WO2019034197A1 - Wankstabilisator für ein kraftfahrzeug - Google Patents

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WO2019034197A1
WO2019034197A1 PCT/DE2018/100556 DE2018100556W WO2019034197A1 WO 2019034197 A1 WO2019034197 A1 WO 2019034197A1 DE 2018100556 W DE2018100556 W DE 2018100556W WO 2019034197 A1 WO2019034197 A1 WO 2019034197A1
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torque
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Maximilian STUBENVOLL
Sven BRÜCKNER
Stephan KLOTZ
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Definitions

  • Roll stabilizers with one or more sensors are known from the prior art with which operating-specific measured variables can be detected and monitored.
  • the sensors are designed such that each sensor has a separate evaluation electronics on a board, which is preferably arranged at the location of the measured variable to be determined in the roll stabilizer.
  • DE 10 201 1078 819 A1 discloses a split roll stabilizer of a motor vehicle, between the two stabilizer parts of which an actuator for a torsion of the stabilizer parts can be effectively arranged.
  • a sensor is provided for determining a torsional moment acting in the stabilizer parts.
  • WO 2007054489 A1 discloses a roll stabilizer for the chassis of a motor vehicle which actively counteracts a rolling of the body of the motor vehicle.
  • An actuator is to provide a stabilizer element with a Electric motor provided in the roll stabilizer wherein a control signal for the actuator from a rotational angle signal of the electric motor and from a position of the stabilizer element indicating position signal is generated.
  • the rotor position is mainly determined by means of Hall probes or optoelectronic methods.
  • the motor is preferably designed here as a brushless DC motor whose rotor consists of permanent magnets and whose stator consists of a plurality of electromagnets. The position of the rotor is constantly measured and the electromagnets in the stator commutated accordingly, the rotor position is determined mainly by means of Hall probes or opto-electronic methods.
  • the object of the present invention is to further develop an electromechanical roll stabilizer of a motor vehicle and, in particular, to optimize the sensor system for detecting physical measured variables, thereby reducing installation space and manufacturing costs.
  • the object is achieved by the subject matter of patent claims 1 and 6. Preferred embodiments can be found in the dependent claims.
  • An inventive electromechanical roll stabilizer for a motor vehicle comprises a first stabilizer half and a second stabilizer half, wherein between see the two stabilizer halves a housing with an integrated motor unit with a stator and a rotor, a rotor position sensor board for at least indirectly detecting at least one rotor position and an actuator Tormomentensensorplatine for at least indirect detection of at least one torque is arranged, wherein the motor unit further comprises an output shaft connected to the rotor, wherein the output shaft is at least indirectly connected to the second stabilizer half, wherein the Aktuatormomentensensorplatine a torque sensor for sensing the torque between the two stabilizer halves and a digitizing and transmitting unit for digitizing the sensed torque and for transmitting the digitized torque to a de
  • the rotor position sensor board has a rotor position detection unit for sensing and digitizing the rotor position and a data processing unit, wherein the sensing of the rotor position is triggered by at least one command signal of
  • the Aktuatormomentensensorplatine includes both the torque sensor and a digitizing and transmitting unit, wherein all the Aktuatormomenten- sensor board comprising components can be arranged for example on a support member.
  • the torque sensor determines the torque between the two stabilizer halves.
  • the Aktuatormomentensensorplatine is a board for data acquisition, on which only the measured physical quantities digitized by the digitizing and transmitting unit and via a Data stream are transmitted to the data forwarding module, wherein the data processing unit and the data forwarding module are arranged on the Rotorpositionssensor- board.
  • the rotor position sensor board has, in addition to further sensor elements, the evaluation electronics necessary for further data processing, which can also be referred to as a microcontroller.
  • the entire evaluation is preferably arranged on a support element to facilitate assembly.
  • the rotor position sensor board is an intelligent board, since both data transmission of the digitized measured variables received from the actuator sensor sensor board and data forwarding of the measured variables received by the rotor position detection unit take place here.
  • the rotor position detection unit is designed such that it can sense both measured variables and also digitize and send these measured variables.
  • data processing of digitized measured variables to time-dependent measured variables can also take place on the rotor position sensor board.
  • a rotor position sensor is arranged on the sensor-side end of the output shaft, wherein the rotor position detection unit detects the relative rotor position by interaction with the rotor position sensor.
  • the measured variables are routed to the data forwarding module in any case and can additionally be sent to the data processing unit in order to process the digitized measured variables there to time-dependent measured variables.
  • the digitized measured variables can only be sent to the control unit via the data forwarding module and processed there to time-dependent measured variables.
  • the command signals may additionally be alternative commands.
  • At least one trigger signal is required for rotor position detection.
  • the torque sensor can also receive a trigger signal for performing a measurement of the measured variable, or measures measured variables continuously or cyclically.
  • the command signals are forwarded to the data processing unit at particular times along a command data stream via the communication module.
  • Each dispatched command signal causes a measurement of the rotor position. Due to the likewise known time of the measurement, time-dependent measured quantities can be determined from the initially digitized measured variables.
  • the rotor position is preferably determined at specific times, wherein the torque and also the engine temperature are continuously detected.
  • the rotor position sensor board has an interface for temperature detection.
  • the digitized measured variables of several sensor boards can be channeled and bundled transmitted to the control unit in the communication module. This also shortens signal delays due to saved or merged data streams.
  • Figure 3 is a simplified schematic sectional view illustrating the structure of a rotor position sensor board of the roll stabilizer according to the invention
  • Figure 4 is a simplified schematic sectional view illustrating the structure of an Aktuatormomentensensorplatine the roll stabilizer according to the invention
  • the Aktuatormomentensensorplatine 8 of the sensor assembly 21 is shown.
  • a second holding element 18 is arranged for receiving the Aktuatormomentensensorplatine 8, wherein the second holding member 18 is rotatably connected to the first stabilizer half 2a.
  • the actuator torque sensor circuit board 8 comprises a carrier element 24 on which a torque sensor 20 for sensing the torque between the two stabilizer halves 2 a, 2 b and a digitizing and transmitting unit 1 1 for digitizing the sensed torque are arranged.
  • the actuator torque sensor board 8 may have other interfaces to connect to additional physical measurement sensing boards.

Abstract

Elektromechanischen Wankstabilisator (1) für ein Kraftfahrzeug, wobei zwischen zwei Stabilisatorhälften (2a, 2b) ein Gehäuse (3) mit einer darin integrierten Motoreinheit mit einem Stator (5) und einem Rotor (6), eine Rotorpositionssensorplatine (7) sowie einer Aktuatormomentensensorplatine (8) angeordnet sind, wobei die Aktuatormomentensensorplatine (8) eine Digitalisierungs- und Sendeeinheit zur Digitalisierung des sensierten Drehmoments und zur Übermittlung des digitalisierten Drehmoments an ein auf der Rotorpositionssensorplatine (7) angeordnetes Datenweiterleitungsmodul aufweist, wobei die Rotorpositionssensorplatine (7) eine Rotorpositionserfassungseinheit zur Sensierung und Digitalisierung der Rotorposition und eine Datenverarbeitungseinheit aufweist, wobei die Sensierung der Rotorposition durch zumindest ein Befehlssignal eines Steuergeräts an die Rotorpositionserfassungseinheit auslösbar ist, wobei die Datenverarbeitungseinheit dazu vorgesehen ist, die sensierten Messgrößen zu verarbeiten, wobei die Datenverarbeitungseinheit und das Datenweiterleitungsmodul mit einem Kommunikationsmodul und einem Steuergerät verbunden sind.

Description

Wankstabilisator für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft einen elektromechanischen Wankstabilisator für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten Stabilisatorhälfte und einer zweiten Stabilisatorhälfte, wobei zwi- sehen den beiden Stabilisatorhälften ein Gehäuse mit einer darin integrierten Motoreinheit mit einem Stator und einem Rotor, einer Rotorpositionssensorplatine zur zumindest mittelbaren Erfassung zumindest einer Rotorposition sowie einer Aktua- tormomentensensorplatine zur zumindest mittelbaren Erfassung zumindest eines Drehmoments angeordnet ist.
Üblicherweise weist jede Radachse eines Kraftfahrzeugs einen Wankstabilisator auf, der nach dem Torsionsstabprinzip arbeitet. Der Wankstabilisator ist im Wesentlichen parallel zur Fahrzeugachse angeordnet und an beiden Enden über eine jeweilige Koppelstange mit der Radaufhängung verbunden. Ferner ist der Wankstabilisator zur Stabilisierung des Karosserieaufbaus gegenüber unerwünschten Wankbewegungen um die Längsachse des Kraftfahrzeuges vorgesehen. Solche Wankbewegungen treten beispielsweise bei Kurven- oder Geländefahrt des Kraftfahrzeugs auf.
Aus dem Stand der Technik sind Wankstabilisatoren mit einem oder mehreren Senso- ren bekannt, mit denen betriebsspezifische Messgrößen detektiert und überwacht werden können. Üblicherweise sind die Sensoren derart ausgebildet, dass jeder Sensor eine separate Auswerteelektronik auf einer Platine aufweist, die vorzugsweise am Ort der zu ermittelnden Messgröße im Wankstabilisator angeordnet ist. So ist beispielsweise aus der DE 10 201 1 078 819 A1 ein geteilter Wankstabilisator eines Kraftfahrzeuges bekannt, zwischen dessen beiden Stabilisatorteilen ein Aktuator für eine Torsion der Stabilisatorteile wirksam angeordnet werden kann. Ein Sensor ist dabei zur Ermittlung eines in den Stabilisatorteilen wirkenden Torsionsmomentes vorgesehen.
Ferner geht aus der WO 2007054489 A1 ein Wankstabilisator für das Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges hervor, der einem Wanken des Aufbaus des Kraftfahrzeuges aktiv entgegenwirkt. Ein Aktuator ist zum Stellen eines Stabilisatorelementes mit einem Elektromotor im Wankstabilisator vorgesehen wobei ein Stellsignal für den Aktuator aus einem Drehwinkelsignal des Elektromotors und aus einem eine Position des Stabilisatorelementes angebenden Positionssignal generiert wird. Die Rotorposition wird hauptsächlich mithilfe von Hallsonden oder auch optoelektronischen Verfahren ermit- telt. Der Motor ist hier vorzugsweise als bürstenloser Gleichstrommotor ausgebildet, dessen Rotor aus Permanentmagneten und dessen Stator aus mehreren Elektromagneten besteht. Die Lage des Rotors wird ständig gemessen und die Elektromagneten im Stator entsprechend kommutiert, wobei die Rotorposition hauptsächlich mithilfe von Hallsonden oder auch optoelektronischen Verfahren ermittelt wird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen elektromechanischen Wankstabilisator eines Kraftfahrzeugs weiterzuentwickeln und insbesondere die Sen- sorik zur Erfassung physikalischer Messgrößen zu optimieren und dadurch Bauraum und Herstellungskosten zu reduzieren. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegen- stand der Patentansprüche 1 und 6. Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
Ein erfindungsgemäßer elektromechanischer Wankstabilisator für ein Kraftfahrzeug umfasst eine ersten Stabilisatorhälfte und eine zweiten Stabilisatorhälfte, wobei zwi- sehen den beiden Stabilisatorhälften ein Gehäuse mit einer darin integrierten Motoreinheit mit einem Stator und einem Rotor, einer Rotorpositionssensorplatine zur zumindest mittelbaren Erfassung zumindest einer Rotorposition sowie einer Aktua- tormomentensensorplatine zur zumindest mittelbaren Erfassung zumindest eines Drehmoments angeordnet ist, wobei die Motoreinheit ferner eine mit dem Rotor ver- bundene Abtriebswelle aufweist, wobei die Abtriebswelle zumindest mittelbar mit der zweiten Stabilisatorhälfte verbunden ist, wobei die Aktuatormomentensensorplatine einen Drehmomentensensor zur Sensierung des Drehmoments zwischen den beiden Stabilisatorhälften und eine Digitalisierungs- und Sendeeinheit zur Digitalisierung des sensierten Drehmoments und zur Übermittlung des digitalisierten Drehmoments an ein auf der Rotorpositionssensorplatine angeordnetes Datenweiterleitungsmodul aufweist, wobei die Rotorpositionssensorplatine eine Rotorpositionserfassungseinheit zur Sensierung und Digitalisierung der Rotorposition und eine Datenverarbeitungseinheit aufweist, wobei die Sensierung der Rotorposition durch zumindest ein Befehlssignal eines Steuergeräts an die Rotorpositionserfassungseinheit auslösbar ist, wobei die Datenverarbeitungseinheit dazu vorgesehen ist, die sensierten Messgrößen zu verarbeiten, wobei die Datenverarbeitungseinheit und das Datenweiterleitungsmodul mit einem Kommunikationsmodul verbunden sind, um die digitalisierten Messgrößen aus dem Datenweiterleitungsmodul sowie die digitalisierten und/oder verarbeiteten Mess- großen der Datenverarbeitungseinheit an das Kommunikationsmodul weiterzuleiten, wobei das Kommunikationsmodul dazu vorgesehen ist, zum einen die digitalisierten Messgrößen und/oder die verarbeiteten Messgrößen an ein Steuergerät zu senden und zum anderen Befehlssignale des Steuergeräts an die Rotorpositionssensorplatine zur Auslösung einer gezielten Messung der Rotorposition zu senden.
Die Motoreinheit ist als Elektromotor oder elektromechanischer Antrieb zu verstehen, umfassend den Stator und den Rotor. Die Motoreinheit ist dazu vorgesehen ein Drehmoment zwischen den beiden Stabilisatorhälften zu erzeugen. Die mit dem Rotor verbundene Abtriebswelle oder Rotorwelle ist zumindest mittelbar mit der zweiten Stabilisatorhälfte verbunden, um bei Betätigung der Motoreinheit ein Drehmoment zwischen den beiden Stabilisatorhälften zu erzeugen. Zusätzlich kann die Rotorwelle auch über ein Getriebe mit der zweiten Stabilisatorhälfte verbunden sein. Ferner kann zwischen Getriebe und der zweiten Stabilisatorhälfte eine Elastomerkupplung angebracht sein. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist an der Motoreinheit ein erstes Halteelement zur zumindest teilweisen Aufnahme der Rotorpositionsplatine angeordnet ist, wobei das erste Halteelement zumindest mittelbar drehfest mit der Motoreinheit verbunden ist. Die Rotorpositionsplatine ist dabei über einen oder mehrere, jedoch vorzugsweise über zwei Stege mit dem ersten Halteelement verbunden. Die Abtriebswelle ist durch eine Öffnung am ersten Haltelement hindurchgeführt. Alterna- tiv kann die Rotorpositionsplatine direkt über die Stege mit der Motoreinheit verbunden sein.
Die Aktuatormomentensensorplatine umfasst sowohl den Drehmomentensensor als auch eine Digitalisierungs- und Sendeeinheit, wobei alle die Aktuatormomenten- sensorplatine umfassenden Bauteile beispielsweise auf einem Trägerelement angeordnet sein können. Der Drehmomentensensor bestimmt das Drehmoment zwischen den beiden Stabilisatorhälften. Mit anderen Worten ist die Aktuatormomentensensorplatine eine Platine zur Datenerfassung, auf der lediglich die gemessenen physikalischen Größen durch die Digitalisierungs- und Sendeeinheit digitalisiert und über einen Datenstrom an das Datenweiterleitungsmodul übermittelt werden, wobei die Datenverarbeitungseinheit und das Datenweiterleitungsmodul auf der Rotorpositionssensor- platine angeordnet sind. Die Rotorpositionssensorplatine weist neben weiterer Sensorelemente die zur weiteren Datenverarbeitung nötige Auswerteelektronik auf, die auch als Microcontroller bezeichnet werden kann. Die gesamte Auswerteelektronik ist vorzugsweise auf einem Trägerelement angeordnet, um die Montage zu vereinfachen. Mit anderen Worten ist die Rotorpositionssensorplatine eine intelligente Platine, da hier sowohl eine Daten- weiterleitung der von der Aktuatormomentensensorplatine empfangenen digitalisierten Messgrößen als auch eine Datenweiterleitung der von der Rotorpositionserfassungs- einheit empfangen Messgrößen erfolgt. Die Rotorpositionserfassungseinheit ist derart ausgebildet, dass sie sowohl Messgrößen sensieren kann, sowie diese Messgrößen auch digitalisieren und senden kann. Optional kann auf der Rotorpositionssensorplati- ne auch eine Datenverarbeitung von digitalisierten Messgrößen zu zeitabhängigen Messgrößen erfolgen. Bevorzugt ist am sensorseitigen Ende der Abtriebswelle ein Rotorlagegeber angeordnet, wobei die Rotorpositionserfassungseinheit durch ein Zusammenwirken mit dem Rotorlagegeber die relative Rotorposition detektiert. Mit anderen Worten werden die Messgrößen in jedem Fall an das Datenweiterleitungsmodul geleitet und können zusätzlich an die Datenverarbeitungseinheit gesendet werden, um dort die digitalisierten Messgrößen zu zeitabhängigen Messgrößen zu verarbeiten. Alternativ können die digitalisierten Messgrößen lediglich über das Datenweiterleitungsmodul bis zum Steuergerät gesendet werden und dort zu zeitabhängigen Messgrößen verarbeitet zu werden.
Unter dem Begriff„digitalisieren" ist zu verstehen, dass analoge Messwerte, die von Sensorelementen beispielsweise in Form eines elektrischen Signals oder einer Spannung erfasst wurden, durch einen Wandler und/oder weiterer Umformelektroniken in einen digitalen Datenstrom umgesetzt werden. Dieser Datenstrom ermöglicht die Übermittlung der Daten an eine Auswerte- oder Verarbeitungseinheit, wo die digitalen Messgrößen gespeichert oder aber auch verpackt weiterverarbeitet oder zurück zu elektrischen Signalen oder Spannungen transformiert werden können. Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass an der ersten Stabilisatorhälfte des Wankstabilisators ein zweites Halteelement zur zumindest teilweisen Aufnahme der Aktuatormomentensensorplatine angeordnet ist, wobei das zweite Halteelement zumindest mittelbar drehfest mit der ersten Stabilisatorhälfte verbunden ist. Mittels des Drehmomentensensors kann das durch die Betätigung der Motoreinheit erzeugte Drehmoment oder ein von außerhalb aufgebrachtes Drehmoment, beispielsweise durch äußere Krafteinwirkung der Straße auf das Fahrzeug, zwischen den beiden Stabilisatorhälften bestimmt werden. Die von der Aktuatormomentensensorplatine empfangenen, digitalisierten Messgrößen werden über das Datenweiterleitungsmodul weiter an das Kommunikationsmodul geleitet. Die auf mittels der Rotorpositionserfas- sungseinheit detektierte digitale Rotorposition kann optional von der Datenverarbeitungseinheit auf der Rotorpositionssensorplatine verarbeitet, indem die digitale Rotorposition entpackt und zwischengespeichert wird, und in Abhängigkeit der Zeit in eine Rotorgeschwindigkeit und eine Rotorbeschleunigung umgerechnet wird. Dies kann sowohl auf der Datenverarbeitungseinheit als auch im Steuergerät erfolgen. Dazu dienen die von dem Steuergerät erzeugten Befehlssignale. Die Befehlssignale sind Triggersignale, die eine Messung eines Sensors auslösen. Die Befehlssignale können ergänzend auch alternative Befehle sein. Mindestens ein Triggersignal ist für die Rotorpositionserfassung nötig. Optional kann der Drehmomentsensor auch ein Triggersig- nal zur Durchführung einer Messung der Messgröße erhalten, oder misst kontinuierlich oder zyklisch Messgrößen. Die Befehlssignale werden zu bestimmten Zeitpunkten entlang eines Befehlsdatenstroms über das Kommunikationsmodul an die Datenverarbeitungseinheit weitergeleitet. Jedes entsendete Befehlssignal bewirkt eine Messung der Rotorposition. Durch den ebenfalls bekannten Zeitpunkt der Messung kön- nen so zeitabhängige Messgrößen aus den anfangs digitalisierten Messgrößen ermittelt werden. Das bedeutet, dass die Rotorposition vorzugsweise zu bestimmten Zeitpunkten ermittelt wird, wobei das Drehmoment und auch die Motortemperatur kontinuierlich detektiert werden. Vorzugsweise weist die Rotorpositionssensorplatine eine Schnittstelle zur Temperaturerfassung auf. Die Schnittstelle ist beispielsweise mit einem Temperatursensor verbunden, der direkt an der Motoreinheit oder im unmittelbaren Bereich der Motoreinheit zur Erfassung einer Motortemperatur angeordnet ist. Mithin wird die Temperaturerfassung, beispielsweise in Form einer Spannung, durch die Aktuatormomentensensorpla- tine durchgeführt. Mithin wird mittels des Temperatursensors der Zustand der Motoreinheit während des Betriebes überwacht, um beispielsweise eine Überhitzung und folglich eine Beschädigung der Motoreinheit zu vermeiden. Das Datenweiterleitungsmodul ist dazu vorgesehen, die von der Digitalisierungs- und Sendeeinheit der Aktuatormomentensensorplatine kommenden Messgrößen zum Kommunikationsmodul weiterzuleiten. Das Kommunikationsmodul empfängt ferner die digitalisierten Messgrößen der Rotorpositionserfassungseinheit, und des Temperatursensors, und stellt optional die umgerechneten zeitabhängigen Messgrößen der Ro- torpositionssensorplatine bereit. Mithin werden im Kommunikationsmodul die Sensorsignale Rotorposition, Rotorgeschwindigkeit, Rotorbeschleunigung, Drehmoment und Motortemperatur zusammengeführt und in einen Datenstrom zum Steuergerät zu- sammengefasst, wo die Daten für den Betrieb des Wankstabilisators ausgewertet werden. Dadurch kann beispielsweise Einfluss auf die Steifigkeit des Wankstabilisa- tors während der Fahrt genommen werden, oder auf äußere Einflüsse, wie zum Beispiel eine unebene Fahrbahnoberfläche reagiert werden.
Durch eine derartige Ausgestaltung der Sensoranordnung können die Sensorfunktionen Rotorposition, Motortemperatur und Drehmoment sinnvoll verknüpft werden, wodurch zum einen Bauraum aber insbesondere Kosten gespart werden können. Dies zeigt sich im Wesentlichen durch das Vermeiden von Doppelfunktionen aufgrund des Entfalls von nicht mehr erforderlichen physischen Schnittstellen. Somit können die digitalisierten Messgrößen mehrerer Sensorplatinen im Kommunikationsmodul kanalisiert und gebündelt an das Steuergerät übermittelt werden. Dies verkürzt ferner Sig- nallaufzeiten aufgrund eingesparter beziehungsweise zusammengelegter Datenströme.
Unter einer zumindest mittelbar erfassbaren Messgröße ist eine erfassbare Messgröße zu verstehen, die entweder direkt, also unmittelbar erfasst wird, oder über zumin- dest ein weiteres Bauteil oder Element, beispielsweise über ein Aufnahmeelement, das mit dem jeweiligen Sensorelement verbunden ist, erfasst wird.
Nach einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bestimmung zumindest einer Rotorposition und eines Drehmomentes eines elektromechanischen Wankstabilisators wird das Drehmoment zwischen zwei Stabilisatorhälften des Wankstabilisators mittels eines auf einer Aktuatormomentensensorplatine angeordneten Drehmomentensensor detektiert, wobei das gemessene Drehmoment durch eine Digitalisierungs- und Sendeeinheit digitalisiert und an ein Datenweiterleitungsmodul übertragen wird, das auf einer Rotorpositionssensorplatine angeordnet ist, wobei auf der Rotorpositionssensorplatine ferner eine Datenverarbeitungseinheit zur Verarbeitung der digitalisierten Messgrößen der Aktuatormomentensensorplatine zu zeitabhängigen Messgrößen angeordnet ist, wobei die Rotorposition mittels einer auf der Rotorpositionssensorplatine angeordneten Rotorpositionserfassungseinheit detektiert und digitalisiert wird, wobei die digitalisierten Messgrößen sowohl an das Datenweiterleitungsmodul als auch optional an die Datenverarbeitungseinheit gesendet werden, wobei die Sensierung der Rotorposition durch zumindest ein Befehlssignal eines Steuergeräts an die Rotorposi- tionserfassungseinheit ausgelöst wird, wobei die zeitabhängigen Messgrößen und die digitalisierten Messgrößen der Datenverarbeitungseinheit sowie die digitalisierten Messgrößen des Datenweiterleitungsmoduls an ein Kommunikationsmodul weitergeleitet werden, wobei die gemessenen Messgrößen und/oder die verarbeiteten Messgrößen durch das Kommunikationsmodul an das Steuergerät gesendet werden, und wobei durch das Steuergerät Befehlssignale über das Kommunikationsmodul an die Rotorpositionserfassungseinheit gesendet werden, um eine gezielte Messung des Ro- torposition auszulösen.
Mit anderen Worten werden die digitalisierten Messgrößen von der Aktuatormomentensensorplatine über einen Datenstrom an die Rotorpositionssensorplatine übermittelt. Die Signaldaten der Rotorpositionserfassungseinheit werden in der Datenverar- beitungseinheit verarbeitet und umgerechnet, wobei die digitalisierten Daten im Datenweiterleitungsmodul unverarbeitet weitergeleitet werden. Die Messung der Rotorposition erfolgt per Befehlssignal, das vom Steuergerät ausgeht und über die Auswerteelektronik, das heißt dem Kommunikationsmodul und der Datenverarbeitungseinheit geleitet wird, um an der Rotorpositionserfassungseinheit eine Messung der Rotorposi- tion zu einem bestimmten Zeitpunkt auszulösen. Dadurch können die bereits beschriebenen zeitabhängigen Messgrößen in der Datenverarbeitungseinheit berechnet werden. Das Steuergerät ist vorzugsweise extern, das heißt außerhalb des Wankstabilisators angeordnet. Es ist aber auch denkbar, das Steuergerät im Wankstabilisator anzuordnen. Ergänzend können an der Rotorpositionssensorplatine und/oder an der Aktuatormomentensensorplatine Gateway-Funktionen vorgesehen sein, wobei weitere Platinen zur Sensierung weiterer Messgrößen an die vorliegenden Sensorplatinen angeschlossen werden können. Vorzugsweise die Rotorpositionssensorplatine ferner eine Schnittstelle zur Temperaturerfassung umfasst, wobei die Messgröße der Temperatur über die Datenverarbeitungseinheit und das Kommunikationsmodul an das Steuergerät übermittelt wird. Alternativ kann der Temperatursensor auch auf der Aktuatormomentensensorplatine angeordnet sein, wobei die gemessenen Messgrößen dann durch die Digitalisierungs- und Sendeeinheit digitalisiert und an das Datenweiterleitungsmodul beziehungsweise bis zum Kommunikationsmodul zur Zusammenführung aller digitalisierten Messgrößen geleitet werden.
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann insbesondere von einem Computer bezie- hungsweise von der Steuer- und Auswertvorrichtung ausgeführt werden. Somit kann das Verfahren in Software implementiert sein. Die entsprechende Software ist insofern ein eigenständig verkaufsfähiges Produkt. Daher bezieht sich die Erfindung auch auf ein Computerprogramm produkt mit maschinenlesbaren Anweisungen, die, wenn sie auf einem Computer beziehungsweise auf einem Steuergerät ausgeführt werden, den Computer , und/oder das Steuergerät, zu einer Steuerungslogik des Wankstabilisators aufzuwerten, beziehungsweise dazu veranlassen, ein Verfahren gemäß der Erfindung auszuführen.
Insbesondere wird der erfindungsgemäße Wankstabilisator in einem Kraftfahrzeug verwendet. Unter einem Kraftfahrzeug ist ein Fahrzeug zu verstehen, das nach seiner Bauart und seinen besonderen, mit dem Fahrzeug fest verbundenen Einrichtungen zur Beförderung von Personen oder Gütern. Beispielsweise ist unter einem Kraftfahrzeug ein Personenkraftfahrzeug oder ein Lastkraftfahrzeug zu verstehen. Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der fünf Figuren näher dargestellt, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Es zeigen Figur 1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Wankstabilisators,
Figur 2 eine vereinfachte schematische teilweise geschnittene Darstellung im
Bereich eines Gehäuses des erfindungsgemäßen Wankstabilisators,
Figur 3 eine vereinfachte schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer Rotorpositionssensorplatine des erfindungsgemäßen Wankstabilisators, Figur 4 eine vereinfachte schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer Aktuatormomentensensorplatine des erfindungsgemäßen Wankstabilisators, und
Figur 5 eine schematisches Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer Sensorenanordnung des erfindungsgemäßen Wankstabilisators.
Gemäß Figur 1 umfasst ein elektromechanischer Wankstabilisator 1 für ein - hier nicht dargestelltes - Kraftfahrzeug eine erste Stabilisatorhälfte 2a und eine zweite Stabilisatorhälfte 2b, die über ein zwischen den beiden Stabilisatorhälften 2a, 2b an- geordnetes Gehäuse 3 und eine innerhalb des Gehäuses 3 angeordnete Motoreinheit 4 miteinander verbindbar sind. Der Wankstabilisator 1 ist quer zur Fahrzeuglängsachse angeordnet und an seinen freien Enden an - hier nicht dargestellte - Räder beziehungsweise Radträger angeschlossen. Nach Figur 2 ist das Gehäuse 3 des Wankstabilisators 1 teilweise geschnitten dargestellt. Die Motoreinheit 4 weist einen Stator 5 und einen Rotor 6 auf, wobei der Rotor 6 formschlüssig mit einer Abtriebswelle 9 verbunden ist. Die Abtriebswelle 9 weist sen- sorseitig ein freies Ende auf und ist auf der gegenüberliegenden Seite der Motoreinheit 4 an einem zweiten - hier nicht dargestellten - Ende drehfest mit der zweiten Stabilisatorhälfte verbunden. Innerhalb des Gehäuses 3 ist ferner eine Sensoranordnung 21 angeordnet, die eine Rotorpositionssensorplatine 7 zur mittelbaren Erfassung zumindest einer Rotorposition sowie eine Aktuatormomentensensorplatine 8 zur mittelbaren Erfassung eines Drehmoments und zur unmittelbaren Erfassung einer Motortemperatur aufweist. In Figur 3 ist die Rotorpositionssensorplatine 7 der Sensoranordnung 21 des erfi- dungsgemäßen Wankstabilisators 1 nach Figur 1 dargestellt. Die Rotorpositionssensorplatine 7 umfasst ein Trägerelement 22, auf dem eine Rotorpositionserfas- sungseinheit 10 zur Sensierung der Rotorposition sowie eine Datenverarbeitungseinheit 12 zur Verarbeitung und Weiterleitung von digitalisierten Messgrößen angeordnet ist. Ferner ist auf dem Trägerelement 22 eine Schnittstelle 19 zur Temperaturerfassung, ein Datenweiterleitungsmodul 13 und ein Kommunikationsmodul 14 angeordnet. Die Rotorpositionssensorplatine 7 ist vorliegend über zwei Stege 23 mit einem ersten Halteelement 17 verbunden. Das erste Halteelement 17 ist mit der Motoreinheit 4 verbunden und zur Aufnahme der Rotorpositionssensorplatine 7 vorgesehen. Am sen- sorseitigen Ende der Abtriebswelle 9 ist ein Rotorlagegeber 16 axial gegenüber der Rotorpositionserfassungseinheit 10 angeordnet. Durch eine Verdrehung der Abtriebswelle 9 und somit auch des Rotorlagegebers 16 kann die Rotorpositionserfas- sungseinheit 10 die relative Rotorposition zwischen der Rotorpositionserfassungsein- heit 10 und dem Rotorlagegeber 16 zur Bestimmung der Rotorposition detektieren. Zusätzlich kann die Rotorpositionssensorplatine 7 weitere Schnittstellen aufweisen, um mit zusätzlichen - hier nicht dargestellten - Platinen zur Sensierung von physikalischen Messgrößen verbunden werden zu können.
Nach Figur 4 ist die Aktuatormomentensensorplatine 8 der Sensoranordnung 21 dargestellt. An der ersten Stabilisatorhälfte 2a ist ein zweites Halteelement 18 zur Aufnahme der Aktuatormomentensensorplatine 8 angeordnet, wobei das zweite Halteelement 18 drehfest mit der ersten Stabilisatorhälfte 2a verbunden ist. Die Aktua- tormomentensensorplatine 8 umfasst ein Trägerelement 24, auf dem ein Drehmomentensensor 20 zur Sensierung des Drehmoments zwischen den beiden Stabilisatorhälften 2a, 2b und eine Digitalisierungs- und Sendeeinheit 1 1 zur Digitalisierung des sen- sierten Drehmomentes angeordnet sind. Zusätzlich kann die Aktuatormomentensensorplatine 8 weitere Schnittstellen aufweisen, um mit zusätzlichen Platinen zur Sensierung von physikalischen Messgrößen verbunden zu werden.
Figur 5 zeigt die Sensoranordnung 21 stark vereinfacht und in Form eines Blockschaltbildes. Die durch den Drehmomentensensor 20 sensierten und über die Digitalisierungs- und Sendeeinheit 1 1 digitalisierten Messgrößen des Drehmoments werden über einen ersten Datenstrom 25a an das Datenweiterleitungsmodul 13 weitergeleitet. Die Datenverarbeitungseinheit 12 empfängt optional von der Rotorpositionserfas- sungseinheit 10 und der Schnittstelle 19 gemessene Messgrößen, die in Form von Spannungen oder Spannungsänderungen oder aber als elektrische Signale detektiert und digitalisiert werden. Die durch die Rotorpositionserfassungseinheit 10 digital gemessene Rotorposition wird in der Datenverarbeitungseinheit 12 entpackt und verarbeitet und zu einer Rotorbeschleunigung und einer Rotorgeschwindigkeit umgerechnet und wieder digitalisiert. Die Messgrößen der Schnittstelle 19 werden ferner in der Datenverarbeitungseinheit 12 zur Weiterleitung digitalisiert. Mittels des Drehmomen- tensensors 20 ist es möglich das Drehmoment zwischen den beiden Stabilisatorhälften 2a, 2b zu bestimmen und zu überwachen. Der Temperatursensor 19 ist zur Erfassung und Überwachung einer Motortemperatur vorgesehen. Das Datenweiterleitungsmodul 13 ist dazu vorgesehen, die Messgrößen des in der Aktuatormomenten- sensorplatine 8 gemessenen Drehmomentes direkt und ohne Verarbeitung weiterzu- leiten. Die digitalisierten und/oder verarbeiteten Messgrößen der Datenverarbeitungseinheit 12 und die digitalisierten Messgrößen des Datenweiterleitungsmoduls 13 werden nachfolgend an das Kommunikationsmodul 14 übermittelt und dort zusammengeführt. Das Kommunikationsmodul 14 ist dazu vorgesehen, die digitalisierten und/oder verarbeiteten Messgrößen der Datenverarbeitungseinheit 12 und des Datenweiterleitungsmoduls 13 zu empfangen und über einen zweiten Datenstrom 25b an ein Steuergerät 15 weiterzuleiten. Das Steuergerät 15 ist vorliegend außerhalb des Wankstabilisators 1 angeordnet und beispielsweise über eine Kabelverbindung mit dem Kommunikati- onsmodul 14 verbunden. Das Kommunikationsmodul 14 empfängt von dem Steuergerät 15 Befehlssignale über einen ersten Befehlsdatenstrom 26a. Die Befehlssignale werden zu bestimmten und vordefinierten Zeitpunkten auf direktem Weg über das Kommunikationsmodul 14 und die Datenverarbeitungseinheit 12 entlang eines zweiten und dritten Befehlsdatenstroms 26b, 26c an die Rotorpositionserfassungseinheit 10 gesendet. Die Befehlssignale bewirken, dass zu gewünschten Zeitpunkten mittels der Rotorpositionserfassungseinheit 10 die Rotorposition gemessen wird, wobei die digitale Rotorposition über das Datenweiterleitungsmodul 13 und das Kommunikationsmodul 14 an das Steuergerät gesendet wird. Ferner werden optional in der Datenverarbeitungseinheit 12 aus den digitalisierten zeitunabhängigen Messgrößen der Ro- torposition die zeitabhängige Rotorbeschleunigung und Rotorgeschwindigkeit berechnet. Ergänzend ist denkbar, dass ein weiteres Befehlssignal über das Kommunikationsmodul 14 und das Datenweiterleitungsmodul 13 an den Drehmomentensensor 20 geleitet wird, um zu einem bestimmten Zeitpunkt oder an mehreren definierten Zeit- punkten eine Messung des Drehmoments auszulösen.
Darüber hinaus löst der erste Befehlsdatenstrom 26a des Steuergeräts 15 optional eine Messung des Drehmoments aus, wobei der erste Befehlsdatenstrom 26a dabei über das Kommunikationsmodul 14 und das Datenweiterleitungsmodul entlang eines ersten und zweiten Drehmoment-Befehlsdatenstrom 27a, 27b geleitet wird. Mithin kann durch jedes Befehlssignal des Steuergeräts 15 eine Messung des Drehmoments mittels des Drehmomentensensor 20 ausgelöst werden.
Bezugszeichenliste
1 Wankstabilisator
2a, 2b Stabilisatorhälfte
3 Gehäuse
4 Motoreinheit
5 Stator
6 Rotor
7 Rotorpositionssensorplatine
8 Aktuatormomentensensorpiatine
9 Abtriebswelle
10 Rotorpositionserfassungseinheit
1 1 Digitalisierungs- und Sendeeinheit
12 Datenverarbeitungseinheit
13 Datenweiterleitungsmodul
14 Kommunikationsmodul
15 Steuergerät
16 Rotorlagegeber
17 erstes Halteelement
18 zweites Halteelement
19 Schnittstelle
20 Drehmomentensensor
21 Sensoranordnung
22 Trägerelement
23 Steg
24 Trägerelement
25a, 25b Datenstrom
26a, 26b, 26c Befehlsdatenstrom
27a, 27b Drehmoment-Befehlsdatenstrom

Claims

Patentansprüche
1 . Elektromechanischer Wankstabilisator (1 ) für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten Stabilisatorhälfte (2a) und einer zweiten Stabilisatorhälfte (2b), wobei zwischen den beiden Stabilisatorhälften (2a, 2b) ein Gehäuse (3) mit einer darin integrierten Motoreinheit (4) mit einem Stator (5) und einem Rotor (6), einer Rotorpositionssensorpla- tine (7) zur zumindest mittelbaren Erfassung zumindest einer Rotorposition sowie einer Aktuatormomentensensorplatine (8) zur zumindest mittelbaren Erfassung zumindest eines Drehmoments angeordnet ist, wobei die Motoreinheit (4) ferner eine mit dem Rotor (6) verbundene Abtriebswelle (9) aufweist, wobei die Abtriebswelle (9) zumindest mittelbar mit der zweiten Stabilisatorhälfte (2b) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatormomentensensorplatine (8) einen Drehmomentensensor (20) zur Sensierung des Drehmoments zwischen den beiden Stabilisatorhälften (2a, 2b) und eine Digitalisierungs- und Sendeeinheit (1 1 ) zur Digita- lisierung des sensierten Drehmoments und zur Übermittlung des digitalisierten Drehmoments an ein auf der Rotorpositionssensorplatine (7) angeordnetes Datenweiterlei- tungsmodul (13) aufweist, wobei die Rotorpositionssensorplatine (7) eine Rotorpositi- onserfassungseinheit (10) zur Sensierung und Digitalisierung der Rotorposition und eine Datenverarbeitungseinheit (12) aufweist, wobei die Sensierung der Rotorposition durch zumindest ein Befehlssignal eines Steuergeräts (15) an die Rotorpositionser- fassungseinheit (10) auslösbar ist, wobei die Datenverarbeitungseinheit (12) dazu vorgesehen ist, die sensierten Messgrößen zu verarbeiten, wobei die Datenverarbeitungseinheit (12) und das Datenweiterleitungsmodul (13) mit einem Kommunikationsmodul (14) verbunden sind, um die digitalisierten Messgrößen aus dem Datenweiter- leitungsmodul (13) sowie die digitalisierten und/oder verarbeiteten Messgrößen der Datenverarbeitungseinheit (12) an das Kommunikationsmodul (14) weiterzuleiten, wobei das Kommunikationsmodul (14) dazu vorgesehen ist, zum einen die digitalisierten Messgrößen und/oder die verarbeiteten Messgrößen an ein Steuergerät (15) zu senden und zum anderen Befehlssignale des Steuergeräts (15) an die Rotorpositions- sensorplatine (7) zur Auslösung einer gezielten Messung der Rotorposition zu senden.
2. Wankstabilisator (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorpositionssensorplatine (7) ferner eine Schnittstelle (19) zur Temperaturerfassung aufweist.
3. Wankstabilisator (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass am sensorseitigen Ende der Abtriebswelle (9) ein Rotorlagegeber (16) angeordnet ist, wobei die Rotorpositionserfassungseinheit (10) durch ein Zusammenwirken mit dem Rotorlagegeber (16) die relative Rotorposition detektiert.
4. Wankstabilisator (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass an der Motoreinheit (4) ein erstes Halteelement (17) zur zumindest teilweisen Aufnahme der Rotorpositionsplatine (7) angeordnet ist, wobei das erste Halteelement (17) zumindest mittelbar drehfest mit der Motoreinheit (4) verbunden ist.
5. Wankstabilisator (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass an der ersten Stabilisatorhälfte (2a) ein zweites Halteelement (18) zur zumindest teilweisen Aufnahme der Aktuatormomentensensorpla- tine (8) angeordnet ist, wobei das zweite Halteelement (18) zumindest mittelbar dreh- fest mit der ersten Stabilisatorhälfte (2a) verbunden ist.
6. Verfahren zur Bestimmung zumindest einer Rotorposition und eines Drehmomentes eines elektromechanischen Wankstabilisators (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Drehmoment zwischen zwei Stabilisatorhälften (2a, 2b) des Wank- Stabilisators (1 ) mittels eines auf einer Aktuatormomentensensorplatine (8) angeordneten Drehmomentensensor (20) detektiert wird, wobei das gemessene Drehmoment durch eine Digitalisierungs- und Sendeeinheit (1 1 ) digitalisiert und an ein Datenweiter- leitungsmodul (13) übertragen wird, das auf einer Rotorpositionssensorplatine (7) angeordnet ist, wobei auf der Rotorpositionssensorplatine (7) ferner eine Datenverarbei- tungseinheit (12) zur Verarbeitung der digitalisierten Messgrößen der Aktuatormomentensensorplatine (8) zu zeitabhängigen Messgrößen angeordnet ist, wobei die Rotorposition mittels einer auf der Rotorpositionssensorplatine (7) angeordneten Rotorposi- tionserfassungseinheit (10) detektiert und digitalisiert wird, wobei die digitalisierten Messgrößen sowohl an das Datenweiterleitungsmodul (13) als auch optional an die Datenverarbeitungseinheit (12) gesendet werden, wobei die Sensierung der Rotorposition durch zumindest ein Befehlssignal eines Steuergeräts (15) an die Rotorpositi- onserfassungseinheit (10) ausgelöst wird, wobei die zeitabhängigen Messgrößen und die digitalisierten Messgrößen der Datenverarbeitungseinheit (12) sowie die digitalisierten Messgrößen des Datenweiterleitungsmoduls (13) an ein Kommunikationsmodul (14) weitergeleitet werden, wobei die gemessenen Messgrößen und/oder die verarbeiteten Messgrößen durch das Kommunikationsmodul (14) an das Steuergerät (15) gesendet werden, und wobei durch das Steuergerät (15) Befehlssignale über das Kommunikationsmodul (14) an die Rotorpositionserfassungseinheit (10) gesendet werden, um eine gezielte Messung des Rotorposition auszulösen.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorpositionssensorplatine (7) ferner eine
Schnittstelle (19) zur Temperaturerfassung umfasst, wobei die Messgröße der Temperatur über die Datenverarbeitungseinheit (12) und das Kommunikationsmodul (14) an das Steuergerät (15) übermittelt wird.
8. Computerprogrammprodukt, enthaltend maschinenlesbare Anweisungen, die, wenn sie auf einem Computer, und/oder auf einem Steuergerät ausgeführt werden, den Computer, und/oder das Steuergerät, zu einer Steuerungslogik des Wankstabilisators (1 ) nach den Ansprüchen 1 bis 5 aufwerten, und/oder dazu veranlassen, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 7 auszuführen.
9. Kraftfahrzeug mit einem Wankstabilisator (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
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