Magnetsensorvorrichtung und einem Aktuator und Aktuatoreinrichtung mit einem Aktuator und einer Magnetsensorvorrichtung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Justieren einer Aktuatoreinrichtung mit einer Magnetsensorvorrichtung und 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, wobei der Aktuator zwischen zwei Endpositionen betätigbar ist. Außerdem betrifft die Erfindung eine Aktuatoreinrichtung mit einem Aktuator und einer Magnetsensorvorrichtung, der Aktuator aufweisend einen Elektromotor mit einem Stator und einem 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 2013 205 905 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 während einer Sinusansteuerung des Elektromotors von der Sensorik ab- gegebene Positionssignal mittels mindestens einem, während einer Blockansteuerung des Elektromotors erfassten Positionssignal plausibilisiert wird.

Aus der DE 10 2013 208 986 A1 ist ein Magnetgeberring einer Rotorlagesensorik eines elektrisch kommutierten Motors bekannt, welcher drehfest mit einem Rotor des elektrisch kommutierten Motors verbunden ist und welcher eine vorgegebene Anzahl von Magnetpolen mit einer alternierenden Magnetisierungsrichtung aufweist, bei dem jedes Magnetpolpaar mindestens eine Einbuchtung aufweist. Aus der DE 10 2013 21 1 041 A1 ist Verfahren bekannt zur Bestimmung einer Position eines Elektromotors, insbesondere in einem Kupplungsbetätigungssystem eines Kraftfahrzeuges, bei welchem ein Positionssignal eines Rotors des Elektromotors von einer, außerhalb einer Drehachse des Elektromotors an einem Stator des Elektromotors angeordneten Sensorik abgenommen wird und von einer Auswerteeinheit hinsichtlich der Position des Elektromotors ausgewertet wird, wobei nach einer Erkennung einer Änderung des Positionssignals eine Kommutierung einer Ansteuerung des Elektromotors ausgelöst wird, wobei nach der Erkennung der Änderung des Positionssignals eine Bestimmung der aktuellen Position des Rotors ausgeführt wird, wobei die Kommu- tierung des Elektromotors in Abhängigkeit von der detektierten aktuellen Position des Rotors ausgelöst wird.

Aus der DE 10 2013 213 948 A1 ist ein Verfahren bekannt zur Bestimmung einer Position eines Elektromotors, insbesondere in einem Kupplungsbetätigungssystem eines Kraftfahrzeuges, bei welchem ein Positionssignal eines Rotors des Elektromotors von einem, außerhalb einer Drehachse des Elektromotors an einem Stator des Elektromotors angeordneten Sensor abgenommen wird, welches von einer Auswerteeinheit hinsichtlich der Position des Elektromotors ausgewertet wird, wobei im Stillstand des Rotors dieser mit einer Spannung beaufschlagt wird und eine der Position des Rotors entsprechende Antwortreaktion einer Kommutierung des Elektromotors zugeordnet wird.

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 zwi- sehen Sensorik und Auswerteeinheit bei kurzen Übertragungsentfernungen mittels eines SPI-Protokoll- Signals und/oder bei längeren Übertragungsentfernungen mittels eines PWM-Signals übertragen wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren zu verbessern. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen eingangs genannten Aktuator baulich und/oder funktional zu verbessern. Die Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 .

Die Aktuatoreinrichtung kann derart justiert werden, dass ein sicheres Erfassen eines Drehwinkels und eine sichere Umdrehungszählung ermöglicht wird. Die Aktuatoreinrichtung kann derart justiert werden, dass ein Erfassungsbereich des zweiten Sensors und ein Aktuatorwegbereich miteinander korreliert werden. Die Aktuatoreinrichtung kann derart justiert werden, dass Toleranzfehler kompensiert werden.

Das Verfahren kann mithilfe einer Justiervorrichtung durchgeführt werden. Die Justiervorrichtung kann wenigstens einen Einstellmagnet aufweisen. Der Einstellmagnet kann dazu dienen, das Sensormodul mit dem Einstellmagnetfeld zu beaufschlagen. Zum mechanischen Einstellen des Aktuators auf eine vorgegebene Aktuatorposition kann eine Einstellmesseinrichtung verwendet werden. Die Justiervorrichtung kann eine Einstellmesseinrichtung zum mechanischen Einstellen des Aktuators aufweisen. Zum Beaufschlagen des Sensormoduls mit dem Einstellmagnetfeld kann ein externer Einstellmagnet verwendet werden. Das Einstellmagnetfeld kann stärker als ein Magnetfeld des wenigstens einen Permanentmagnets sein.

Außerdem wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst mit einer Aktua- toreinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 4.

Die Aktuatoreinrichtung kann zur Betätigung einer Reibungskupplungsvorrichtung dienen. Die Aktuatoreinrichtung 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. Die Aktuatoreinrichtung 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 Kontrollvorrich- tung 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 signallei- tenden Verbindung kann ein Bussystem, wie CAN-Bus, dienen.

Die Reibungskupplungseinrichtung kann zur Anordnung in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs dienen. Der Antriebsstrang kann wenigstens eine Antriebsmaschine aufweisen. Die wenigstens eine Antriebsmaschine kann eine Brennkraftmaschine sein. Die wenigstens eine Antriebsmaschine kann eine elektrische Maschine sein. Die elektrische Maschine kann als Motor betreibbar sein. Die elektrische Maschine kann als Generator betreibbar sein. Der Antriebsstrang kann eine Reibungskupplungseinrichtung aufweisen. Der Antriebsstrang kann ein Getriebe aufweisen. Das Getriebe kann ein Schaltgetriebe sein. Der Antriebsstrang kann wenigstens ein antreibbares Fahrzeugrad aufweisen. Das Fahrzeugs kann ein Hybridelektrokraftfahrzeug sein.

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 kön- nen 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.

Die Aktuatoreinrichtung kann ein Gehäuse aufweisen. Der Stator kann gehäusefest angeordnet sein. Der Rotor kann in dem Gehäuse drehbar gelagert sein. Der Aktuator kann ein Getriebe aufweisen. Das Getriebe kann zum Wandeln einer rotatorischen Bewegung in eine lineare Bewegung dienen. Das Getriebe kann eine Spindelstange aufweisen. Die Spindelstange kann in dem Gehäuse drehbar und axial verlagerbar angeordnet sein. Das Getriebe kann eine Kugelgewindespindel aufweisen. Das Getriebe kann einen Planetenkugelgewindetrieb aufweisen. Das Getriebe kann eine Rollengewindespindel aufweisen. Das Getriebe kann einen Planetenrollengewindetrieb aufweisen. Das Getriebe kann eine Spindelmutter aufweisen. Die Spindelmutter kann mit dem Rotor drehfest verbunden sein. Die Spindelmutter kann in dem Gehäuse drehbar und axial fest gelagert sein. Die Spindelstange kann mit einem Geberzylinder axialbewegungsübertragend verbindbar sein.

Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem ein Verfahren zur Multiturn-Sensor Inbetriebnahme und Kalib- ration mittels äußerem Magnetfeld. Eine Multiturnsensorinformation kann an eine zu messende Wegachse eingestellt werden. Dabei kann durch einen externen magnetischen Impuls - oberhalb einer Sensorschwelle - ein maximaler Zählwert eingestellt 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 bestehen, welcher in der Lage ist, durch einen GMR-Effekt aufgrund magnetischer Domä- nenübergänge 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 einer Platine, welche die Sensoren bein- haltet, 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). Ziel der Prozedur kann es sein, die Sensorinformation (Umdrehungszahl) mit einem zuvor unbekannten Kalibrierpunkt zu verbinden.

Sensor und Mechanik können folgendermaßen zueinander kalibriert/ausgelegt werden:

Eine Linearachse kann auf einen Endpunkt, beispielsweise einen ersten Anschlag, gefahren werden.

- Ein starkes externes Magnetfeld kann auf den Sensor gerichtet werden.

Dadurch kann ein maximaler Zählwert gesetzt werden. Dieser Zählwert kann direkt dem Anschlag des Linearsystems zugeordnet werden.

Ein Überfahren des Anschlags in Richtung überdrehen - mehr als maximale Umdrehungszahl - kann unzulässig sein. In eine entgegensetzte Richtung kann nun bis zu einem Zählwert von 0 gefahren werden.

Mit der Erfindung wird ein Justieren einer Aktuatoreinrichtung ermöglicht. Eine Inbe- triebnahme wird ermöglicht. In initiales Zusammenfügen einer Magnetsensorvorrichtung und eines Aktuators wird ermöglicht. Ein Abgleichen einer Magnetsensorvorrichtung auf eine Weginformation einer Mechanik wird ermöglicht. Ein Referenzieren eines Sensorsignals auf einer Linearachse wird ermöglicht. Ein unbeabsichtigtes Verstellen während eines Betriebs wird verhindert. Eine Fehlinterpretation einer Aktuator- bewegung wird verhindert. Ein einwandfreies Feststellen eines Drehwinkels und eine einwandfreie Umdrehungszählung werden gewährleistet.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf eine Figur näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieses Ausführungsbeispiels können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieses Ausführungsbeispiels können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen.

Fig. 1 zeigt schematisch und beispielhaft eine Aktuatoreinrichtung 100. Die Aktuatoreinrichtung 100 weist einen Aktuator mit einem Elektromotor und eine justiert an dem Aktuator befestigte Magnetsensorvorrichtung mit einem Gebermodul und einem Sensormodul auf. Die Aktuatoreinrichtung 100 dient zum Beaufschlagen eines Geberzylinders einer hydrostatischen Betätigungsvorrichtung einer Reibungskupplungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs. Der Aktuator 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 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 Drehwin- kelmessung 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 Justieren der Aktuatoreinrichtung 100 wird zunächst das Sensormodul statorsei- tig befestigt. Nachfolgend wird der Aktuator auf die maximale Endposition 124 eingestellt. Nachfolgend wird der zweite Sensor 1 16 mit einem starken externen Einstellmagnetfeld beaufschlagt und damit auf einen maximalen Zählwert gesetzt. Nachfolgend werden die maximale Endposition 124 und der maximale Zählwert einander zugeordnet.

Die Aktuatoreinrichtung 100 ist damit derart justiert, dass ein Aktuatorweg 120 innerhalb eines Zählbereichs 122 des zweiten Sensors 1 16 liegt und der Zählbereich 122 auch in der maximale Endposition 124 und in der minimalen Endposition 126 des Ak- tuators nicht verlassen wird. Das Sensorsignal ist auf einer Linearachse referenziert.

Bezuqszeichenliste

100 Aktuatoreinrichtung

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 erste Endposition, maximale Endposition

126 zweite Endposition, minimale Endposition