erasable in the coil.
  • a magnetization state of the spiral arms can be changeable under the influence of a moving magnetic field.
  • a magnetization state of the spiral arms may be changeable by rotating a magnetic field and the spiral relative to each other. One number of revolutions can be stored magnetically.
  • a rotational movement can also be detected without electrical power supply.
  • a rotational movement can be stored without electrical power supply.
  • An electrical resistance value of the spiral may depend on a magnetization state.
  • the first sensor and the second sensor may be arranged on a common printed circuit board.
  • the actuator may include an actuator housing.
  • the stator can be arranged fixed to the housing.
  • the rotor may be rotatably mounted in the housing.
  • the actuator may include an actuator gear.
  • the actuator gear can be used to convert a rotary motion into a linear motion.
  • the transmission can be a worm gear.
  • the transmission may have a threaded spindle.
  • the transmission may have a spindle nut.
  • the threaded spindle can be rotatably connected to the rotor.
  • the spindle nut can be connected to a master cylinder so as to be axially movable.
  • a procedure may refer to a (path) measuring system which includes a 360 ° magnetic angle sensor capable of detecting a B-field in its magnitude in all three spatial directions.
  • a multiturn sensor can hen, which is able to output by a GMR effect due to magnetic domain transitions whole revolutions of the path axis, which information remains even after a supply voltage loss.
  • Both sensors can detect an angular position of a sensor magnet by an orientation of its B-field to these sensors.
  • An apparatus to which the displacement sensor is applied may consist of a circuit board containing the sensors and a mechanical part whose spindle revolution or stroke information is to be detected. In the case of an initial assembly of both modules, the sensor is to be adjusted once to a path information of a mechanical system.
  • the path axis should be smaller than a coverage area of the sensor, so that it can not come to adjustment operations between sensor and distance (total rotation angle) of the mechanism during operation. This would be the case if the overall detection angle of the multiturn sensor is run over, so that, depending on how many revolutions the sensor is driven over in a direction of rotation, the point would be interpreted as a new zero point after reversal of the direction of rotation, so that a source calibration of the path axis would be adjusted. This would result in adjusting the operation of the apparatus, which are interpreted by the sensor with respect to a total stroke wrong (too small or too large stroke than actually present).
  • Sensor and mechanics can be calibrated / configured as follows:
  • a device-bound Sensoreinstellmagnet known magnet strength can be set against a defined, corresponding to a known known axial dimension of both sensors.
  • the sensor may be rotated in one direction to provide a twist count greater than a total twist angle detection range of the multi-turn sensor.
  • the direction of rotation can be reversed and it can be driven to a certain number of revolutions.
  • a magnetic field intensity information of the rotation angle sensor and / or the multi-turn sensor can be read out and stored.
  • the magnet can be moved axially away from the sensor, wherein the magnetic field orientation can be noted / recorded in accordance with the last set angle.
  • a stored total number of revolutions of the sensor can be transmitted to a mechanical path axis that is not yet attached to the sensor at this time.
  • an external displacement measuring system can serve, which can detect the position of the mechanism.
  • the mechanics can now be adjusted so that the external position measuring system corresponds to the number of revolutions of the sensor.
  • the sensor magnet of the apparatus can now be pressed to a calculated axial distance to the sensor.
  • the stored information of the single-turn sensor can be used and also the magnetic field strength of the sensor to be pressed in can be detected. If the detected magnetic field was too weak, a distance to the sensor can be reduced according to a nominal design and, conversely, increased. From the stored information of the single-turn sensor can be taken into account in this setting a possibly not otherwise detectable axial tolerance of the sensor module.
  • an adjusted fastening of a magnetic sensor device to an actuator is made possible. Commissioning is possible. Initial combination of a magnetic sensor device and an actuator is made possible. A matching of a magnetic sensor device to a path information of a mechanism is made possible. Unintentional adjustment during operation is prevented. A misinterpretation of an actuator movement is prevented. A perfect determination of a rotation angle and a perfect revolution count are guaranteed.
  • Fig. 1 shows schematically and by way of example an actuator with an electric motor and an actuator gear and an adjusted attached to the actuator magnetic sensor device with a transmitter module and a sensor module.
  • the actuator 100 is used to pressurize a master cylinder of a hydrostatic actuation device of a friction coupling device of a motor vehicle.
  • the actuator 100 has a housing 102.
  • the electric motor has a stator and a rotor 104.
  • the stator is fixed to the housing.
  • the rotor 104 is rotatably supported in the housing 102.
  • the actuator 100 has a spindle drive with a spindle nut 106 and a spindle rod 108.
  • the spindle drive is used to convert a rotational movement of the rotor 104 into a linear movement of the spindle rod 108.
  • the spindle rod 108 is axiallyterrorismsübertragend connected to a piston 1 10 of the donor cylinder not shown here.
  • the transmitter module of the magnetic sensor device has permanent magnets 1 12 and is fixed to the rotor 104 of the electric motor. In the present case, the permanent magnets 1 12 are pressed.
  • the sensor module of the magnetic sensor device is arranged fixed to the housing.
  • the sensor module has a first sensor 1 14 for measuring the angle of rotation and a second sensor 1 16 for counting the revolution.
  • the first sensor 1 14 has Hall elements and can detect angles of rotation of up to 360 ° and a strength of a B-field.
  • the second sensor 1 16 is a GMR sensor with counting function.
  • the sensors 1 14, 1 16 are arranged on a common printed circuit board 1 18.
  • the sensor module is acted upon by means of a setting magnet with a predetermined one control magnetic field and the adjusting magnet is rotated relative to the sensor module until a revolution counting range of the second sensor 16 is left.
  • the setting magnet is rotated relative to the sensor module in an opposite direction of rotation, to the second sensor 1 16 to a predetermined Um- to set the rotation count.
  • a magnetic field strength information of the second sensor 16 is detected and stored.
  • an orientation of the adjusting magnetic field is stored and the adjusting magnet is removed.
  • the actuator 100 is set according to the predetermined revolution count, the permanent magnets 1 12 are pressed against the rotor 104 and the sensor module is fixedly arranged on the housing side.
  • the transmitter module and the sensor module with a predetermined distance a are fixed to each other, a magnetic field strength information of the second sensor 1 16 detected and the distance a is set taking into account the detected and the previously stored magnetic field strength information.
  • the magnetic sensor device is thus fastened to the actuator 100 in such a manner that an actuator path 120 lies within a measuring range 122 of the second sensor 16 and the measuring range 122 is not left even in the end positions 124, 126 of the actuator 100.

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Abstract

Verfahren zum justierten Befestigen einer Magnetsensorvorrichtung an einem Aktuator (100), die Magnetsensorvorrichtung aufweisend ein Gebermodul mit wenigstens einem Permanentmagnet (112) sowie ein Sensormodul mit einem ersten Sensor (114) zur Drehwinkelmessung und einem zweiten Sensor (116) zur Umdrehungszählung, der Aktuator (100) aufweisend einen Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor (104), wobei folgende Schritte durchgeführt werden: Beaufschlagen des Sensormoduls mit einem vorgegebenen Einstellmagnetfeld; Verdrehen des Einstellmagnetfelds und des Sensormoduls relativ zueinander in einer ersten Verdrehrichtung, bis ein Umdrehungszählbereich des zweiten Sensors (116) verlassen wird; Verdrehen des Einstellmagnetfelds und des Sensormoduls relativ zueinander in einer der ersten Verdrehrichtung entgegengesetzten zweiten Verdrehrichtung um eine vorgegebene Umdrehungszahl, um den zweiten Sensor (116) auf einen vorgegebenen Umdrehungszählwert einzustellen; Speichern einer Orientierung des Einstellmagnetfelds und Beenden der Beaufschlagung des Sensormoduls mit dem Einstellmagnetfeld; mechanisches Einstellen des Aktuators (100) entsprechend dem vorgegebenen Umdrehungszählwert; rotorseitiges Befestigen des Gebermoduls und statorseitiges Befestigen des Sensormoduls; und Aktuator (100) mit einem Elektromotor und einer Magnetsensorvorrichtung, der Elektromotor aufweisend einen Stator und einen Rotor (104), die Magnetsensorvorrichtung aufweisend ein Gebermodul mit wenigstens einem Permanentmagnet (112) sowie ein Sensormodul mit einem ersten Sensor (114) zur Drehwinkelmessung und einem zweiten Sensor (116) zur Umdrehungszählung, bei dem die Magnetsensorvorrichtung an dem Aktuator (100) gemäß eines Verfahrens nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche justiert befestigt ist.

Description

Verfahren zum justierten Befestigen einer Magnetsensorvorrichtung an einem
Aktuator und
Aktuator mit einem Elektromotor und einer Magnetsensorvorrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum justierten Befestigen einer Magnetsensorvorrichtung an einem Aktuator, die Magnetsensorvorrichtung aufweisend ein Gebermodul mit wenigstens einem Permanentmagnet sowie ein Sensormodul mit einem ersten Sensor zur Drehwinkelmessung und einem zweiten Sensor zur Umdrehungszählung, der Aktuator aufweisend einen Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor. Außerdem betrifft die Erfindung einen Aktuator mit einem Elektromotor und einer Magnetsensorvorrichtung, der Elektromotor aufweisend einen Stator und einen Rotor, die Magnetsensorvorrichtung aufweisend ein Gebermodul mit wenigstens einem Permanentmagnet sowie ein Sensormodul mit einem ersten Sensor zur Drehwinkelmessung und einem zweiten Sensor zur Umdrehungszählung.
Aus der DE 10 201 1 014 574 A1 ist ein Linearwegmesssystem bekannt mit einer Sensoreinrichtung und mit einem Magneten, der mechanisch an einen Kolben angebunden ist, um eine axiale Position des Kolbens zu erfassen, bei dem der Magnet über ein Gelenk an den Kolben angebunden ist.
Aus der DE 10 2013 222 366 A1 ist ein Verfahren bekannt zur Bestimmung und/oder Ansteuerung einer Position eines Elektromotors, insbesondere in einem Kupplungsbe- tätigungssystem eines Kraftfahrzeuges, bei welchem die Position eines Rotors des Elektromotors von einer, außerhalb einer Drehachse des Elektromotors an einem Stator des Elektromotors angeordneten Sensorik abgenommen wird, wobei das von der Sensorik abgenommene Positionssignal von einer Auswerteeinheit ausgewertet wird, wobei das Positionssignal in Abhängigkeit von einer Übertragungsentfernung zwischen Sensorik und Auswerteeinheit bei kurzen Übertragungsentfernungen mittels ei- nes SPI-Protokoll- Signals und/oder bei längeren Übertragungsentfernungen mittels eines PWM-Signals übertragen wird. Aus der DE 10 2014 21 1 146 A1 ist eine Kolben-Zylinder-Anordnung bekannt, insbesondere für ein Ausrücksystem in einem Kraftfahrzeug, mit einem als Gehäuse ausgebildeten Zylinder, in welchem ein Kolben axial beweglich gelagert ist und zur Wegmessung des Kolbens ein Schaltpunktsensor an dem Gehäuse befestigt ist, welcher mit einem, am Kolben angeordneten, einen Schaltpunkt des Schaltpunktsensors aktivierenden Bauteil in einer Wirkverbindung steht, bei der der Schaltpunktsensor als Hall-Sensor ausgebildet ist, welchem zur Einstellung eines vorgegebenen magnetischen Flusses ein Dauermagnet zugeordnet ist, und das den Schaltpunkt des Hall- Sensors aktivierende Bauteil ferromagnetisch ausgebildet ist, wodurch sich bei Annä- herung des, das ferromagnetische Bauteil tragenden Kolbens an den Hall-Sensor der durch den Dauermagneten vorgegebene magnetische Fluss ändert.
Aus der am 12.12.2014 angemeldeten deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 10 2014 225 658.5 ist ein Verfahren bekannt zur Sensierung einer Linear-und einer Drehbewegung in einem Schaltaktor, vorzugsweise einem Getriebeaktor, bei welchem eine Bewegung eines Aktorelements durch ein sich änderndes Magnetfeld erfasst wird, was von einer Sensoreinheit detektiert wird, wobei eine überlagerte Dreh- und Linearbewegung aus dem inhomogenen Magnetfeld erfasst wird, wobei aus dem Sensorsignal der einen Sensoreinheit alle drei Magnetfeldkomponenten ausgewertet werden und daraus Informationen über eine Drehrichtung und eine Linearbewegung des Aktorelements ermittelt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren zu verbessern. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen eingangs ge- nannten Aktuator baulich und/oder funktional zu verbessern.
Die Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren zum justierten Befestigen einer Magnetsensorvorrichtung an einem Aktuator, die Magnetsensorvorrichtung aufweisend ein Gebermodul mit wenigstens einem Permanentmagnet sowie ein Sensormodul mit ei- nem ersten Sensor zur Drehwinkelmessung und einem zweiten Sensor zur Umdrehungszählung, der Aktuator aufweisend einen Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor, wobei folgende Schritte durchgeführt werden: Beaufschlagen des Sensormoduls mit einem vorgegebenen Einstellmagnetfeld; Verdrehen des Einstellmag- netfelds und des Sensormoduls relativ zueinander in einer ersten Verdrehrichtung, bis ein Umdrehungszählbereich des zweiten Sensors verlassen wird; Verdrehen des Einstellmagnetfelds und des Sensormoduls relativ zueinander in einer der ersten Verdrehrichtung entgegengesetzten zweiten Verdrehrichtung um eine vorgegebene Um- drehungszahl, um den zweiten Sensor auf einen vorgegebenen Umdrehungszählwert einzustellen; Speichern einer Orientierung des Einstellmagnetfelds und Beenden der Beaufschlagung des Sensormoduls mit dem Einstellmagnetfeld; mechanisches Einstellen des Aktuators entsprechend dem vorgegebenen Umdrehungszählwert; rotor- seitiges Befestigen des Gebermoduls und statorseitiges Befestigen des Sensormo- duls.
Die Magnetsensorvorrichtung kann an dem Aktuator derart justiert befestigt werden, dass ein sicheres Erfassen eines Drehwinkels und eine sichere Umdrehungszählung ermöglicht wird. Die Magnetsensorvorrichtung kann an dem Aktuator derart justiert be- festigt werden, dass ein Erfassungsbereich des zweiten Sensors und ein Aktuator- wegbereich miteinander korreliert werden. Die Magnetsensorvorrichtung kann an dem Aktuator derart justiert befestigt werden, dass Toleranzfehler kompensiert werden.
Das Verfahren kann mithilfe einer Justiervorrichtung durchgeführt werden. Die Justier- Vorrichtung kann wenigstens einen Einstellmagnet aufweisen. Der Einstellmagnet kann dazu dienen, das Sensormodul mit dem vorgegebenen Einstellmagnetfeld zu beaufschlagen. Der Einstellmagnet kann axial an das Sensormodul herangestellt werden. Der Einstellmagnet kann drehbar sein. Das Einstellmagnetfeld kann relativ zu dem Sensormodul verdreht werden. Das Einstellmagnetfeld kann verdreht werden, während das Sensormodul fixiert ist. Während eines Verdrehens des Einstellmagnetfelds und des Sensormoduls relativ zueinander kann eine Magnetfeldstärkeninformation des ersten Sensors (1 14) und/oder des zweiten Sensors erfasst und gespeichert werden. Der Einstellmagnet kann von dem Sensormodul entfernt werden, um die Beaufschlagung des Sensormoduls mit dem Einstellmagnetfeld zu beenden.
Das Gebermodul und das Sensormodul können mit einem vorgegebenen Abstand zueinander befestigt werden, wobei eine Magnetfeldstärkeninformation des ersten Sensors (1 14) und/oder des zweiten Sensors erfasst und der Abstand unter Berücksichti- gung der erfassten sowie der zuvor gespeicherten Magnetfeldstärkeninformation eingestellt wird.
Zum Befestigen des Gebermoduls und des Sensormoduls mit einem vorgegebenen Abstand zueinander kann der wenigstens eine Permanentmagnet in einer vorgegebenen Position eingepresst werden. Ein Abstand zwischen dem wenigstens einen Permanentmagnet und dem Sensormodul kann verringert werden, wenn eine Magnetfelderfassung ein zu schwaches Signal liefert. Ein Abstand zwischen dem wenigstens einen Permanentmagnet und dem Sensormodul kann vergrößert werden, wenn eine Magnetfelderfassung ein zu starkes Signal liefert. Toleranzfehler des Sensormoduls können kompensiert werden.
Zum mechanischen Einstellen des Aktuators entsprechend dem vorgegebenen Umdrehungszählwert kann eine Einstellmesseinrichtung verwendet werden. Die Justier- Vorrichtung kann eine Einstellmesseinrichtung zum mechanischen Einstellen des Aktuators aufweisen.
Nach dem rotorseitigen Befestigen des Gebermoduls und dem statorseitigen Befestigen des Sensormoduls kann eine Aktuatormechanik komplettiert werden. Die Aktua- tormechanik kann ein Aktuatorgetriebe umfassen.
Außerdem wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst mit einem Aktuator mit einem Elektromotor und einer Magnetsensorvorrichtung, der Elektromotor aufweisend einen Stator und einen Rotor, die Magnetsensorvorrichtung aufweisend ein Gebermodul mit wenigstens einem Permanentmagnet sowie ein Sensormodul mit einem ersten Sensor zur Drehwinkelmessung und einem zweiten Sensor zur Umdrehungszählung, bei dem die Magnetsensorvorrichtung an dem Aktuator gemäß eines derartigen Verfahrens justiert befestigt ist. Der Aktuator kann zur Betätigung einer Reibungskupplungsvorrichtung dienen. Der Aktuator kann zum Beaufschlagen eines Geberzylinders einer hydrostatischen Betätigungsvorrichtung einer Reibungskupplungsvorrichtung dienen. Die hydrostatische Betätigungsvorrichtung kann eine hydraulische Strecke aufweisen. Die hydrostatische Betätigungsvorrichtung kann einen Nehmerzylinder aufweisen. Der Nehmerzylinder kann der Reibungskupplungsvorrichtung zugeordnet sein.
Der Aktuator kann mithilfe einer elektrischen Kontrollvorrichtung kontrollierbar sein. Die elektrische Kontrollvorrichtung kann ein Steuergerät sein. Die elektrische Kontrollvorrichtung kann ein lokales Aktuatorsteuergerät sein. Die elektrische Kontrollvorrichtung kann eine Rechenvorrichtung aufweisen. Die elektrische Kontrollvorrichtung kann eine Speichervorrichtung aufweisen. Die elektrische Kontrollvorrichtung kann wenigstens einen elektrischen Signaleingang aufweisen. Die elektrische Kontrollvorrichtung kann wenigstens einen elektrischen Signalausgang aufweisen. Die elektrische Kontrollvorrichtung kann baulich und/oder funktional mit wenigstens einer weiteren elektrischen Kontrollvorrichtung signalleitend verbunden sein. Zur signalleitenden Verbindung kann ein Bussystem, wie CAN-Bus, dienen. Die Reibungskupplungseinrichtung kann zur Anordnung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs dienen. Der Antriebsstrang kann eine Antriebsmaschine aufweisen. Die Antriebsmaschine kann eine Brennkraftmaschine sein. Der Antriebsstrang kann eine Reibungskupplungseinrichtung aufweisen. Der Antriebsstrang kann ein Getriebe aufweisen. Das Getriebe kann ein Schaltgetriebe sein. Der Antriebsstrang kann we- nigstens ein antreibbares Fahrzeugrad aufweisen.
Das Gebermodul kann an dem Aktuator rotorseitig befestigt sein. Das Sensormodul kann an dem Aktuator statorseitig befestigt sein. Das Gebermodul und das Sensormodul können einen Messspalt zur berührungslosen Drehwinkelmessung und Umdre- hungszählung begrenzen.
Der erste Sensor kann einen Messbereich von ca. 360° aufweisen. Der erste Sensor kann wenigstens ein Hall-Element aufweisen. Der erste Sensor kann mehrere in Um- fangsrichtung des ersten Sensors verteilt angeordnete Hall-Elemente aufweisen. Der zweite Sensor kann ein GMR-Sensor (Giant-Magneto-Resistance-Sensor) sein. Ein GMR-Sensor ist ein Sensor, der auf dem Giant-Magneto-Resistance-Effekt basiert. Ein GMR-Sensor kann eine Spirale aufweisen. Die Spirale kann Spiralarme aufweisen. Die Spirale kann rautenförmig angeordnet sein. Ein GMR-Sensor kann einen GMR-Schichtstapel aufweisen. Ein GMR-Sensor kann eine Referenzschicht und eine Sensorschicht aufweisen. Ein Magnetisierungszustand der Sensorschicht kann veränderbar sein. Ein GMR-Sensor kann einen Domänenwandgenerator aufweisen. Der Domänenwandgenerator kann an einem Ende der Spirale angeordnet sein. In dem Domänenwandgenerator können 180°-Domänen erzeugbar sein. Die Domänen können in die Spirale injizierbar und/oder wieder löschbar sein. Ein Magnetisierungszustand der Spiralarme kann unter Einfluss eines bewegten Magnetfelds veränderbar sein. Ein Magnetisierungszustand der Spiralarme kann veränderbar sein durch Drehen eines Magnetfelds und der Spirale relativ zueinander. Eine Umdrehungsanzahl kann magnetisch speicherbar sein. Eine Drehbewegung kann auch ohne elektrische Spannungsversorgung erfassbar sein. Eine Drehbewegung kann auch ohne elektrische Spannungsversorgung speicherbar sein. Ein elektrischer Widerstandswert der Spirale kann von einem Magnetisierungszustand abhängig sein. Der erste Sensor und der zweite Sensor können auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet sein.
Der Aktuator kann ein Aktuatorgehäuse aufweisen. Der Stator kann gehäusefest angeordnet sein. Der Rotor kann in dem Gehäuse drehbar gelagert sein. Der Aktuator kann ein Aktuatorgetriebe aufweisen. Das Aktuatorgetriebe kann zum Wandeln einer rotatorischen Bewegung in eine lineare Bewegung dienen. Das Getriebe kann ein Schraubengetriebe sein. Das Getriebe kann eine Gewindespindel aufweisen. Das Getriebe kann eine Spindelmutter aufweisen. Die Gewindespindel kann mit dem Rotor drehfest verbunden sein. Die Spindelmutter kann mit einem Geberzylinder axialbewe- gungsübertragend verbindbar sein. Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem ein Verfahren zur Inbetriebnahme und Kalibration eines Multi- turn-Sensors. Das Verfahren kann zum Eliminieren einer B-Feld-Toleranzanfälligkeit dienen. Eine Multiturn-Sensorinformation kann mit einer zu messenden Wegachse abgeglichen werden.
Eine Prozedur kann sich auf ein (Weg)-Messsystem beziehen, welches einen magnetischen 360°-Winkelsensor beinhaltet, der in der Lage ist, ein B-Feld in seiner Stärke in allen drei Raumrichtungen zu erfassen. Daneben kann ein Multiturn-Sensor beste- hen, welcher in der Lage ist, durch einen GMR-Effekt aufgrund magnetischer Domänenübergänge ganze Umdrehungen der Wegachse auszugeben, wobei diese Information auch nach einem Versorgungsspannungsverlust bestehen bleibt. Beide Sensoren können eine Winkellage eines Sensormagneten durch eine Orientation dessen B-Feldes zu diesen Sensoren detektieren. Ein Apparat, an welchem der Wegsensor zur Anwendung kommt, kann bestehen aus ein Platine, welche die Sensoren beinhaltet, und einem mechanischen Teil, dessen Spindelumdrehung bzw. dessen Hubinformation erfasst werden soll. Bei einem initialen Zusammenfügen beider Module soll einmalig der Sensor auf eine Weginformation einer Mechanik abgeglichen werden. Die Wegachse soll kleiner als ein Überdeckungsbereich des Sensors sein, damit es während eines Betriebs nicht zu Verstellvorgängen zwischen Sensor und Wegstrecke (Gesamtdrehwinkel) der Mechanik kommen kann. Dies wäre der Fall, wenn der Ge- samterfassungswinkel des Multiturn-Sensors überfahren wird, so dass, je nachdem wie viele Umdrehungen der Sensor in eine Drehrichtung überfahren wird, bei einer anschließenden Richtungsumkehr der Drehrichtung der Punkt ab der Umkehr als neuer Nullpunkt interpretiert würde, sodass eine Ursprungskalibration der Wegachse verstellt wäre. Hieraus würden sich beim Betrieb des Apparats Verstellvorgänge ergeben, die vom Sensor hinsichtlich eines Gesamthubes falsch interpretiert werden (zu kleiner oder zu großer Hub als tatsächlich vorhanden).
Sensor und Mechanik können folgendermaßen zueinander kalibriert/ausgelegt werden:
Ein vorrichtungsgebundener Sensoreinstellmagnet bekannter Magnetstärke kann gegen ein definiertes, einer Auslegung entsprechendes bekanntes Axialmaß an beide Sensoren herangestellt werden.
Der Sensor kann in eine Richtung verdreht werden, um eine Verdrehungszahl, die größer als ein Gesamtverdrehwinkelerfassungsbereich des Multiturn-
Sensors ist.
Die Drehrichtung kann umgekehrt und es kann auf eine bestimmte Anzahl von Umdrehungen gefahren werden.
Während dieses Einstellvorgangs kann eine Magnetfeldstärkeninformation des Drehwinkel-Sensors und/oder des Multiturn-Sensors ausgelesen und abgespeichert werden. Der Magnet kann von dem Sensor axial weg gefahren werden, wobei die Magnetfeldorientierung entsprechend des zuletzt eingestellten Winkels no- tiert/erfasst werden kann.
Eine eingespeicherte Gesamtumdrehungszahl des Sensors kann auf eine me- chanische Wegachse übertragen werden, die zu diesem Zeitpunkt noch nicht an den Sensor angebracht ist.
Hierzu kann ein externes Wegmesssystem dienen, welches die Lage der Mechanik erfassen kann.
Die Mechanik kann nun so verstellt werden, dass das externe Wegmesssystem der Umdrehungszahl des Sensors entspricht.
Der Sensormagnet des Apparats kann nun auf ein errechnetes axiales Abstandsmaß zum Sensor eingepresst werden. Hierzu kann die abgespeicherte Information des Singleturnsensors verwendet und auch die Magnetfeldstärke des einzupressenden Sensors erfasst werden. War das erfasste Magnetfeld zu schwach, kann ein Abstand zum Sensor entsprechend einer Nominalauslegung verringert und im umgekehrten Fall vergrößert werden. Aus der abgespeicherten Information des Singleturn-Sensors kann auf dieses Einstellmaß auch eine evtl. sonst nicht erfassbare Axialtoleranz des Sensormoduls berücksichtigt werden.
- Die Mechanik wird nun an den Sensor gebaut, hierbei ist zu beachten, dass der Drehwinkel des Sensors derer des ursprünglichen Einstellsensors entspricht.
Mit der Erfindung wird ein justiertes Befestigen einer Magnetsensorvorrichtung an einem Aktuator ermöglicht. Eine Inbetriebnahme wird ermöglicht. In initiales Zusammen- fügen einer Magnetsensorvorrichtung und eines Aktuators wird ermöglicht. Ein Abgleichen einer Magnetsensorvorrichtung auf eine Weginformation einer Mechanik wird ermöglicht. Ein unbeabsichtigtes Verstellen während eines Betriebs wird verhindert. Eine Fehlinterpretation einer Aktuatorbewegung wird verhindert. Ein einwandfreies Feststellen eines Drehwinkels und eine einwandfreie Umdrehungszählung werden gewährleistet.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen. Fig. 1 zeigt schematisch und beispielhaft einen Aktuator mit einem Elektromotor und einem Aktuatorgetriebe sowie einer justiert an dem Aktuator befestigten Magnetsensorvorrichtung mit einem Gebermodul und einem Sensormodul.
Der Aktuator 100 dient zum Beaufschlagen eines Geberzylinders einer hydrostati- sehen Betätigungsvorrichtung einer Reibungskupplungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs. Der Aktuator 100 weist ein Gehäuse 102 auf. Der Elektromotor weist einen Stator und einen Rotor 104 auf. Der Stator ist gehäusefest angeordnet. Der Rotor 104 ist in dem Gehäuse 102 drehbar gelagert. Der Aktuator 100 weist einen Spindeltrieb mit einer Spindelmutter 106 und einer Spindelstange 108 auf. Der Spindeltrieb dient zum Wandeln einer rotatorischen Bewegung des Rotors 104 in eine lineare Bewegung der Spindelstange 108. Die Spindelstange 108 ist mit einem Kolben 1 10 des hier nicht näher dargestellten Geberzylinders axialbewegungsübertragend verbunden.
Das Gebermodul der Magnetsensorvorrichtung weist Permanentmagnete 1 12 auf und ist an dem Rotor 104 des Elektromotors fest angeordnet. Vorliegend sind die Permanentmagnete 1 12 eingepresst. Das Sensormodul der Magnetsensorvorrichtung ist gehäusefest angeordnet. Das Sensormodul weist einen ersten Sensor 1 14 zur Drehwinkelmessung und einen zweiten Sensor 1 16 zur Umdrehungszählung auf. Der erste Sensor 1 14 weist Hall-Elemente auf und kann Drehwinkel bis 360° sowie eine Stärke eines B-Felds erfassen. Der zweite Sensor 1 16 ist ein GMR-Sensor mit Zählfunktion. Die Sensoren 1 14, 1 16 sind auf einer gemeinsamen Leiterplatte 1 18 angeordnet.
Zum justierten Befestigen der Magnetsensorvorrichtung an dem Aktuator 100 wird zunächst das Sensormodul mithilfe eines Einstellmagnets mit einem vorgegebenen Ein- Stellmagnetfeld beaufschlagt und der Einstellmagnet relativ zu dem Sensormodul verdreht, bis ein Umdrehungszählbereich des zweiten Sensors 1 16 verlassen wird. Nachfolgend wird der Einstellmagnet relativ zu dem Sensormodul in einer entgegengesetzten Drehrichtung verdreht, um den zweiten Sensor 1 16 auf einen vorgegebenen Um- drehungszählwert einzustellen. Während des Verdrehens des Einstellmagnets wird eine Magnetfeldstärkeninformation des zweiten Sensors 1 16 erfasst und gespeichert. Nachfolgend wird eine Orientierung des Einstellmagnetfelds gespeichert und der Einstellmagnet wird entfernt. Nachfolgend wird der Aktuator 100 entsprechend dem vor- gegebenen Umdrehungszählwert eingestellt, die Permanentmagnete 1 12 werden an dem Rotor 104 eingepresst und das Sensormodul wird gehäuseseitig fest angeordnet. Dabei werden das Gebermodul und das Sensormodul mit einem vorgegebenen Abstand a zueinander befestigt, wobei eine Magnetfeldstärkeninformation des zweiten Sensors 1 16 erfasst und der Abstand a unter Berücksichtigung der erfassten sowie der zuvor gespeicherten Magnetfeldstärkeninformation eingestellt wird.
Die Magnetsensorvorrichtung ist damit an dem Aktuator 100 derart justiert befestigt, dass ein Aktuatorweg 120 innerhalb eines Messbereichs 122 des zweiten Sensors 1 16 liegt und der Messbereichs 122 auch in den Endpositionen 124, 126 des Aktua- tors 100 nicht verlassen wird.
Bezuqszeichenliste
100 Aktuator
102 Gehäuse
104 Rotor
106 Spindelmutter
108 Spindelstange
1 10 Kolben
1 12 Permanentmagnet
1 14 erster Sensor
1 16 zweiter Sensor
1 18 Leiterplatte
120 Aktuatorweg
122 Messbereich
124 Endposition
126 Endposition

Claims

Patentansprüche
. Verfahren zum justierten Befestigen einer Magnetsensorvorrichtung an einem Aktuator (100), die Magnetsensorvorrichtung aufweisend ein Gebermodul mit wenigstens einem Permanentmagnet (1 12) sowie ein Sensormodul mit einem ersten Sensor (1 14) zur Drehwinkelmessung und einem zweiten Sensor (1 16) zur Umdrehungszählung, der Aktuator (100) aufweisend einen Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor (104), dadurch gekennzeichnet, dass folgende Schritte durchgeführt werden:
Beaufschlagen des Sensormoduls mit einem vorgegebenen
Einstellmagnetfeld,
Verdrehen des Einstellmagnetfelds und des Sensormoduls relativ zueinander in einer ersten Verdrehrichtung, bis ein Umdrehungszählbereich des zweiten Sensors (1 16) verlassen wird,
Verdrehen des Einstellmagnetfelds und des Sensormoduls relativ zueinander in einer der ersten Verdrehrichtung entgegengesetzten zweiten
Verdrehrichtung um eine vorgegebene Umdrehungszahl, um den zweiten Sensor (1 16) auf einen vorgegebenen Umdrehungszählwert einzustellen, Speichern einer Orientierung des Einstellmagnetfelds und Beenden der Beaufschlagung des Sensormoduls mit dem Einstellmagnetfeld,
mechanisches Einstellen des Aktuators (100) entsprechend dem
vorgegebenen Umdrehungszählwert und
rotorseitiges Befestigen des Gebermoduls und statorseitiges Befestigen des Sensormoduls.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass während eines Verdrehens des Einstellmagnetfelds und des Sensormoduls relativ zueinander eine Magnetfeldstärkeninformation des ersten Sensors (1 14) und/oder des zweiten Sensors (1 16) erfasst und gespeichert wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebermodul und das Sensormodul mit einem vorgegebenen Abstand zueinander befestigt werden, wobei eine
Magnetfeldstärkeninformation des ersten Sensors (1 14) und/oder des zweiten Sensors (1 16) erfasst und der Abstand unter Berücksichtigung der erfassten sowie der zuvor gespeicherten Magnetfeldstärkeninformation eingestellt wird.
4. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass zum Befestigen des Gebermoduls und des Sensormoduls mit einem vorgegebenen Abstand zueinander der wenigstens eine
Permanentmagnet (1 12) in einer vorgegebenen Position eingepresst wird.
5. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass zum mechanischen Einstellen des Aktuators (100) entsprechend dem vorgegebenen Umdrehungszählwert eine
Einstellmesseinrichtung verwendet wird.
6. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass nach dem rotorseitigen Befestigen des Gebermoduls und dem statorseitigen Befestigen des Sensormoduls eine Aktuatormechanik komplettiert wird. 7. Aktuator (100) mit einem Elektromotor und einer Magnetsensorvorrichtung, der Elektromotor aufweisend einen Stator und einen Rotor (104), die
Magnetsensorvorrichtung aufweisend ein Gebermodul mit wenigstens einem Permanentmagnet (1 12) sowie ein Sensormodul mit einem ersten Sensor (1 14) zur Drehwinkelmessung und einem zweiten Sensor (1 16) zur
Umdrehungszählung, dadurch gekennzeichnet, dass die
Magnetsensorvorrichtung an dem Aktuator (100) gemäß eines Verfahrens nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche justiert befestigt ist.
8. Aktuator (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor (1 14) wenigstens ein Hall-Element aufweist. 9. Aktuator (100) nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, dass der zweite Sensor (1 16) ein GMR-Sensor ist.
10. Aktuator (100) nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, dass der erste Sensor (1 14) und der zweite Sensor (1 16) auf einer gemeinsamen Leiterplatte (1 18) angeordnet sind.
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