DE102010037226A1 - Control and sensor module for actuator of steering gear for vehicle i.e. motor vehicle, has rotational angle sensor detecting rotation angle of bearing that rotatably supports input shaft, output shaft and/or drive shaft of actuator - Google Patents

Control and sensor module for actuator of steering gear for vehicle i.e. motor vehicle, has rotational angle sensor detecting rotation angle of bearing that rotatably supports input shaft, output shaft and/or drive shaft of actuator Download PDF

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Abstract

The module (20) has a bearing (21) rotatably supporting an input shaft (8), an output shaft (3) and/or a drive shaft (15) of an actuator (1). A rotational angle sensor (22) i.e. steering angle sensor (24), detects a rotation angle of the bearing. A control electronics (23) generates drive signals for controlling and/or regulating commutation of an electric drive motor using signals output by the sensor. The control electronics controls a rotation direction, rotational speed rotational torque and/or a rotational position of the motor based on the output signals. An independent claim is also included for an actuator comprising an input shaft.

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Aktuatoren, insbesondere das Gebiet der Aktuatoren für eine Fahrzeuglenkung.The invention relates to the field of actuators, in particular the field of actuators for vehicle steering.

Aus DE 10 2007 000 945 A1 ist ein Überlagerungssteller für ein Lenksystem eines Fahrzeuges bekannt. Der Überlagerungssteller weist ein Überlagerungsgetriebe mit einer ersten Getriebeeingangswelle und einer zweiten Getriebeeingangswelle zur Überlagerung der an beiden Getriebeeingangswellen auftretenden Drehwinkeln auf eine Getriebeausgangswelle des Überlagerungsgetriebes auf, wobei die erste Getriebeeingangswelle mit einer Lenkhandhabe wirkverbunden ist. Die zweite Getriebeeingangswelle ist mit einem elektronisch kommutierten Servomotor wirkverbunden. Der Drehwinkelsensor dient zur Messung des Drehwinkels für eine korrekte Phasenumschaltung des Servomotors. Es ist außerdem vorgesehen, dass der Drehwinkelsensor von einem Sensorlager oder von einem zumindest zweipoligen Magnetrad, welches von zumindest zwei versetzt zueinander angeordneten Hallelementen abgetastet ist, oder durch einen Resolver gebildet wird und der Drehwinkelsensor von einer der Wellen des Überlagerungsgetriebes durchragt ist.Out DE 10 2007 000 945 A1 is known a overlay plate for a steering system of a vehicle. The overlay actuator has a superposition gearbox with a first transmission input shaft and a second transmission input shaft for superimposing the rotation angles occurring at both transmission input shafts on a transmission output shaft of the superimposed transmission, wherein the first transmission input shaft is operatively connected to a steering handle. The second transmission input shaft is operatively connected to an electronically commutated servomotor. The rotation angle sensor is used to measure the angle of rotation for a correct phase change of the servomotor. It is additionally provided that the rotation angle sensor is formed by a sensor bearing or by an at least two-pole magnetic wheel which is scanned by at least two mutually offset Hall elements or by a resolver and the rotation angle sensor is penetrated by one of the shafts of the superposition gear.

Aus DE 10 2007 051 418 A1 ist ein Getriebe für ein Fahrzeuglenksystem bekannt. Das Getriebe dient dazu, den von einem Fahrer ausgeübten Lenkbewegungen zusätzliche Lenkbewegungen zu überlagern. Das Getriebe weist eine Eingangswelle auf, die mit einem Flexspline drehfest verbunden ist. Darüber hinaus weist das Getriebe eine Ausgangswelle auf, die drehfest mit einem Circularspline verbunden ist. Der Flexspline ist mit einer Außenverzahnung versehen, die mit einer Innenverzahnung des Circularsplines in Eingriff steht. Innerhalb des Flexspline ist ein elektromotorisch angetriebener Wellengenerator angeordnet.Out DE 10 2007 051 418 A1 a transmission for a vehicle steering system is known. The transmission serves to superimpose additional steering movements on the steering movements exerted by a driver. The transmission has an input shaft which is rotatably connected to a Flexspline. In addition, the transmission has an output shaft which is rotatably connected to a Circularspline. The Flexspline is provided with an outer toothing, which is in engagement with an internal toothing of the Circularsplines. Within the Flexspline an electric motor driven wave generator is arranged.

Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Aktuatoren sind einige der zum Betreiben, zum Steuern und Regeln nötigen elektronischen Bauteile und/oder Sensoren an unterschiedlichen Stellen fest innerhalb des Aktuators installiert, während andere der zum Betreiben, zum Steuern und Regeln nötigen elektronischen Bauteile und/oder Sensoren außerhalb des Aktuators – teilweise sogar weiter entfernt vom Aktuator – angeordnet sind. Die Aktuatoren müssen daher zusätzlich aufwändig mit der Fahrzeugelektronik und deren Sensoren vernetzt werden. Dies hat unter anderem zur Folge, dass jeder Aktuator insgesamt für die jeweilige Anwendung, insbesondere angepasst an die unterschiedlichen Fahrzeugtypen, speziell ausgelegt und aufgebaut sein muss. Darüber hinaus muss beim Auftreten von Fehlern zumeist der gesamte Aktuator ausgebaut werden, um die elektronischen Bauteile überprüfen und/oder austauschen zu können.In the actuators known from the prior art, some of the electronic components and / or sensors necessary for operation, control and regulation are fixedly installed at different locations within the actuator, while others are required for operating, controlling and regulating electronic components and / or sensors. or sensors outside the actuator - sometimes even further away from the actuator - are arranged. The actuators must therefore be additionally networked with the vehicle electronics and their sensors. This has, among other things, the consequence that each actuator as a whole must be specially designed and constructed for the respective application, in particular adapted to the different vehicle types. In addition, when errors occur, the entire actuator usually has to be removed in order to check and / or replace the electronic components.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung anzugeben, die diesen Problemen Rechnung trägt.It is therefore the object of the present invention to provide a solution that takes these problems into account.

Die Aufgabe wird durch ein Steuerungs- und Sensormodul für einen Aktuator, insbesondere für den Aktuator einer Fahrzeuglenkung, wobei das Steuerungs- und Sensormodul zumindest einen Drehwinkelsensor und eine Steuerungselektronik aufweist, gelöst.The object is achieved by a control and sensor module for an actuator, in particular for the actuator of a vehicle steering system, wherein the control and sensor module has at least one rotational angle sensor and control electronics.

Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, dass derselbe Aktuator durch Austausch bzw. Auswahl des geeigneten Steuerungs- und Sensormoduls universell für unterschiedliche Anwendungen, insbesondere für unterschiedliche Fahrzeuglenkungen und/oder unterschiedliche Fahrzeugtypen, einsetzbar ist.The solution according to the invention has the advantage that the same actuator can be used universally for different applications, in particular for different vehicle steering systems and / or different vehicle types, by exchanging or selecting the suitable control and sensor module.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Steuerungselektronik eines erfindungsgemäßen Steuerungs- und Sensormoduls sowohl die Funktionselektronik, die grundsätzlich – beispielsweise zur Steuerung und/oder Regelung der Kommutierung – überhaupt nötig ist, um einen Antriebsmotor eines Aktuators betreiben zu können, als auch die eigentliche Befehlselektronik, die die gewünschten Parameter, wie Drehrichtung und/oder Drehgeschwindigkeit und/oder Drehmoment und/oder Drehstellung usw., steuert bzw. regelt, beinhalten kann.Another advantage is that the control electronics of a control and sensor module according to the invention, both the functional electronics, in principle - for example, for controlling and / or regulating the commutation - is necessary to operate a drive motor of an actuator, as well as the actual command electronics which may include the desired parameters, such as direction of rotation and / or rotational speed and / or torque and / or rotational position, etc., may include.

Für die Verwendung in einer Fahrzeuglenkung kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Aktuator einen elektrischen Überlagerungsantrieb aufweist, wobei die Ausgangssignale des Drehwinkelsensors dazu verwendet werden, die Kommutierung des elektrischen Überlagerungsantriebs zu steuern bzw. zu regeln. Besonders vorteilhaft ist eine Ausführung, bei der die Steuerungselektronik die Ausgangssignale des Drehwinkelsensors zur Steuerung der Kommutierung des elektrischen Überlagerungsantriebs empfängt.For use in a vehicle steering system, provision can be made, in particular, for the actuator to have an electrical superposition drive, the output signals of the rotational angle sensor being used to control the commutation of the electric superposition drive. Particularly advantageous is an embodiment in which the control electronics receives the output signals of the rotation angle sensor for controlling the commutation of the electrical superposition drive.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung für eine Fahrzeuglenkung beinhaltet die Steuerungselektronik eine Überlagerungselektronik, die den Überlagerungsantrieb in Abhängigkeit von Signalen eines Lenkwinkelsensors und ggf. in Abhängigkeit von weiteren Parametern, insbesondere von Parametern bezüglich des Fahrzustandes eines Fahrzeuges, steuert und/oder regelt. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass bei langsamer Fahrt die an der Eingangswelle ankommenden Lenkbewegungen vom Aktuator mittels des Überlagerungsantriebs vergrößert weitergegeben werden, während bei schneller Fahrt die an der Eingangswelle ankommenden Lenkbewegungen vom Aktuator untersetzt weitergegeben werden.In a further advantageous embodiment for a vehicle steering system, the electronic control system includes superimposition electronics, which controls and / or regulates the superposition drive in dependence on signals of a steering angle sensor and possibly in dependence on further parameters, in particular parameters relating to the driving state of a vehicle. For example, it can be provided that, when driving slowly, the steering movements arriving at the input shaft are transmitted in an enlarged manner by the actuator by means of the superimposition drive, while those arriving at the input shaft travel at high speeds Steering movements of the actuator underpaid be passed.

Wie weiter unten noch detaillierter ausgeführt wird, kann in vorteilhafter, erfindungsgemäßer Weise vorgesehen sein, dass auch der Lenkwinkelsensor Bestandteil des Steuerungs- und Sensormoduls ist. Es ist grundsätzlich allerdings auch möglich, einen externen Lenkwinkelsensor zu verwenden, der beispielsweise im Bereich einer Lenkhandhabe angeordnet sein kann.As will be explained in more detail below, can be provided in an advantageous, inventive manner that the steering angle sensor is part of the control and sensor module. In principle, however, it is also possible to use an external steering angle sensor which can be arranged, for example, in the region of a steering handle.

Bei einer ganz besonders vorteilhaften Ausführung sind die Funktionselektronik und die Befehlselektronik benachbart – beispielsweise auf einer gemeinsamen Platine – zueinander angeordnet. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Funktionselektronik und die Befehlselektronik gemeinsam Teile einer integrierten Schaltung der Steuerungselektronik sind.In a particularly advantageous embodiment, the functional electronics and the command electronics are adjacent to each other - for example, on a common board - arranged to each other. Alternatively, it can also be provided that the functional electronics and the command electronics are jointly parts of an integrated circuit of the control electronics.

Diese Ausführungen haben den ganz besonderen Vorteil, dass auf einfache Weise und sehr zuverlässig ein Abgleich der Sensorsignale, der Funktionssignale und der Stellsignale durchgeführt werden kann. Ein solche Plausibilitätsprüfung durch Abgleich von Stell-, Funktions- und Sensorsignalen wäre bei den Aktuatoren, die aus dem Stand der Technik bekannten sind, nicht oder nur mit enormen Aufwand möglich. Dies insbesondere deshalb, weil die einzelnen, zumeist sowohl innerhalb des Aktuators und außerhalb des Aktuators an anderen Stellen eines Fahrzeuges angeordneten Komponenten nicht ausreichend miteinander vernetzt sind und die erforderlichen Schnittstellen und die erforderliche Verkabelung zumindest sehr aufwändig wäre.These embodiments have the very special advantage that an adjustment of the sensor signals, the function signals and the control signals can be performed in a simple manner and very reliably. Such a plausibility check by balancing control, function and sensor signals would not be possible or only with enormous effort in the actuators, which are known from the prior art. This is particularly because the individual, mostly both within the actuator and outside of the actuator arranged at other locations of a vehicle components are not sufficiently networked together and the required interfaces and the required wiring would be at least very expensive.

Insbesondere kann beispielsweise durch Abgleich der Signale des Drehwinkelsensors und eines Lenkwinkelsensor überprüft werden, ob eine Störung – beispielsweise bei der Übertragung der Lenkbewegung auf die Eingangswelle des Aktuators – vorliegt.In particular, it can be checked by adjusting the signals of the rotation angle sensor and a steering angle sensor, for example, whether a fault - for example, in the transmission of the steering movement to the input shaft of the actuator - is present.

Insbesondere kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Steuerungs- und Sensormodul ein eigenes Gehäuse aufweist und/oder dass das Steuerungs- und Sensormodul ein von einem weiteren Gehäuse des Aktuators unabhängiges Gehäuse aufweist. Hierdurch ist eine einfache Austauschbarkeit im Bedarfsfall genauso gewährleistet, wie ein besonderer mechanischer Schutz des Drehwinkelsensors, der Steuerungselektronik und der übrigen integrierten Bauteile.In particular, it can be provided according to the invention that the control and sensor module has its own housing and / or that the control and sensor module has a housing which is independent of a further housing of the actuator. As a result, a simple interchangeability in case of need is guaranteed as well as a special mechanical protection of the rotation angle sensor, the control electronics and the other integrated components.

In weiterer vorteilhafter Weise kann darüber hinaus auch vorgesehen sein, dass das Steuerungs- und Sensormodul eine Dichtung für den Aktuator bereitstellt und/oder als Dichtung eines Aktuators fungieren kann. Es ist alternativ oder zusätzlich außerdem erfindungsgemäß möglich, dass das Steuerungs- und Sensormodul als Teil eines weiteren Gehäuses des Aktuators fungiert. Insbesondere diese Ausführungen zeichnen sich vorteilhaft dadurch aus, dass das Steuerungs- und Sensormodul zusätzliche Funktionen innerhalb eines Aktuators übernimmt.In a further advantageous manner, moreover, it can also be provided that the control and sensor module provides a seal for the actuator and / or can act as a seal of an actuator. It is alternatively or additionally also possible according to the invention for the control and sensor module to function as part of a further housing of the actuator. In particular, these embodiments are advantageously characterized in that the control and sensor module takes on additional functions within an actuator.

Bei einer ganz besonders vorteilhaften Ausführung beinhaltet das erfindungsgemäße Steuerungs- und Sensormodul ein Lager zur drehbaren Lagerung einer Welle, insbesondere zur drehbaren Lagerung einer Eingangswelle und/oder einer Ausgangswelle und/oder einer Antriebswelle eines Aktuators. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass der Drehwinkelsensor besonders präzise relativ zur Welle positionierbar ist, so dass besonders genaue Messungen des Drehwinkels ermöglicht sind. Es ist alternativ jedoch auch möglich mit dem Drehwinkelsensor den Drehwinkel einer anderen Welle als der in dem Lager gelagerten Welle zu messen und/oder zu überwachen.In a particularly advantageous embodiment, the control and sensor module according to the invention includes a bearing for rotatably supporting a shaft, in particular for rotatably supporting an input shaft and / or an output shaft and / or a drive shaft of an actuator. This embodiment has the advantage that the rotation angle sensor can be positioned particularly precisely relative to the shaft, so that particularly accurate measurements of the rotation angle are made possible. Alternatively, however, it is also possible with the rotation angle sensor to measure and / or monitor the angle of rotation of a shaft other than the shaft mounted in the bearing.

Bei einer weiteren ganz besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Steuerungs- und Sensormodul einen weiteren Drehwinkelsensor aufweist und/oder dass ein weiterer Drehwinkelsensor in das Steuerungs- und Sensormodul integriert ist.In a further particularly advantageous embodiment, it is provided that the control and sensor module has a further rotation angle sensor and / or that a further rotation angle sensor is integrated into the control and sensor module.

Für die Verwendung des Steuerungs- und Sensormodul in einem Aktuator einer Fahrzeuglenkung kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Drehwinkelsensor und/oder der weitere Drehwinkelsensor als Lenkwinkelsensor ausgebildet sind. Diese Ausführung hat den ganz besonderen Vorteil, dass der Aktuator weitgehend unabhängig von der übrigen Fahrzeugelektronik verwendbar ist und dass insbesondere auf einen Lenkwinkelsensor im Bereich der Lenkhandhabe und die zugehörigen Datenleitungen verzichtet werden kann.For the use of the control and sensor module in an actuator of a vehicle steering can advantageously be provided that the rotation angle sensor and / or the further rotation angle sensor are designed as steering angle sensor. This embodiment has the very special advantage that the actuator can be used largely independently of the rest of the vehicle electronics and that in particular a steering angle sensor in the region of the steering handle and the associated data lines can be dispensed with.

Bei einer vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass der Drehwinkelsensor oder der weitere Drehwinkelsensor den Drehwinkel einer mittels des Lagers drehbar gelagerten Welle erfasst. Alternativ oder zusätzlich ist es erfindungsgemäß auch möglich, dass der Drehwinkelsensor oder der weitere Drehwinkelsensor den Drehwinkel einer in das Steuerungs- und Sensormodul ragenden Welle erfasst.In an advantageous embodiment, it is provided that the rotation angle sensor or the further rotation angle sensor detects the rotation angle of a shaft rotatably mounted by means of the bearing. Alternatively or additionally, it is also possible according to the invention for the rotation angle sensor or the further rotation angle sensor to detect the rotation angle of a shaft projecting into the control and sensor module.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass als weiterer Drehwinkelsensor ein Lenkwinkelsensor in das Steuerungs- und Sensormodul integriert ist. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass durch die integrierte Bauweise eine präzisere Positionierung der Bauteile des Lenkwinkelsensors relativ zur Eingangswelle erreicht werden kann.In an advantageous embodiment, it is provided that a steering angle sensor is integrated into the control and sensor module as a further rotation angle sensor. This embodiment has the advantage that a more precise positioning of the components of the steering angle sensor relative to the input shaft can be achieved by the integrated construction.

Bei einer ganz besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuerungs- und Sensormodul ist der Drehwinkelsensor und/oder der weitere Drehwinkelsensor (z. B. als Lenkwinkelsensor) in ein Lager des Aktuators integriert, das vorzugsweise ein Lager zur drehbaren Lagerung einer Eingangswelle und/oder einer Ausgangswelle und/oder einer Antriebswelle ist. Diese Ausführungsform hat den besonderen Vorteil, dass der Drehwinkelsensor und/oder der weitere Drehwinkelsensor sehr präzise und geschützt relativ zu der im Lager drehbar gelagerten Welle positionierbar ist.In a particularly advantageous embodiment of the control system according to the invention and the sensor module, the rotation angle sensor and / or the further rotation angle sensor (eg as steering angle sensor) is integrated in a bearing of the actuator, which is preferably a bearing for rotatably supporting an input shaft and / or an output shaft and / or a drive shaft. This embodiment has the particular advantage that the rotation angle sensor and / or the further rotation angle sensor can be positioned very precisely and protected relative to the shaft rotatably mounted in the bearing.

In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise kann der Drehwinkelsensor dazu ausgebildet sein, Signale bereitzustellen, aus denen – vorzugsweise von der Steuerungselektronik – Ansteuersignale zur Steuerung und/oder Regelung der Kommutierung eines elektrischen Antriebsmotors erzeugbar sind. Wie bereits erwähnt, kann in weiter vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass die Steuerungselektronik dazu ausgebildet ist, einen elektrischen Antriebsmotor, insbesondere die Kommutierung eines elektrischen Antriebsmotors, zu steuern und/oder zu regeln. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerungselektronik dazu ausgebildet sein, die Drehrichtung und/oder die Drehgeschwindigkeit und/oder das Drehmoment und/oder die Drehstellung eines Antriebsmotors in Abhängigkeit von Ausgangssignalen des Drehwinkelsensors und/oder des weiteren Drehwinkelsensors zu steuern und/oder zu regeln.In accordance with the invention advantageously, the rotation angle sensor can be configured to provide signals from which - preferably by the control electronics - control signals for controlling and / or regulating the commutation of an electric drive motor can be generated. As already mentioned, can be provided in a further advantageous manner that the control electronics is adapted to control an electric drive motor, in particular the commutation of an electric drive motor, and / or to regulate. Alternatively or additionally, the control electronics may be designed to control and / or regulate the direction of rotation and / or the rotational speed and / or the torque and / or the rotational position of a drive motor in dependence on output signals of the rotational angle sensor and / or the further rotational angle sensor.

Bei einer besonders präzise und zuverlässig arbeitenden Ausführung ist vorgesehen, dass das Steuerungs- und Sensormodul einen Lagerschild aufweist, der zum Einen das Lager und zum Anderen zumindest einen Teil des Drehwinkelsensors und/oder zumindest einen Teil des weiteren Drehwinkelsensors und/oder die Steuerungselektronik trägt. Eine solche Ausführung weist vorteilhaft besonders kurze Daten- und Signalübertragungswege und auch eine besonders hohe mechanische Stabilität und Präzision auf.In a particularly precise and reliable working embodiment, it is provided that the control and sensor module has a bearing plate, which bears the bearing on the one hand and on the other at least part of the rotation angle sensor and / or at least part of the further rotation angle sensor and / or the control electronics. Such a design advantageously has particularly short data and signal transmission paths and also a particularly high mechanical stability and precision.

In vorteilhafter Weise kann vorgesehen sein, dass der Aktuator eine Eingangswelle aufweist, die dazu ausgebildet ist derart mit einer Lenkhandhabe verkoppelt zu werden, dass sie sich in Abhängigkeit von Lenkbewegungen dreht. Hierbei kann sowohl vorgesehen sein, dass die Eingangswelle mechanisch mit einer Lenkhandhabe in Wirkverbindung gebracht wird, als auch dass die Eingangswelle über eine indirekte Wirkverbindung, wie sie bei Steer-by-wire-Systemen üblich ist, mit einer Lenkhandhabe verkoppelt wird.Advantageously, it may be provided that the actuator has an input shaft which is adapted to be coupled to a steering handle such that it rotates in response to steering movements. This can be provided both that the input shaft is mechanically brought into operative connection with a steering handle, as well as that the input shaft is coupled via an indirect operative connection, as is usual in steer-by-wire systems, with a steering handle.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung weist der Aktuator ein Getriebe, insbesondere ein Spannungswellengetriebe auf. Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Aktuator ein Getriebe, insbesondere ein Spannungswellengetriebe aufweist, dessen Antriebswelle eine koaxial zur Eingangswelle drehbar gelagerte Hohlwelle ist. Bei einer besonders zuverlässigen und präzise arbeitenden Ausführung ragen die Eingangswelle und die Antriebswelle in ein Steuerungs- und Sensormodul, das sowohl einen Drehwinkelsensor zur Messung des Drehwinkes der Antriebswelle, als auch einen Lenkwinkelsensor, der den Drehwinkel misst, aufweist.In a further advantageous embodiment, the actuator on a transmission, in particular a voltage wave transmission. In particular, it may be advantageously provided that the actuator has a gear, in particular a voltage wave transmission, the drive shaft is a coaxial with the input shaft rotatably mounted hollow shaft. In a particularly reliable and precise working embodiment, the input shaft and the drive shaft protrude into a control and sensor module having both a rotation angle sensor for measuring the rotation angle of the drive shaft and a steering angle sensor measuring the rotation angle.

Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.Other objects, advantages, features and applications of the present invention will become apparent from the following description of an embodiment with reference to the drawings. All described and / or illustrated features alone or in any meaningful combination form the subject matter of the present invention, also independent of their summary in the claims or their dependency.

Es zeigen:Show it:

1 einen Aktuator für eine Fahrzeuglenkung mit einem erfindungsgemäßen Steuerungs- und Sensormodul, 1 an actuator for a vehicle steering system with a control and sensor module according to the invention,

2 ein erfindungsgemäßes Steuerungs- und Sensormodul und 2 an inventive control and sensor module and

3 eine Detailansicht eines anderen Aktuators für eine Fahrzeuglenkung mit einem erfindungsgemäßen Steuerungs- und Sensormodul. 3 a detailed view of another actuator for a vehicle steering system with a control and sensor module according to the invention.

1 zeigt einen Aktuator 1 für eine Fahrzeuglenkung mit einem erfindungsgemäßen Steuerungs- und Sensormodul 20. Der Aktuator 1 beinhaltet ein Spannungswellengetriebe 2. Das Spannungswellengetriebe 2 weist eine Ausgangswelle 3 auf, die mittels eines Abtriebslagers 4 drehbar gelagert ist. Die Ausgangswelle 3 weist darüber hinaus einen Verzahnungsteil 5 mit einer Innenverzahnung 6 auf. Das Spannungswellengetriebe 1 weist außerdem ein verformbares Rohr 7, das man auch als Flexspline bezeichnen könnte, auf. 1 shows an actuator 1 for a vehicle steering system with a control and sensor module according to the invention 20 , The actuator 1 includes a stress wave transmission 2 , The stress wave transmission 2 has an output shaft 3 on, by means of an output bearing 4 is rotatably mounted. The output shaft 3 also has a gearing part 5 with an internal toothing 6 on. The stress wave transmission 1 also has a deformable tube 7 , which could also be called a Flexspline, on.

Das verformbare Rohr 7 ist drehfest mit einer Eingangswelle 8 verbunden und mit einer Außenverzahnung 9 versehen, die mit der Innenverzahnung 6 des Verzahnungsteils 5 in Eingriff ist.The deformable tube 7 is non-rotatable with an input shaft 8th connected and with an external toothing 9 provided with the internal teeth 6 of the gearing part 5 is engaged.

Der Aktuator 1 weist einen elektrischen Überlagerungsantrieb 19 auf, der einen an einem Gehäuse 10 befestigten Stator 11 und einen drehfest zu einem Wellengenerator 12 angeordneten Rotor 13 aufweist.The actuator 1 has an electric superposition drive 19 on, one on a housing 10 attached stator 11 and a non-rotatable to a wave generator 12 arranged rotor 13 having.

Der Wellengenerator 12 ist mit einem Wellengeneratorlager 14 versehen, das es ermöglicht, den Wellengenerator 12 innerhalb des verformbaren Rohres 7 zu drehen, wobei das verformbare Rohr 7 von dem Wellengenerator 12 und seinem Wellengeneratorlager 14 in eine ovale Form gedrückt wird, die bei Drehung des Wellengenerators 12 innerhalb des verformbaren Rohres umläuft, sodass sich die Außenverzahnung 9 des verformbaren Rohres 7 auf der Innenverzahnung 6 des Verzahnungsteils 5 abwälzt. Der Wellengenerator 12 ist mit einer als Hohlwelle ausgebildeten Antriebswelle 15 verbunden, die mittels eines Lagers 16 drehbar an dem Gehäuse 10 gelagert ist.The wave generator 12 is with a wave generator bearing 14 provided that allows the wave generator 12 inside the deformable tube 7 to turn, with the deformable tube 7 from the wave generator 12 and his Wave generator bearings 14 is pressed into an oval shape during rotation of the wave generator 12 inside the deformable tube revolves, so that the external teeth 9 the deformable tube 7 on the internal teeth 6 of the gearing part 5 rolls. The wave generator 12 is with a drive shaft designed as a hollow shaft 15 connected by means of a warehouse 16 rotatable on the housing 10 is stored.

Die Ausgangswelle 3 ist ebenfalls als Hohlwelle ausgeführt, in der ein Zentrierdorn 18 verankert ist. Der Zentrierdorn dient dazu, die Ausgangswelle 3 und die Eingangswelle 8 mittels eines weiteren Lagers 17 zueinander drehbar zu zentrieren und zu lagern.The output shaft 3 is also designed as a hollow shaft, in which a centering pin 18 is anchored. The centering mandrel serves to the output shaft 3 and the input shaft 8th by means of another warehouse 17 rotatable to center each other and store.

Der Aktuator 1 weist ein Steuerungs- und Sensormodul 20 auf, das ein Lager 21 zur drehbaren Lagerung der Eingangswelle 8 aufweist. Innerhalb des Steuerungs- und Sensormoduls 20 ist ein Drehwinkelsensor 22 vorgesehen, dessen Ausgangssignale dazu verwendet werden, die Kommutierung des elektrischen Überlagerungsantriebs 19 zu steuern bzw. zu regeln. Die Kommutierung des Überlagerungsantriebs 19 wird von Steuerungselektronik 23 gesteuert, die die Ausgangssignale des Drehwinkelsensors 22 empfängt.The actuator 1 has a control and sensor module 20 on, that's a camp 21 for rotatably supporting the input shaft 8th having. Within the control and sensor module 20 is a rotation angle sensor 22 provided, the output signals are used to commutation of the electric superposition drive 19 to control or regulate. The commutation of the superposition drive 19 is from control electronics 23 controlled, which are the output signals of the rotation angle sensor 22 receives.

Der Aktuator 1 ist mit einem in das Steuerungs- und Sensormodul 20 integrierten weiteren Drehwinkelsensor, nämlich einem Lenkwinkelsensor 24, ausgerüstet. Konkret ist der Lenkwinkelsensor 24 dazu ausgebildet, die Drehwinkelstellung der Eingangswelle 8 kontinuierlich zu messen und entsprechende Signale an die Steuerungselektronik 23 zu senden.The actuator 1 is with one in the control and sensor module 20 integrated further rotation angle sensor, namely a steering angle sensor 24 , equipped. Specifically, the steering angle sensor 24 designed to the angular position of the input shaft 8th continuously measure and send appropriate signals to the control electronics 23 to send.

Die Steuerungselektronik 23 beinhaltet eine Überlagerungselektronik, die den Überlagerungsantrieb 19 in Abhängigkeit von Signalen des Lenkwinkelsensors 24 und in Abhängigkeit von weiteren Parametern bezüglich des Fahrzustandes, die die Steuerungselektronik 23 von außen empfängt, regelt.The control electronics 23 includes a superposition electronics, which is the superposition drive 19 depending on signals of the steering angle sensor 24 and in dependence on other parameters relating to the driving condition, the control electronics 23 receives from outside, regulates.

Das Steuerungs- und Sensormodul 20 weist einen Lagerschild 25 auf, der das Lager 21 trägt. Außerdem trägt der Lagerschild 25 einen Teil des Drehwinkelsensors 22, die Steuerungselektronik 23, die eine Funktionselektronik und eine Überlagerungselektronik beinhaltet, und den Lenkwinkelsensor 24.The control and sensor module 20 has a bearing plate 25 on that the camp 21 wearing. In addition, the bearing plate carries 25 a part of the rotation angle sensor 22 , the control electronics 23 , which includes a functional electronics and overlay electronics, and the steering angle sensor 24 ,

Das Steuerungs- und Sensormodul 20 weist ein eigenes Gehäuse 31 auf, bildet einen Deckel für das Gehäuse 10 des Aktuators 1 und dichtet das Gehäuse 10 des Aktuators 1 gleichzeitig ab.The control and sensor module 20 has its own housing 31 on, forms a cover for the housing 10 of the actuator 1 and seals the case 10 of the actuator 1 at the same time.

2 zeigt ein erfindungsgemäßes Steuerungs- und Sensormodul 20 für einen Aktuator 1. Das Steuerungs- und Sensormodul 20 weist ein Lager 21 für eine Eingangswelle auf. Darüber hinaus ist innerhalb des Steuerungs- und Sensormoduls 20 als weiterer Drehwinkelsensor ein Lenkwinkelsensor 24 angeordnet. Der Lenkwinkelsensor 24 weist eine Scheibe 26 mit einem gezahnten Durchbruch 27 zur drehfesten Lagerung an einer Eingangswelle auf. Der Lenkwinkelsensor 24 weist außerdem Sensoren 28 zur Erfassung der Drehung der Scheibe 26 auf. 2 shows an inventive control and sensor module 20 for an actuator 1 , The control and sensor module 20 has a warehouse 21 for an input shaft. In addition, within the control and sensor module 20 as a further rotation angle sensor, a steering angle sensor 24 arranged. The steering angle sensor 24 has a disc 26 with a toothed breakthrough 27 for non-rotatable mounting on an input shaft. The steering angle sensor 24 also has sensors 28 for detecting the rotation of the disc 26 on.

Das Steuerungs- und Sensormodul 20 beinhaltet außerdem andere Sensoren 29 eines Drehwinkelsensors 22 zur Erfassung der Drehstellung einer in dieser Figur nicht gezeigten Magnetscheibe 33.The control and sensor module 20 also includes other sensors 29 a rotation angle sensor 22 for detecting the rotational position of a magnetic disk, not shown in this figure 33 ,

Das Steuerungs- und Sensormodul 20 weist einen Lagerschild 25 auf, der das Lager 21 trägt. Innerhalb des Gehäuses ist eine Platine 30 die mit elektronischen Bauteilen 32 einer Funktionselektronik und einer Überlagerungselektronik bestückt ist.The control and sensor module 20 has a bearing plate 25 on that the camp 21 wearing. Inside the case is a circuit board 30 those with electronic components 32 a functional electronics and a superposition electronics is equipped.

3 zeigt eine Detailansicht eines anderen Aktuators 1. Der Aktuator 1 ist mit dem in 2 dargestellten Steuerungs- und Sensormodul 20 ausgerüstet. 3 shows a detailed view of another actuator 1 , The actuator 1 is with the in 2 represented control and sensor module 20 equipped.

Am Ende der als Hohlwelle ausgeführten Antriebswelle 15 ist drehfest zur Antriebswelle 15 eine Magnetscheibe 33 angeordnet, deren Winkelstellung mittels der anderen Sensoren 29 des Drehwinkelsensors 22 kontinuierlich erfasst wird. Die Ausgangssignale des Drehwinkelsensors 22 werden dazu verwendet, die Kommutierung des Stators 11 des elektrischen Überlagerungsantriebs 19 zu steuern bzw. zu regeln.At the end of the designed as a hollow shaft drive shaft 15 is rotationally fixed to the drive shaft 15 a magnetic disk 33 arranged, their angular position by means of the other sensors 29 of the rotation angle sensor 22 is recorded continuously. The output signals of the rotation angle sensor 22 are used to commutate the stator 11 of the electric superposition drive 19 to control or regulate.

Die Eingangswelle 8 weist an ihrem Ende eine Außenverzahnung 34 auf, die die drehfeste Ankopplung der Scheibe 26 des Lenkwinkelsensors 24 und die Ankopplung einer Lenkwelle eines Fahrzeugs ermöglicht.The input shaft 8th has at its end an external toothing 34 on, the non-rotatable coupling of the disc 26 the steering angle sensor 24 and the coupling of a steering shaft of a vehicle allows.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Aktuatoractuator
22
SpannungswellengetriebeTension shaft gear
33
Ausgangswelleoutput shaft
44
Abtriebslagersoutput bearing
55
Verzahnungsteiltoothed piece
66
Innenverzahnunginternal gearing
77
verformbares Rohrdeformable tube
88th
Eingangswelleinput shaft
99
Außenverzahnungexternal teeth
1010
Gehäusecasing
1111
Statorstator
1212
Wellengeneratorwave generator
1313
Rotorrotor
1414
WellengeneratorlagerWave generator bearings
1515
Antriebswelledrive shaft
1616
Lagercamp
1717
weiteres Lageranother camp
18 18
Zentrierdorncentering
1919
ÜberlagerungsantriebSuperposition drive
2020
Steuerungs- und SensormodulControl and sensor module
2121
Lagercamp
2222
DrehwinkelsensorRotation angle sensor
2323
Steuerungselektronikcontrol electronics
2424
LenkwinkelsensorSteering angle sensor
2525
Lagerschildend shield
2626
Scheibedisc
2727
Durchbruchbreakthrough
2828
Sensorensensors
2929
andere Sensorenother sensors
3030
Platinecircuit board
3131
Gehäusecasing
3232
elektronische Bauteileelectronic components
3333
Magnetscheibemagnetic disk

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (19)

Steuerungs- und Sensormodul (20) für einen Aktuator, insbesondere für den Aktuator (1) einer Fahrzeuglenkung, wobei das Steuerungs- und Sensormodul (20) zumindest einen Drehwinkelsensor (22) und eine Steuerungselektronik aufweist.Control and sensor module ( 20 ) for an actuator, in particular for the actuator ( 1 ) of a vehicle steering, wherein the control and sensor module ( 20 ) at least one rotation angle sensor ( 22 ) and a control electronics. Steuerungs- und Sensormodul (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungs- und Sensormodul (20) ein eigenes Gehäuse (31) aufweist und/oder dass das Steuerungs- und Sensormodul (20) ein von einem weiteren Gehäuse (10) eines Aktuators (1) unabhängiges Gehäuse (31) aufweist.Control and sensor module ( 20 ) according to claim 1, characterized in that the control and sensor module ( 20 ) own housing ( 31 ) and / or that the control and sensor module ( 20 ) one of another housing ( 10 ) of an actuator ( 1 ) independent housing ( 31 ) having. Steuerungs- und Sensormodul (20) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungs- und Sensormodul (20) eine Dichtung bereitstellt und/oder als Dichtung fungiert.Control and sensor module ( 20 ) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the control and sensor module ( 20 ) provides a seal and / or acts as a seal. Steuerungs- und Sensormodul (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungs- und Sensormodul (20) dazu ausgebildet ist, als Teil eines weiteren Gehäuses (10) eines Aktuators (1) zu fungieren.Control and sensor module ( 20 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the control and sensor module ( 20 ) is designed as part of a further housing ( 10 ) of an actuator ( 1 ) to act. Steuerungs- und Sensormodul (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungs- und Sensormodul (20) ein Lager (21) zur drehbaren Lagerung einer Welle, insbesondere zur drehbaren Lagerung einer Eingangswelle (8) und/oder einer Ausgangswelle (3) und/oder einer Antriebswelle (15) eines Aktuators aufweist.Control and sensor module ( 20 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the control and sensor module ( 20 ) a warehouse ( 21 ) for the rotatable mounting of a shaft, in particular for the rotatable mounting of an input shaft ( 8th ) and / or an output shaft ( 3 ) and / or a drive shaft ( 15 ) of an actuator. Steuerungs- und Sensormodul (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungs- und Sensormodul (20) einen weiteren Drehwinkelsensor aufweist und/oder das ein weiterer Drehwinkelsensor in das Steuerungs- und Sensormodul (20) integriert ist.Control and sensor module ( 20 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the control and sensor module ( 20 ) has a further rotation angle sensor and / or the another rotation angle sensor in the control and sensor module ( 20 ) is integrated. Steuerungs- und Sensormodul (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkelsensor (22) und/oder der weitere als Lenkwinkelsensor (24) ausgebildet ist.Control and sensor module ( 20 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the rotation angle sensor ( 22 ) and / or the further as a steering angle sensor ( 24 ) is trained. Steuerungs- und Sensormodul (20) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkelsensor (22) oder der weitere Drehwinkelsensor den Drehwinkel einer mittels des Lagers drehbar gelagerten Welle erfasst.Control and sensor module ( 20 ) according to one of claims 5 to 7, characterized in that the rotation angle sensor ( 22 ) or the further rotation angle sensor detects the angle of rotation of a shaft rotatably mounted by means of the bearing. Steuerungs- und Sensormodul (20) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkelsensor (22) oder der weitere Drehwinkelsensor den Drehwinkel einer in das Steuerungs- und Sensormodul (20) ragenden Welle erfasst.Control and sensor module ( 20 ) according to one of claims 5 to 8, characterized in that the rotation angle sensor ( 22 ) or the further rotation angle sensor, the angle of rotation of a in the control and sensor module ( 20 ) detected wave. Steuerungs- und Sensormodul (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet der Drehwinkelsensor (22) dazu ausgebildet ist, Signale bereitzustellen, aus denen – vorzugsweise von der Steuerungselektronik – Ansteuersignale zur Steuerung und/oder Regelung der Kommutierung eines elektrischen Antriebsmotors erzeugbar sind.Control and sensor module ( 20 ) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the rotation angle sensor ( 22 ) is adapted to provide signals from which - preferably by the control electronics - control signals for controlling and / or regulating the commutation of an electric drive motor can be generated. Steuerungs- und Sensormodul (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungselektronik dazu ausgebildet ist, einen elektrischen Antriebsmotor, insbesondere die Kommutierung eines elektrischen Antriebsmotors zu steuern und/oder zu regeln.Control and sensor module ( 20 ) according to one of claims 1 to 10, characterized in that the control electronics is adapted to control an electric drive motor, in particular the commutation of an electric drive motor and / or to regulate. Steuerungs- und Sensormodul (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungselektronik dazu ausgebildet ist, die Drehrichtung und/oder die Drehgeschwindigkeit und/oder das Drehmoment und/oder die Drehstellung eines Antriebsmotors in Abhängigkeit von Ausgangssignalen des Drehwinkelsensors und/oder des weiteren Drehwinkelsensors zu steuern und/oder zu regeln.Control and sensor module ( 20 ) according to one of claims 1 to 10, characterized in that the control electronics is adapted to the direction of rotation and / or the rotational speed and / or torque and / or the rotational position of a drive motor in response to output signals of the rotation angle sensor and / or the further rotation angle sensor to control and / or to regulate. Steuerungs- und Sensormodul (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungs- und Sensormodul (20) einen Lagerschild (25) aufweist, der zum Einen das Lager (21) und zum Anderen zumindest einen Teil des Drehwinkelsensor (24) und/oder zumindest einen Teil des weiteren Drehwinkelsensors (22) und/oder die Steuerungselektronik (23) trägt.Control and sensor module ( 20 ) according to one of claims 1 to 12, characterized in that the control and sensor module ( 20 ) a bearing plate ( 25 ), which on the one hand the bearing ( 21 ) and on the other hand, at least part of the rotation angle sensor ( 24 ) and / or at least part of the further rotation angle sensor ( 22 ) and / or the control electronics ( 23 ) wearing. Aktuator mit einem Steuerungs- und Sensormodul (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 13.Actuator with a control and sensor module ( 20 ) according to one of claims 1 to 13. Aktuator (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (1) eine Eingangswelle (8) aufweist, die dazu ausgebildet ist derart mit einer Lenkhandhabe direkt oder indirekt – insbesondere mechanisch und/oder elektrisch – verkoppelt zu werden, dass sie sich in Abhängigkeit von Lenkbewegungen dreht.Actuator ( 1 ) according to claim 14, characterized in that the actuator ( 1 ) an input shaft ( 8th ), which is adapted to be so coupled with a steering handle directly or indirectly - in particular mechanically and / or electrically - that it rotates in response to steering movements. Aktuator (1) nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (1) einen elektrischen Antrieb, insbesondere einen Überlagerungsantrieb (19), aufweist.Actuator ( 1 ) according to one of claims 14 or 15, characterized in that the actuator ( 1 ) an electric drive, in particular a superposition drive ( 19 ), having. Aktuator (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungselektronik den Überlagerungsantrieb (19) in Abhängigkeit von Signalen weiteren Drehwinkelsensors, insbesondere des Lenkwinkelsensors (24) steuert und/oder regelt.Actuator ( 1 ) according to one of claims 14 to 16, characterized in that the control electronics the superposition drive ( 19 ) in dependence on signals of further rotational angle sensor, in particular the steering angle sensor ( 24 ) controls and / or regulates. Aktuator (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (1) ein Getriebe, insbesondere ein Spannungswellengetriebe (2) aufweist und/oder dass der Aktuator (1) ein Getriebe, insbesondere ein Spannungswellengetriebe (2) aufweist, dessen Antriebswelle (15) eine koaxial zur Eingangswelle (8) drehbar gelagerte Hohlwelle ist.Actuator ( 1 ) according to one of claims 14 to 17, characterized in that the actuator ( 1 ) a transmission, in particular a Stress wave transmission ( 2 ) and / or that the actuator ( 1 ) a transmission, in particular a voltage wave transmission ( 2 ), whose drive shaft ( 15 ) a coaxial with the input shaft ( 8th ) is rotatably mounted hollow shaft. Fahrzeug oder Fahrzeuglenkung mit einem Steuerungs- und Sensormodul (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 und/oder mit einem Aktuator (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 18.Vehicle or vehicle steering with a control and sensor module ( 20 ) according to one of claims 1 to 13 and / or with an actuator ( 1 ) according to one of claims 14 to 18.
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