DE102017124244A1 - Aktuator zur Beeinflussung einer Wankbewegung eines Kraftfahrzeugs - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Aktuator (1) zur Beeinflussung einer Wankbewegung eines Kraftfahrzeugs, umfassend zwei Endbereiche (2, 3), zwischen denen eine relative Verdrehung um eine Achse (a) erzeugt werden kann, wobei die beiden Endbereich (2, 3) mit Rädern (4, 5) des Kraftfahrzeugs in Wirkverbindung stehen, wobei der Aktuator (1) ein Gehäuse (6) aufweist, in dem ein Motor (7) und ein vom Motor (7) angetriebenes Getriebe (8) angeordnet ist, wobei das Gehäuse (6) mit einem Endbereich (2) in fester Drehverbindung steht und wobei das Getriebe (8) mit dem anderen Endbereich (3) in fester Drehverbindung steht, wobei Messmittel (9) zur Erfassung des zwischen den Endbereichen (2, 3) herrschenden Drehmoments (M) vorhanden sind. Um mit geringem Aufwand und damit kostengünstig das zwischen den Endbereichen herrschende Drehmoment erfassen zu können, sieht die Erfindung vor, dass die Messmittel (9) mindestens einen passiven elektrischen Schwingkreis (10) aufweisen, wobei der Schwingkreis (10) ausgebildet ist, in Abhängigkeit des Drehmoments (M) seine Resonanzfrequenz zu ändern, und mindestens eine Auswerteeinheit (11) aufweisen, wobei die Auswerteeinheit (11) eine Spule (12) umfasst, die mit dem Schwingkreis (10) induktiv gekoppelt ist.
Description
- Gebiet der Erfindung
- Die Erfindung betrifft einen Aktuator zur Beeinflussung einer Wankbewegung eines Kraftfahrzeugs, umfassend zwei Endbereiche, zwischen denen eine relative Verdrehung um eine Achse erzeugt werden kann, wobei die beiden Endbereich mit Rädern des Kraftfahrzeugs in Wirkverbindung stehen, wobei der Aktuator ein Gehäuse aufweist, in dem ein Motor und ein vom Motor angetriebenes Getriebe angeordnet ist, wobei das Gehäuse mit einem Endbereich in fester Drehverbindung steht und wobei das Getriebe mit dem anderen Endbereich in fester Drehverbindung steht, wobei Messmittel zur Erfassung des zwischen den Endbereichen herrschenden Drehmoments vorhanden sind.
- Hintergrund der Erfindung
- Ein gattungsgemäßer Aktuator ist aus der
DE 10 2009 028 386 A1 bekannt. Er wird eingesetzt, um eine Wankstabilisierung eines Kraftfahrzeugs zu bewerkstelligen. Hierbei wird mit Stellmitteln auf die Räder des Fahrzeugs eingewirkt, um einer Wankbewegung entgegenzuwirken. Die Wankbewegung des Fahrzeugs wird mit einer entsprechenden Sensorik erfasst. Der genannte Aktuator stellt einen Schwenkantrieb dar, der zwischen Hälften eines Fahrwerkstabilisators angeordnet ist. Hiermit kann die Wankbewegung reduziert oder vollständig unterdrückt werden. Letztlich erfolgt dies durch Aufbringung eines der Wankbewegung gegenläufigen Drehmoments durch den Aktuator. - Wesentlich für ein gutes Resultat ist dabei, dass das vom Aktuator erzeugte Drehmoment bzw. Torsionsmoment präzise eingehalten werden kann, wie es eine entsprechende Steuerung des Systems vorgibt. Bei der vorbekannten Lösung sind daher bereits Messmittel vorgesehen, mit denen das vom Aktuator erzeugte Drehmoment bestimmt werden kann.
- Für die Messung wird zumeist die inverse magnetoelastische Technologie eingesetzt (magnetostriktive Wegaufnehmer), die allerdings den Nachteil hat, dass sie relativ aufwendig ist und daher entsprechende Kosten verursacht. Außerdem kommt es mitunter zu nachteiligen mechanischen Verschränkungen bei der Kontaktierung. Nachteilig ist es schließlich, dass im Falle von Übermomenten keine besonders hohe Robustheit des Systems gegeben ist.
- Aufgabe der Erfindung
- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Aktuator so weiterzubilden, dass die genannten Nachteile vermieden werden können. Demgemäß soll mit geringem Aufwand und damit kostengünstig das zwischen den Endbereichen des Aktuators herrschende Drehmoment erfasst werden können.
- Zusammenfassung der Erfindung
- Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Messmittel mindestens einen passiven elektrischen Schwingkreis aufweisen, wobei der Schwingkreis ausgebildet ist, in Abhängigkeit des Drehmoments seine Resonanzfrequenz zu ändern, und mindestens eine Auswerteeinheit aufweisen, wobei die Auswerteeinheit eine Spule umfasst, die mit dem Schwingkreis induktiv gekoppelt ist.
- Der passive elektrische Schwingkreis ist dabei bevorzugt als mehrschichtige Beschichtung in einem inneren Bereich des Gehäuses angeordnet.
- Der passive elektrische Schwingkreis ist nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einem sich radial erstreckenden Abschnitt des Gehäuses angeordnet; der sich radial erstreckenden Abschnitt kann ein Flansch oder ein flanschförmiger Abschnitt des Gehäuses sein.
- Alternativ ist es auch möglich, dass der passive elektrische Schwingkreis in einem zylindrischen Abschnitt des Gehäuses angeordnet ist.
- Die genannte Beschichtung kann direkt auf dem Material des Gehäuses angeordnet sein. Es ist allerdings auch möglich, dass die Beschichtung auf einem Trägermaterial angeordnet ist, das auf dem Material des Gehäuses angebracht ist.
- Die Auswerteeinheit kann einen Analog-Digital-Wandler aufweisen, mit dem die von der Spule gemessenen Signale in digitale Informationen umgewandelt werden können.
- Weiterhin können Kontaktmittel vorhanden sein, mit denen ein Kontakt zwischen dem Schwingkreis und der Auswerteeinheit sichergestellt werden kann. Bei den Kontaktmittel handelt es sich insbesondere um Federmittel.
- Mit der vorliegenden Erfindung kann in effektiver Weise die Integration eines Momenten-Sensors in einen Aktuator eines Wankstabilisators erfolgen.
- Zur Messung des Drehmoments wird die oben genannte Technologie eingesetzt, die als solche bekannt ist und in der
DE 10 2013 215 320 A1 der Patentanmelderin eingehend beschrieben ist. Auf dieses Dokument wird daher ausdrücklich Bezug genommen. - Das Grundkonzept dieser Technologie besteht darin, dass ein Bauteil, welches Verformungen ausgesetzt ist (wie im vorliegenden Falle das Gehäuse, welches das Drehmoment überträgt), besagten Schwingkreis trägt, wobei die Verformungen zu Änderungen in den elektrischen Größen (Induktivitäten, Kapazitäten bzw. Widerstände) des Schwingkreises führen, was dessen Resonanzfrequenz verändert. Über die Ermittlung besagter Frequenz durch die genannte Messung kann dann präzise auf die Bauteilbelastung und vorliegend auf das Drehmoment rückgeschlossen werden.
- Die für die Messung benötigte Struktur wird auf die innenliegende Stirnfläche eines flanschförmigen Abschnitts des Gehäuses oder auf die Gehäuseinnenseite aufgebracht, was direkt oder über ein Trägersubstrat erfolgen kann.
- Das Signal der Mess-Struktur (Messbrücke) kann digital weiterverarbeitet werden, wozu ein Sensor mit einem digitalen Signalausgang zum Einsatz kommt und die Signalvorverarbeitung auf einer lokalen Sensorelektronik erfolgt. Hierzu wird lokal (beispielsweise auf dem genannten Flansch oder auf dem Trägersubstrat) die benötigte Elektronik aufgebracht, die einen Analog-Digital-Wandler für die Brückensignale umfasst und die digitale Weitergabe der Brückensignale über einen abgesicherten Kanal zur Weiterverwendung in der Steuerung erlaubt, die den gesamten Wankstabilisierungsprozess steuert bzw. regelt.
- Möglich ist aber auch eine analoge Verarbeitung der Signale, wenn nämlich ein Sensor mit analogem Signalausgang zum Einsatz kommt.
- Die Mess-Struktur kann über toleranzausgleichende Kontaktierungselemente (beispielsweise über Federkontaktelemente) kontaktiert werden, um zuverlässig die Brückensignale zu übertragen, was insbesondere bei der analogen Signalverarbeitung vorteilhaft ist.
- Die A/D-Wandlung und die weitere Signalverarbeitung kann auf einer abgesetzten Elektronik erfolgen.
- Figurenliste
- In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
-
1 schematisch in der Seitenansicht einen Aktuator zur Beeinflussung einer Wankbewegung eines Kraftfahrzeugs und -
2 schematisch eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts von1 , nämlich des linken oberen Bereichs. - Ausführliche Beschreibung der Figuren
- In
1 ist ein Aktuator1 schematisch dargestellt, der zur Erzeugung eines DrehmomentsM dient, mit dem das Wankverhalten eines Kraftfahrzeugs beeinflusst werden kann. Die beiden Endbereiche2 und3 des Aktuators1 sind jeweils mit einem Rad4 bzw.5 des Kraftfahrzeugs verbunden, wobei die Räder4 ,5 nur angedeutet sind. Details zum Aufbau eines Systems zur Beeinflussung des Wankverhaltens eines Kraftfahrzeugs sind in derDE 10 2009 028 386 A1 näher beschrieben, auf die insoweit ausdrücklich Bezug genommen wird. Insoweit sind weitere Erläuterungen zum prinzipiellen Aufbau eines solchen Systems an dieser Stelle entbehrlich. - Der Aktuator
1 weist ein Gehäuse6 auf, in dem ein Motor7 (Elektromotor) angeordnet ist. Der Aktuator1 erstreckt sich längs einer Achsea . Der Motor7 ist drehfest im Gehäuse6 angeordnet und treibt mit seiner Antriebswelle ein (nur sehr schematisch dargestelltes) Getriebe8 an, welches im Ausführungsbeispiel als mehrstufiges Planetengetriebe ausgebildet ist. Während die eine Seite (nämlich die linke Seite) des Gehäuses6 drehfest mit dem Endbereich2 verbunden ist, treibt das Getriebe8 (nämlich im rechten Bereich in1 ) den Endbereich3 an, so dass bei Betätigung des Elektromotors7 zwischen den beiden Endbereichen2 und3 ein DrehmomentM aufgebaut werden kann, welches dann auf die Räder4 ,5 wirkt. - Die beiden Endbereiche
2 und3 sind jeweils in Lagern17 und18 gelagert, wodurch auf die Räder4 ,5 der gewünschte Einfluss genommen werden kann, der das Wankverhalten des Fahrzeugs mitbestimmt. - Damit das Drehmoment in einem genau definierten Ausmaß erzeugt werden kann, sind Messmittel
9 zur Erfassung des DrehmomentsM vorgesehen. - Die Messmittel
9 umfassen mindestens einen passiven elektrischen Schwingkreis10 . Dieser ist ausgebildet ist, in Abhängigkeit des DrehmomentsM seine Resonanzfrequenz zu ändern. - Weiterhin umfassen die Messmittel
9 mindestens eine Auswerteeinheit11 . Die Auswerteeinheit11 hat eine Spule12 , die mit dem Schwingkreis10 induktiv gekoppelt ist. Eine detailliertere Darstellung hierzu ist in2 wiedergegeben. - Hier ist zu erkennen, dass der passive elektrische Schwingkreis
10 eine Spule19 , eine Kapazität20 (Kondensator) und einen Widerstand21 aufweist, wobei diese Komponenten direkt im Inneren des Gehäuses6 und hier an einem sich radial erstreckenden Abschnitt13 angeordnet sind. Zur diesbezüglichen Detailausgestaltung wird ausdrücklich auf dieDE 10 2013 215 320 A1 der Anmelderin Bezug genommen. Hier ist erläutert, dass die genannten Komponenten19 ,20 ,21 als Schichten ausgebildet sind, die auf das Trägermaterial, hier also auf den Abschnitt13 , aufgebracht sind. Verformt sich das Gehäuse6 und somit auch der Abschnitt13 infolge des wirksamen DrehmomentsM , kommt es zu einer Veränderung der elektrischen Größen der genannten Komponenten, was durch die Pfeile in den Komponenten19 ,20 und21 in2 angedeutet ist. - Die Auswerteeinheit
11 umfasst die Spule12 , die eine elektrische Kopplung zum Schwingkreis10 erlaubt und somit über einen Auswerter23 und einen Signalerzeuger22 erfassen kann, wie sich die elektrischen Größen der Komponenten19 ,20 und21 infolge des Drehmoments geändert haben, um die gemessenen Werte an ein nicht dargestelltes Steuerungs- bzw. Regelungsgerät weiterzugeben, welches das Management der Wankstabilisierung vornimmt. - Hierbei kann auch die Drehbewegung des Motors
7 mit einem Rotationslagegeber16 erfasst werden. - In
1 ist noch angedeutet, dass über ein Kontaktmittel15 in Form einer Feder eine in Richtung der Achsea wirkende Anpresskraft erzeugt werden kann, mit der ein Trägerelement25 , welches die Auswerteeinheit11 trägt, an den Schwingkreis10 gedrückt werden kann, um zuverlässig die Datenerfassung sicherzustellen. - Generell ist es auch möglich, den Schwingkreis
10 statt im sich radial erstreckenden, flanschförmigen Abschnitt13 im Inneren des zylindrischen Abschnitts14 des Gehäuses6 zu platzieren. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Aktuator
- 2
- Endbereich
- 3
- Endbereich
- 4
- Rad
- 5
- Rad
- 6
- Gehäuse
- 7
- Motor
- 8
- Getriebe
- 9
- Messmittel zur Erfassung des Drehmoments
- 10
- passiver elektrischer Schwingkreis
- 11
- Auswerteeinheit
- 12
- Spule der Auswerteeinheit
- 13
- sich radial erstreckender Abschnitt (Flansch)
- 14
- zylindrischer Abschnitt
- 15
- Kontaktmittel (Federmittel)
- 16
- Rotationslagegeber
- 17
- Lager
- 18
- Lager
- 19
- Spule des Schwingkreises
- 20
- Kapazität des Schwingkreises
- 21
- Widerstand des Schwingkreises
- 22
- Signalerzeuger
- 23
- Auswerter
- 24
- Antriebswelle
- 25
- Trägerelement
- a
- Achse
- M
- Drehmoment
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102009028386 A1 [0002, 0022]
- DE 102013215320 A1 [0014, 0028]
Claims (10)
- Aktuator (1) zur Beeinflussung einer Wankbewegung eines Kraftfahrzeugs, umfassend zwei Endbereiche (2, 3), zwischen denen eine relative Verdrehung um eine Achse (a) erzeugt werden kann, wobei die beiden Endbereich (2, 3) mit Rädern (4, 5) des Kraftfahrzeugs in Wirkverbindung stehen, wobei der Aktuator (1) ein Gehäuse (6) aufweist, in dem ein Motor (7) und ein vom Motor (7) angetriebenes Getriebe (8) angeordnet ist, wobei das Gehäuse (6) mit einem Endbereich (2) in fester Drehverbindung steht und wobei das Getriebe (8) mit dem anderen Endbereich (3) in fester Drehverbindung steht, wobei Messmittel (9) zur Erfassung des zwischen den Endbereichen (2, 3) herrschenden Drehmoments (M) vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Messmittel (9) mindestens einen passiven elektrischen Schwingkreis (10) aufweisen, wobei der Schwingkreis (10) ausgebildet ist, in Abhängigkeit des Drehmoments (M) seine Resonanzfrequenz zu ändern, und mindestens eine Auswerteeinheit (11) aufweisen, wobei die Auswerteeinheit (11) eine Spule (12) umfasst, die mit dem Schwingkreis (10) induktiv gekoppelt ist.
- Aktuator nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der passive elektrische Schwingkreis (10) als mehrschichtige Beschichtung in einem inneren Bereich des Gehäuses (6) angeordnet ist. - Aktuator nach
Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass der passive elektrische Schwingkreis (10) in einem sich radial erstreckenden Abschnitt (13) des Gehäuses (6) angeordnet ist. - Aktuator nach
Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass der sich radial erstreckenden Abschnitt (13) ein Flansch oder flanschförmiger Abschnitt des Gehäuses (6) ist. - Aktuator nach
Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass der passive elektrische Schwingkreis (10) in einem zylindrischen Abschnitt (14) des Gehäuses (6) angeordnet ist. - Aktuator nach einem der
Ansprüche 2 bis5 , dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung direkt auf dem Material des Gehäuses (6) angeordnet ist. - Aktuator nach einem der
Ansprüche 2 bis5 , dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung auf einem Trägermaterial angeordnet ist, das auf dem Material des Gehäuses (6) angebracht ist. - Aktuator nach einem der
Ansprüche 1 bis7 , dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (11) einen Analog-Digital-Wandler aufweist, mit dem die von der Spule (12) gemessenen Signale in digitale Informationen umgewandelt werden können. - Aktuator nach einem der
Ansprüche 1 bis8 , dadurch gekennzeichnet, dass Kontaktmittel (15) vorhanden sind, mit denen ein Kontakt zwischen dem Schwingkreis (10) und der Auswerteeinheit (11) sichergestellt werden kann. - Aktuator nach
Anspruch 9 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktmittel (15) als Federmittel ausgebildet sind.
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DE102017124244.9A DE102017124244A1 (de) | 2017-10-18 | 2017-10-18 | Aktuator zur Beeinflussung einer Wankbewegung eines Kraftfahrzeugs |
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---|---|---|---|
DE102017124244.9A DE102017124244A1 (de) | 2017-10-18 | 2017-10-18 | Aktuator zur Beeinflussung einer Wankbewegung eines Kraftfahrzeugs |
Publications (1)
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---|---|
DE102017124244A1 true DE102017124244A1 (de) | 2019-04-18 |
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ID=65910355
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102017124244.9A Ceased DE102017124244A1 (de) | 2017-10-18 | 2017-10-18 | Aktuator zur Beeinflussung einer Wankbewegung eines Kraftfahrzeugs |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102017124244A1 (de) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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DE102009028386A1 (de) | 2009-08-10 | 2011-02-17 | Zf Friedrichshafen Ag | Vorrichtung zum Variieren eines Wankwinkels einer Fahrzeugkarosserie im Bereich wenigstens einer Fahrzeugachse |
DE102013215320A1 (de) | 2013-08-05 | 2015-02-05 | Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung zur Erfassung des Drehmomentes in einer Welle |
-
2017
- 2017-10-18 DE DE102017124244.9A patent/DE102017124244A1/de not_active Ceased
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |